浅谈PLC控制系统的抗干扰措施

摘要：本文主要论述了PLC在运行过程中所受到的干扰来源，以及解决这些干扰的一些措施，从软、硬件等方面提出了针对性的抗干扰措施。

关键词: PLC控制系统可靠性抗干扰接地技术

中图分类号：TN973.3文献标识码： A

一、概述

PLC控制器具有编程简单、通用性好、功能强、易于扩展等优点。PLC控制系统的可靠性直接影响到电站的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。PLC中采用了高集成度的微电子器件，可靠性高，但由于使用时生产现场的工作环境恶劣，周围的干扰很容易引起控制系统的非正常运行，甚至导致严重后果。因此,为了确保控制系统稳定工作，提高可靠性，必须对系统采取一定的抗干扰方法和措施。

二、提高抗干扰能力的硬件措施

（一）采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰

电源波动造成的电压畸变或毛刺，将对PLC及I／O模块产生不良影响。据统计分析，PLC系统的干扰中有70％是从电源耦合进来的。为了抑制干扰，保持电压稳定，可采用以下几种抗干扰方法：

1、使用隔离变压器衰减从电源进线的高频干扰信号，输入、输出线应用双绞线以抑制共模干扰。其屏蔽层接地方式不同，对干扰抑制的效果也不一样，一般做法是将初、次级屏蔽层均接地。

2、用低通滤波器抑制高次谐波。低通滤波器的内部电容与电感组合方式不同，其高次谐波的抑制效果也有一定区别。另外其电源输入、输出线应分隔开，屏蔽层应可靠接地。一般是在电源系统中既使用滤波器又使用隔离变压器，但要注意先将滤波器接人电源再接隔离变压器。

隔离变压器供电系统

（二）控制系统的良好接地

1、接地的意义

（1）控制器与控制盘柜与大地之间存在着电位差，良好的接地可以减少由电

位差引起的干扰电流。

（2）混入电源和输入、输出信号的干扰，可通过良好的接地引入大地，从而减少干扰的影响。

（3） 良好的接地可以防止由漏电流产生的感应电压。

2、接地的方法

（1） 系统中各台电器设备应分别单独接地，严禁串联接地。

（2） 强电接地网与弱电接地网应单独敷设，严禁共用。

（3） 接地装置的接地电阻必须在允许的范围之内。

（4） 接地线应尽量粗，一般用大于4mm2的导线接地。

（5） 接地线应尽量避开强电回路和主回路的电线，不能避开时，应垂直相交，尽量缩短平行走线长度。

PLC系统接地方式

（三）输入/输出部分

1、输入信号的防干扰：

（1） 防反冲击感应电动势的措施

在输入端有感性负荷时，为了防止电路信号突变而产生感应电势的影响，对于直流输入信号，可并接续流二极管D，见图（A）；对于交流输入信号，可在负载两端并联电阻R和电容C，见图（B）。电阻R与电容C的值选择要恰当，才能起到较好的效果，一般负载容量在10VA以下时，应选C为0.1μF，R为120Ω ，超过10VA则选用0.47μF、47Ω比较合适。如果与输入信号并接的电感性负荷较大时，使用继电器中转效果更好。

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（2）防感应电压的措施：

在输入端并接浪涌吸收器；

在长距离配线和大电流场合，感应电压大，可用继电器转换。

2、输出信号的防干扰

PLC输出端子若接有感性负载，输出信号由OFF变为ON或从ON变为OFF时都会有某些电量的突变而可能产生干扰，故应采取相应的保护措施，以保护PLC的输出触点。

（1） 对于交流负载，应在线圈两端并联RC吸收电路，根据负载容量，电容可取0.1-0.47 μF，电阻可取47-120Ω，且RC尽可能靠近负载，其抗干扰效果越好，见图（C）。

（2） 对于直流负载，通常是在线圈两端并联续流二极管D，见图（D）。二极管也要靠近负载，二极管可为1A的管子，反向耐压应是负载电压的4倍。

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（3）若负载超过了PLC的输出能力，应外接继电器或接触器进行中间驱动负载。

（四）防外部配线的干扰

外部配线之间存在着互感和分布电容，进行信号传送时会产生窜扰，为防止或减少外部配线的干扰，可采取下列措施：

1、长距离配线时，输入信号线与输出信号线分别使用各自的电缆。

2、交流信号与直流信号分别使用各自的电缆。

3、输入、输出信号线与高电压、大电流的动力线分开配线。

4、集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线，必须使用屏蔽电缆。

三、提高抗干扰能力的软件措施

硬件抗干扰可以滤除大部分干扰信号，但因干扰信号产生的原因很复杂，且具有很大的随机性，很难保证系统完全不受干扰。因此必须采取软件抗干扰措施加以配合。

1、延时确认

对于开关量输入，可采用软件延时20ms，对同一信号作两次或两次以上读入，结果一致才确认输入有效。

2、封锁干扰

对于某些可以预知的干扰，如控制器的输出命令使执行机构（如大功率电动机、电磁铁）动作，常常会伴随产生火花、电弧等干扰信号，它们产生的干扰信号可能使控制器接收错误的信息。在容易产生这些干扰的时间内，可用软件封锁控制器的某些输入信号，在干扰易发期过去后，再取消封锁。

3、数字滤波

所谓数字滤波，就是通过一定的计算或判断程序减少干扰信号在有用信号中的比重。采用数字滤波可以消除模拟量信号中的噪声和干扰。常用方法有：程序判断滤波法、中值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法等。

4、故障的检测

（1）超时检测

某些设备状态发生改变所需的动作时间一般是不变的，可以用这些时间为参考，在PLC发出动作指令时启动一个定时器定时，定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20%左右。例如:电动阀在正常情况下运行10s后，它驱动的部件使限位开关动作，发出全开\全关信号。若该执行的动作时间超过12s,PLC还没有接收到全开\全关信号，定时器延时接通的常开触点发出信号，该信号停止正常的循环程序，起动报警和故障显示程序，使操作人员能迅速判别故障的种类，及时采取排除故障的措施。

（2）逻辑错误检测

系统正常运行时，PLC的输入、输出信号和内部中间量相互之间存在着确定的关系，如出现异常的逻辑信号，则说明出现了故障。因此，可以编制一些常见故障的异常逻辑关系，一旦异常逻辑关系为ON状态，就应该按故障处理。例如：导叶锁锭装置有投入和拔除两个行程开关，这两个信号不会同时为ON状态，若它们同时为ON，则发出告警信号，说明至少有一个行程开关被卡死。

四、结束语

PLC控制系统的干扰是一个十分复杂的问题,因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素,合理有效地抑制干扰,对有些干扰情况还需做具体分析,采取对症下药的方法,才能够使PLC控制系统正常工作,保证设备的安全高效运行。