PLC控制应用系统的干扰源分析及抗干扰措施探究

郑溢辉

摘 要：PLC控制应用系统的抗干扰问题一直是工业、企业重视的大问题，因为它关系到工业、企业整个生产系统的安全运转。只有找到影响最大的干扰源，围绕干扰源进行干扰分析，进行对应的防范与治理，才能维护PLC系统的安全运转。文章分析了PLC控制应用系统的干扰源分析及抗干扰措施。

关键词：PLC控制应用系统；干扰源；分布；抗干扰；措施

1 PLC控制系统的干扰源分布

1.1 干扰源类型

一般来说，工业控制装置处于相对复杂、恶劣的工作环境，各种不良的外界环境因素很可能对PLC系统带来干扰性威胁，最易于遭受干扰影响的位置为：电压或电流最可能出现骤变的部位，这些部位属于敏感部位，因为其电磁场的动态变化将带来一系列不利因素，例如：出现不稳定噪音、扰动等，从而将为整个PLC系统形成不良威胁，形成干扰源。主要的干扰源则涵盖以下几大类：根据干扰成因可以分成：放电干扰、高频振荡干扰、浪涌干扰等。然而，如果根据其所产生的噪音波形来分类，则通常包括：脉冲性干扰、持续性干扰。如果参照干扰模式来划分则通常包括：共模与差模干扰。

1.2 空间辐射带来的干扰

该干扰通常来自于电网系统、设备等的暂态过程，或者雷电带来的过电压等。此类干扰带有一定的辐射性，分布规律不定。其辐射区域内如果有PLC系统，将遭受强烈的辐射干扰，这两者辐射的感应主要来自于：电路感应、通信线路感应。

1.3 系统外引线的干扰

系统外引线干扰一般来源于电源、信号线，此为传导干扰，属于破坏性较强的干扰，具体涵盖以下三大类：来自电源的干扰、从信号线来的干扰、接地系统混乱状态下产生的干扰。

1.4 PLC自身带来的干扰

PLC系统中不同流部件与电路之间的电磁辐射带来的干扰。

2 PLC控制应用系统抗干扰措施

2.1 加大电源区域的拦截

权威研究显示：空间磁场为3×10-6T情况下，计算机将发生误动作现象，这一强度如果持续上升为2.4×10-4T时，故障将升级为持久的损坏程度。对于PLC系统来说，最具破坏性空间辐射，通常为大气过电压产生的强电场与磁场，具体涵盖：雷电带来的过电压，电磁感应所导致的过电压等。对此可以针对电源部位进行拦截：

2.1.1 电源部分的拦截。

交流电源中选择双重隔离技术，额外配置一个防雷变压器（1：1），其初级同220V的电源链接，次级则链接220V的供给测控系统，同时，设置1：1的隔离变压器，以此达到电磁隔离的目的，然而，却不能有效抵御干扰，最佳解决对策：在初级与次级系统，各自链接一个氧化锌压敏电阻RM，从而防范雷电波的干扰。

压敏电阻电压Vm应该参照下面的公式进行选型、配置。

Vm=2.2VAC

上式中，VAC是交流工作电压的有效值。

2.1.2 半浮空技术。如果是普通的PLC系统，为了有效抵御来自于空间辐射的不良干扰，科学的方法是安装屏蔽电缆，同时依靠半浮空技术达到对整个PLC系统的保护。半浮空技术，也就是机壳接保护地，PCB中的系统地悬空，属于最理想的接地模式。然而相对应的主控制系统，其中的PCB板，则适合将一个高性能、高质量的电容C连在系统地和保护地二者中间，同时，再设置一个电阻R，其电阻值则要达到一定水平。如图2所示。

图2中，最典型的电气设备为TVS，发挥着同压敏电阻类似的功能，它能够承担更大的脉冲电流，最高几百A的电流也不在话下。同时，同压敏电压相比，其钳位时间更快，同时，TVS设备的电压类型覆盖范围较广，从3V-700V供自由选择。钳位电压值则需要参照下面的公式进行选择：

V钳位=1.56VN

VN代表电路额定直流电压。其中电容C能够发挥自身独特的隔离直流电的功能，也能够有效释放脉冲波。

2.2 科学地敷设电缆

信号电缆的实际选型过程中，必须立足于成本支出、实际功用、抗干扰能力几大方面去权衡。目前，标准型线缆使用最为广泛，实际敷设过程中需重点把握以下方面：（1）各类数据信息各自被与其适应的电缆所传递、运输，需要根据传输信号的类型来逐层进行敷设。（2）不同类型的信号不可以共用一个电缆，例如：模拟信号、数字信号都应各自使用自己的电缆，而且也不可以同电源线共享一根电缆。（3）信号线缆的选配、安装必须特别注意。优选整条、构造完整的线缆，其中不存在断裂、接头衔接等问题，同时要确保其同感性负载保持安全距离，不能将其同电源线缆放置于一个线槽内，而且也要放置线缆之间距离过近，至少要在60cm以上，而且要在这两个相邻的线缆之间设置放隔板，并对应把信号线设置于镀锌金属管道内。

2.3 优化并完善接地系统建设

主要的接地技术包括：工作接地、系统接地、信号源接地等。

（1）工作接地。引入绝缘板，将其放在控制柜和地面之间，发挥绝缘隔离作用，特别要注意将其同保护接地区别开来。（2）系统接地。不同于其他系统，PLC为高速低电平控制系统，适合选择直接接地。因为受到电缆分布电容的影响，各个装置彼此间的信号交换频率相对较低，通常都在1兆赫兹以下。因此，PLC控制系统也要积极改革、优化自身的接地模式，最佳的选择为：一点接地和串联一点接地。（3）信号源接地。该接地的实施需要注意的是，当信号源接地状态时，屏蔽层设置于信号端进行接地；相反，接地端则需要选择PLC端。

当发现信号线不是完整的整根信号线，其中出现接头、断裂等现象时，则要对屏蔽层实施加固，同时进行绝缘防护，控制多点接地现象，不同的屏蔽层必须妥善链接，同时要在彼此间设置绝缘层，最终找到一个最合理的位置实施接地。

3 结束语

随着PLC系统研究力度的不断加大，PLC系统在工业、企业中得到了广泛地推广与使用。然而，其能否安全、高效运行将会带来巨大的影响。只有不断地提高PLC系统的抗干扰能力，明确干扰源的类型，从而采取針对性的抗干扰策略，才能维护PLC系统的安全运用，确保其功能与作用得到有效发挥。

参考文献

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[3]王维，亚梁俊.可编程控制器应用[M].南宁：广西教育出版社，2000.