可编程控制器工作环境的干扰源分析及解决

唐嘉序， 辛君武， 欧阳息良

（哈尔滨锅炉厂有限责任公司，哈尔滨150046）

0 引言

可编程控制器英文简称PLC，由于性能可靠被广泛应用于工业生产自动化控制中。随着我国对自动化要求的提高，PLC被广泛使用在各种工作环境。如何确保PLC在电网电压波动大、强电、强磁的情况下不受外界干扰而稳定工作，确保工业生产正常进行，是一个非常重要的课题。

在对可编程控制器工作环境的干扰源进行分析时可将干扰源分为两大类。一类是内部干扰，干扰源主要是PLC所在的控制柜内其他电器元件，如断路器接触器动作时的飞弧，小型接触器的频繁动作，变频器运行时的电网电压畸变和电磁辐射；另一类是外部干扰，如强电电缆对PLC的控制信号的干扰，来自空间的电磁辐射对信号线的共模干扰和差模干扰，由连接在PLC上的电源及控制线接地线导入PLC的干扰信号对有效信号的干扰。

1 内部干扰

设计PLC所在的电器柜时，需要对可能存在的干扰情况进行考虑。尽量将高压电器与低压电器分别设计在强电柜和弱电柜中。PLC要安装在低压电器柜中，尽量远离大功率电器元件。在接线时最好将可编程控制器的输入输出线及信号线与电源线动力线分别捆扎。PLC多采用微弱的4～20 mA电流做传递信号，走线混乱可能导致设备误动作，会给后期工作带来很大负面影响。设计控制柜电器元件选型时，要选择性能可靠的接触器与断路器，可在继电器、接触器等电感性负载线圈的两头根据现场施工情况并接阻容吸收器，最大程度上减少柜内干扰。

变频器经常跟PLC设计在同一电器柜内，变频器启动和运行会使电网电压产生畸变并产生较强的电磁辐射，对PLC有较大影响。安设使用变频器时，要将变频器中性端、外壳、电源中性线、电机外壳和Y型接法中性端牢固接于电源回路地线上，避免形成“地环路”，信号线最好穿金属软管敷设。对于电源传导干扰，可以加装隔离变压器，不但能隔离干扰，还能变更电压。

使用滤波器和电抗器可有效减少内部干扰。滤波器能抑制电压的快速变化、降低漏电流和高频辐射。一些滤波器还能吸收尖峰电压，并避免设备将自身干扰传导回电源。在大型交流电动机与变频器之间加装电抗器能抑制发射干扰、感应干扰和电动机电压的波动。在变频器P1、P+端接电抗器，能改良功率因数，强效抑止电源浪涌和尖峰电流，极大减少对可编程控制器的干扰。

2 外部干扰

可编程控制器所在的控制柜应安置在远离直接振动或冲击的场所，假如工作环境有难以避免的振动，需选择合适的减振措施。控制柜要有较好的密闭性，避免腐蚀和烟尘。良好的控制柜能提供一定的抗干扰性。PLC的通讯信号、控制信号都是弱电信号，当这些信号线处于起隔离作用的控制柜外时，易受工作环境的强电干扰。在柜外布线时最好距离强电200 mm以上。电缆沟采用多层敷设时，施工时应将弱电电缆敷设在强电电缆下方。

叠加在信号线上的干扰有共模干扰和差模干扰两种。共模干扰是指信号线上共有的干扰信号，多由控制系统的接地点与被测信号的接地点存在有害的电位差引起。这类干扰在两条信号线上的频率、周期等十分相似。要抑止和消减共模干扰经常使用双差分输入的差动放大器，利用绞合线的缠绕方式使输入线上的电感相互抵消。当然常用的单边接地和光电隔离也是很好的方法。

叠加在信号线上的干扰测量信号的有害信号被称为差模干扰信号。差模干扰往往是由耦合引起的频率很高的交变信号。要抑制差模干扰首先要针对此种信号的特点选用双积分式模数转换器来有效消除高频干扰，为了消除高次谐波，通常在输入回路加装RC滤波器或双T滤波器。另外可将电压信号转换成电流信号再传输，采用良好接地电源与控制回路分别接地也可有效抑制差模干扰。

3 结语

本文对PLC工作环境可能存在的干扰源进行分析，针对干扰源自身特点提出有针对性的抑止措施。在实际现场应用中还需考虑输入输出设备和工业环境等因素，设计抗干扰系统时要周密考虑、认真对待，才能将现场干扰降到最低，使采用PLC系统的自动化生产设备安全、平稳、可靠地运行。