PLC控制系统的干扰源分析与抗干扰措施

　　摘要：本文首先简要介绍了PLC控制系统在工业生产中的意义，然后对其应用环境中存在的干扰源类型进行了分析并重点介绍了对PLC控制系统影响较为严重的几类干扰源，最后对PLC控制系统中所应用的抗干扰技术进行了研究。

　　关键词：PLC控制系统 干扰源 抗干扰技术

　　中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）07-0017-01

　　引言

　　PLC控制系统是现代工业控制中广泛应用的一类自动控制系统，其可以有效提升工业生产效率，降低人力成本投入，促进工业企业向自动化、智能化方向发展。但是随着大量电子电气设备的使用，PLC控制电路的应用环境的日趋复杂，其所面临的干扰种类越来越多，对控制系统所带来的危害也越来越大。诸如电源波形即便、应用环境中的强电磁干扰以及设备电子器件的不稳定等都有可能影响到PLC控制电路的正常工作，甚至为工业企业带来经济损失。因此，对PLC控制系统可能面临的干扰信号的来源进行分析，提出并应用适当的抑制措施来提升系统的抗干扰能力对其实际应用具有十分重要的作用。

　　1 PLC控制系统应用环境中的干扰源分析

　　1.1 干扰源类型

　　通常工业控制设备的应用环境较为恶劣，可以对PLC控制系统造成信号干扰的部位通常集中在电压或电流可发生急剧变化的位置，这些位置电磁场的剧烈变化会产生不稳定的噪声，从而对PLC控制系统带来负面影响，从而成为干扰源。

　　对干扰源进行分类可从如下几个方面将其分为多个种类：若按照干扰产生的原因对干扰源进行分类可将其分为放电干扰、浪涌干扰、高频振荡干扰等；若按照噪声的波形性质对干扰源进行分类可将其分为持续性干扰和脉冲性干扰等；若按照干扰模式对干扰源进行分类可将其分为共模干扰和差模干扰等。

　　1.2 主要干扰源分析

　　目前我国工业控制领域中所面临的主要干扰类型为传导干扰，即经由PLC控制系统外引线引入的信号干扰。

　　（1）由供电电源引入的干扰。PLC控制系统的运行离不开供电电网的电力支持。但是我国的电网覆盖范围较为广泛，电网运行环境相对恶劣，接入设备数量多、功能复杂，这就使得电网电路中容易因空间电磁干扰、电力接入设备启停以及电网控制电路运行状态变更等发生电压与电流的急剧变化。这些变化通过电力线路导入到PLC控制系统中即有可能对其正常运行带来干扰。（2）由传输信号线引入的干扰。PLC控制系统的信号输入与输出线路是信息传输的主要通道，其在应用中也有可能引入干扰信号从而影响PLC控制系统的稳定性与可靠性。由传输信号线所引入的干扰主要有两种，一种是通过供电电源或信号分析仪表等引入到传输信号线中的电网干扰，另一种是由空间电磁辐射所带来的感应干扰。由传输信号线索引入的干扰会直接影响到PLC控制系统中传输信号的准确性，因而其所造成的影响较为严重，不仅可能导致系统工作异常或控制精度降低，还有可能造成某些电子器件的损毁。（3）由接地系统引入的干扰。PLC控制系统干扰信号引入的第三条途径即为接地系统引入的干扰。正确的接地系统不仅能够抑制电磁干扰对PLC控制系统的影响，还能够避免系统向外发射干扰信号。但是实际应用中，接地点电位分布不均、不同接地点间存在电位差、不同接地线接地方式不正确等都是有可能发生的，这些问题都有可能向PLC控制系统引入干扰信号，为系统的正常工作带来威胁。如电缆线屏蔽层两端接地、逻辑地与系统地等接地处理混乱等都有可能为PLC系统引入干扰信号。

　　2 PLC控制系统中的干扰抑制措施分析

　　为消除或降低干扰信号对系统的稳定运行所带来的影响，可以从系统硬件和软件两个方面入手，采取相关技术措施来消除系统中的干扰信号。

　　2.1 硬件抗干扰相关措施

　　在硬件抗干扰方面可以从电源、接地、电缆敷设、输入输出线路控制等几个方面着手。

　　在电源系统配置方面，一要选用具有隔离功能的变压器，同时还要保证其运行承载容量要比PLC控制系统的需求大1.2到1.5倍，在应用中，还要对变压器做好接地处理，为降低电源线间的相互干扰，可选用双绞线进行电力连接。二要在隔离变压器之前添加滤波器对接入PLC控制系统的电源进行滤波处理，以进一步提升电源的频率稳定性。三要在应用环境较为恶劣和应用需求较高的PLC系统中添加分离供电系统分别向PLC控制系统中的不同设备提供电源，降低相互间的干扰。

　　在接地系统配置方面，要特别注意不同设备或不同信号的接地要求，最好将控制器与其他设备分别进行接地处理，避免出现共通接地现象。此外，在接地时还需要注意满足如下几个条件：保证接地电阻不超过100欧姆、尽量选用电阻较小横截面积较大的接地线、接地点与控制器之间的距离尽量不要超过50米、避免与强电回路或主回路平行走线等。

　　在电缆敷设方面，鉴于电缆负责PLC控制系统的信号传输，因而其敷设中一定要注意避免不同导线间的相互干扰、避免同一电缆中的信号与电源同时传输。要进行分层处理，降低相互间的电磁干扰。

　　在输入输出线路控制方面，为避免传输线间的干扰，不同类型的信号可以使用独立的电缆和电缆槽架进行敷设，保持物理隔离度和信号间的电磁屏蔽。在信号传输距离较长的线路中还需要在输出端子两端做并联电阻处理。

　　2.2 软件抗干扰相关措施

　　当PLC控制系统中出现信号波动时还可以采用适当的软件抗干扰技术来对传输信号进行抗干扰处理，进而增强PLC控制系统的稳定性与可靠性。常用的软件抗干扰技术有确认延时技术、软件和数字滤波技术、容错技术等。

　　其中确认延时技术可以通过采样延时来对同一信号进行多次读取，以确保信号的有效性；软件和数字滤波技术可以滤除传输信号中的部分噪声，提升信号的频率稳定性，进而降低干扰对PLC控制系统中传输信号的影响；容错技术可以在不可避免干扰的情况下根据现场工作状态进行补救处理，如程序重复执行、死循环跳出等，降低干扰所带来的损失。

　　参考文献

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