淺談ＰＬＣ控制系統的抗干擾設計

[摘要] PLC是一種用于工業現場控制的設備，如果系遭受某種干擾而失靈，將造成設備的失控和誤動。雖然PLC本身已采取了一系列抗干擾措施，但這并不說明它已具有完美的可靠性。隨著PLC應用的日漸廣泛，其抗干擾同題也顯得日益重要。本文有針對性的提出了一系列抗干擾措施，在實際應用中對PLC系統的抗干擾能力，可靠性明顯提高。

[關鍵詞] PLC 控制系統 抗干擾

PLC在設計、制造中已很好地完善了主機本身的抗干擾措施，如濾波、屏蔽、隔離和接地，因此，就PLC本身而言，其工作可靠性是非常高的。但是PLC的工作環境大多是電磁干擾強烈的工業環境，加上外圍電路設計及安裝使用不當，這樣就降低了整個PLC控制系統的可靠性，嚴重時會使系統失控或損壞。因此，在系統設計時，必須采取相應的可靠性措施，增強系統的抗干擾能力，以保證整個控制系統的正常運行。

一、干擾的主要來源

1.電弧干擾。在切斷負載的瞬時，按鈕、接觸器、繼電器等帶有觸點的電器觸點之間便會產生電孤，從而引發電弧干擾，被切斷負載的電流越大，電壓越高，切斷所用時間越長，干擾就越強。

2.反電勢干擾。感性負載如接觸器、繼電器、電磁閥等在切斷電源時，勵磁線圈上會產生反電勢V暖＝-L·di/dt從而引發干擾，該干擾發生在與前磁線圈相連的線路上，電感L越大，瞬同電流i變化越大，切斷電源所用的時間t越短，產生的反電勢越大，則反電勢干擾就越大。

3.共模干擾。電源線、輸入輸出信號線與接地線之間所產生的電位差，會對PLC內部回路與各線路之間的寄生電容進行充放電，引起PLC內部回路電壓劇烈波動，這就叫做共模干擾。各導線上感應電弧，高電位的感應電壓、電渡和靜電等均能引發共模干擾 寄生電容的容量越大，則PLC內部回路電壓波動越大，干擾就越大。

4.常模干擾。感性負載或與電源系統連接的感性電器設備產生的反電勢叫常模干擾，存在于電源線和輸入輸出信號線上，也叫線何干擾，線圈的電感L越大，產生的反電勢越大，所引起的常摸干擾也就越大。

另外還有一些干擾諸如在PLC附近的高頻加熱器、高頻淬火設備、無線電收發設備等產生電波的設備引發的電子干擾;電源電壓的波動、波形畸變、瞬停或雷電引發的電源干擾均能使PLC發生故障。

二、控制系統的抗干擾措施

消除干擾的主要方法是抑制干擾源，阻斷干擾侵入的途徑，降低系統對干擾的敏感性以及提高系統自身的抗干擾能力。

1.電源部分防干擾措施。電源質量的好壞直接影響PLC控制系統的可靠性。在干擾較強或對可靠性要求較高的場合，可以在PLC的交流電源輸入端加接帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器。隔離變壓器可以抑制從電源線竄人的外來干擾，提高抗高頻共模干擾能力，屏蔽層應可靠接地。考慮到高頻諧波干擾不是通過變壓器繞組的互感耦合，而是靠初、次級寄生電容耦合，因此，隔離變壓器的初、次級之間應采用三層屏蔽層保護，這樣可明顯提高對共模干擾信號的抑制能力。

2.對感性負載的處理。感性負載具有儲能作用，當控制觸點斷開時，電路中的感性負載會產生高于電源電壓數倍甚至數十倍的反電勢，觸點閉合時會因觸點的抖動而產生電弧，它們都會對系統產生干擾。當PLC的輸入、輸出端接有感性負載時，應在它們兩端并聯浪涌電壓抑制電路。常用的幾種浪涌電壓抑制電路。

3.PLC輸入、輸出口的漏電流處理

(1)當接近開關、光電開關這一類兩線式傳感器的漏電流較大時，可能出現錯誤輸入信號?？稍赑LC的輸入端并聯旁路電阻以減小輸入電阻，如圖1所示。旁路電阻的阻值兄和功率由下式確定:R≤7.2／(2．4I一3)(kW); ≥32.3／R(w)。式中，是輸入元件的漏電流(mA)。

（2)雙向晶閘管輸出單元驅動小電流負載時，晶閘管的漏電流可能會造成負載無法斷開的現象。此時可在輸出負載兩端并聯一個旁路電阻，如圖2所示。

4.PLC的接地處理。PLC系統的接地最好采用單點接地和專用地線，并且接地點要與其他設備分開，如圖3(a)所示。現場安裝時如達不到這種條件，可采用圖3(b)所示的公共接地方式。但不允許采用圖3(c)所示的接地方式，這樣會使各設備間產生電位差而引入干擾。

5.防外部配線干擾。為了防止或減少外部配線的干擾，交流輸入、輸出信號與直流輸入、輸出信號應分別使用各自的電纜。對于集成電路或晶體管設備的輸入、輸出信號線，必須使用屏蔽電纜，屏蔽電纜在輸入、輸出側懸空，而在控制側接地。

三、結論

PLC控制系統的抗干擾設計是整個控制系統設計巾的一個重要組成部分。針對PLC的工作環境和被控負載的性質，應充分考慮到各種干擾因素，采用外圍硬件電路設計和軟件編程相結合的方法，來提高PLC的抗干擾能力，從而提高整個控制系統的可靠性。

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