PLC控制系統的干擾源的分析與對策

路澤永 承德石油高等專科學校電氣與電子系

PLC控制系統的干擾源的分析與對策

路澤永 承德石油高等專科學校電氣與電子系

PLC；控制系統；干擾源；抗干擾

引言

隨著自動化技術和控制技術等先進技術的發展， PLC在工業和企業控制中得到了廣泛推廣和運用，極大地提高了生產的質量和效率。而PLC控制系統很容易受到空間輻射等干擾源的影響，限制了其實際的控制性能，影響了運行的穩定性和安全性。因此，如何才能有效地防范PLC控制系統中的各種干擾源是當前值得深入研究的重要課題。

1.PLC控制系統的常見干擾源

1.1 空間輻射干擾

空間輻射電磁場主要來源于高頻感應加熱設備、雷電設備、雷達設備、電視設備、電力網絡設備以及電氣設備的暫態過程等過程中，也就是我們所謂的輻射干擾。該種類型的干擾具有瞬時突發性，不僅可能會使系統出現失調、誤動作或者不穩定等問題，也可能使系統出現失靈問題，甚至可能對控制系統造成嚴重損壞。另外，該種類型的干擾主要來源于兩種類型，即：其一，因電路感應產生輻射，輻射PLC系統內部；其二，因通信線路感應所引入的干擾也會在PLC通信內網絡中產生輻射。無論哪種形式的干擾，均會對PLC控制系統造成干擾。

1.2 系統外引線干擾

系統外引線干擾也就是所謂的傳到干擾，具體干擾主要借助信號線和電源引入，其會對工業現場造成嚴重干擾，具體主要表現在以下幾個方面。

（1）電源干擾。電網供電是PLC控制系統供電的主要來源，鑒于實際工作中的電網覆蓋范圍比較廣，其會在各種空間電磁干擾的作用下而在相應輸電線路上產生感應電流和感應電壓。特別是在電網內部的表現更為顯著，比如大型電力設備的啟動和停止操作、電網在短路狀態下存在的暫態沖擊以及交直流傳統裝置所產生的諧波等，均會沿著有關的輸電線路傳送到電源原邊，從而干擾了PLC控制系統的運行。

（2）信號線干擾。通常而言，各類信號傳輸線和PLC控制系統之間具有緊密聯接關系，所以除了傳輸各類有效信息之外，也會因外部干擾信號順著信號線而對其產生干擾。該種類型的干擾主要表現為兩種途徑，具體表現為：一方面，通過共用信號儀表的電源會對電網造成干擾或者信號線通過變送器供電電源，此時也會干擾相應的電網結構，同時該種類型的干擾也非常容易被忽略；另一方面，在信號線上存在比較嚴重的空間電磁輻射的干擾影響，會降低測量精度，甚至損傷元器件。特別是對于哪些隔離性能比較差的PLC控制系統，很可能因信號的相互干擾而引發誤操作或者死機等問題。該種類型的干擾是比較常見的一類PLC控制系統干擾故障。

（3）接地系統混亂下的干擾。接地是提高電子類設備電磁兼容性的一種重要手段，同時也是實現防雷避電的有效途徑。科學、合理的接地會在抑制電磁干擾作用的同時，避免電子類設備向外發出輻射干擾。而錯誤的接地則可能會引發比較嚴重的干擾信號，影響PLC控制系統的正常運行。而就PLC控制系統的地線而言，其主要包括保護地線、交流地線、屏蔽地線和系統地線等，具體需要根據PLC系統的實際情況來進行合理搭接，避免出現混亂接地問題，確保PLC控制系統的順利運行。

1.3 系統內部干擾

PLC控制系統內部干擾主要是由系統電路間以及其他元器件所存在的各種電磁輻射，比如邏輯電路存在的輻射、邏輯地和模擬地二者之間的影響、各類元器件之間的不匹配使用等均可能會引發干擾問題。實際上，該方面的干擾因素主要在于PLC控制系統制造成所設計電磁兼容情況，應用者無法自主調節和控制，主要通過選擇應用比較廣泛的系統即可。

2. PLC控制系統中常見干擾的防范對策

2.1 電源部分干擾攔截對策

實驗研究表明，現場設備布置情況和空間輻射干擾之間具有緊密聯系，具體表現在各類設備所產生電磁場的頻率情況和大小情況下的輻射干擾也各不相同。比如，在空間磁場強度數值為3×10-6T時，就可能使相應的計算機出現誤算或者誤動作等問題，并且在相應的強度值達到2.4×10-4T時，會永久性破壞計算機。強電場/磁場是空間輻射在PLC控制系統下所產生的最為嚴重的大氣過電壓問題，具體包括電力網絡、電氣設備暫態過程以及電磁感應問題引發的過電壓等，所以相應的干擾防范對策主要從電源部分這個源頭上來進行合理控制，具體需要做好以下兩個方面的防護工作。

（1）電源部分干擾源攔截措施。 PLC控制系統交流部分加設一只防雷隔離變壓器裝置（比例為1：1，耐壓等級≥3500V），并將其初級同等級為220V的企業電源進行聯接，次級聯接等級為220V的測控系統。另外，在防雷隔離變壓器裝飾初級、次級連接位置處均需要并聯入一只氧化鋅壓敏電阻來確保干擾源抑制的整體效果，具體的PLC控制系統電源干擾攔截示意圖如下圖1所示。

圖1 PLC控制系統電源干擾攔截示意圖

（2）半浮空與泄放技術措施研究。為了有效地控制空間輻射問題所引發的PLC控制系統干擾問題，可以采用半浮空及泄放技術以及屏蔽電纜技術等防范對策。其中的半浮空防干擾技術就是所謂的機殼接保護地的方式，可以有效地抑制輻射干擾源，具體就是在相應的PCB板裝置中合理增設意志高質量的電容裝置（需要設置在系統和保護地之間），以便可以避免過大電流或者電壓所引發過大輻射干擾。

2.2 合理選擇電纜線材及敷設方式

針對PLC控制系統的運行情況來看，通過合理選擇信號電纜線材，科學輻射線材，可以有效地增強各關鍵設備的穩定性，增強其抗干擾性能。在現行的技術條件下，標準型號的電纜主要采用直徑尺寸為0.75mm2的兩芯帶屏蔽雙絞線，確保其具有良好的信號抗干擾性。而在敷設線纜的過程中，也需要著重做好以下幾個方面的工作，即：其一，針對不同類型的信號傳輸方式，需要采用不同的線纜類型及敷設方式，具體需要采用分層等敷設方式；其二，模擬信號和數字信號不可采用同一根線纜，并要進行合理區分；其三，在敷設線纜的時候，要確保其完整性，尤其是要做好接頭處理工作。此外，要做好電源線纜和信號線纜二者的隔離工作，避免二者出現信號干擾問題。

總之，為了避免PLC控制系統在電磁環境狀態下出現電磁干擾，必須要針對性地采取科學、合理的防干擾對策，具體的原則是要抑制相應的干擾源，切斷電磁干擾傳輸途徑，提高PLC系統抗干擾能力。而就具體的防范對策而言，可以從合理選擇線纜及敷設方式，加強電源部分的干擾攔截等方面來著手努力，從而全面增強PLC控制系統的抗干擾性能。

［1］ 李慶.抑制PLC系統干擾源的有效對策分析［J］.信息與電腦，2015，（8）：81-82.

［2］ 牛霞，孫憲偉.PLC控制系統的干擾源及防范措施探討［J］.中國儀器儀表，2015，（5）：8-9.

［3］ 黃海龍.PLC控制系統的干擾源分析與抗干擾措施［J］.科技展望，2016，24（8）：125-126.

抗干擾是PLC控制系統的基本性能，是確保系統順利運行的關鍵，重要性不言而喻。本文從PLC控制系統的常見干擾源入手，提出了一些抗干擾對策，以期全面確保PLC控制系統運行的穩定性和安全性。