基于PLC控制系統干擾及抗干擾措施分析

李志雄

（河鋼集團礦業公司司家營研山鐵礦，河北 唐山 063700）

隨著現代社會科技的不斷進步，工業技術的飛速發展，PLC編程邏輯控制系統也在科技發展中得到了完善，逐漸在工業領域的生產建設中，占據重要的應用地位，為工業生產的發展帶來效益的同時，PLC系統還存在一些需要進行優化改進的地方。對各種運行條件產生的干擾因素進行分析，制定出能夠針對性解決干擾源的有效措施，對PLC控制系統進行維護，能夠有效降低周邊干擾問題造成的影響，讓PLC系統的運行更加穩定、高效，保證PLC系統在工業領域生產中的經濟效益。現階段我國工業生產已經得到了快速發展，致使PLC控制系統對于工業領域的控制產生了質的轉變。但是根據目前PLC控制系統實際應用過程中，產生的問題和不足進行綜合分析，其工作環境仍然存在著漏洞，造成大量的外部干擾源頭出現。

1 PLC控制技術的優勢

1.1 反應速度快

PLC控制技術屬于一項新型技術，雖然尚在起步階段，但是已經充分地發揮了其優勢，PLC控制系統的內部結構主要是晶體管和繼電器，結合傳統技術將內部的部分連接導線去除，使其變得更加便捷。與傳統繼電器相比，PLC技術能夠更加迅速地對實施運行指令，同時迅速完成需要處理的信息并進行整合，以此提升工作效率。

1.2 安全性及可靠性強

高可靠性是工業設備安全有效運行的必要因素，它對于設備整體的使用壽命以及工廠的生產效率具有重要影響。由于PLC內部采用了大規模的集成電路，并且電路加工過程中采用了嚴格工藝，使得其抗干擾能力大大提高，具有很高的可靠性與安全性。與傳統的繼電器控制系統相比，PLC控制系統解決了線路接觸不良的問題，整體的設計中保持了簡單可靠的設計方式，通過較少的輸入與輸出來滿足工業控制需求，這種方式大大提高了其可靠性。

1.3 具有較高的性價比

首先，PLC體積較小，占用的場地面積較小，因此，所投入的輔助配套設施較少。此外，PLC具有較好的可靠性與抗干擾能力，因此，能夠降低企業停工以及維修所帶來的損失，并且PLC結構簡單，后期維護等簡單方，便降低了維護成本。此外，其功能強大，適配性強，對于不再使用的PLC控制系統可以移植到其他設備上，復用性較強，能夠帶來附加價值。

1.4 抗干擾能力強

因PLC技術具備大規模的集成電路，抗干擾性和可靠性也非常強。同時，PLC技術也具備了嚴格的生產與制造工藝，能夠幫助企業生產出質量更好的產品。由于其內部電路中配備的抗干擾技術非常強大，因此，PLC控制技術也能夠有效地減弱外部信息的干擾。最重要的是，PLC控制技術還可以自動對故障設備進行診斷，當檢測出設備發生故障時，就會及時發出警報，工作人員就能夠及時進行處理。

2 PLC控制系統干擾源

2.1 PLC控制系統空間電子輻射

PLC控制系統在實際運行過程中，其系統空間的電子輻射主要來自高強電力線路結構、高強電力開關管理儀器、變壓設備、電流整合區域、電流轉化區域、電路變頻設備以及外部雷電因素等，這些都可以產生空間電力磁場和輻射。其中空間電子輻射的外部影響因素主要從兩個方面集中表現。

第一，在PLC控制系統中，電子輻射是由內部結構電路電磁感應所產生的干擾因素，主要由電路在實際運轉過程中所產生的感應效果。第二，PLC控制系統的空間電子輻射所產生的線路信號以及信息通信網絡的干擾，主要由整體系統網絡通訊線路的實際電路感應產生，因而產生的干擾程度與線路鋪設、設備安裝位置以及系統控制運行過程中的電信號強度有著密切的聯系。

2.2 PLC控制系統電源

在PLC控制系統結構中，由于輸入電源是外部電力傳輸至PLC控制系統的主要部分，PLC控制系統結構受外部各個方面的空間電力磁場的干擾，在電源線路結構上產生額外的電流壓力以外，其受到影響較大的因素則是PLC控制系統結構中電力網絡內部的設備以及其實際運行狀態的變化。比如：系統結構中的大型設備啟動以及停止、設備開關操作過程中的轉變、交流以及直流電力傳送動力裝置結構中的變壓區域、整流區域、逆變區域以及IGBT區域等電力的半導體設備結構零件所引起的電流諧波等相關因素，而以上因素都需要通過電力傳輸結構傳送到PLC控制系統的空間電源接入端口，進而對PLC控制系統的信號進行干擾。

2.3 信號干擾

PLC控制系統控制柜里不僅有各種線路，在外部還要與各種設備相連，這些相連的信號線，都能夠傳輸信息，但是不一定都是有用的，一定會有外部信號的侵入，這是沒有辦法可以避免的，對于這樣的情況，常見的是用共用信號儀表的電源干擾電網，或者是電磁輻射對它的干擾，引入這些干擾就可能會使I/0信號工作異常，也會造成測量精度的下降，更甚者會損傷元器件，這也是不可逆的后果。

2.4 接地系統干擾

在PLC控制系統中，因為接地點分布不是特別均勻，不同的接地點存在一定的地電位差，從而形成共模噪聲，從而引發地環路電流，對系統的有序運行造成很大的影響。另外，大地、接地線以及屏蔽層都會產生閉合環路，因為磁場在不斷地發生變化，屏蔽層內就會產生感應電流，通過芯線以及屏蔽層的電磁感應干擾信號回路。如果系統與其他接地處理混亂，接地環流就可能在地線上產生不等電位分布，從而會影響整個系統的穩定性。

3 PLC技術抗干擾措施的應用

3.1 硬件區域抗干擾措施

想要有效解決PLC控制系統的干擾源的相關問題，就需要從硬件和軟件兩個方面進行綜合分析，其中由于PLC控制系統運行時，硬件設備是保證系統運作的基礎條件，所以其抗干擾措施的核心關鍵則是，主要應針對PLC控制系統的硬件區域抗干擾能力進行提高，從而對設備硬件使用質量和運用效率提出了更高的要求。在實際操作和硬件性能測量過程中，應該針對系統硬件的各個指標以及系統標準進行嚴格的檢查和篩選，從而保證PLC控制系統硬件區域的整體性能，同時保證其系統硬件抗干擾標準指數能夠達到基礎的生產要求。只有有效保證PLC控制系統硬件區域達到了抗干擾數據和信息標準后，才能從根本上保證PLC控制系統可以在穩定環境和狀態下，最大限度提高系統基礎抗干擾能力。最終實現PLC控制系統在有信號以及電磁干擾環境下，仍然可以保證運作數據的精準和高效的開展系統運作。

3.2 軟件抗干擾措施

由于PLC控制系統在實際操作過程中，主要由微型的數據和信息計算機以及其他環節設備共同組成，所以此種微型計算機設備在運作時，最大的優勢和長處則是依靠完整的軟件結構，從而有效設計出工業生產和發展實際需求的PLC控制系統。因此，針對PLC控制系統的干擾源頭來說，還可以通過軟件區域進行技術優化和提升，技術人員利用先進的科學技術，不斷針對信號的技術處理以及信息數據加密的流程進行強化和完善，致使PLC控制系統的穩定性以及安全性不斷加強，最終提升系統整體抵抗電流輻射和電磁干擾的總體實力。除此之外，技術人員還需要根據PLC控制系統實際使用方向，不斷優化其系統內部的零部件關系，利用軟件編程設計，盡可能降低系統運行的事故發生概率。

3.3 選擇性能優良、質量合格的電源

為了能夠將PLC控制系統的抗干擾能力得到提升，在選擇設備電源的過程中，一定要選擇性能、質量符合相關要求的電源產品。因此，一定要結合系統的實際運行要求進行選擇。對于PLC控制系統來說，電源信號對于運輸環境的要求相對較低，對電壓要求也不高的情況下，就能夠選擇單項工頻交流電源。一旦有著較高的要求，就要對電源的選擇予以重視。除此之外，在選擇了普通電源設備后，還要進行相應的處理，應當通過隔離變壓器來降低電源對信號的干擾，以此確保PLC系統的穩定運行。

3.4 外部配線設計

對于PLC控制系統來說，外部配線設計質量是非常重要的，尤其是遠程輸送信號，非常容易造成由于數據信息產生偏差而出現的系統失控情況。針對這種問題，為了確保系統的穩定運行，一定要借助一端接地方式連接的雙股絞合線來消除周圍磁場的干擾。隨后通過在屏蔽線上疊加負載電流和地環電流，使出現的磁場干擾相互抵消。比如，在進行I/O布線的過程中，為了使抗高頻干擾的效果得到進一步提升，就應當對輸入、輸出信號線、直流、交流線、控制線、模擬量信號向、動力線以及PLC電源線進行分開布設，結合屏蔽電纜進行傳輸信號的模擬，再加上雙股絞合線對PLC控制系統、I/O信號與變壓器的隔離，一旦信號的傳輸速度大于300m，就要借助中間繼電器轉換I/O傳輸通道的信號，在數字信號線的屏蔽層并聯電位均衡線，讓屏蔽層兩端接地，阻隔外界傳輸通道的干擾。

3.5 慎重選擇接地位置

對于PLC控制系統來說，在選擇接地位置及接地方式的過程中，一定要充分考慮，需要結合PLC控制系統的實際要求來選擇。一旦PLC控制系統的接地地點相對集中，就要采取并聯一點的接地方法；反之，需要通過串聯一點的方法。另一方面，如果PLC控制系統的信號源狀態為接地，屏蔽層就一定要在信號側接地；反之，就需要在PLC測接地，這樣就能夠防止PLC控制系統受到接地系統的干擾，確保系統的穩定運行。

4 結論

由此可見，PLC控制系統是現階段我國發展的重要技術手段，所以技術人員應該針對其外部影響因素進行詳細探索，從而尋找出有效的解決方法。