提高PLC控制系统的抗干扰技术

摘要：以本钢（3）热轧改造电气设备安装工程系统管理为例，介绍了plc在监控与管理系统中的应用，针对常见的几种影响plc运行的电磁干扰，采用性能优良的电源给plc系统供电、plc系统输入输出信号、系统接地和电缆的敷设等方面采取措施提高plc控制系统的可靠性，在实际生活中，采用以上措施后，plc控制系统的性能得到了很大程度的提高，保证了热轧生产安全经济的运行。 关键词：plc控制系统 干扰源 抗干扰技术 中图分类号：tn973.3 文献标识码：a 文章编号：

引言：为了提高plc控制系统可靠性，我们在施工安装和调试时也做了相应的措施和防范。在本钢（3）热轧改造电气设备安装工程中，本工程采用了plc系统进行现场仪表信号的采集、分析、控制，并通过et200通信模块传输回plc，使用wincc软件进行显示和操作，操作人员不需要去现场即可监控系统运行，而且仪表数据超出限定值会发出报警信号，也符合安全生产的要求。现场有压力传感器、温度变送器、流量开关和电磁阀等设备。 1.plc控制系统干扰类型。

要提高plc控制系统可靠性，一方面是plc生产厂家提高设备的抗干扰能力，另一方面是plc系统的应用部门在工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能，确保系统在运行过程中的可靠性。 影响plc控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一

样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。

干扰类型通常按干扰产生的原因、干扰的模式和干扰的波形性质来划分。其中共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的同方向电压迭加所形成。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

2.常见的几种影响plc运行的电磁干扰

plc控制系统一般集中安装在电气室内，当采用分布式i/o控制方式时则需要把远程站或模板安装于生产现场。这就使得plc系统网络分布在现场各处。plc系统在运行中常常受到以下三个方面的干扰：

1、来自空间的辐射干扰

在本钢（3）热轧改造电气设备安装工程中，由于电力网络、电气设备、无线电通讯和高频感应设备等诸多电器设备的存在，在生产现场空间大多存在着辐射电磁场，其分布极为复杂，由它产生的干扰通常称为辐射干扰。plc系统置于该磁场内，就会收到辐射干扰。其影响主要通过两条途径实现：一是直接对plc内部的辐射，由模板内部的电路感应产生干扰，二是对plc通信网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。

2、来自系统外部接线的干扰

这种干扰主要是指通过电源和信号线所引入的干扰，也就是通常所说的传导干扰。这种干扰是工业现场较为普遍，也较为严重的一种干扰。

（1）通过电源引入的干扰

plc系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电流。尤其是电网内部的变化，电源开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。

（2）通过信号线引入的干扰。

与plc控制系统连接的各种信号传输电缆，在传输信息的同时，总会有外部干扰信号侵入。此类干扰主要有两种途径：一是通过现场安装的变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这在plc实际运行中往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即外部感应干扰，这是很严重的。 （3）接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。正确的接地，既能抑制其它电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，会引入干扰信号，严重时会使plc系统无法正常工作。若系统接地与其它接地处理混乱，所产生的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。

（4）来自plc系统内部的干扰。

这种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。这属于plc制造厂家对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，但作为施工部门无法改变，可不必过多考虑。 3.plc控制系统中抗干扰技术应用

为保证plc系统运行准确可靠，对plc系统要采取必要的抗干扰措施。根据近几年的调试及维护经验，主要采取以下几种方法： 1、采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰。

在plc控制系统中，电源占有极其重要的地位。一般为确保电网馈电不中断，在投入运行的plc系统中，均采用不间断电源(ups)供电，以提高供电的安全和可靠性。这是因为ups除具有较强的干扰隔离性能外，还能够防止停送电时对系统进行的浪涌冲击，是一种plc控制系统的理想电源。 2、正确选择电缆的实施敷设。

正确地选择电缆和敷设能够有效地防止电磁干扰，在工程施工中我们严格遵守以下规则：不同类型的信号分别由不同类型的电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠*行敷设，以减少电磁干扰。同时，为了减少动力电缆尤其是变频装置电缆的辐射电磁干扰，在施工中应采用铠装屏蔽电力电缆，降低了动力线产生的电磁干扰。同一桥架内不同信号，不同电压等级的电缆，

分类布置，对于交流仪表电源与安全连锁线路，用隔板与弱电信号电缆隔开敷设，同时加盖桥架盖板。 3、硬件滤波及软件抗干扰措施。

由于电磁干扰的复杂性，要根本消除干扰影响是不可能的，因此在plc控制系统的软件设计和组态时，在软件方面也进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。 4、正确选择接地点，完善接地系统。

接地的目的通常有两个，一是为了安全，二是为了抑制干扰。完善的接地系统是plc控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。因此这就要求系统要有合适的接地点。系统接地有浮地、直接接地和电容接地三种方式。对plc控制系统而言，属于高速低电平控制装置，采用了直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1mhz，所以plc控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的plc系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式，用一根大截面铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接到接地极。接地支线采用截面大于22mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排（或95mm2电缆）。接地极的接地电阻小于2ω，接地极埋在距建筑物10～15m远处，而且plc系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上形成独立的接地系统。

信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在plc侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地。多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接地。

为了保证接地质量，采取正确的接地方法plc控制系统接地方式如下：

pe保护接地母线，se系统接地母线，fe屏蔽接地母线，①可编程控制器②直流传动控制装置③电动机控制装置④电磁阀控制组⑤现场信号变送器⑥控制柜

结束语 plc控制系统的干扰问题是一个纷繁复杂的问题，引起干扰的原因也多种多样。因此，抗干扰措施的实施应综合考虑各方面的因素。要合理有效地抑制各类干扰，防止电磁干扰的产生，还要在实际工作中对实际的干扰情况做具体分析，采取对症下药的方法，才能够使plc控制系统正常工作，以保证工业设备安全高效地运行。