1 電磁干擾源及對系統(tǒng)地干擾

　　1.1 干擾源及干擾的一般分類

　　影響PLC" title="PLC">PLC控制系統(tǒng)地干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備地干擾源一樣,，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位,，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源，即干擾源,。干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因,、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分。其中按噪聲產(chǎn)生的原因不同分為放電噪聲,、浪涌噪聲,、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形,、性質(zhì)不同,，分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等,；按嗓聲干擾模式不同,，分為共模于擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法,。共模干擾是信號對地的電位差,，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)(同方向)電壓跌加所形成,。共模電壓有時較大,，特別是采用隔離性能差的配電器供電時,，變送器輸出信號的共模電壓普遍較高,，有的可高達130 V以上。共模電抓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,，直接影響測控信號,，造成元器件損壞(這就是一些系統(tǒng)UO模件損壞率較高的主要原因)這種共摸干擾可分為直流，亦可為交流。差模千擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓,，主要由空間電磁場在信號間藕合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓,，直接疊加在信號上，直接影響測量與控制精度,。

　　1.2 PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源

　　1.2.1 來自空間的輻升干擾

　　空間的輻射電磁場" title="輻射電磁場">輻射電磁場主要由電力網(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,、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的,，通常成為輻射干擾，其分布極為復(fù)雜,。若PLC系統(tǒng)置于所射頻場內(nèi),，就回收到輻射于擾，其影響主要通過兩條路徑:一是直接對PLC內(nèi)部的輻射,，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾,；二是對PLC通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻射，由通信線路的感應(yīng)引人干擾,。輻射于擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小,，特別是頻率有關(guān)，一般通過設(shè)置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護,。

　　1.2.2 來自系統(tǒng)外引線的干擾

　　(1)來自電源的干擾,。PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。山于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路,。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，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)短路狀態(tài)沖擊等,，都通過輸電線路傳到電源里邊,。PLC電源通常采用隔離電源。但其機構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性能并不理想,。實際上,，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對隔離是不可能的,。

　　(2)來自信號線引入的干擾,。與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線,，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵人,。此于擾主要有兩種途徑:一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串人的電網(wǎng)干擾,，往往被忽視；二是信號線受到空間電磁輻射感應(yīng)的干擾即信號線上的外部感應(yīng)干擾,，這是很嚴重的,。山信號引人干擾會引起UO信號工作異常和測量精度的大大降低，嚴重時會引起元器件損傷,。對于隔離性能較差的系統(tǒng),，還將導(dǎo)致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流,，造成邏輯數(shù)據(jù)變化,、誤動作和死機。

　　(3)來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾,。接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一,。正確的接地，既能抑制電磁千擾的影響,，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾而錯誤的接地,，反而會引起嚴重的干擾信號，使系統(tǒng)無法正常工作,。

　　1.2.3 來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾

　　主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生,，如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相4E92影響及元器件間的相互不匹配使用等,。這都屬于PLC制造廠對系統(tǒng)內(nèi)部進行電磁兼容設(shè)計的內(nèi)容,，比較復(fù)雜，應(yīng)用部門無法改變,，但要選擇具有較多應(yīng)用實績或紀呂丈考驗的模塊,。

2 PLC控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾" title="抗干擾">抗干擾設(shè)計

　　2.1 設(shè)備選型

　　在選擇設(shè)備時，首先要選擇有高效抗干擾能力的產(chǎn)品,，其中包括了電磁兼容性,。尤其是抗外部干擾能力，如采用浮地技術(shù)籠隔離性能如的PLC系統(tǒng):其次還應(yīng)了解生產(chǎn)廠商給出的抗干擾指標,，如共模擬制比,、差模擬制比，耐壓能力,，允許在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環(huán)境中工作,；另外是靠考察其在類似工作中的應(yīng)用實績。在選擇國外進口產(chǎn)品要注意:我國是采用220 V高內(nèi)阻電網(wǎng)制式,，而歐美地區(qū)是110 V低內(nèi)阻電網(wǎng),。由于我國電網(wǎng)內(nèi)阻大,，零點電位漂移大,，地電位變化大,，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上，對系統(tǒng)抗十?dāng)_性能要求更高,，在國外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國內(nèi)不一定能可靠運行,，這就要在采用國外產(chǎn)品時，按我國的標準合理選擇,。

　2.2綜合抗干擾設(shè)計

　　主要考慮來自系統(tǒng)外部的兒種抑制措施,。主要內(nèi)容包括:對PLC系統(tǒng)及外引線進行評比以防空間輻射電磁干擾；對外弓}線進行隔離,、濾波,，特別是動力電纜，分層布置,，以防通過外引線引人傳導(dǎo)電磁干擾,；正確設(shè)計接地點和接地裝置，完善接地系統(tǒng),。另外還必須利用軟件手段,，進一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。

3 主要抗干擾措施

　　3.1采用性能優(yōu)良的電源,，抑制電網(wǎng)引入的干擾

　　在PLC控制系統(tǒng)中,，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串人PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源(如CPU,、電源,、I/O電源等)、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等禍合進人的,。對于變送器和共用信號儀表供電選擇分布電容小,、抑制帶大(如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù))的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾,。此外,，為保證電網(wǎng)饋電不中斷，可采用在線式不間斷供電電源9UPS0供電,，提高供電的安全可靠性,。并且UPS還具有較強的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源,。

　　3.2 電纜選擇的敷設(shè)

　　為了減少動力電纜輻射電磁干擾,，尤其是變頻裝置敷電電纜的輻射電磁干擾。在工程中,，因采用鋼帶愷裝屏蔽電力電纜,，從而降低動力電纜生產(chǎn)的電磁干擾,。長距離配線時，輸人信號線與輸出信號線分別使用各自的線纜,。交流信號與直流信號分別使用各自的線纜輸人輸出信號線與高電壓,、大電流的動力線分開配線。集成電路或晶體管設(shè)備的輸人,、輸出信號線,，必須使用屏蔽線纜。避免信號線與動力電纜靠近平行敷設(shè),，以減少電磁干擾,。

　　3.3 I/0模塊的定性分析

　　絕緣的輸入、輸出信號和內(nèi)部電路抗干擾

　　絕緣的抗干擾性能好,；雙向晶閘管和晶體管型的無觸點輸出在PLC控制器側(cè)產(chǎn)生的干擾?。惠斎四K允許的輸人信號ON-OFF電壓差大,，抗干擾性能好,；輸人信號響應(yīng)時間慢的輸人rl塊抗f擾性能好。因此,，從抗干擾的角度考慮,，I/0模塊選型時應(yīng)考慮以下因素:干擾多的場合，使用絕緣型的I/O模塊,；安裝在控制對象側(cè)的I/O模塊要使用絕緣型的I/0模塊,；無外界干擾的場合，可使用非絕緣型的I/O模塊,。

　　3.3.1 防精入信號干擾

　　除采用濾波器和控制器良好接地來抑制干擾外,，還可考慮以下抗輸人干擾的措施。在輸入端有感性負荷時,，為了防止反沖擊感應(yīng)電動勢,，在負荷兩端并接電阻和電容(為交流輸人信號時)見圖1,或并接續(xù)流二極管(為直流輸人信號)見圖2。交疏輸入方式時,，電阻,、電容的選擇要恰當(dāng)，才能起到較好的效果,。負荷容量在1OVA以下一般選0,。1μF、120Ω,；負荷容量超過1OVA則選用0,。47μF、47Ω比較合適,。如果與輸人信號并接的電感性負荷較大時,，使用繼電器中轉(zhuǎn)效果更好,。防感應(yīng)電壓的措施K DA。輸人端并接浪涌吸收器,；②在長距離配線和大電流場合,，感應(yīng)電壓大，可用繼電器轉(zhuǎn)換,。

圖1                                              圖2

　　3.3.2 防止輸出信號的干擾

　　輸出信號干擾的產(chǎn)生:感性負荷場合,，輸出信號由OFF變成ON時產(chǎn)生突變電流,，從ON到OFF時產(chǎn)生反向感應(yīng)電動勢,，所有這些，都可能產(chǎn)生干擾,。防止干擾的措施:

　　(1)交流感性負載,，在負載的兩端并接R,C作為浪涌吸收器。交流220V電壓功率為400VA左右時R,，C的值分別為47Ω,0,。47μF,R,C越靠近負載，其抗干擾效果越好,，見圖3

圖3                                                  圖4

　　(2)直流負載場合,，在負載的兩端并接續(xù)流二極管，見圖4,二極管也要靠近負載,，二極管的反向耐壓應(yīng)時負載電壓的4倍,。

　　控制器將開關(guān)最輸出的場合，不管控制器本身有無抗干擾措施,，都最好采取圖3(交流負載)和圖4(直流負載)的抗干擾對策,。在開關(guān)時產(chǎn)生較大干擾的場合，交流負載可使用雙向晶閘管輸出模塊,。在控制盤內(nèi)用中間繼電器進行中間驅(qū)動負載的方法時很有效的,。對于電子設(shè)備的抗干擾技術(shù)，主要原則是抑制于擾源,PLC可編程控制器輸出信號的干擾,，可通過良好的接地引人大地,，從而減少干擾的影響。