1影響PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定的干擾因素

　　1)電源波形畸變干擾。由于PLC控制系統(tǒng)本身或電網(wǎng)上其他設(shè)備采用SCR，GTo，IGBT等電力半導(dǎo)體器件，在工作時(shí)產(chǎn)生高次諧波、噪聲、寄生震蕩等，引起電網(wǎng)電源波形畸變，通過電源線路對(duì)PLC產(chǎn)生的干擾。

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

　　3)輸入元器件觸電的抖動(dòng)干擾。由于現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)烈振動(dòng)使PLc輸入元器件觸電發(fā)生抖動(dòng)(尤其是常閉觸電)產(chǎn)生的誤信號(hào)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(chǎn)生的干擾。

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

　　6)波干擾。由空間電磁波(主要是雷達(dá)、電臺(tái)、移動(dòng)電話等)的電磁場(chǎng)、傳導(dǎo)波的傳導(dǎo)電流和傳導(dǎo)電壓所產(chǎn)生的干擾。

2 提高PLC控制系統(tǒng)抗干擾能力的措施

　　2.1 從設(shè)計(jì)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(tǒng)的抗干擾是一個(gè)系統(tǒng)工程，進(jìn)行具體抗干擾設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下2個(gè)方面：

　　1)設(shè)備選型。在選擇設(shè)備時(shí)，要選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品，包括電磁兼容性(EMC)，尤其是抗外部干擾能力。在選擇國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品時(shí)要注意：我國(guó)是采用220 V高內(nèi)阻電網(wǎng)制式，零點(diǎn)電位漂移大，地電位變化大，現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上，而歐美地區(qū)是110 V低內(nèi)阻電網(wǎng)，因此，應(yīng)按我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)合理選擇。

　　2)綜合抗干擾設(shè)計(jì)。主要考慮來(lái)自系統(tǒng)外部的幾種抑制措施，包括對(duì)外引線進(jìn)行屏蔽，以防空間輻射電磁干擾；對(duì)外引線進(jìn)行隔離、濾波。特別是遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜，分層布置，以防通過外引線引入傳導(dǎo)電磁干擾；正確設(shè)計(jì)接地點(diǎn)和接地裝置，完善接地系統(tǒng)。還必須由軟件配合，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。

　　2.2 從硬件配置方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力

　　1)供電電源?！?/span>

2)接地?！　?/span>

①信號(hào)地，即輸入端信號(hào)傳感器地?！　?/span>

②交流地，交流供電電源的N線，通常是噪聲的主要來(lái)源?！　?/span>

③屏蔽地，一般為防止靜電、磁場(chǎng)感應(yīng)而設(shè)置的外殼或金屬絲網(wǎng)，通過專門的銅導(dǎo)線將其接地?！　?/span>

④保護(hù)地，一般將機(jī)械設(shè)備外殼或設(shè)備內(nèi)獨(dú)立器件的外殼接地，用以防止設(shè)備漏電，保護(hù)人身安全。

　　為了抑制附加在電源、輸入、輸出端的干擾，應(yīng)對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行良好的接地。一般情況下，接地方式與信號(hào)頻率有關(guān)，當(dāng)頻率小于1MHz時(shí)，可用一點(diǎn)接地；當(dāng)頻率大于10MHz時(shí)，采用多點(diǎn)接地；在1-10 MHz間采用哪種接地視實(shí)際情況而定。因此，PLC組成的控制系統(tǒng)常用一點(diǎn)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(dá)不到要求，可采用公共接地方式，禁止采用與其他設(shè)備串聯(lián)接地的方式。交流電源在傳輸時(shí)，在相當(dāng)一段間隔的電源導(dǎo)線上，就會(huì)有幾mV，甚至幾伏的電壓。為防止交流電對(duì)低電平信號(hào)的干擾，在直流信號(hào)的導(dǎo)線上要加隔離屏蔽，不允許信號(hào)地與交流地共用1根地線，各個(gè)接地點(diǎn)應(yīng)通過接地銅牌連接到一起。上述措施在硫化床鍋爐14個(gè)電動(dòng)閥門中得到應(yīng)用，取得很好效果。屏蔽地、保護(hù)地不能與電源地、信號(hào)地和其他地扭在一起，只能各自獨(dú)立的接到接地銅牌上。為減少信號(hào)之間的電容耦合，可采用多種屏蔽的措施。對(duì)于電場(chǎng)屏蔽的分布電容問題，通過將屏蔽地接人大地來(lái)解決。對(duì)于純防磁的部位，例如強(qiáng)磁場(chǎng)、變壓器、大電機(jī)的磁場(chǎng)耦合，可采用高導(dǎo)磁材料作外罩，將外罩接入大地來(lái)屏蔽，在化學(xué)2套電除鹽中為防隔離變對(duì)PLC干擾，采用了此方法。

　　3)I/O配線。

　?、俨季€，PLC電源線，I/OO電源線，輸入、輸出信線，交直流線都應(yīng)盡量分開布線。開關(guān)量、模擬量信號(hào)線應(yīng)分開布線，模擬量信號(hào)線、數(shù)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(yīng)電流引起的噪聲互相抵消，故信號(hào)線多采用雙絞線或屏蔽線。

　?、贗/O信號(hào)的防錯(cuò)，當(dāng)輸入信號(hào)源為晶體管，或是光電開關(guān)輸出類型時(shí)，在關(guān)斷時(shí)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(hào)。同樣，當(dāng)輸出元件為VTH(雙向晶閘管)或是晶體管輸出，當(dāng)外部負(fù)載很小時(shí)，會(huì)因?yàn)檫@類輸出元件在關(guān)斷時(shí)有較大的漏電流干擾，引起微小電流負(fù)載的誤動(dòng)，導(dǎo)致輸入與輸出信號(hào)的出錯(cuò)，給設(shè)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(lián)旁路電阻(見圖1)，以減小PLC輸入電流和外部負(fù)載上的電流。在PLC輸入端加RC濾波環(huán)節(jié)，利用RC的延遲作用來(lái)抑制竄入脈沖所引起的干擾。在晶閘管輸出的負(fù)載兩端并聯(lián)RC浪涌電流抑制器，減少漏電流的干擾。

圖1 I／0端并聯(lián)旁路電阻

　　2.3 從軟件設(shè)計(jì)方面提高系統(tǒng)抗干擾能力

　　利用PLC內(nèi)部豐富的軟件，對(duì)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等，設(shè)計(jì)一些程序，用以屏蔽輸入的誤信號(hào)，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

　　1)利用PLC內(nèi)部定時(shí)器屏蔽輸人端可能出現(xiàn)的誤信號(hào)。在PLC組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，每1次循環(huán)，各工步的動(dòng)作時(shí)間通常是固定不變的，行程開關(guān)(或其他敏感元件，如光電開關(guān))總是在該工步的同一時(shí)刻發(fā)出開關(guān)信號(hào)。根據(jù)這一特點(diǎn)，用2個(gè)內(nèi)部定時(shí)器，限定PLC只在該開關(guān)正常發(fā)出信號(hào)的時(shí)間內(nèi)采樣，可屏蔽掉其他時(shí)間可能發(fā)出的干擾信號(hào)。以FX2N248MR型PLC控制為例，對(duì)輸入X000采樣的梯形圖程序及時(shí)序圖如圖2所示。根據(jù)計(jì)算和實(shí)測(cè)，正常情況下，輸入X000總是在輸入Y000啟動(dòng)后0.17s左右發(fā)出信號(hào)。但在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，有可能使X000發(fā)出誤信號(hào)，引起控制系統(tǒng)的錯(cuò)誤動(dòng)作?，F(xiàn)將定時(shí)器％的延遲時(shí)間設(shè)為0.15s，孔的延遲時(shí)間設(shè)為0.19s，從圖2可知，只有在Y000=1后0.15-0.19s時(shí)間內(nèi)采樣的X000信號(hào)，才被認(rèn)為是有效信號(hào)M0，其他時(shí)間內(nèi)，即使X000誤發(fā)信號(hào)，也會(huì)屏蔽掉。

圖2利用定時(shí)器屏蔽輸入端的誤信號(hào)

　　2)利用PLC內(nèi)部計(jì)數(shù)器消除輸入元件觸電“抖動(dòng)”干擾。在PLC控制中，由于外界的干擾，有些輸入元件在接通時(shí)，會(huì)發(fā)生觸電時(shí)斷時(shí)續(xù)的“抖動(dòng)”而產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。在圖3a中，當(dāng)輸入X001發(fā)生抖動(dòng)時(shí)，輸人Y001也會(huì)跟著抖動(dòng)。消除這種干擾的方法是利用計(jì)數(shù)器編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖3b是用計(jì)數(shù)器組成的消“抖動(dòng)”干擾使X001斷開的間隔△t≥x×0.11s(注：M8012為特殊輔助繼電器，產(chǎn)生周期為0.1s的時(shí)鐘脈沖)時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出為“0”，輸出繼電器Y001保持接通，干擾對(duì)PLC正常工作不構(gòu)成影響；當(dāng)X001斷開時(shí)間△t≥x×0.11s計(jì)數(shù)器C1計(jì)滿石次時(shí)，C1為“1”，輸出繼電器Y00l輸出為“0”。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)次數(shù)x可在調(diào)試時(shí)根據(jù)干擾情況修改。

圖3利用計(jì)數(shù)器消除“抖動(dòng)”干擾

　　2.4 采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)串入的干擾

　　電網(wǎng)干擾串人PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的。PLC系統(tǒng)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(hào)儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大的配電器，以減少對(duì)PLC系統(tǒng)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(qiáng)的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統(tǒng)較理想的電源。

　　2.5 電纜線路敷設(shè)的抗干擾措施

　　不同類型的信號(hào)應(yīng)分別由不同的電纜傳輸，信號(hào)電纜應(yīng)按傳輸信號(hào)種類分層敷設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)作為電源線和信號(hào)線，避免對(duì)信號(hào)線的電磁干擾。