PLC应用系统的抗电磁干扰分析

摘 要：随着PLC控制系统的理论及实践技术日渐成熟，且系统运行的可靠、稳定性，其在工业控制系统中应用较为普遍。然而PLC系统在应用过程中，不可避免会受到来自于控制电路或空间中的电磁辐射干扰，从而影响到系统对设备的正常控制。本文从PLC控制系统的电磁干扰来源展开论述，并建议性地提出PLC抗电磁干扰的几种措施，以提高整个控制系统工作的可靠性。

关键词：PLC系统；电磁信号；干扰

1.PLC应用系统电磁干扰源及其影响

在工业控制系统中，对PLC控制系统干扰信号主要有两种形式，即辐射型干扰及传导性干扰，其通过对控制系统的不同干扰途径，影响到系统的运行的可靠性。以下从这两方面出发，就影响PLC控制系统的干扰源展开讨论。

1.1.空间电磁辐射

PLC控制系统的工作环境中，不可避免会使用各种电气装置、通信网络等电磁辐射装置，另外自然界雷电现象也会形成电磁干扰信号。PLC系统在这种强电磁环境下，电路中的电容、电感等对电磁信号较敏感的元器件将因电磁感应而干扰控制系统的正常工作；另外空间的电磁辐射还可通过系统中的通信线路的电磁感应效应，对控制系统进行干扰。空间的电磁辐射干扰对PLC控制系统的干扰程度，受系统现场工作环境的约束，如现场电气设备的使用数量等，尤其是与频率相关，因而在进行抗干扰设计时，可从这方面出发。

1.2.PLC外接线干扰

PLC外接线对控制信号的干扰主要从电源及信号线引入，其属于传导型干扰模式，对工业生产现场的影响较大。

首先是电源干扰。因PLC控制系统受设备、现场作业环境等限制，其需依赖于电网供电，而电网在供电过程中，开关动作、设备启停等引起的谐波变化、电网短路暂态冲击等现象易在电网中形成脉冲信号，进而影响到电网的供电质量，干扰PLC系统的正常运行；另外，由于供电电网的覆盖范围广，因而会受所处空间的电磁干扰作用产生连续性的高频谐波信号，尤其在断开电网中的感性元器件时，其产生的瞬间电压峰值将远超于额定电压值，其脉冲功率对PLC的破坏是极其巨大的。

其次是信号线引入干扰。在PLC控制系统中，其通过各种信号传输线实现控制、通信功能，然而传输线在传输有效信号过程中，总会受到其他外界信号干扰。这种干扰主要通过两种方式作用于传输数据线：一种是利用变送器装置或是共用信号仪表的供电电源侵入的电网干扰模式；另一种是信号线在工作过程中，受空间辐射的电磁信号引起的感应造成的干扰，这种干扰方式对系统的影响作用是比较大的。因系统中的通信信号是上、下位机信息互换的重要内容，因而在干扰环境下，其将会造成输入、输出异常，并可能会引发误操作。

1.3.PLC系统本身干扰

PLC控制系统中的逻辑控制电路在通电下，相互间会产生电磁辐射信号，另模拟地与逻辑上的地信号间也会相互影响，这些都是PLC控制系统内部设计上存在的不足之处。然而相比与空间辐射及外接信号干扰作用，其对系统的干扰作用较弱。

2.PLC应用系统的抗电磁干扰措施

由于电磁信号无法消除，因而仅能从PLC系统本身或其附件上出发，提高系统的抗电磁干扰能力，具体的措施如下。

2.1.电源抗干扰设计

在PLC 控制系统中，电源是最为关键的元器件之一，上述中也提到电源干扰对控制系统的影响也是比较的大的，所以应加强电源的抗电磁干扰能力。在供电电源选择上，应首选供电稳定性高的供给电源，并在交流电源的输入端子前加上带有屏蔽作用的隔离变压器以及低通滤波器，以过滤掉高频干扰信号机谐波信号另外，电源线应优先考虑双绞线，从而减少外界干扰信号的入侵；此外，为保障电源系统供电的稳定性，可选择在线式UPS供电系统，因UPS系统抗电磁干扰能力强，供电更稳定。

2.2.接地抗干扰设计

在PLC控制系统中需进行接地设计，其可保证系统运行的安全性，同时也具有抗干扰作用。接地方式主要有浮地、直接接地及电容式接地等方式，因PLC控制系统的本身特性，宜采用直接接地方式，在多数系统中使用的多为并联一点式接地方式，各装置的中心接地点以各自的接地线与接地极连接；另外，接地线的选择应以粗线圈为主，从而可减少各电路部件间的地电势间的差值，降低地环电流对控制系统的干扰作用。

2.3.PLC系统的输入、输出抗干扰设计

为更好地提高PLC控制系统的抗干扰能力，在输入、输出连接线上可使用金属层（即屏蔽层）包裹的控制电缆，屏蔽层两端应进行接地处理，从而实现对干扰信号的屏蔽作用；为降低外部噪声信号对PLC控制系统的干扰作用，可在输入与输出间加入光耦合器，其通过光信号实现信息的传送，并利用输入端子的发光元器件以及输出端子的受光元器件，实现输入与输出信号的隔离。

2.4.软件抗干扰设计

PLC系统抗干扰设计不仅可从硬件上入手，也可通过软件设计提高系统的抗干扰性能。在软件方面，可使用数字式滤波方法，采集系统工作的模拟信号在A/D转换处理下变为离散型的数字信号，并送入到PLC芯片中，通过芯片中烧写的数字滤波程序将其中有效的信号提取出来，实现对系统的控制作用。

3.结束语

因工作现场环境的差异，其电磁干扰源及其主要干扰方式均存在不同之处。在进行PLC控制系统的抗干扰设计时，应充分结合现场工作环境，综合考虑各种干扰因素，然后合理地设计出PLC系统的抗电磁干扰方案，从而提高系统的抗干扰性能，保证PLC控制系统的可靠、稳定运行。

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