PLC抗干擾

PLC系統(tǒng)控制的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾，空間的輻射電磁場（EMI）主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，若PLC系統(tǒng)置于所射頻場內(nèi)，就會收到輻射干擾，而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊?？赡茉斐沙绦蝈e誤或運(yùn)算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行。

電源干擾的抑制。電源調(diào)整與保護(hù):電源波動造成電壓畸變或毛刺，將對PLC及I/O模塊產(chǎn)生不良影響。對微處理器核心部件所需要的 5V電源采用多級濾波處理，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。盡量時電源線平行走線，時電源線對地呈低阻抗，以減少電源噪聲干擾。其屏蔽層接地方式不同，對干擾抑制效果不一樣，一般次級線圈不能接地。輸入、輸出線應(yīng)用雙絞線且屏蔽層應(yīng)可靠接地，以抑制共摸干擾。此外可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路等。

信號線引入的防干擾措施。動力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙絞線連接。將PLC的I/O線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開捆扎交流線、直流線，若條件允許，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。此外利用信號隔離器解決干擾問題也是很理想的辦法，其原理是首先將PLC接收的信號，通過半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原信號或不同信號，同時對隔離后信號的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的信號、電源、地之間絕對獨(dú)立。只要在有干擾的地方，輸入端和輸出端中間加上這種隔離器，就可有效解決干擾問題。

正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)。良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。在PLC控制系統(tǒng)中，具有多種形式的“接地”，主要有：

（1）信號地。輸入端信號元件的地；（2）交流地。交流供電電源的N線；（3）屏蔽地。為防止靜電和磁場感應(yīng)而設(shè)置的外殼或金屬絲網(wǎng)，通過專門的銅導(dǎo)線將其接入地下；（4）保護(hù)地。將機(jī)器設(shè)備的外殼或設(shè)備內(nèi)獨(dú)立器件的外殼接地，用于保護(hù)人身安全和防止設(shè)備漏電。

為了抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾，應(yīng)對PLC系統(tǒng)進(jìn)行良好的接地。一般情況下，接地方式與信號頻率有關(guān)，當(dāng)頻率低于1MHz時，可用一點(diǎn)接地；高于10MHz時，采用多點(diǎn)接地；在1～10MH之間時，通常情況下，PLC控制系統(tǒng)采用一點(diǎn)接地，將所有地線端子和相近接地點(diǎn)相連接，以獲得最好的抗干擾能力。接地線截面積不能小于2mm2，接地電阻不能大于100Ω，接地線使用專用地線。

變頻器干擾的抑制。

（1）加隔離變壓器，主要是針對來自電源的傳導(dǎo)干擾，可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。

（2）使用濾波器，濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，還具有防止將設(shè)備本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能。

（3）使用輸出電抗器，在變頻器到電動機(jī)之間增加交流電抗器主要是減少變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產(chǎn)生電磁輻射，影響其它設(shè)備正常。

PLC（可編程序控制器）是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，使用靈活方便，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用越來越廣泛。在冶金、交通、化工、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，被成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的三大支柱之一。

高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。故障也就大大降低。盡管PLC在設(shè)計(jì)制造時已采取了很多措施，使它對工業(yè)環(huán)境比較適應(yīng)，但是為了確保整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，還是應(yīng)當(dāng)盡量使PLC有良好的工作環(huán)境條件，并采取必要的抗干擾措施。

PLC系統(tǒng)的抗干擾措施是可編程控制器硬件系統(tǒng)由PLC主機(jī)的措施。

1引言 2PLC系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)

可編程控制器硬件系統(tǒng)由PLC主機(jī)、功能I/O單元和外部設(shè)備組成。其中PLC主機(jī)由CPU、存儲器、基本I/O模塊、I/O擴(kuò)展接口、外設(shè)接口和電源等部分組成，各部分之間由內(nèi)部系統(tǒng)總線連接。 3PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時的抗干擾措施

3.1硬件措施

(1)屏蔽:對電源變壓器、中央處理器、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁性良好的材料進(jìn)行屏蔽處理，以防止外界干擾信號的影響。

(2)濾波:對供電系統(tǒng)計(jì)輸入線路采用多種形式的濾波處理，以消除和抑制高頻干擾信號，也削弱了個模塊間的相互影響。

(3)電源調(diào)整與保護(hù):電源波動造成電壓畸變或毛刺，將對PLC及I/O模塊產(chǎn)生不良影響。對微處理器核心部件所需要的 5V電源采用多級濾波處理，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。盡量時電源線平行走線，時電源線對地呈低阻抗，以減少電源噪聲干擾。其屏蔽層接地方式不同，對干擾抑制效果不一樣，一般次級線圈不能接地。輸入、輸出線應(yīng)用雙絞線且屏蔽層應(yīng)可靠接地，以抑制共摸干擾。

(4)隔離:在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地把他們各離開來，以防外部的干擾信號及地線環(huán)路中產(chǎn)生的噪聲電信號通過公共地線進(jìn)入PLC本機(jī)，從而影響其正常工作。

(5)采用模塊式結(jié)構(gòu):這種結(jié)構(gòu)有助于在故障發(fā)生時進(jìn)行短時期修復(fù)，一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，可迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作，同時也有助于加速查找系統(tǒng)故障的原因。

3.2軟件措施

為了提高輸入信號的信噪比，常采用軟件數(shù)字濾波來提高有用信號真實(shí)性。對于有大幅度隨機(jī)干擾的系統(tǒng)，采用程序限幅法，即連續(xù)采樣5次，若某一次采樣支援遠(yuǎn)大于其他幾次采樣的幅值，那么就舍取之。對于流量、壓力、液面、位移等參數(shù)，往往在一定范圍內(nèi)頻繁波動，則采用算術(shù)平均法。即用n次采樣的平均值來代替當(dāng)前值。一般認(rèn)為:流量n=12，壓力n=4最合適。

(1)故障診斷:系統(tǒng)軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強(qiáng)干擾信號等，以便及時反映和處理。

(2)信號保護(hù)和恢復(fù):當(dāng)偶爾性故障發(fā)生時，不破壞PLC內(nèi)部的信息，一旦故障現(xiàn)象消失，就可以恢復(fù)正常，繼續(xù)原來的工作。

(3)設(shè)置警戒時鐘WDT:如果程序循環(huán)掃描執(zhí)行時間超過了WDT規(guī)定的時間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。

(4)加強(qiáng)對程序的檢查和校驗(yàn):一旦程序有錯，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行程序。

(5)對程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備:當(dāng)停電時利用后備電池供電，保持有關(guān)信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)不丟失。 4PLC系統(tǒng)安裝時的抗干擾措施

PLC各部分的組成和系統(tǒng)連接及裝配方法必須嚴(yán)格按照說明書上安裝要求進(jìn)行，這一點(diǎn)非常重要，是保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行的基本條件。

4.1電源接線和地線接線

要合理布置電源線，強(qiáng)電與弱電要嚴(yán)格分開，且弱電電源線要盡量加。

接地在消除干擾上起很大的作用。交流地是PLC控制系統(tǒng)供電所必需的，它通過變壓器中心點(diǎn)構(gòu)成供電兩條回路之一。這條會路上的電流、各種諧波電流等是個嚴(yán)重的干擾元。因此交流地線、直流地線、模擬地和數(shù)字地等必須分開。數(shù)字地和模擬地的共點(diǎn)地最好置懸浮方式。地線各點(diǎn)之間的電位差盡可能小，盡量加粗地線，有條件可采用環(huán)形地線。

系統(tǒng)地端子(LG)是抗干擾的中性端子，通常不需要接地，可是，當(dāng)電磁干擾比較嚴(yán)重時，這個端子需與接大地的端子(GR)連接。為防止電流沖擊，應(yīng)使用截面積大于2mm2的14#專用接地線將GR端與大地相接，接地電阻應(yīng)小于100Ω，接地長度小于20m。

4.2輸出端子的接線

(1)當(dāng)幾個外部設(shè)備連接帶一個電源上時，應(yīng)使用短接片將其輸出端子對應(yīng)的公共端子短接。輸出端可以使用不同的電壓，這時其對應(yīng)的公共端應(yīng)分別接入不同的電壓源。

(2)交流輸出線與直流輸出線不能使用同一根電纜。輸出線應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線核動力線，且不得并行。不得將外部設(shè)備連接到帶“·”的輸出端上。

(3)輸出回路中應(yīng)有熔斷器保護(hù)PLC的輸出元件。流入輸出端子的最大電流不應(yīng)超過PLC的允許值，否則必須外接接觸器或繼電器。同樣，若負(fù)載電流低于規(guī)定的最小值時，應(yīng)并聯(lián)一個阻容吸收電路。電阻取50Ω，電容取0.1μf。

(4)電感性負(fù)載斷電時會產(chǎn)生很大的自感電動勢，當(dāng)電路接通時，起觸點(diǎn)處將產(chǎn)生電弧，嚴(yán)重時，發(fā)生觸點(diǎn)燒結(jié)。因此要在電感線圈上并聯(lián)一個續(xù)流二極管。 上一篇：傳感器式電流、電壓互感器簡析下一篇：FX2系列PLC構(gòu)成電梯控制系統(tǒng)特性分析2100433B

PLC世界致力于為PLC初學(xué)者、自動化愛好者和電氣工程師提供學(xué)習(xí)與交流的園地，設(shè)有西門子PLC、三菱PLC、歐姆龍plc、ABPLC等學(xué)習(xí)欄目。