可編程控制器使用注意事項及抗干擾問題

朱娟娟

（1.太原理工大學，山西 太原 030024；2.山西職業技術學院，山西 太原 030006）

1 引言

可編程控制器是一種新型工業控制裝置，它功能強大、可靠性高、使用方便，已經成為工業自動化的支柱產品。目前，在國內外廣泛應用于電力、建材、機械制造、交通、環保等各行業。雖然PLC是專為在工業環境下應用而設計的，在設計制造時已采取了很多措施，使其環境適應力很強。但如果工作環境極其惡劣，或者安裝操作不當，都有可能導致程序出錯或運算錯誤，從而造成設備的失控和誤動作，使控制系統不能正常運行。所以，要保證PLC控制系統可靠地運行，就需要為其提供合適的工作環境，正確安裝布線，并采取必要的抗干擾措施。

2 工作環境

2.1 溫度

PLC要求工作環境溫度為0~55℃。溫度高時，會出現故障率增大、壽命縮短、電容器漏電流增大等問題。溫度低于允許溫度時，模擬回路精度降低，回路的安全系數減小，超低溫時可能引起系統不能正常工作。因此，安裝時應使PLC盡量遠離冷、熱源。若周圍環境溫度高于55℃時，應采取散熱措施，如安裝電風扇強迫通風；溫度低于0℃，應增加電加熱器。

2.2 濕度

PLC工作環境的相對濕度要低于85%。因此，不要把PLC安裝在結霜、雨淋的場所。同時可將控制柜設計成密封型的，對于非密封型控制柜，可以在控制室內安裝吸濕器。對于長期在潮濕環境中使用的PLC，可以在印制板上覆蓋一層保護膜，以防止潮濕空氣對電路板的不利影響。

2.3 振動和沖擊

一般情況下，PLC能承受振動頻率為10～55 Hz、幅值為0.5 mm的頻繁或連續振動，10 g（g為重力加速度）以下的沖擊。使用時要遠離振源，當使用環境無法避免振動時，需要采取減振措施，如采用減振膠。

同時，PLC使用時還要避開有腐蝕和易燃氣體、有大量鐵屑及灰塵的場所。

3 安裝注意事項

（1）PLC應盡量遠離高壓電源線和高壓設備，并且二者之間的距離應大于200 mm。

（2）動力部分、控制部分以及PLC的電源和輸入、輸出回路的電源應分別配線，隔離變壓器與PLC和與I/O電源之間應采用雙絞線連接。系統的動力線要足夠粗，以減小大功率電機起動時的線路壓降。

（3）一般情況下，輸入接線不要超過30 m。若環境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當長些。

（4）PLC的輸入和輸出要分開走線，開關量與模擬量信號線最好分開敷設。可以采用屏蔽線傳送模擬量信號，并將屏蔽層的一端接地。

（5）交流輸出線與直流輸出線應分別使用不同的電纜，輸出線應盡量遠離高壓線和動力線，避免并行。

（6）通常，PLC輸出端的COM端子分組設置，各組相互隔離。在不同組中的輸出，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出，需采用同一類型、同一電壓等級的電源。

（7）PLC一般可以直接驅動接觸器、繼電器等負載。但是，在環境惡劣、輸出回路接地短路故障較多的場合，最好在輸出回路上加裝熔斷器作為短路保護。

（8）PLC與強電設備最好分別使用接地裝置，接地線的截面積應大于2.5 mm2，接地點與PLC的距離不能大于50 m。

4 常見干擾來源及抗干擾措施

4.1 常見干擾

4.1.1 電源干擾

電源是干擾進入PLC的主要途徑之一。通常情況下都是由電網向PLC系統供電，而電網的覆蓋面很廣，所有的空間電磁干擾都會影響電網，在其線路上感應電壓。特別是電網內部的變化（如大型設備的起停、交流傳動裝置產生的諧波等），都會通過輸電線路傳到電源原邊。

4.1.2 信號線引入的干擾

在PLC控制系統中連接著各種信號線，這些信號線在傳輸有用信號的同時，也會引入干擾信號。這種干擾主要來源于：①從變送器供電電源或者共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾，這常常被忽略；②信號線上的外部感應干擾，這是很嚴重的。由信號線引入的干擾，會導致I/O信號工作不正常、測量精度大幅降低，嚴重時還會損傷元器件。如果系統的隔離性能不好，還將導致信號間相互干擾，引起共地系統總線回流，導致誤動作甚至于死機。PLC控制系統因這種干擾而引起系統故障的情況也較多。

4.1.3 接地系統引起的干擾

良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件。正確的接地，既可抑制電磁干擾，又可抑制設備對外界的干擾。而不規范的接地，則會引起各個接點間存在電位差，引起地環路電流，影響系統的正常工作。

4.1.4 PLC系統內部的干擾

此干擾主要是由系統內部元器件以及電路間的相互電磁輻射產生的，如邏輯電路相互輻射，模擬地與邏輯地的相互影響，元器件間的使用不匹配等。不過，作為使用者不必多考慮，但是要選擇應用實績好或經過考驗的系統。

4.1.5 變頻器干擾

實際中，PLC經常與各類變頻器配合使用。變頻器在啟動以及運行過程中產生的諧波會對電網產生傳導干擾，使電網電壓發生畸變，影響電網的供電質量。同時，變頻器的輸出會產生較強的電磁輻射干擾，這將影響系統的正常工作。

4.1.6 其他干擾

除以上介紹的情況外，還有一些干擾因素。如由于線路自身老化等原因，導致傳輸信號斷斷續續，PLC無法準確地接收現場信號，造成控制出錯；由于機械觸點抖動，現場觸點只吸合一次，而PLC卻以為閉合了好幾次，因PLC的掃描周期太短，可能在計數、累加等指令中出錯，造成控制錯誤。

4.2 主要抗干擾措施

（1）設備選擇。要選擇抗干擾能力強的產品，尤其是抗外部干擾能力強的產品；了解產家給出的抗干擾指標，以保證產品在合適的環境中工作；考查產品在類似工作中的應用效果。另外，在選用進口產品時，需按照我國的標準（GB/T13926）進行選擇。

（2）在干擾較強或對系統可靠性要求高的場合，可以在PLC的電源輸入端安裝帶屏蔽層的隔離變壓器，也可以在電源輸入端加接低通濾波器。另外，在輸入端和輸出端之間加上信號隔離器，也可有效解決干擾問題。

（3）正確選擇接地點，完善接地系統。良好的接地，一方面可以保證安全，另一方面可以有效地抑制干擾。

將機器設備的外殼或設備內獨立器件的外殼接地（即保護地），可以防止設備漏電，保護人身安全。而接地系統的抗干擾措施主要是切斷地環路引起的干擾。通常情況下，PLC控制系統采用一點接地，將所有的地線端子與最近的接地點相連，以達到最佳抗干擾效果。另外，PLC的接地線需與設備的接地端相連接，且接地線的截面積不得小于2.5 mm2，接地電阻要小于10Ω；如果使用了擴展單元，則擴展單元的接地點要和基本單元的接地點連在一起。為了有效地抑制加在電源與輸入、輸出端的干擾，PLC需接專用的地線，并且接地點要與動力設備的接地點分開，嚴禁將PLC與其他設備串聯接地。

（4）變頻器干擾的抑制。對于來自電源的傳導干擾，可以加隔離變壓器，這樣絕大部分的傳導干擾都將被阻隔在變壓器之前。使用濾波器，濾波器有較強的抗干擾能力，同時還能防止將設備本身的干擾傳給電源，有的濾波器還具有吸收尖峰電壓的功能。在變頻器到電動機之間使用交流電抗器，這樣可減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產生的電磁輻射。

（5）利用PLC內部豐富的軟元件，設計一些程序來提高系統的抗干擾能力，即軟件抗干擾。軟件抗干擾主要是根據一定的原則識別有用信號與干擾信號，并且將干擾信號消除。一是根據有用信號與干擾信號出現的時間不同，在有用信號出現時打開輸入口接收信號，在干擾信號出現時封鎖輸入口，這樣可將干擾信號濾除。二是利用有用信號比干擾信號持續的時間長，連續多次采樣，濾除干擾信號。三是在程序上將從不同位置、不同輸入口接收到的同一信號進行比較，依據既定的邏輯關系判別真偽，從而將干擾信號濾除。

5 結束語

在新的時期，PLC將會有更大的發展，它將在自動化領域發揮更大的作用。而PLC控制系統的可靠性直接影響到企業的安全生產與經濟運行。因此在使用PLC時必須綜合考慮各方面的因素，來保證PLC控制系統正常工作，保證工業設備安全高效運行。可以預見，PLC產業一定會有一個美好的未來。

[1]林劍，王鵬.淺談PLC可編程序控制器使用注意事項及故障診斷.煤礦現代化，2009（5）．

[2]王子文.PLC技術及應用項目教程.北京科學技術出版社，2010

[3]廖常初.FX系列PLC編程及應用.機械工業出版社，2007