电磁干扰对水电厂PLC控制系统的影响及抑制方法

2011-04-12史攀峰

时代农机 2011年7期

史攀峰

（湖南省电力公司东江水电厂维护部计算机班，湖南郴州 423403）

1 干扰的主要来源分析

（1）空间的辐射干扰。空间的辐射电磁场主要是由电力网络、雷电、电视、高频感应加热设备等产生的，通常就被称作辐射干扰，它的分布是相当复杂的，影响它的主要有以下两条途径：一是对PLC通信内网络的辐射，是由于通信线路的影响而受到干扰；二是它直接对PLC内部的辐射，其干扰是由于电路感应而引起的。

（2）系统外引线的干扰。主要通过信号线和电源的引入而导致的。然而在这种干扰在我国工业现场较严重，需要解决的要求很高。

（3）电源的干扰。在工程的实践中可以得知，因为电源引入的干扰，造成PLC控制系统出现故障的情况很多。PLC控制系统的正常供电都是电网提供，但是因为电网的覆盖范围较大，要受到很多空间上的电磁干扰，从而在线路上感应电压以及电路，特别是电网内部的不断变化，交直流转动装置引起的谐波、电网短路冲击等很多都是通过输电线路到通信电源边。而PLC电源常常采用的是隔离电源，但是其隔离性远没有那么理想。在现实中，很多数据，达到其绝对值是不可能的。

（4）信号线引入的干扰。由于与PLC控制系统连接的信号传输线很多，所以都会有外部的干扰信号引入。而干扰的来源主要通过以下两种途径：第一类往往是被忽略的，它是通过共用的信号仪表或者是变送器的供电电源串入的电网来进行干扰；第二类是很严重的，它是由于信号线受空间辐射感应，来产生干扰。而对于隔离性差的系统，还将会导致信号间的相互干扰，因而引起共地系统总线回流，造成其逻辑数据变化较大。而且，PLC控制系统因为信号引入的干扰造成其很多模件的损害相当严重，因此，引起系统出现很多问题。

（5）接地系统混乱时的干扰。提高电磁设备的电磁兼容性的有效手段之一就是接地。所以，正确的接地，既能够抑制设备对外发出的电磁干扰，又能够很好的控制住干扰对接地系统的影响；而错误的接地，却能够造成非常严重的干扰信号，从而使PLC控制系统无法正常运行。系统地、屏蔽地、交流地、保护地等构成了PLC控制系统的地线。PLC系统的干扰如若是因为接地系统混乱，则主要是由于不同接地点之间的电位不一样，从而导致一定的电位差，引起地环路电流，这样就影响了系统的正常运作。

（6）PLC系统内部的干扰。PLC系统内部的干扰，主要是由于它内部的原器件和电路间的相互作用，导致电磁辐射产生的。譬如，模拟地与逻辑地的相互影响又或者是元器件间的相互不合理使用，逻辑电路之间相互辐射及其对模拟电路的影响等等。这都是属于PLC制造商对其系统内部进行电磁兼容设计的内容，有些复杂，当然，这时应用部门是无需考虑的。

2 减小电磁干扰的方法研究

（1）使用性能好的电源。由于在PLC控制系统中，电源因为自身结构，导致很多电网的干扰串入PLC控制系统，所以电源的选择至关重要。而配电器也是很重要的，对于共用信号及变送器供电我们应该选择那种抑制带大、电容偏小的配电器。从而才能减小对PLC控制系统的干扰。

（2）注重电缆的敷设和选择。不同的电缆是用来传输不同型号的信号，然而信号电缆按其传输信号总类来分层敷设。在通信设备的传输中，为了避免电磁干扰，是严禁使用同一电缆的不同导线来同时传送动力电源和信号的，这样做的原因是信号线和动力电缆靠近平行会造成电磁干扰。同样，为了减少其电磁干扰，电缆的选择也是尤为重要的。在设备传输中，应该尽量选择屏蔽式的电缆，这样会使干扰减小。

（3）硬件滤波及滤波软件抗干扰措施。信号在接入计算机之前，将信号线与接地间并接一个电容，能够有效地减少其共模干扰。同样，在信号的两端之间加上滤波器，这样能够有效地减少单模干扰。总的来说，滤波器在中间起着至关重要的作用。其实，想要完全不被干扰影响那是不可能的，因为电磁的干扰性特别复杂。但是，我们可以在PLC控制系统的软件设计上进行一定的抗干扰处理，由此可以来提高PLC控制系统的安全性、可靠性。常用的一些方法是：数字滤波和工频整形采样,它可以有效地消除周期性干扰；采用信息冗余技术，也可以使其干扰性降低。

（4）选择正确的接地点，更好地完善接地系统。为了安全和抑制干扰，这正是接地主要目的。而直接接地、浮地接地、电容接地这3种接地方式构成了系统接地方式。而由于PLC控制系统的特殊性，所以采用的是直接接地方式。但是，由于那个信号电缆分布电容和滤波器等仪器的影响，所以设备之间的信号的交换频率一般很低，所以PLC控制系统接地可以采用1点接地。而并联1点接地适用于集中布置的PLC控制系统；若装置之间的间距较大，则适合用串联1点接地方式。总之，在安装上必须要绝缘，来保证其安全性和可靠性。所以，必须选择适合的接地处才能够有效地防止干扰。

（5）选用性能好的隔离器。同样，信号隔离器这种仪器可以很好地解决干扰问题。只要在有干扰的地方，在其两端加上信号隔离器，就能够有效地解决干扰问题。选用隔离性能好的设备、选用优良的电源，信号线和动力线走线要更加严密等等都能够很好地解决干扰性问题，但是比较复杂、不好运作而且成本高。以上就是抗干扰的具体措施。