自动化控制系统抗电磁源干扰的措施探讨

吴一鸣

摘 要：如今，工业设备自动化控制已经越来越普及，为了确保企业的安全生产与经济的顺利运行，自动化控制系统的抗干扰功能越来越倍受重视，其是工业可靠运行的保障。由于在PLC自动化控制系统中极易受到各种电磁干扰的影响，因而需要采取相应抗电磁源干扰措施，进而保障自动化控制系统的安全性及抑制系统的电磁干扰。本文将重点探讨有效解决自动化控制系统中抗电磁源干扰问题的相关措施。

关键词：自动化控制系统；电磁源干扰；抗干扰；措施

1 电磁干扰的主要来源

1.1 空间的辐射干扰

一般来说，空间辐射电磁场（EMI）的分布十分复杂，且内部构成元素多样，包括电力网络、雷电、高频感应加热设备、雷达、无线电广播等，而这些设备构成元素所产生的干扰即称之为：空间的辐射干扰。电磁场受到辐射干扰的原因与PLC系统设置场地有关，它如果被设置在射频场内，那么辐射干扰一方面由电路感应直接对PLC内部产生辐射，另一方面由通信线路感应对PLC的通信网络产生辐射，最终引起电磁干扰的产生。

1.2 系统外引线的干扰

系统外引线的干扰（又称传导干扰），其干扰介质包括电源、信号线与接地系统，该干扰现象频繁出现在我国的工业现场，具体表现为三大类现象。①电源导致的干扰现象，由于PLC系统主要通过电网来实现供电，但因电网需要供应较广阔的覆盖面积需求，如此极易造成输电过程中众多干扰因素（如电网内部变化、电网短路暂态冲击等）通过输电线路造成干扰，产生电源引入干扰造成PLC控制系统的故障。②信号线产生的干扰现象，在PLC系统中各类信号传输线一方面具有传输各类有用信息的功能，但另一方面却通过变送器供电电源、共用信号仪表、信号线等引入一些外部干扰信号，进而导致电磁干扰问题的产生。③接地系统造成的混乱干扰现象，电子设备电磁兼容性（EMC）可以通过接地系统来达到有效目的，接地系统正确运行可以同时实现对电磁干扰与设备外发干扰现象的抑制，一旦接地系统错误运行则会导致信号被严重干扰，就会造成PLC系统工作的瘫痪。

1.3 PLC系统内部的干扰

PLC系统内部的干扰，是因内部元器件与电路之间的电磁辐射而造成的干扰现象。主要的辐射干扰类型有：元器件之间因相互不匹配使用而产生辐射干扰；逻辑电路间的辐射干扰；模拟地与逻辑地间的辐射干扰等，这些PLC系统内部的干扰现象同样为造成整个电磁干扰问题的产生。

2 自动化控制系统抗电磁源干扰的措施

2.1 更换隔离性能较好的供电电源，减少电网引入干扰

电源是PLC控制系统的重要元素，在PLC系统中具有各种供电电源的电磁干扰因素会通过电源产生电网引入干扰问题。因此，不能忽视各类供电电源对PLC控制系统的影响，为了实现自动化控制系统的抗电磁源干扰，需要更换隔离性能较好的各类供电电源，从而减少或抑制因電网引入而产生的干扰现象。

2.2 合理挑选传输电缆，根据传输信号种类分层敷设

在PLC自动控制系统中，传输电缆的挑选也十分重要，因为传输电缆也是一种电磁干扰介质，能够通过信号线向PLC系统引入干扰因素。为此，应根据不同类型的信号需求来挑选相应的传输电缆，并根据传输信号种类进行分层敷设，这样才能减少因信号线与动力电缆出现平行敷设而产生电磁干扰问题。由于动力电缆具有辐射电磁干扰，特别是变频装置馈电电缆引入的辐射电磁干扰更为严重，为此信号电缆与动力电缆需要区分出来，可挑选铜带铠装屏弊电力电缆，这易于减少动力线造成的电磁干扰。

2.3 加装信号滤波器，采用软件抗干扰技术

因信号线之间的传输会造成电磁干扰，为此需要在信号两极之间加装信号滤波器，这样既可减少信号接入计算机之前信号线与地间并接电容而产生的共模干扰，又可相应抑制差模干扰的现象。当然，因电磁干扰问题较为繁杂，仅靠信号滤波器来抑制干扰还不够，还应积极采用软件抗干扰技术来辅助，在PLC控制系统软件设计与组态过程中加入抗干扰软件技术，以此来提高PLC系统软件结构的可靠性。具体的软件抗干扰技术措施有：①通过动态零点技术定时校正参考点电位来实现电位漂移的控制；②通过数字滤波与工频整形采样来实现周期性干扰消除的效果等。

2.4 完善接地系统，保障安全与抑制电磁干扰

接地系统是PLC自动控制系统中的主要成分之一，因而需要完善接地系统以保障系统的安全及抑制系统的电磁干扰。一般来说，浮地、直接接地、电容接地是接地系统的三种主要方式，作为一种高速低电平控制装置的PLC控制系统，其需要通过直接接地方式来保障系统安全与抑制电磁干扰。PLC系统的控制装置会受到信号电缆分布电容及输入装置滤波等因素的干扰，因而PLC控制系统应选用一点接地与串联一点的接地方式，并控制装置之间的信号交换频率不能超过1MHz。而对于集中布置的PLC系统来说，可采用并联一点接地方式，将接地点选择在各装置的柜体中心，通过单独的接地线引向接地极，以保障系统安全及抑制电磁干扰。

综上分析，人们需要重视电磁干扰潜在的危害性，在产品设计过程中充分考虑各种产生电磁干扰现象的因素，进而实现自动化控制系统中抗电磁源干扰的高效目的。

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