1 電磁干擾源及對(duì)系統(tǒng)地干擾
1.1 干擾源及干擾的一般分類
影響PLC" title="PLC">PLC控制系統(tǒng)地干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備地干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動(dòng)的部位就是噪聲源,，即干擾源。干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因,、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分,。其中按噪聲產(chǎn)生的原因不同分為放電噪聲、浪涌噪聲,、高頻振蕩噪聲等,；按噪聲的波形、性質(zhì)不同,，分為持續(xù)噪聲,、偶發(fā)噪聲等；按嗓聲干擾模式不同,，分為共模于擾和差模干擾,。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共模干擾是信號(hào)對(duì)地的電位差,，主要由電網(wǎng)串入,、地電位差及空間電磁輻射在信號(hào)線上感應(yīng)的共態(tài)(同方向)電壓跌加所形成,。共模電壓有時(shí)較大，特別是采用隔離性能差的配電器供電時(shí),，變送器輸出信號(hào)的共模電壓普遍較高,，有的可高達(dá)130 V以上。共模電抓通過(guò)不對(duì)稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,，直接影響測(cè)控信號(hào),，造成元器件損壞(這就是一些系統(tǒng)UO模件損壞率較高的主要原因)這種共摸干擾可分為直流，亦可為交流,。差模千擾是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓,，主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)間藕合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，直接疊加在信號(hào)上,，直接影響測(cè)量與控制精度,。
1.2 PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來(lái)源
1.2.1 來(lái)自空間的輻升干擾
空間的輻射電磁場(chǎng)" title="輻射電磁場(chǎng)">輻射電磁場(chǎng)主要由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程,、雷電,、無(wú)線電廣播、電視,、雷達(dá),、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的，通常成為輻射干擾,，其分布極為復(fù)雜,。若PLC系統(tǒng)置于所射頻場(chǎng)內(nèi)，就回收到輻射于擾,，其影響主要通過(guò)兩條路徑:一是直接對(duì)PLC內(nèi)部的輻射,，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；二是對(duì)PLC通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻射,，由通信線路的感應(yīng)引人干擾,。輻射于擾與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)大小，特別是頻率有關(guān),，一般通過(guò)設(shè)置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù),。
1.2.2 來(lái)自系統(tǒng)外引線的干擾
(1)來(lái)自電源的干擾。PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電,。山于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化,，開關(guān)操作浪涌,，大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波,、電網(wǎng)短路狀態(tài)沖擊等,，都通過(guò)輸電線路傳到電源里邊,。PLC電源通常采用隔離電源。但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性能并不理想,。實(shí)際上,，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對(duì)隔離是不可能的,。
(2)來(lái)自信號(hào)線引入的干擾,。與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外,，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵人,。此于擾主要有兩種途徑:一是通過(guò)變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串人的電網(wǎng)干擾，往往被忽視,；二是信號(hào)線受到空間電磁輻射感應(yīng)的干擾即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾,，這是很嚴(yán)重的。山信號(hào)引人干擾會(huì)引起UO信號(hào)工作異常和測(cè)量精度的大大降低,，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起元器件損傷,。對(duì)于隔離性能較差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號(hào)間互相干擾,，引起共地系統(tǒng)總線回流,，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)作和死機(jī),。
(3)來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾,。接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一。正確的接地,，既能抑制電磁千擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾而錯(cuò)誤的接地,，反而會(huì)引起嚴(yán)重的干擾信號(hào),，使系統(tǒng)無(wú)法正常工作。
1.2.3 來(lái)自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾
主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生,，如邏輯電路相互輻射及其對(duì)模擬電路的影響,，模擬地與邏輯地的相4E92影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于PLC制造廠對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)的內(nèi)容,，比較復(fù)雜,，應(yīng)用部門無(wú)法改變，但要選擇具有較多應(yīng)用實(shí)績(jī)或紀(jì)呂丈考驗(yàn)的模塊,。
2 PLC控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾" title="抗干擾">抗干擾設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)備選型
在選擇設(shè)備時(shí),，首先要選擇有高效抗干擾能力的產(chǎn)品，其中包括了電磁兼容性,。尤其是抗外部干擾能力,，如采用浮地技術(shù)籠隔離性能如的PLC系統(tǒng):其次還應(yīng)了解生產(chǎn)廠商給出的抗干擾指標(biāo),，如共模擬制比、差模擬制比,，耐壓能力,，允許在多大電場(chǎng)強(qiáng)度和多高頻率的磁場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)境中工作；另外是靠考察其在類似工作中的應(yīng)用實(shí)績(jī),。在選擇國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品要注意:我國(guó)是采用220 V高內(nèi)阻電網(wǎng)制式,，而歐美地區(qū)是110 V低內(nèi)阻電網(wǎng)。由于我國(guó)電網(wǎng)內(nèi)阻大,，零點(diǎn)電位漂移大,，地電位變化大，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上,，對(duì)系統(tǒng)抗十?dāng)_性能要求更高,，在國(guó)外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)不一定能可靠運(yùn)行，這就要在采用國(guó)外產(chǎn)品時(shí),，按我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)合理選擇,。
2.2綜合抗干擾設(shè)計(jì)
主要考慮來(lái)自系統(tǒng)外部的兒種抑制措施。主要內(nèi)容包括:對(duì)PLC系統(tǒng)及外引線進(jìn)行評(píng)比以防空間輻射電磁干擾,；對(duì)外弓}線進(jìn)行隔離,、濾波，特別是動(dòng)力電纜,，分層布置,，以防通過(guò)外引線引人傳導(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),。另外還必須利用軟件手段，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全可靠性,。
3 主要抗干擾措施
3.1采用性能優(yōu)良的電源,，抑制電網(wǎng)引入的干擾
在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位,。電網(wǎng)干擾串人PLC控制系統(tǒng)主要通過(guò)PLC系統(tǒng)的供電電源(如CPU,、電源、I/O電源等),、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禍合進(jìn)人的,。對(duì)于變送器和共用信號(hào)儀表供電選擇分布電容小、抑制帶大(如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù))的配電器,，以減少PLC系統(tǒng)的干擾,。此外，為保證電網(wǎng)饋電不中斷，可采用在線式不間斷供電電源9UPS0供電,，提高供電的安全可靠性,。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)的理想電源,。
3.2 電纜選擇的敷設(shè)
為了減少動(dòng)力電纜輻射電磁干擾,，尤其是變頻裝置敷電電纜的輻射電磁干擾。在工程中,，因采用鋼帶愷裝屏蔽電力電纜,，從而降低動(dòng)力電纜生產(chǎn)的電磁干擾。長(zhǎng)距離配線時(shí),，輸人信號(hào)線與輸出信號(hào)線分別使用各自的線纜,。交流信號(hào)與直流信號(hào)分別使用各自的線纜輸人輸出信號(hào)線與高電壓、大電流的動(dòng)力線分開配線,。集成電路或晶體管設(shè)備的輸人,、輸出信號(hào)線，必須使用屏蔽線纜,。避免信號(hào)線與動(dòng)力電纜靠近平行敷設(shè),，以減少電磁干擾。
3.3 I/0模塊的定性分析
絕緣的輸入,、輸出信號(hào)和內(nèi)部電路抗干擾
絕緣的抗干擾性能好,；雙向晶閘管和晶體管型的無(wú)觸點(diǎn)輸出在PLC控制器側(cè)產(chǎn)生的干擾小,；輸人模塊允許的輸人信號(hào)ON-OFF電壓差大,，抗干擾性能好；輸人信號(hào)響應(yīng)時(shí)間慢的輸人rl塊抗f擾性能好,。因此,，從抗干擾的角度考慮，I/0模塊選型時(shí)應(yīng)考慮以下因素:干擾多的場(chǎng)合,，使用絕緣型的I/O模塊,；安裝在控制對(duì)象側(cè)的I/O模塊要使用絕緣型的I/0模塊；無(wú)外界干擾的場(chǎng)合,，可使用非絕緣型的I/O模塊。
3.3.1 防精入信號(hào)干擾
除采用濾波器和控制器良好接地來(lái)抑制干擾外,，還可考慮以下抗輸人干擾的措施,。在輸入端有感性負(fù)荷時(shí)，為了防止反沖擊感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),，在負(fù)荷兩端并接電阻和電容(為交流輸人信號(hào)時(shí))見圖1,或并接續(xù)流二極管(為直流輸人信號(hào))見圖2,。交疏輸入方式時(shí)，電阻、電容的選擇要恰當(dāng),，才能起到較好的效果,。負(fù)荷容量在1OVA以下一般選0。1μF,、120Ω,；負(fù)荷容量超過(guò)1OVA則選用0。47μF,、47Ω比較合適,。如果與輸人信號(hào)并接的電感性負(fù)荷較大時(shí)，使用繼電器中轉(zhuǎn)效果更好,。防感應(yīng)電壓的措施K DA,。輸人端并接浪涌吸收器；②在長(zhǎng)距離配線和大電流場(chǎng)合,，感應(yīng)電壓大,，可用繼電器轉(zhuǎn)換。
圖1 圖2
3.3.2 防止輸出信號(hào)的干擾
輸出信號(hào)干擾的產(chǎn)生:感性負(fù)荷場(chǎng)合,，輸出信號(hào)由OFF變成ON時(shí)產(chǎn)生突變電流,，從ON到OFF時(shí)產(chǎn)生反向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所有這些,，都可能產(chǎn)生干擾,。防止干擾的措施:
(1)交流感性負(fù)載，在負(fù)載的兩端并接R,C作為浪涌吸收器,。交流220V電壓功率為400VA左右時(shí)R,，C的值分別為47Ω,0。47μF,R,C越靠近負(fù)載,，其抗干擾效果越好,，見圖3
圖3 圖4
(2)直流負(fù)載場(chǎng)合，在負(fù)載的兩端并接續(xù)流二極管,，見圖4,二極管也要靠近負(fù)載,，二極管的反向耐壓應(yīng)時(shí)負(fù)載電壓的4倍。
控制器將開關(guān)最輸出的場(chǎng)合,，不管控制器本身有無(wú)抗干擾措施,，都最好采取圖3(交流負(fù)載)和圖4(直流負(fù)載)的抗干擾對(duì)策。在開關(guān)時(shí)產(chǎn)生較大干擾的場(chǎng)合,，交流負(fù)載可使用雙向晶閘管輸出模塊,。在控制盤內(nèi)用中間繼電器進(jìn)行中間驅(qū)動(dòng)負(fù)載的方法時(shí)很有效的。對(duì)于電子設(shè)備的抗干擾技術(shù),，主要原則是抑制于擾源,PLC可編程控制器輸出信號(hào)的干擾,，可通過(guò)良好的接地引人大地,，從而減少干擾的影響。