浅谈PLC控制系统工程应用的抗干扰设计

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电子科学

浅谈

PLc控

制系统工程应用的抗干扰设计

茆春春

(江苏盐城建湖县上冈镇经贸服务中心江苏盐城

224731)

[摘要]可编程控制器(PLc)在工业控制中应用越来越广泛，而PLc控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，因此PLc在应用中必须提

高其系统的抗干扰能力。提出使用中应注意的若干问题，以提醒使用者的注意。

[关键词]PLc干扰源抗干扰软件中国分类号：TN97

文献标识码：^

文章编号：1671—7597(2008)07120031～01

一、概述

随着科学技术的发展，PLc在工业控制中的应用越来越广泛。PLc控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLc，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上(例如二催化自动吹灰器及仪表控制盘中大量使用的PLc)，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLc控制系统可靠性，一方面要求PLc生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。

二、电磁干扰源及对爰统的干扰(一)干扰源及干扰一般分类

影响PLc控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。

(二)PLc控制系统中电磁干扰的主要来源1．来自空间的辐射干扰

空间的辐射电磁场(EMI)主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播，电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于射频场内，就会收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLc内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLc局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

2．来自系统外引线的干扰

主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。据统计，这种干扰在我国工业现场较严重。

(1)来自电源的干扰

实践证明，因电源引入的干扰造成PLc控制系统故障的情况很多，可更换隔离性能更高的PLc电源来解决。

PLc系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电流。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。PLc电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。

(2)来自信号线引入的干扰

此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源窜入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入的干扰会引起I／O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑

变化、误动作和死机。PLc控制系统因信号引入干扰造成

I／0模块损坏的情况相当严重。由此引起系统故障的情况也很多。

(3)来自接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性(EMc)的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLc系统将无法正常工作。

3．来自PLc系统内部的干扰

主要由系统内部元器件及电路问的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLc制造厂对系统内部进行电磁兼容性设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变的，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实例或经过考验的系统。

三、PLc控制系统工程应用的抗干扰设计

为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施：抑制干扰源；切断或衰减电磁干扰的传播途径；提高装置和系统的抗干扰能力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。

PLc控制系统的抗干扰是一个系统工程。要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品，且有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以全面考虑，并结合具有情况进行综合设计，才能保证系统的电磁兼容性和运行可靠性。进行具体工程的抗干扰设计时，应主要以下两个方面。

(一)设备选型

在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性(EMc)，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLc系统；其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比，耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作；另外就是靠考查其在类似工作中的应用实例。在选择国外进口产品要注意：我国是采用220V高内阻电网制式，而欧美地区是110V低内阻电网。由于我国电网内阻大，零点电位漂移大，地电位变化大，工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上，对系统抗干扰性能要求更高，在国外能正常工作的PLJc产品在国内工业就不一定能可靠运行，这就要求在采用国外产品时，按我国的标准(GB／T13926)合理选择。

(二)综合抗千扰设计

主要考虑来自系统外部的几种干扰抑制措施。主要内容包括：对PLc系统及外部引线进行屏蔽以防空间电磁辐射干扰；对外部引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆，应分层布置，以防通过外部引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性．

参考文献：

[1]谭才彪、姚凯学、刘成业，‘PLc控制系统的干扰来源分析和抗干扰设

计》。‘贵州大学学报(自然科学皈)》2006年0l期．

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‘微计算机信息》

2005年28期．

[3]李海宁、李智敏，

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‘煤矿机械》

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