1影響PLC控制系統穩定的干擾因素

　　1)電源波形畸變干擾。由于PLC控制系統本身或電網上其他設備采用SCR，GTo，IGBT等電力半導體器件，在工作時產生高次諧波、噪聲、寄生震蕩等，引起電網電源波形畸變，通過電源線路對PLC產生的干擾。

　　2)電路耦合干擾。由于PLC接地點選擇不當或接地不良，通過回路公共阻抗耦合而產生的電流干擾。

　　3)輸入元器件觸電的抖動干擾。由于現場強烈振動使PLc輸入元器件觸電發生抖動(尤其是常閉觸電)產生的誤信號所形成的干擾。

　　4)電容性干擾。在干擾源與PLC間存在分布電容耦合所產生的干擾。

　　5)電感性干擾。干擾源中的交變磁場通過PLC中的電感性元件耦合所產生的干擾。

　　6)波干擾。由空間電磁波(主要是雷達、電臺、移動電話等)的電磁場、傳導波的傳導電流和傳導電壓所產生的干擾。

2 提高PLC控制系統抗干擾能力的措施

　　2.1 從設計上采取措施

　　抑制電磁干擾的基本原則：①抑制干擾源；②切斷或減少電磁干擾的傳播途徑；③提高裝置本身的抗干擾能力。

　　PLC控制系統的抗干擾是一個系統工程，進行具體抗干擾設計時，應注意以下2個方面：

　　1)設備選型。在選擇設備時，要選擇有較高抗干擾能力的產品，包括電磁兼容性(EMC)，尤其是抗外部干擾能力。在選擇國外進口產品時要注意：我國是采用220 V高內阻電網制式，零點電位漂移大，地電位變化大，現場的電磁干擾至少要比歐美地區高4倍以上，而歐美地區是110 V低內阻電網，因此，應按我國的標準合理選擇。

　　2)綜合抗干擾設計。主要考慮來自系統外部的幾種抑制措施，包括對外引線進行屏蔽，以防空間輻射電磁干擾；對外引線進行隔離、濾波。特別是遠離動力電纜，分層布置，以防通過外引線引入傳導電磁干擾；正確設計接地點和接地裝置，完善接地系統。還必須由軟件配合，進一步提高系統的安全可靠性。

　　2.2 從硬件配置方面提高系統的抗干擾能力

　　1)供電電源。　

2)接地。　　

①信號地，即輸入端信號傳感器地。　　

②交流地，交流供電電源的N線，通常是噪聲的主要來源。　　

③屏蔽地，一般為防止靜電、磁場感應而設置的外殼或金屬絲網，通過專門的銅導線將其接地。　　

④保護地，一般將機械設備外殼或設備內獨立器件的外殼接地，用以防止設備漏電，保護人身安全。

　　為了抑制附加在電源、輸入、輸出端的干擾，應對PLC系統進行良好的接地。一般情況下，接地方式與信號頻率有關，當頻率小于1MHz時，可用一點接地；當頻率大于10MHz時，采用多點接地；在1-10 MHz間采用哪種接地視實際情況而定。因此，PLC組成的控制系統常用一點接地，接地線截面積不能小于2mm2，接地電阻不能大于100Ω，接地線最好是專用。若達不到要求，可采用公共接地方式，禁止采用與其他設備串聯接地的方式。交流電源在傳輸時，在相當一段間隔的電源導線上，就會有幾mV，甚至幾伏的電壓。為防止交流電對低電平信號的干擾，在直流信號的導線上要加隔離屏蔽，不允許信號地與交流地共用1根地線，各個接地點應通過接地銅牌連接到一起。上述措施在硫化床鍋爐14個電動閥門中得到應用，取得很好效果。屏蔽地、保護地不能與電源地、信號地和其他地扭在一起，只能各自獨立的接到接地銅牌上。為減少信號之間的電容耦合，可采用多種屏蔽的措施。對于電場屏蔽的分布電容問題，通過將屏蔽地接人大地來解決。對于純防磁的部位，例如強磁場、變壓器、大電機的磁場耦合，可采用高導磁材料作外罩，將外罩接入大地來屏蔽，在化學2套電除鹽中為防隔離變對PLC干擾，采用了此方法。

　　3)I/O配線。

　　①布線，PLC電源線，I/OO電源線，輸入、輸出信線，交直流線都應盡量分開布線。開關量、模擬量信號線應分開布線，模擬量信號線、數字傳輸線要用屏蔽線，并且要將屏蔽層接地。由于雙絞線中電流方向相反，大小相等，可將感應電流引起的噪聲互相抵消，故信號線多采用雙絞線或屏蔽線。

　　②I/O信號的防錯，當輸入信號源為晶體管，或是光電開關輸出類型時，在關斷時有較大的漏電流干擾。而PLC的輸入繼電器靈敏度較高，如漏電流干擾超過一定值，就形成了誤信號。同樣，當輸出元件為VTH(雙向晶閘管)或是晶體管輸出，當外部負載很小時，會因為這類輸出元件在關斷時有較大的漏電流干擾，引起微小電流負載的誤動，導致輸入與輸出信號的出錯，給設備和人身安全造成不良后果。解決的辦法是輸入、輸出端并聯旁路電阻(見圖1)，以減小PLC輸入電流和外部負載上的電流。在PLC輸入端加RC濾波環節，利用RC的延遲作用來抑制竄入脈沖所引起的干擾。在晶閘管輸出的負載兩端并聯RC浪涌電流抑制器，減少漏電流的干擾。

圖1 I／0端并聯旁路電阻

　　2.3 從軟件設計方面提高系統抗干擾能力

　　利用PLC內部豐富的軟件，對定時器、計數器、輔助繼電器等，設計一些程序，用以屏蔽輸入的誤信號，提高系統的抗干擾能力。

　　1)利用PLC內部定時器屏蔽輸人端可能出現的誤信號。在PLC組成的自動控制系統中，每1次循環，各工步的動作時間通常是固定不變的，行程開關(或其他敏感元件，如光電開關)總是在該工步的同一時刻發出開關信號。根據這一特點，用2個內部定時器，限定PLC只在該開關正常發出信號的時間內采樣，可屏蔽掉其他時間可能發出的干擾信號。以FX2N248MR型PLC控制為例，對輸入X000采樣的梯形圖程序及時序圖如圖2所示。根據計算和實測，正常情況下，輸入X000總是在輸入Y000啟動后0.17s左右發出信號。但在實際運行時，由于現場環境惡劣，有可能使X000發出誤信號，引起控制系統的錯誤動作。現將定時器％的延遲時間設為0.15s，孔的延遲時間設為0.19s，從圖2可知，只有在Y000=1后0.15-0.19s時間內采樣的X000信號，才被認為是有效信號M0，其他時間內，即使X000誤發信號，也會屏蔽掉。

圖2利用定時器屏蔽輸入端的誤信號

　　2)利用PLC內部計數器消除輸入元件觸電“抖動”干擾。在PLC控制中，由于外界的干擾，有些輸入元件在接通時，會發生觸電時斷時續的“抖動”而產生錯誤信號。在圖3a中，當輸入X001發生抖動時，輸人Y001也會跟著抖動。消除這種干擾的方法是利用計數器編程來實現。圖3b是用計數器組成的消“抖動”干擾使X001斷開的間隔△t≥x×0.11s(注：M8012為特殊輔助繼電器，產生周期為0.1s的時鐘脈沖)時，計數器輸出為“0”，輸出繼電器Y001保持接通，干擾對PLC正常工作不構成影響；當X001斷開時間△t≥x×0.11s計數器C1計滿石次時，C1為“1”，輸出繼電器Y00l輸出為“0”。計數器的計數次數x可在調試時根據干擾情況修改。

圖3利用計數器消除“抖動”干擾

　　2.4 采用性能優良的電源，抑制電網串入的干擾

　　電網干擾串人PLC控制系統主要通過PLC系統的供電電源、變送器供電電源和與PLC系統具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。PLC系統供電的電源，一般都采用隔離性能較好的電源，變送器和共用信號儀表供電應選擇分布電容小、抑制帶大的配電器，以減少對PLC系統的干擾。此外，為保證供電不中斷，可采用在線式不間斷供電電源UPS供電，并且UPS還具有較強的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統較理想的電源。

　　2.5 電纜線路敷設的抗干擾措施

　　不同類型的信號應分別由不同的電纜傳輸，信號電纜應按傳輸信號種類分層敷設，嚴禁用同一電纜的不同導線同時作為電源線和信號線，避免對信號線的電磁干擾。