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[摘要]随着PLC应用越来越广泛，它的抗干扰问题也日益引起人们的重视。分析PLC控制系统中的主要干扰来源，并提出了几种PLC控制系统的具体抗干扰措施。
[关键词]PLC控制系统 抗干扰 措施
中图分类号：TN97文献标示码：A文章编号：1671－7597 (2008) 0310020－01
随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。尽管PLC自身已具备较好的抗干扰能力，但还有很多外部因素会使它产生干扰，造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，造成设备的失控和误动作。要提高设备的可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力，另一方面要求在工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视。
一、干扰源分析
（一）干扰源的产生
现场引起干扰的原因很多，影响PLC控制系统的干扰源大都产生在电流或电压剧烈变化的部位如各种电子开关，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射，电磁辐射产生的剧烈电荷移动，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。
（二）PLC控制系统干扰的主要来源
1．来自空间的辐射干扰
空间的辐射电磁场（EMI），主要由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生，通常称为辐射干扰，分布极为复杂。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小特别是频率有关。
2．PLC系统外部接线干扰
（1）来自电源的干扰：因电源引入的干扰造成PLC控制系统的故障情况很多（如PLC死机、瞬间掉电等现象）。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，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，如开关操作浪涌、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，都通过输电电路传到电源原边。
（2）来自信号线引入的干扰：与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除传输有效的各类信息外，还有外部干扰信号侵入，主要有两种途径：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，这一点极易被忽视；二是信号线受电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。
（3）来自接地系统混乱时的干扰：接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统无法正常工作；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，不同接地点间存在电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。
（4）来自变频器的干扰：随着电力电子技术、微电子技术及控制理论的发展，变频器已经广泛用于交流电动机的控制，也成为工业环境中最常见的干扰源之一。主要体现在：一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。
3. PLC系统内部的干扰。主要由系统内部元件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地对逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
二、主要抗干扰措施
（一）选择抗干扰性能好的设备
PLC系统内部的干扰属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，作为应用部门是无法改变，可不必考虑。作为用户应选择具有较高抗干扰能力的产品，应了解厂家给出的抗干扰指标，系统能承受的电场强度和频率的范围等，要采用具有较多应用实绩的系统。
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，电源占有极重要的地位。电网干扰窜入PLC控制系统主要通过PLC系统得供电电源（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源等耦合进入的。虽然采取了一定的隔离措施，但普遍做得不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，容易经电源耦合而窜入共模干扰和差模干扰。所以，对于变送器和共用仪表信号供电电源应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。此外，为保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，以提高供电的安全可靠性。
2．外部配线抗干扰技术
（1）电缆的选择和布置。为了减少动力电缆辐射的电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆，应选用屏蔽电缆。采用铜带铠装屏蔽电力电缆，可以大大降低动力线产生的电磁干扰，使工程取得较满意的效果。不同类型信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层铺设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送电力电源和信号；避免信号线与动力电缆靠近平行铺设，以减少电磁干扰。
（2）输入、输出信号的抗干扰技术。当输入信号源为感性，输出驱动的负载为感性元件时，为防止电路断开时产生很高的感应电动势或浪涌电流，对于直流电路，应在它们两端并联续流二极管；对于交流电路，应在它们两端并联浪涌吸收电路以避免与电感产生并联谐振。
（二）硬件滤波及软件抗干扰措施
1．硬件滤波
信号在接入计算机前，可在信号线与地间并接电容，在信号两极间加装滤波器来减少干扰。
2．软件抗干扰技术
（1）延时确认：对于开关量输入，可采用软件延时20ms，对同一信号作两次或两次以上读入，结果一致可确认输入有效。
（2）封锁干扰：某些干扰是可以预知的，例如PLC输出命令驱动大功率器件动作，常常会伴随产生火花、电弧等干扰信号，它们产生的干扰信号可能使PLC接收错误的信息。
（3）软件滤波：对于模拟信号可以采取软件滤波措施，目前大型的PLC编程大都支持SFC、结构化文本编程方式，这可以很方便地编制比较复杂的程序，完成相应的滤波功能。
（三）接地点抑制干扰技术
PLC接地最好采用专用接地极，绝对不允许与大功率晶闸管装置和电机等设备共用接地系统；PLC接地与PLC距离越短越好。如果PLC由多单元组成，各单元应采用同一点接地，以保证各单元之间的电位相等；PLC输入、输出信号线所用屏蔽电缆的屏蔽层应采用一点接地。
（四）综合抗干扰设计
主要考虑来自系统外部的多种干扰源并采取相应抑制措施。主要包括：对PLC系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆，要分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。
三、结束语
PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在设计安装中应综合考虑系统各方面的因素，合理有效地抑制干扰，对某些干扰还需作具体分析，采取对症下药的方法，才能保障PLC控制系统的正常工作。
参考文献：
[1]陈在平、赵相宾，可编程控制器技术与应用系统设计[M].北京：机械工业出版社，2002.
[2]林国容，电磁干扰及控制[M].北京：电子工业出版社，2003.
[3] 石秋洁，变频器应用基础[M].北京：机械工业出版社，2007.
[4]FX系列可编程控制器编程手册.三菱公司.
作者简介：
周红英，女，江苏吴江人，苏州工业职业技术学院专业课教师，高级维修电工。
[关键词]PLC控制系统 抗干扰 措施
中图分类号：TN97文献标示码：A文章编号：1671－7597 (2008) 0310020－01
随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。尽管PLC自身已具备较好的抗干扰能力，但还有很多外部因素会使它产生干扰，造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，造成设备的失控和误动作。要提高设备的可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力，另一方面要求在工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视。
一、干扰源分析
（一）干扰源的产生
现场引起干扰的原因很多，影响PLC控制系统的干扰源大都产生在电流或电压剧烈变化的部位如各种电子开关，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射，电磁辐射产生的剧烈电荷移动，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。
（二）PLC控制系统干扰的主要来源
1．来自空间的辐射干扰
空间的辐射电磁场（EMI），主要由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生，通常称为辐射干扰，分布极为复杂。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小特别是频率有关。
2．PLC系统外部接线干扰
（1）来自电源的干扰：因电源引入的干扰造成PLC控制系统的故障情况很多（如PLC死机、瞬间掉电等现象）。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，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，如开关操作浪涌、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，都通过输电电路传到电源原边。
（2）来自信号线引入的干扰：与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除传输有效的各类信息外，还有外部干扰信号侵入，主要有两种途径：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，这一点极易被忽视；二是信号线受电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。
（3）来自接地系统混乱时的干扰：接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统无法正常工作；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，不同接地点间存在电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。
（4）来自变频器的干扰：随着电力电子技术、微电子技术及控制理论的发展，变频器已经广泛用于交流电动机的控制，也成为工业环境中最常见的干扰源之一。主要体现在：一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。
3. PLC系统内部的干扰。主要由系统内部元件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地对逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
二、主要抗干扰措施
（一）选择抗干扰性能好的设备
PLC系统内部的干扰属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，作为应用部门是无法改变，可不必考虑。作为用户应选择具有较高抗干扰能力的产品，应了解厂家给出的抗干扰指标，系统能承受的电场强度和频率的范围等，要采用具有较多应用实绩的系统。
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，电源占有极重要的地位。电网干扰窜入PLC控制系统主要通过PLC系统得供电电源（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源等耦合进入的。虽然采取了一定的隔离措施，但普遍做得不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，容易经电源耦合而窜入共模干扰和差模干扰。所以，对于变送器和共用仪表信号供电电源应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。此外，为保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，以提高供电的安全可靠性。
2．外部配线抗干扰技术
（1）电缆的选择和布置。为了减少动力电缆辐射的电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆，应选用屏蔽电缆。采用铜带铠装屏蔽电力电缆，可以大大降低动力线产生的电磁干扰，使工程取得较满意的效果。不同类型信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层铺设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送电力电源和信号；避免信号线与动力电缆靠近平行铺设，以减少电磁干扰。
（2）输入、输出信号的抗干扰技术。当输入信号源为感性，输出驱动的负载为感性元件时，为防止电路断开时产生很高的感应电动势或浪涌电流，对于直流电路，应在它们两端并联续流二极管；对于交流电路，应在它们两端并联浪涌吸收电路以避免与电感产生并联谐振。
（二）硬件滤波及软件抗干扰措施
1．硬件滤波
信号在接入计算机前，可在信号线与地间并接电容，在信号两极间加装滤波器来减少干扰。
2．软件抗干扰技术
（1）延时确认：对于开关量输入，可采用软件延时20ms，对同一信号作两次或两次以上读入，结果一致可确认输入有效。
（2）封锁干扰：某些干扰是可以预知的，例如PLC输出命令驱动大功率器件动作，常常会伴随产生火花、电弧等干扰信号，它们产生的干扰信号可能使PLC接收错误的信息。
（3）软件滤波：对于模拟信号可以采取软件滤波措施，目前大型的PLC编程大都支持SFC、结构化文本编程方式，这可以很方便地编制比较复杂的程序，完成相应的滤波功能。
（三）接地点抑制干扰技术
PLC接地最好采用专用接地极，绝对不允许与大功率晶闸管装置和电机等设备共用接地系统；PLC接地与PLC距离越短越好。如果PLC由多单元组成，各单元应采用同一点接地，以保证各单元之间的电位相等；PLC输入、输出信号线所用屏蔽电缆的屏蔽层应采用一点接地。
（四）综合抗干扰设计
主要考虑来自系统外部的多种干扰源并采取相应抑制措施。主要包括：对PLC系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆，要分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。
三、结束语
PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在设计安装中应综合考虑系统各方面的因素，合理有效地抑制干扰，对某些干扰还需作具体分析，采取对症下药的方法，才能保障PLC控制系统的正常工作。
参考文献：
[1]陈在平、赵相宾，可编程控制器技术与应用系统设计[M].北京：机械工业出版社，2002.
[2]林国容，电磁干扰及控制[M].北京：电子工业出版社，2003.
[3] 石秋洁，变频器应用基础[M].北京：机械工业出版社，2007.
[4]FX系列可编程控制器编程手册.三菱公司.
作者简介：
周红英，女，江苏吴江人，苏州工业职业技术学院专业课教师，高级维修电工。