摘 要:在工业环境中,PLC抗干扰设计在PLC控制系统设计中占有十分重要的地位,对干扰源进行了详尽的分析、论述,从硬件和软件两方面阐述了PLC控制系统的抗干扰设计方法。

　　关键词:PLC;干扰源;抗干扰设计
　　中图分类号:TB47文献标识码:A文章编号:1672-3198(2009)16-0321-02
　　
　　1 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源
　　
　　1.1 来自电源的干扰
　　工业现场种类繁多的动力设备的启停运转,可能引起电源过压、欠压、浪涌、下陷及产生尖峰干扰,这些干扰均会通过耦合到PLC系统的电路,给系统造成极大的危害。
同样,这些干扰源也能以电磁场方式作用到PLC系统上而造成干扰。
例如:某厂在氮化炉控制系统最初采用调压方式进行炉温控制,常常造成近百伏的瞬时过压或欠压形成涌流,严重影响系统正常运行。

　　1.2 信号通道干扰
　　信号通道干扰:一是通过变送器供电电源或共用仪表的供电电源窜入的电网干扰;二是信号线受空间电磁辐射的干扰。
由信号线引入的干扰会引起1/0信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤。
对于隔离性能差的系统,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动作和死机。

　　1.3 来自接地系统混乱时的干扰
　　PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。
正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干广东深圳专业欧姆龙制氧机产品设计公司浅谈现代中式风格产品设计扰信号,使PLC控制系统无法正常工作。

　　接地系统混乱使各个接地点电位分布不均,引起地环路电流,影响系统正常工作。
此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内有会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,形成干扰信号广东深圳专业医用产品造型工业产品设计化工设备设计防腐相关问题探讨回路。
若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布。
逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮,造成数据混乱或死机。

　　1.4 来自空间的辐射干干扰
　　在工业环境中,空间电磁波污染十分严重。
空间辐射干扰以电磁感应的方式通过检测系统的壳体、导线等形成接收电路,造成对系统的干扰――辐射干扰,其分布极为复杂。
在此情况下,干扰主要通过两条路径:一是直接对PLC内部的辐射产生干扰;二是对PLC通信与接口网络的辐射引入干扰。
辐射干扰与现场设备布置广东深圳专业医疗器械仪器外观工业产品设计依靠工业设计促进建材工业创新发展及设备所产生的电磁场大小,特别是频率有关,一般通过设置屏蔽电缆、PLC局部屏蔽、建立高压泄放回路进行保护。

　　
　　2 PLC控制系统的抗干扰设计与施工
　　
　　2.1 设备选型
　　首先应选择有较高抗干扰能力的产品,如:采用浮地技术、隔离性能好的PLC;其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标,按我国的标准(GB/T13926)合理选择。
再次在设备选型时,应注意PLC的输入、输出方式。
在设计时,应尽量选用可靠性高的元器件。
例如:选用可靠性高的接近开关代替机械限位开关。
对于直流与交流信号分别使用各自的电缆;对于系统的输入、输出信号线、必须使用屏蔽电缆,屏蔽电缆在输入、输出侧悬空,而在控制侧接地。

　　2.2 综合抗干扰设计
　　2.2.1 电源抗干扰措施
　　在PLC控制系统中,电网引入的干扰主要通过PLC系统的供电电源、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。
因此,对于PLC系统供电的电源,可以采用隔离性能较好电源,例如:UPS。

　　2.2.2 通道抗干扰措施
　　(1)通道隔离技术。

　　对于系统通道来说,由于测控点离控制中心广东深圳专业医用器械设备外观工业产品设计医疗保障制度概述很远,对每个测控量的输入,输出通道两端,无论是模拟量还是数字量,接地点不可能等电压,这样,就会在通道中形成地环路电流。
另外,别的干扰也会通过通道窜入系统。
因此,采用隔离技术能很好地抑制这种干扰。
对数字量来说,可以采用光电耦合器、继电器等器件隔离,并辅以施密特、RC等滤波、整形电路;对模拟量来说,则可以采用线性光耦、隔离变压器、隔离放大器、差动放大电路等方法予以解决。

　　在I/O通道有感性负载时,为了防止电路信号突变而产生感应电势的影响,对于交流负载,应在线圈两端并联RC吸收电路。
对于直流输入信号,可并接续流二极管。

　　(2)接地技术。

　　在PLC控制系统中,接地是抑制干扰的主要方法。
系统接地方式有:浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。
对PLC控制系统而言,它属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。
由于信号电缆分广东深圳专业医疗电子工业产品设计医疗改革与医疗经济伦理探究布电容和输入装置滤波等的影响,装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz,所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。
接地极的接地电阻小于5Ω,接地极最好埋在距建筑物10 -广东深圳专业医疗器械开发工业产品设计刘庭芳：设计国际医疗旅游战略 15m远处,而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10M以上。

　　信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;信号线中间有接头时, 屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地;多芯电缆连接时,各屏蔽层也应相互连接好,并经绝缘处理,为此可以采用航空插头进行连接。

　　(3)屏蔽技术。

　　屏蔽技术是破坏“场”干扰途径的重要方法,笔者在上述工程的现场参数检测中,就深刻体会到:正确的屏蔽技术与接地技术结合,可以取得良好的抗干扰效果。

　　导线间的相互干扰,主要是通过三种耦合产生的:其一是电容性耦合,即两回路的电场相互作用的结果;其二是电感性耦合,即两个回路的磁场相互作用的结果:其三是电场和磁场组合而成的,又称电磁耦合或辐射。
对于导线间的电磁干扰,可采用两种主要方法抑制:一是抑制干扰源、二是屏蔽干扰源。
抑制干扰源是将干扰源远离易受干扰的信号线,即严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆靠近平行敖设,不同类型的信号分别由不同电缆传输,信号电缆应按传输信号种类分层敖设,将强、弱信号线远离,以减少电磁干扰。

　　2.2.3 空间的抗干扰措施
　　空间的干扰主要来自空间的多种电磁波,这些电磁波以电磁感应的方式通过系统的导线、壳体等形成接受电路,造成对电路的干扰。
抗干扰的措施主要有:
　　其一,屏蔽:在干扰源的周围加上屏蔽层,并将屏蔽层一点接地;
　　其二,是使用双绞线、同轴电缆、光缆和屏蔽电缆等缆线防止耦合干扰;
　　其三,浮地。
信号地与机壳、大地浮空,使电路与机壳或大地之间无直流联系。
这就加大了信号地与外界的阻抗,阻断了干扰电流的通路;
　　其四,可在信号通道中设置滤波器,以滤除干扰。

　　2.3 采用软件抗抗干扰措施
　　硬件的抗干扰措施可以大大提高系统的测控精度和工作可靠性,而系统的抗干扰又不能完全依靠硬件解决。
因广东深圳专业医用产品器械工业产品设计从医疗热点事件看当代中国医疗此在PLC控制系统的软件设计和组态时,还应从软件方面进行抗干扰处理,进一步提高系统的可靠性。
常用的一些措施:数字滤波和工频整形采样,可有效消除周期性干扰;定时校正参考点电位,并采用动态零点,可有效防止电位漂移;采用指令、数据冗余技术;设计相应的软件标志位,采用间接跳转,设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。

　　
　　3 结语
　　
　　PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题,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,取得了满意的效果。

　　
　　参考文献
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