PLC控制系統(tǒng)的干擾源分析與抗干擾措施

孫遠(yuǎn)勇 王楓

（貴州鋼繩股份有限公司 貴州省遵義市 563000）

1 引言

由于當(dāng)前的科技發(fā)展速度十分迅速，因此隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC對于實際的過程應(yīng)用中的作用也是逐漸增大。在進(jìn)行實際的運行過程中，PLC控制系統(tǒng)的可靠性對公司的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和正常運行起著非常重要的作用。自動化系統(tǒng)中使用的各種LC安裝在控制室中，其中一些安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和電器上。它們大多使用強(qiáng)電路和電器，并且在正常使用期間容易在惡劣的電磁環(huán)境中形成。為了提高PLC控制系統(tǒng)在實際工作中的可靠性，有必要對相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)提出一定的要求。一方面，PLC制造商需要對相關(guān)電氣設(shè)備的抗干擾能力進(jìn)行一定的更新和增強(qiáng)，相反，必須強(qiáng)調(diào)工程設(shè)計，安裝和維護(hù)，各種協(xié)調(diào)能有效解決這一問題，有效提高抗干擾系統(tǒng)性能。

2 PLC系統(tǒng)中的主要干擾源

在進(jìn)行實際的工作過程中，根據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，對PLC控制系統(tǒng)有重大影響的中斷源非常類似于通常影響正常使用期間工業(yè)設(shè)備控制中斷源的中斷源。大多數(shù)干擾發(fā)生在電流或大電壓變化的區(qū)域，這些是噪聲和干擾位置的來源。它們通常根據(jù)不同的噪聲干擾模式對其實際的干擾進(jìn)行了一定的劃分，主要分為共模干擾和差分模干擾。共模干擾是信號源頭和地面之間存在一定的電勢差，主要由共同狀態(tài)（同一方向）電壓、地面電位差和空間電磁輻射引起。差分電壓從不對稱共模電壓電路的轉(zhuǎn)換直接影響信號的測量和控制，造成相關(guān)的電器元件產(chǎn)生一定的損壞（這就是為什么有些系統(tǒng)I/O模塊一次的損壞率較高）。共模干擾可以是DC或AC，差分模式干擾是指信號桅桿之間的干擾電壓，這主要是由于信號耦合中電磁感應(yīng)空間的普通模式的干擾和不平衡的電路轉(zhuǎn)換。而實際信號干擾的疊加將直接影響測量精度和控制程度，干擾因素主要包括以下幾個方面：

2.1 來自空間輻射的干擾

電磁輻射（EMI）領(lǐng)域主要是由于電網(wǎng)，電氣設(shè)備，雷電，無線電，電視，雷達(dá)，高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等臨時過程。這些干擾通常被稱為發(fā)射障礙，極端循環(huán)等。如果plc系統(tǒng)在進(jìn)行實際工作的過程中主要的工作環(huán)境是在RF場中，它將受到輻射的影響，并且其影響過程主要由兩種方式構(gòu)成。首先，它直接輻射到內(nèi)部PLC進(jìn)行一定的影響，并且在一定程度上造成電路干擾。另一種是PLC通信網(wǎng)絡(luò)對其實際的電器元件進(jìn)行輻射，由感應(yīng)線引起的通信線路。

2.2 來自系統(tǒng)外引線的干擾

這種類型的干擾主要通過引入電力線和信號線起作用，并且通常被稱為干擾。這種混亂方法對我們的行業(yè)造成了更嚴(yán)重的破壞。有三種主要的行動類型：

（1）電力中斷。大多數(shù)普通電源PLC系統(tǒng)由電網(wǎng)供電，在實際電力傳輸過程中，由于電網(wǎng)在電力傳輸過程中的真實覆蓋范圍很廣，可能會受到線路上所有電磁干擾引起的電壓和電流的影響。特別是由于電網(wǎng)的變化如開關(guān)電路，停止啟動，諧波傳輸AC/DC電源設(shè)備，以及電網(wǎng)短路瞬變，PLC系統(tǒng)干擾原有的電源線。

（2）除了有效的信息傳輸外，與PLC控制系統(tǒng)相連接的各種信號傳輸線路始終具有外部干擾信號。其主要的干擾有兩種主要的干擾類型。首先，發(fā)射機(jī)功率或常規(guī)信號通常與電網(wǎng)干擾有關(guān)。其次，信號線是由空間電磁輻射引起的，即信號線上的外部感應(yīng)干擾非常嚴(yán)重。在實際操作過程中，信號會導(dǎo)致I/O信號異常工作，這可能會降低實際測量的準(zhǔn)確性。它會損壞部件。對于弱性能隔離系統(tǒng)，它還會導(dǎo)致信號之間的干擾，導(dǎo)致共享系統(tǒng)總線回流，導(dǎo)致邏輯數(shù)據(jù)更改，錯誤操作和死鎖。在PLC控制系統(tǒng)中，由于異常信號中斷導(dǎo)致系統(tǒng)損壞。

（3）地面系統(tǒng)的擾動。接地在對提高電子設(shè)備電磁兼容性等方面有著較為提出的優(yōu)點。正確的接地不僅并且可以在一定程度上抑制電磁干擾的影響，還可以輸入嚴(yán)重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)不能正常工作。PLC控制系統(tǒng)的接地線在進(jìn)行實際的分類中主要包含以下幾種類型：也就是分為接地系統(tǒng)，接地屏蔽，交流接地和接地保護(hù)。接地系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)的中斷是由于潛在的潛在異常接頭的分布以及不同子單元之間的電位差，這會導(dǎo)致燃燒電路中的電流并影響系統(tǒng)的正常運行。在電纜屏蔽過程中必須有一個基座。使得其實際的安全得到一定程度的保護(hù)。例如，如果電纜屏蔽在A和B的兩端都處于接地的情況，就會在一定程度上產(chǎn)生一定的接地電位差。電流會通過屏蔽體。此外，屏蔽線和接地線可以形成一個閉環(huán)。在磁場變化的影響下，屏蔽層通過屏蔽層與屏蔽層之間的核變化和干擾信號電路感應(yīng)電流。如果系統(tǒng)和其他接地受到干擾，基本電路會產(chǎn)生不均勻的地電位分布，影響PLC中模擬和模擬電路的邏輯運算。PLC邏輯電壓干擾容限低。潛在的邏輯電位可能容易影響邏輯運算和PLC數(shù)據(jù)存儲，導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂，運行程序或停機(jī)。

2.3 PLC系統(tǒng)的干擾

邏輯電路相互輻射產(chǎn)生的電磁輻射最重要的組成部分和電路及其對模擬電路的影響，以及元件與其他元件之間相互作用和不匹配的邏輯基礎(chǔ)。該系統(tǒng)屬于PLC制造商的電磁兼容性，由于應(yīng)用部門無法更改，因此在應(yīng)用中應(yīng)謹(jǐn)慎選擇更實用的測試系統(tǒng)。

2.4 抑制干擾的主要措施

在持續(xù)不斷的中斷過程中，為確保系統(tǒng)盡可能避免或減少工業(yè)電磁環(huán)境中復(fù)雜的電磁干擾，必須在設(shè)計和施工中采取有效的壓迫措施。騷擾的基本原則是抑制相關(guān)的干擾源，減弱電磁干擾弱點的弱化，增強(qiáng)設(shè)備和系統(tǒng)的抗干擾能力。

3 電源部分的攔截是抗干擾的重點

在進(jìn)行分析的過程中發(fā)現(xiàn)，如果空間磁場強(qiáng)度達(dá)到3×10-6T，將導(dǎo)致計算機(jī)誤操作和計算錯誤。當(dāng)磁場強(qiáng)度達(dá)到或接近2.4×10-4T時，其實際的運行在一定程度上就會對電腦造成較長時間的損壞。在PLC系統(tǒng)中對來自空間輻射的干擾是強(qiáng)電場和磁場的最嚴(yán)重的大氣過電壓，包括直接雷電過電壓和電網(wǎng)，電氣設(shè)備和另一個物體的靜電感應(yīng)過程的瞬態(tài)過程。電磁感應(yīng)引起的過電壓或過電壓。企業(yè)在進(jìn)行實際的運營中使用的電力都是由國家電網(wǎng)提供220V測控系統(tǒng)，并為自己的建筑配備了一些避雷器，并設(shè)置了各種防護(hù)措施。雖然過電壓能力減弱，但POPLC系統(tǒng)仍然存在高殘余高壓。WER電源（如CPU電源，I/O電源等），變送器電源和PLC系統(tǒng)直接與FGC電器的電源相關(guān)，進(jìn)入系統(tǒng)。電源攔截是干擾的關(guān)鍵。根據(jù)實際分析和理論證據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)以下步驟可以在一定程度上影響空間輻射。

電源的截斷。AC部分根據(jù)其實際的特點采用雙重隔離，并與1：1（超過500500V）的防雷變壓器連接，并且與主接收企業(yè)的220V電源連接。因此必須在初/次子是一個氧化鋅變阻器RM并聯(lián)，能有效地抑制供電方式進(jìn)入雷電波。咋子進(jìn)行實際的額使用過程中，壓敏電阻的實際的工作原理是：在正常工作電壓的實驗過程中時，它實際的工作狀態(tài)是屬于處于高電阻狀態(tài)，并且其實際的工作僅限一個數(shù)量級的電流通過相等的開路狀態(tài)，當(dāng)存在電壓優(yōu)勢時，會受到其他電壓和低電阻的環(huán)境影響，并且根據(jù)穴位相關(guān)的原理，結(jié)果是電阻急劇下降而電流上升。當(dāng)剩余電壓結(jié)束時，電路電壓返回到正常工作電壓，并且變阻器返回到高電阻狀態(tài)。

4 完善而合理的接地系統(tǒng)是抗干擾的有效措施

接地的兩個目的在實際工作的過程中對其實際的安全運行有著極為重要的影響，一個是安全的，后一個是主要用于一定程度的抗干擾。完善的軌道系統(tǒng)是防止電磁干擾的有效步驟：

（1）工作接地。在進(jìn)行實際操作的過程中控制柜必須與絕緣板和地面絕緣。必須嚴(yán)格劃分基本流程。并且連接模擬信號的實際電纜保護(hù)層不應(yīng)接地，且其實際運行主要集中在電纜的兩端（儀表或控制裝置的末端和控制柜的末端）。因此當(dāng)存在較為明顯的干擾時，可以考慮采用一定的電容干擾波對其實際的干擾進(jìn)行分析。

（2）系統(tǒng)接地。PLC控制系統(tǒng)在進(jìn)行實際運行的過程中主要處低電平較低的狀態(tài)之中。因此為了使得其在實際的運行中更加順利，就必須對其采用直接接地的連接方式。

（3）信號的來源是接地。當(dāng)信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號端接地。地面不接地時，應(yīng)與PLC側(cè)連接。

（4）在信號連接到計算機(jī)之前，為了加強(qiáng)相關(guān)設(shè)備之間的相互獨立性，對電容器進(jìn)行連接時需要將其連接到信號線與地面之間的地面，使得其產(chǎn)生的共模干擾盡可能的減小到最低的程度。

5 結(jié)語

隨著自動化的進(jìn)一步發(fā)展，自動化控制在生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。因此，系統(tǒng)的實施應(yīng)考慮干擾的可能影響并采取必要的抗干擾措施。在發(fā)生騷擾之前最好能夠承受騷擾。