PLC控制系统在工业应用中的抗干扰分析

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1、PLC控制系统在工业应用中的抗干扰分析张璞锜（天津天铁冶金集团有限公司动力厂）可编程控制器（PLC）是专为工业控制设计的，具有可靠性高、功能全、价格便宜的优点；但在实际应用中，因工业现场情况复杂，PLC常常受到恶劣的电磁干扰。为了有效地提高PLC控制系统的抗干扰性能力，对常见的干扰提出以下解决措施和方法。1空间辐射干扰主要指雷电、雷达、周围的高频感应加热设备等产生的空间辐射电干扰。对此类干扰，一般无法对干扰源进行控制，只能切断或减弱电磁干扰的传播途径。在室外应用PLC或有传输线经过室外时，由雷击引起的浪涌使PLC或其他自动化设备损坏

2、的情况比较常见。在实践中，可以采用等电位联结、屏蔽、保护隔离、合理布线和装设防雷装置等措施，进行全方位的防雷保护。其中，最简捷、经济的措施是装设防雷装置。防雷装置能处理雷电涌浪电流的承受和泄放能力，同时限制被保护设备雷电过电压幅值，有效地对PLC及其相关设备起到保护作用。防雷装置应根据分级保护原则，根据不同的电源制式及现场情况进行选型，使过电压降低到对设备无害的量值。其工作电压以安装在此电路中所有部件的额定电压为准，剩余电压则根据此电路中所有部件的耐压强度确定。2电源的干扰由电源引入的干扰在工业现场较为常见。控制系统一般由电网电源供

3、电，电网的波动、大功率用电设备启停、交直流传动装置引起的谐波等，都通过输电线路传到电源原边。电源干扰主要来自两个方面：一是通过PLC系统的供电电源直接串入，如CPU电源、I/O模块电源等；二是通过变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。抑制电源干扰一般可采取如下措施：⑴PLC电源通常采用隔离电源。但因其结构及制造工艺等因素使其隔离效果并不理想，故在PLC电源输入端使用隔离变压器，其初级绕组和次级绕组分别加屏蔽，并将屏蔽层可靠接地，对抑制电网干扰信号有较好效果。同时，二次侧接线使用双绞线，能有效减少电源

4、线间干扰⑵使用滤波器。滤波器具有较强的抗干扰能力，同时可防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。在干扰严重场合，常常同时使用隔离变压器和滤波器。更要注意的是，应先把滤波器接入电源，然后再使用隔离变压器。⑶采用分离供电方式。将PLC、I/O设备及其他装置分别由各自的具有隔离功能的变压器供电，并与主回路电源分开。需要注意的是，如果系统中含有扩展单元，则其通电与断电必须与基本单元同时进行；如做不到，应确保MOS电源先通电后断电。⑷对于变送器和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电，应选择分布电容小、隔离效果好的配电器，

5、以减小对PLC系统的干扰。⑸有条件的情况下或重要的PLC控制系统中，应配置在线UPS供电，UPS供电既可提高电源的供电可靠性，还具有较强的隔离性能。3信号线引入的干扰由信号线引入的干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时会将I/O模块损坏，造成系统故障。抑制信号线引入的干扰可采取以下措施：⑴抑制输入信号干扰。输入信号的线间（差模干扰）通过输入模块的滤波可以使其衰减，而输入信号线与大地间的共模干扰在PLC内部回路产生较大的电位差，是引起PLC误动作的主要原因，可通过练好的接地加以抑制。在输入端有感性负载时，为了繁殖电路信

6、号突变而产生感应电动势损坏模块，对交流输入，可在负载两端并联电容C和电阻R，对直流输入，可并联续流二极管V。见图1.其中R、C的选择，负载容量小于10VA时，R可选120Ω，C可选0.1μF；负载容量在10VA以上时，R宜选47Ω，C宜选0.47μF。⑵抑制输入感应电动势。由于输入信号线间、输入信号线和其他线之间存在寄生电容，通过电耦合会产生感应电动势。为抑制感应电动势，一般尽量采用直流输入。由于交流输入，可在输入端并联浪涌吸收器。如果配线距离长、电流大，也可用继电器加以转换。⑶抑制输出信号干扰。PLC系统的开关量输出有继电器、晶体

7、管、晶闸管3种输出形式。具体选择要根据负载要求来决定。如对于交流负载，在开关时产生干扰较大的场合，可使用双向晶闸管输出。对于直流负载，通常是在线圈两端并联二极管V，二极管应尽可能靠近负载，其反向耐压应是负载电压的4倍以上。二极管的动作有一定的延时，如果需要快速断开，则采用建议并联稳压管。对于交流负载，应在线圈两端并联RC浪涌吸收电路，且RC愈靠近负载，抗干扰效果愈好。见图2.⑷线缆选型与敷设的抗干扰。开关量信号一般对电缆无特殊要求，可选用一般的电缆；当数字脉冲信号频率较高时，应选用屏蔽电缆传输；模拟量信号是连续变化的信号，容易受干扰

8、，要选用屏蔽线或带防护的双绞线。当模拟量信号离PLC距离较远时，应尽量采用电流传输方式；通信电缆的信号频率很高，应选择PLC生产厂家提供的专用电缆。交流输入、输出信号与直流输入、输出应分别使用各自的电缆；PLC的输入、输出线要与动力线