浅谈PLC控制系统的干扰问题(定稿)

1、浅谈PLC控制系统的干扰问题【摘 要】本文分析了PLC控制系统干扰的原因及解决方法，详细阐述了PLC控制系统产生干扰的原因，并对其进行分析探讨，着重介绍了一些常用的消除干扰的措施，文中结合相关的图纸，从理论到实际应用等方面对解决抗干扰问题进行详细的论述。【关键词】 干扰、接地、信号【正 文】 进入21世纪，随着电气自动化技术的不断提高，工业设备自动化控制系统得到广泛的应用。可编程控制器简称PLC，它是一种特殊的控制计算机，具有编程简单、通用新好、功能强等优点，广泛应用于工业控制领域中，控制系统的可靠性虽然很高，但是并非“万无一失”，系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行，而系统的可靠性则直接

2、影响到设备的安全、稳定运行，将直接关系到企业的经济效益。影响PLC控制系统稳定运行的因素很多，而最直接、严重、难以捉摸的是控制系统的干扰问题。下面对PLC控制系统的干扰问题谈谈自己的几点想法：PLC控制系统干扰因素的分析一、 来自空间辐射的干扰电气设备、电子设备的高密度应用以及由电力网络、雷电、无线电广播和雷达等产生的空间辐射电磁场，其主要以电磁感应的方式直接对PLC内部和通信网络的通信线路产生干扰。二、 来自系统外部引线的干扰这种干扰主要由于电源、信号线路等引起的干扰，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较为严重，主要表现在几个方面：1. 由电源引起的干扰PLC系统一般由工业电网供电，工

3、业系统中的某些大型设备的启动、停机等，可能引起电源过压、欠压、浪涌、下陷及产生尖峰等干扰，这些电压噪声干扰均会通过电源内阻藕合到PLC系统的电路，给系统造成极大的危害。实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多。2. 由于信号线路引入的干扰此干扰主要有两种信息途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往容易被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这种干扰往往非常严重。由信号线引入的干扰会引起I/0信号工作异常和测量精度大大降低，严重时可能引起元器件损伤。对于隔离性能较差的系统，还可能导致信号间互相干扰，引起共地系统总线

4、回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏的情况比较严重，由此引起系统故障的情况也很多。此种干扰经常发生于信号传输距离长的控制系统上。3. 由于接地系统混乱引起的干扰众所周知良好的接地是提高电子设备可靠工作的有效手段之一，正确合理的接地能抑制设备向外发出干扰；但接地不合理或是错误接地反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等，如果接地系统混乱，对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地

5、电位差，有电流流过屏蔽层。当发生异常状态如雷电击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内会出现感应电流，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生地地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。三、 由于PLC系统内部引起的干扰主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射、模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂家对系统内部进行电磁兼容设计的内容，一般在成熟的系统中很少会发生。PLC系统的抗干扰措施和方法为了确保控制系统的稳定工作，提高可靠性，必须

6、对控制系统采取一定的抗干扰措施。一、 电源部分的抗干扰电源变压器是电源部分的主要元件，为了抑制电网中的干扰，一般选用隔离变压器，且变压器容量应比实际需要大1.2-1.5倍左右。在使用中应要求变压器的屏蔽层良好接地，次级线圈连接线要使用双绞线，以减少电源线间干扰。对于PLC的控制器电源，如果条件许可，还可在隔离变压器前加入滤波器，此时变压器的初级和次级连接线均要使用双绞线。这样干扰信号经滤波隔离后可大大减弱，增强了系统的可靠性。PLC供电系统可采用控制器和I/O 系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电路电源分开。当某一部分电源出现故障时，而不会影响其它部分，如输入、输出供电中断时，控制器仍能继

7、续供电，提高了系统的可靠性，对于供电质量缺乏保证时(非长时间停电，控制器可利用UPS 不间断电源供电，即将控制器前面的屏蔽变压器改为UPS 电源。对于一些重要的设备，为了提高系统的可靠性，交流供电电路可采用双回路供电系统。二、 输入/输出信号的抗干扰为了防止输入/输出信号受到干扰，应尽量选用绝缘型I/O模块。1. 输入信号的抗干扰: 输入信号的输入线之间的差模干扰可以利用输入模块滤波来减小干扰，而输入线与大地间的共模干扰可通过控制器的接地来抑制。在输入端有感性负载时，为了防止电路信号突变而产生感应电势的影响，可采用硬件的可靠性容错和容差设计技术，即在负载两端并联电容C 和电阻R，对于直流输入信

8、号，可并接续流二极管D。一般负载容量在10VA以下时，应选C为0.1F，R为120，当负载容量在10VA以上时，应选C为0.47F，R为47。2. 输出信号的抗干扰：对于PLC系统为开关量输出，可有继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出三种形式。具体选择要根据负载要求来决定。若负载超过了PLC的输出能力，应外接继电器或接触器，才可正常工作。PLC输出端子若接有感性负载，输出信号由OFF变为ON或从ON变为OFF时都会有某些电量的突变而可能产生干扰，故应采取相应的保护措施，以保护PLC的输出触点，对于直流负载，通常是在线圈两端并联续流二极管D，二极管应尽可能靠近负载，二极管可为1A的管子。对于交流负

9、载，应在线圈两端并联RC吸收电路，根据负载容量，电容可取0.1-0.47F，电阻可取47-120，且RC尽可能靠近负载。对于大容量负载电路，由于继电器或接触器在通断时会产生电弧干扰，因此须在主触点两端连接RC浪涌吸收器，若电动机或变压器开关干扰时，可在线间采用RC浪涌吸收。三、 外部配线的抗干扰外部配线之间存在着互感和分布电容，进行信号传送时会产生窜扰。为了防止或减少外部配线的干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出信号应分别使用各自的电缆，集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线要使用屏蔽电缆，屏蔽电缆在输入、输出侧要悬空，而控制器侧要接地。配线时在30米以下的短距离，直流和较输入、输出信号线

10、最好不要使用同一电缆管，如果要走同一配线管时，输入信号要使用屏蔽电缆。30-300米距离的配线时，直流和交流输出、输入信号线要分别使用各自电缆，并且输入信号线一定要用屏蔽线。对于300米以上长距离配线时，则可用中间继电器转换信号，或使用远程I/O通道。对于控制器的接地线要与电源线或动力线分开，输入、输出信号线要与高电压、大电流的动力线分开配线。四、 PLC系统的接地措施良好的接地是保证PLC 可靠工作的重要条件之一，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相联，基本单元必须接地，如果选用扩展单元，其接地点与基本单元接地点接在一起。为了抑制附加在电源及输入、输出端的干扰，应给PLC 接以专用地线，接地线与动力设备(如电动机的接地点应分开，若达不到此要求，则可与其它设备公共接地，严禁与其它设备串联接地。接地电阻要小于5，接地线要粗，面积要大于2 mm²，而且接地点最好靠近PLC 装置，其间的距离要小于50 米，接地线应避开强电回路，若无法避开时，应垂直相交，缩短平行走线的长度。结束语：PLC控制系统的抗干扰是系统的一个重要组成部分，是一个十分复杂的问题，除了上述所应采取的一些抗干扰措施和