PLC信號干擾的產(chǎn)生分析及處理方法研究

李玉鵬　韓濤　劉啟福

摘要：PLC信號干擾的發(fā)生，會影響自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)備的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。對于PLC信號干擾來說，其產(chǎn)生主要受到的干擾源包括：動(dòng)力電纜電磁感應(yīng)、系統(tǒng)內(nèi)部接線以及接地系統(tǒng)干擾等。為了提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行效率及安全性，需了解PLC信號干擾因素，并采取有效的解決處理方法。

關(guān)鍵詞：PLC;信號干擾;干擾因素;處理方法

中圖分類號：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）02-0110-01

近年來，隨著我國工業(yè)技術(shù)水平的不斷提升，PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但是在實(shí)際工作過程中，PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)備也存在PLC信號干擾的問題，結(jié)合工作實(shí)踐分析發(fā)現(xiàn)PLC信號干擾的產(chǎn)生因素較多，為了提高PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行效益，便有必要找出干擾源，并采取有效的處理方法[1]。鑒于此，本課題圍繞“PLC信號干擾的產(chǎn)生及處理方法”進(jìn)行研究具備一定的價(jià)值意義。

1 PLC信號干擾源分析

以某工業(yè)工程作業(yè)為例，在實(shí)際操作過程中應(yīng)用了PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，但是投入應(yīng)用期間由于PLC信號傳輸干擾的出現(xiàn)，導(dǎo)致故障停車，進(jìn)而導(dǎo)致工業(yè)產(chǎn)生產(chǎn)品的質(zhì)量降低。考慮到PLC信號干擾問題得到有效解決，進(jìn)而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。分析出了以下PLC信號干擾源：

1.1 動(dòng)力電纜電磁感應(yīng)干擾

在實(shí)際工作作業(yè)當(dāng)中，由于信號傳輸電纜缺乏專門的敷設(shè)路勁，通過設(shè)置簡單化的穿管模式實(shí)現(xiàn)信號的隔離屏蔽，在此條件下，儀器信號為弱點(diǎn)，同時(shí)PLC控制信號也屬于弱電，而動(dòng)力電纜屬強(qiáng)電。這樣，在電纜之間產(chǎn)生的電磁感應(yīng)的條件下，便會導(dǎo)致弱電信號的穩(wěn)定性受到很大程度的影響[2]。此外，在工作時(shí)間長的情況下，穿管會出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，從而使得強(qiáng)電導(dǎo)致信號干擾的問題越來越嚴(yán)重。

1.2 系統(tǒng)內(nèi)部接線干擾

由于PLC控制柜收治在控制區(qū)域相對應(yīng)的配電室內(nèi)部，從柜內(nèi)接線情況分析，不但存在PLC內(nèi)部接線，同時(shí)還存在現(xiàn)場控制箱接線與就地配電柜接線。因線路復(fù)雜，未能將傳輸信號線和強(qiáng)電電纜合理分隔開來，同時(shí)由于檢修工作人員工作交接環(huán)節(jié)多，導(dǎo)致接線缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而出現(xiàn)控制線路設(shè)置混亂的問題。從PLC柜來看，設(shè)置了分層接線槽，但是在同一線槽內(nèi)部接線捆扎過程總，未能對交流線與直流線進(jìn)行有效區(qū)分;尤其是基于PLC柜下部進(jìn)線處，比較長的電纜沒有截?cái)嘣谶m宜的部位，僅通過就地盤線捆扎的方式進(jìn)行處理，而一些單芯電纜感應(yīng)電則達(dá)到了數(shù)十伏，這樣便容易出現(xiàn)信號波動(dòng)，進(jìn)一步導(dǎo)致電氣設(shè)備出現(xiàn)誤動(dòng)作故障。

1.3 接地系統(tǒng)干擾

在確保接地的正確的條件下，可以使系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到有效提升，進(jìn)而使電磁干擾影響能夠得到有效控制。對于PLC控制系統(tǒng)來說，其接地方式涵蓋了：其一，系統(tǒng)接地;其二，屏蔽接地;其三，交流接地;其四，保護(hù)接地[3]。但是，由于控制系統(tǒng)的接地系統(tǒng)不夠健全，尤其是在電纜屏蔽層出現(xiàn)了接地混亂的狀況，在多點(diǎn)接地的影響，致使接地點(diǎn)有電位差存在，進(jìn)一步容易產(chǎn)生的電流使信號傳輸受到很大程度的干擾影響。

2 PLC信號干擾處理方法分析

2.1 合理選取屏蔽線路材料

為了使PLC信號抗干擾能力增強(qiáng)，有必要合理選取屏蔽線路材料。一方面，對于開關(guān)量電纜，如果傳輸距離比較遠(yuǎn)，則選擇常規(guī)屏蔽電纜;另一方面，如果模擬信號線與通訊中心號頻率很高，則可選擇專用屏蔽線[4]。此外，如果信號要求較低，可選擇使用帶屏蔽層的電纜。總之，通過合理選擇屏蔽線路材料，使PLC信號抗干擾能力得到有效增強(qiáng)。

2.2 保證電纜敷設(shè)與柜內(nèi)接線的準(zhǔn)確

合理地對場地條件進(jìn)行利用，采取對強(qiáng)弱電纜進(jìn)行分別敷設(shè)的處理方法思路，對于一些弱電控制電纜，比如模擬信號線、通號線以及控制線等，需確保和高頻干擾之間充分隔離開。對于大型的電機(jī)供電電纜及變壓器高壓電纜等設(shè)備，在敷設(shè)間距方面需合理控制，保證不低于60厘米。倘若由于受到條件的限制，在區(qū)域分開敷設(shè)方面存在較大的困難，信號電纜需要采取穿管敷設(shè)措施，此時(shí)可以使用金屬管，或者使用金屬網(wǎng)套住，起到保護(hù)的作用。與此同時(shí)，對于PLC柜內(nèi)部接線，需具備統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對傳輸信號線和強(qiáng)電線采取分層走線設(shè)計(jì)方案，對直流信號線與交流線則采取分別捆扎走向的設(shè)計(jì)方案。

2.3 對接地系統(tǒng)加以完善

在接地不具標(biāo)準(zhǔn)性的情況下，容易引發(fā)PLC信號干擾，為了解決此類信號干擾的出現(xiàn)，有必要對接地系統(tǒng)加以完善。一方面，對于PLC系統(tǒng)來說，需具備1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的零電位;與此同時(shí)，對于設(shè)備金屬外殼當(dāng)中存在的感應(yīng)電，還有電氣回路當(dāng)中部分存在的電壓，有必要采取有效消除處理措施。另一方面，針對低頻電路，需使用一點(diǎn)接地處理方法，對于高頻電路則需使用多點(diǎn)接地的處理方法;并且，對原接地系統(tǒng)，進(jìn)行認(rèn)真負(fù)責(zé)地進(jìn)行檢查，通過檢查判斷有無信號源干擾問題出現(xiàn)，如果存在需及時(shí)解決。此外，對于屏蔽地和保護(hù)地來說，需采取分別獨(dú)立接地處理措施，對于電源接地與信號接地形成回路的現(xiàn)象需充分避免。與此同時(shí)，對于PLC控制柜安全接地，避免和別的電控柜接地于同一個(gè)接地裝置當(dāng)中。對信號線進(jìn)行及時(shí)排查，通過排查判斷有無接頭存在，倘若存在則需基于接頭部位進(jìn)行屏蔽措施的設(shè)置，使多點(diǎn)接地引發(fā)電位差的出現(xiàn)得到有效預(yù)防。對于開關(guān)量信號線來說，需和模擬量信號之間進(jìn)行分開設(shè)置走線，同時(shí)確保模擬量信號屏蔽層具備接地設(shè)計(jì);對于屏蔽接地，還需確保和電壓器零線等相關(guān)強(qiáng)電設(shè)備接地有足夠的間隔距離，通常需間隔在>15米。

3 結(jié)語

綜上所述，PLC信號干擾源較多，包括了：動(dòng)力電纜電磁感應(yīng)干擾、系統(tǒng)內(nèi)部接線干擾以及接地系統(tǒng)干擾等。為了增強(qiáng)PLC信號的抗干擾能力，可以采取合理選取屏蔽線路材料、保證電纜敷設(shè)與柜內(nèi)接線的準(zhǔn)確以及對接地系統(tǒng)加以完善等方法實(shí)現(xiàn)。相信在PLC信號的抗干擾能力得到有效增強(qiáng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行可靠性、安全性及質(zhì)量將能夠得到全面提升，最終為工業(yè)工作生產(chǎn)效率及質(zhì)量的提高奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄒鵬.強(qiáng)干擾下艦船通信網(wǎng)絡(luò)信號傳輸質(zhì)量檢測方法[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2019，41（04）：109-111.

[2] 汪舉.解決由信號干擾導(dǎo)致軌道電路接收電壓波動(dòng)的一般方法[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2019，16（01）：77-80+84.

[3] 夏志，陳建忠，牛英滔，韓晨，逄天洋.無線通信中跟蹤干擾信號檢測方法及檢測性能[J].太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào)，2018，16（06）：989-996.

[4] 許春香，許海濤，林偉國.基于同源性檢驗(yàn)的干擾信號識別方法[J].傳感器與微系統(tǒng)，2019，38（01）：36-40.

Study on the Generation and Processing of PLC Signal Interference

LI Yu-peng，HAN Tao，LIU Qi-fu

（Shenyang Blower Group Co.， Ltd Shenyang Liaoning? 110869）

Abstract：The occurrence of PLC signal interference will affect the normal and stable operation of automatic control system equipment. As far as PLC signal interference is concerned， the main interference sources include electromagnetic induction of power cable， internal connection of the system and interference of grounding system and so on. In order to improve the operation efficiency and safety of the automatic control system equipment， it is necessary to understand the interference factors of the PLC signal and take effective measures to deal with it.

Key words：PLC; signal interference; interference factor; processing method