電力系統(tǒng)中PLC控制系統(tǒng)的抗電磁干擾技術(shù)研究

吳建華

摘要：文章在對電磁干擾的概念進行介紹之后，分析電力系統(tǒng)中的PLC系統(tǒng)在運行中受到的電磁干擾源，并提出了提升其抗電磁干擾能力的有效措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);PLC控制系統(tǒng);抗電磁干擾技術(shù)

1引言

目前PLC控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，其所應用的PLC技術(shù)可以在用戶指令調(diào)控下對邏輯運算、定時、順序控制等功能進行執(zhí)行來實現(xiàn)電氣工程的自動化控制，在此技術(shù)及其控制系統(tǒng)的應用中表現(xiàn)出具有比較便捷和可靠性比較強的特點。但是在電力系統(tǒng)中應用時 ，由于其中的高壓和高電流電纜與設備在運行中會產(chǎn)生電場磁場，設備啟停過程中也會產(chǎn)生諧波、低壓設備開合過程中也會出現(xiàn)瞬變干擾、在受到雷擊時也會產(chǎn)生浪涌等問題，上述電磁干擾問題則會對電力系統(tǒng)的正常運行造成干擾。為此，就需要在PLC產(chǎn)品的研發(fā)和應用中通過相應的抗電磁干擾技術(shù)對其電磁兼容性進行優(yōu)化。

2電磁干擾的概述

在電力系統(tǒng)中普遍應用的PLC技術(shù)，在實際運行中容易由于實際和模擬之間的誤差過大而導致系統(tǒng)出現(xiàn)失控問題，這就會造成PLC的電磁干擾問題。這具體表現(xiàn)在電力系統(tǒng)中的敏感設備、耦合路徑以及干擾源等都會對PLC造成電磁干擾問題。其中的敏感設備主要就是PLC系統(tǒng)中的電路板和元器件等。而耦合路徑則主要是干擾信號進行系統(tǒng)所經(jīng)過的渠道，主要有各種接線和通電電纜等。干擾源則是可能會對PLC系統(tǒng)造成影響的各種環(huán)境和設備等因素。

3 PLC系統(tǒng)電磁干擾源及其影響

3.1空間電磁輻射

在PLC控制系統(tǒng)的運行環(huán)境中存在的各種電氣裝置等會產(chǎn)生電磁干擾信號，在雷電天氣下也會產(chǎn)生電磁干擾信號。此外，PLC控制系統(tǒng)在具有強電磁的環(huán)境中運行時也會對其電感和電容造成影響而出現(xiàn)電磁感應，這就會對此系統(tǒng)的正常工作造成影響。而相應的影響程度則主要受到現(xiàn)場工作環(huán)境因素中的電氣設備數(shù)量等因素的影響。

3.2 PLC外接線干擾

PLC控制系統(tǒng)運行中受到的干擾通常會對電源和信號線中導入，并且會對工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場造成影響。針對其中的電源干擾來說，PLC控制系統(tǒng)在運行中需要電網(wǎng)進行供電，而在此現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境中的設備進行啟停和開關(guān)動作時會對電網(wǎng)造成短路暫態(tài)沖擊和諧波影響，這就會在電網(wǎng)中產(chǎn)生脈沖信號而降低電網(wǎng)的供電品質(zhì)，進而會對PLC系統(tǒng)的正常運行造成干擾。而由于電網(wǎng)的覆蓋范圍比較廣，在上述電磁干擾下還會導致高頻諧波信號的形成，如果出現(xiàn)瞬間電壓峰值比額定電壓值高的情況則會對PLC造成進一步破壞。而對于后者，也就是信號線導入的干擾來說，由于PLC控制系統(tǒng)的運行中需要通過信號傳輸線來開展通信和控制工作，的那是在此過此種也會在外界信號的干擾下導致出現(xiàn)輸出或輸入不正常的問題，進而會導致誤操作的出現(xiàn)。

3.3 PLC系統(tǒng)的自身干擾

PLC控制系統(tǒng)中的邏輯控制電路在運行中也會出現(xiàn)相互干擾的情況，這主要由于此控制系統(tǒng)本身存在設計缺陷而引起的，但是與上述兩種干擾相比，其通常表現(xiàn)出比較弱的干擾效果。

4 PLC運用系統(tǒng)的抗電磁干擾策略

4.1電源抗干擾設計

針對PLC控制系統(tǒng)中的電源來說，不僅要在選擇時盡量保證其具有較高的供電穩(wěn)定性，還要講低通濾波器和隔離變壓器安裝在交流電源的輸入端子之前，實現(xiàn)對諧波信號和高頻干擾信號的有效過濾，提升其抗電磁干擾能力。同時，電源系統(tǒng)中所用的電纜也應該為具有較高抗干擾能力的雙絞線，盡量選擇具有較高抗電磁干擾能力以及具有較高穩(wěn)定性的、在線式的UPS供電系統(tǒng)來保證電源系統(tǒng)的供電可靠性。

4.2接地抗干擾設計

結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的特點，通常選擇直接接地的方式來確保系統(tǒng)的安全運行，具體地說是通過并聯(lián)一點式的接地方式來連接每個裝置的中心接地點和相應的接地極、接地線等，而且在接地線的選擇中應盡量選擇粗線圈，不僅可以保證每個電路部件之間具有較低的地電勢差值，還可以減少地環(huán)流的影響。

4.3輸出和輸入設計

首先是可以采取將交流信號輸出和輸入的壓敏電阻和浪涌吸收器進行并聯(lián)的方式，保證在輸入信號并聯(lián)時的感性負荷超出限定時就會通過繼電器進行中轉(zhuǎn)，防止出現(xiàn)對反電動勢造成破壞的問題。其次是針對PLC輸出負載時的干擾，可以在直流輸出口采取電路保護的方式，同時在交流輸出口則通過接阻容的方式對電路或壓敏電阻進行吸收，同時也將旁路電阻保護連接在雙向晶閘管和晶體管的出口位置。最后就是針對外界噪音的干擾，需要應用由輸出口的受光元件和輸入口的發(fā)光元件整合而成的光電耦合器來進行光信息的傳遞，實現(xiàn)對電氣輸入和輸出之間的有效隔離。

4.4濾波和軟件的抗干擾策略

在信號導入PLC的過程中，在信號兩級之間設置濾波器可以對干擾程度進行優(yōu)化，而在軟件上則可以通過數(shù)字濾波技術(shù)的應用來對模擬量信號進行轉(zhuǎn)變，通過數(shù)字量信號方式來提升其抗干擾能力。在上講述信號輸入PLC內(nèi)之后通過數(shù)字濾波程度進行二次處理來對噪音信號進行過濾。

5電力系統(tǒng)運用中的相關(guān)注意事項

在對電力系統(tǒng)中的PLC控制系統(tǒng)進行設計選型和估算的過此種，需要掌握功能表圖、PLC以及相關(guān)編程語言來縮短編程實踐，還要結(jié)合工藝過程的控制要求和特征來對控制范圍和任務進行確定，然后對存儲器容量以及輸入輸出點數(shù)進行估算，結(jié)合PLC的特性和功能來選擇具有較高性價比的產(chǎn)品。其中在估算輸出輸入點數(shù)時，需要留有一定的余量。而在對存儲器的容量進行估算，就是對PLC提供的硬件存儲單位大小進行估算。在制造PLC的過程中需要加強對電源的設計和制造，通過濾波器和隔離變壓器的安裝來提升PLC的電磁兼容性，確保PLC供電的純凈。

6結(jié)語

目前在電力系統(tǒng)中PLC控制系統(tǒng)的應用更加深入并起到關(guān)鍵作用，為了保證其運行穩(wěn)定性和安全性，就需要針對其運行中受到的電磁干擾問題，采取相應的抗電磁干擾優(yōu)化策略提升其抗電磁干擾能力。

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