基于PLC控制的網絡信息抗干擾技術研究

張 鑫，曲鳴飛

（北京電子科技職業學院 機電工程學院，北京 100176）

0 引 言

PLC技術被廣泛應用在社會的生產行業中，因此探索與研究PLC控制的網絡信息抗干擾技術顯得極其重要。分析多種不相同的網絡信息抗干擾技術性能發現，當前網絡信息中存在各種干擾情形，如地環電流干擾、導線間電、磁場耦合干擾等。充分利用接地技術，結合正確的屏蔽方法，可有效回避[1]。網絡信息中大部分干擾可以被抑制和消除，一部分不能排除。通常，有幾十甚至幾百個輸入、輸出信息在傳輸通道中均勻分布，產生了嚴重共模干擾現象。然而，實際上以“地環電流”為中心技術的問題一般靠接地抗干擾技術來解決。

1 基于PLC控制的網絡信息抗干擾技術設計

初步分析PLC控制網絡信息的干擾源發現，可以從電源、電纜、I/O信號和接地方式四個方面，對PLC控制的網絡信息抗干擾技術進行抗干擾設計[2]。

1.1 電源抗干擾設計

當PLC控制網絡信息抗干擾技術需要在干擾需求強烈的情況下工作時，可以進一步優化設計交流電源。通常，可以從電源輸入端入手，加入帶屏蔽層的隔離變壓器和濾波結構，這樣共模干擾、差模干擾都可以被濾波結構消除。PLC控制網絡信息抗干擾技術想要進一步提高抗干擾能力，需要通過隔離變壓器抑制外來干擾。電纜的型號甚至布線的設計都要有一定的要求。

1.2 電纜抗干擾設計

設計PLC控制網絡信息抗干擾技術時，針對不同型號信息選用不同型號的電纜區輸送信息。例如，針對低頻信號、傳輸距離遠的信號、傳輸速度高的信號等，要選擇帶屏蔽的多芯電纜或者選擇雙絞線電纜。另外，在電纜布線過程中，必須主動減輕電纜在輻射電磁方面的干擾。變頻裝置的線纜不能與PLC控制網絡信息技術的線纜鋪設在一起，可以按照電線的用途對其進行劃分并加以鋪設。其他線纜的距離與PLC控制網絡信息的電源線距離至少有200 mm。

1.3 I/O信號抗干擾設計

I/O信號線在接口處的抗干擾設計。就I/O信號線來說，當有信息經過信號源通過一些晶體類開關時，這些開關可以作為一種電阻來減少網絡信息的輸出電流和外部負載電流，從而實現一種更能抑制電流的機制達到阻隔效果，起到抗干擾作用。

1.4 接地線抗干擾設計

改進接地線的設計也是一種重要的抗干擾措施。工業現場常用的接地方式通常有三種：直接接地方式、浮地方式和電容接地方式。對于PLC控制器，應采用直接接地方式，將布置式PLC網絡控制器接地的各個點以單獨的接地線從柜體中心接地點引導至接地極，保證電位一致[3]。如果橫截面較大，需要采用另一種方式，避免連接更多的點。屏蔽層也需要加強信號源的連接，實現信號相接觸，產生信息技術抗干擾相配合的狀態。

1.5 實現網絡信號抗干擾

網絡信息干擾源十分復雜，僅靠回避措施屏蔽干擾是不夠的，可利用適當軟件編程進行抗干擾處理。通常使用的措施是數字濾波、信息冗余技術或者“看門狗”輔助軟件等。PLC網絡信息技術的軟件抗干擾方式能降低信號的信噪比，本文采用軟件濾波方式實現。首先，進行多次信息采樣并進行聚集歸類，然后儲存在不同的寄存器中，通過模擬干擾計算得到干擾類別和干擾預值，判斷信息的傳輸過程。在一定運行環境的影響下，網絡電子信號的振動頻率過于高或者過于低都會產生相應的躍遷現象，一定程度上會出現網絡信息干擾。PLC網絡信息技術針對這一現象進行優化設計，以電子信息自身的數據與基礎執行命令，對應結果必須保證相應的執行命令被延續，保證多次的有效命令才能完成信息有序傳輸。如果接收信號不穩定，選擇自動停止傳輸甚至會進行自主警報，方便數據修復，很大程度上提高了數據的真實穩定性，避免了信息干擾。

軟件編程可以監控網絡信息，使PLC控制網絡信息抗干擾技術的抗干擾能力不斷提高。電磁干擾是網絡信息干擾的重要來源，產生的干擾源強烈，導致電磁場復雜。抗干擾操作需采取編碼程序來管理，若出現干擾應采用緊急實施措施，防止運行的局域網絡癱瘓和信息流失。

2 PLC控制網絡信號抗干擾技術的應用

2.1 共模網絡技術應用

共模抗干擾技術的短波網絡類型以共模干擾為主，通過防護共模干擾技術，合理控制兩種共模的抗干擾性能[4-5]。分析常見的電磁干擾形態，明確干擾形成特點，理解頻率與干擾強度的關系。當測定的信號被干擾，需要測量產生干擾的對應頻率，找出其與被測信號的關系，針對關系判斷信號需過濾或抑制。如果測量的干擾信號頻率和本來設定的信號頻率相差不大，需要實際濾波器分析該干擾信號。干擾環境中，電磁信號如何最大程度放大或抑制信號。對于信號的放大需要數模的轉換，從而實現對信號的屏蔽或隔離，確保達到比較合理的測量結果。可以說，短波信號發射機的周圍常態干擾，是依照短波信號的實際輸出情況，按照有效的優質質量標準進行測定的[6]。PLC控制網絡信息技術的抗干擾措施，一定程度上促進了信息的無障礙性傳播。

2.2 信息輸入輸出抗干擾技術應用

網絡信息技術干擾的信息是通常所說的在技術網絡應用中使用多種信號，按照一定標準進行不同種形式的輸入/輸出。這種輸入、輸出的模式通常根據實際網絡信息需求來發展，需要不斷提高自動化網絡信息技術水平。根據現實情況，以一定標準分析信息干擾源，不僅要明確實際信號的干擾來源，還需要分析它們相互干擾的過程。需要明確，電磁場耦合過程中與實際電磁場之間可能存在的干擾問題。通過耦合干擾情況，明確干擾分析標準，根據實際情況采取應對措施，同時確定處理相應問題的方案，明確實際不同軸線間的連接方式。根據實際干擾情況，分析可能存在的問題，按照相關問題提出相應解決方案，按照合理有效的結論確定相應的干擾問題。

3 結 論

網絡信息技術的快速發展，使得整個信息網絡建設的發展不斷加快，整體呈現一種上升趨勢，所以對整個電磁信號的處理有著更高要求。在處理過程的設置上，需要確保相關數據的完善和短波信號的接收效果。文章根據實踐經驗，對PLC控制可能發生干擾的原因進行具體分析，從電源優化設計、電纜的選型及布置、I/O接口、接地方式等硬件及軟件編程方面，對PLC控制的抗干擾措施進行詳細論述。PLC網絡信息控制技術的抗干擾能力需要不斷提高，為網絡信息抗干擾技術的發展提供有力的支撐，但是實際情況往往復雜。PLC網絡信息的抗干擾技術應該被合理取舍，使用多種方法共同發揮作用才能達到最佳效果。