中心議題：
- PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來(lái)源
- 怎樣才能更好、更簡(jiǎn)單解決PLC系統(tǒng)干擾
解決方案：
- 選用隔離性能較好的設(shè)備
- 選用優(yōu)良的電源
- 動(dòng)力線和信號(hào)線走線要更加合理
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC,，有的是集中安裝在控制室,，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和各電機(jī)設(shè)備上，它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中,。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性,，設(shè)計(jì)人員只有預(yù)先了解各種干擾才能有效保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
電磁干擾源及對(duì)系統(tǒng)的干擾是什么,？
影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源于一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣,，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、噪聲的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,；按聲音干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾,。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)地面的電位差，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）電壓送加所形成,。共模電壓有時(shí)較大，特別是采用隔離性能差的電器供電室,，變送器輸出信號(hào)的共模電壓普遍較高,，有的可高達(dá)130V以上。共模電壓通過(guò)不對(duì)稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓,，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)I/O模件損壞率較高的原因），這種共模干擾可為直流,、亦可為交流,。差模干擾是指用于信號(hào)兩極間得干擾電壓，主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓,，這種讓直接疊加在信號(hào)上,，直接影響測(cè)量與控制精度。
PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來(lái)源有哪些呢,？
(1)來(lái)自空間的輻射干擾
空間的輻射電磁場(chǎng)（EMI）主要是由電力網(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,，通常稱為輻射干擾，其分布極為復(fù)雜,。若PLC系統(tǒng)置于所射頻場(chǎng)內(nèi),，就回收到輻射干擾，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；而是對(duì)PLC通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻射,，由通信線路的感應(yīng)引入干擾,。輻射干擾與現(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),。
(2)來(lái)自系統(tǒng)外引線的干擾
主要通過(guò)電源和信號(hào)線引入,，通常稱為傳導(dǎo)干擾。這種干擾在我國(guó)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較嚴(yán)重,。
(3)來(lái)自電源的干擾
實(shí)踐證明,，因電源引入的干擾造成PLC控制系統(tǒng)故障的情況很多，筆者在某工程調(diào)試中遇到過(guò),，后更換隔離性能更高的PLC電源,，問(wèn)題才得到解決。
PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電,。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，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,，入開(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停,、交直流轉(zhuǎn)動(dòng)裝置引起的諧波,、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線路到電源邊,。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。
(4)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號(hào)之外,，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過(guò)變送器或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾,，這往往被忽略,；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(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,。由信號(hào)引入干擾會(huì)引起I/O信號(hào)工作異常和測(cè)量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷,。對(duì)于隔離性能差的系統(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)和死機(jī),。PLC控制系統(tǒng)因信號(hào)引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)相當(dāng)嚴(yán)重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多,。
（5）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（EMC）的有效手段之一,。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響,，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)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào),，使PLC系統(tǒng)將無(wú)法正常工作,。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地,、交流地和保護(hù)地等,。接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差,，引起地環(huán)路電流,，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地,，如果電纜屏蔽層兩端A,、B都接地，就存在地電位差,，有電流流過(guò)屏蔽層,，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)加雷擊時(shí)，地線電流將更大,。
此外,，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路,，在變化磁場(chǎng)的作用下,，屏蔽層內(nèi)有會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過(guò)屏蔽層與芯線之間的耦合,，干擾信號(hào)回路,。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布,，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作,。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ),，造成數(shù)據(jù)混亂,、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測(cè)量精度下降,，引起對(duì)信號(hào)測(cè)控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作,。
（6）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,，如邏輯電路互輻射及其對(duì)模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互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，作為應(yīng)用部門是無(wú)法改變,，可不必過(guò)多考慮,，但要選擇具有較多應(yīng)用實(shí)績(jī)或經(jīng)過(guò)考驗(yàn)的系統(tǒng)。
怎樣才能更好,、更簡(jiǎn)單解決PLC系統(tǒng)干擾,？
1）選用隔離性能較好的設(shè)備、選用優(yōu)良的電源,，動(dòng)力線和信號(hào)線走線要更加合理等等,，也能解決干擾，但是比較煩瑣,、不易操作而且成本較高,。
2）利用信號(hào)隔離器這種產(chǎn)品解決干擾問(wèn)題。只要在有干擾的地方,，輸入端和輸出端中間加上這種產(chǎn)品，就可有效解決干擾問(wèn)題,。
為什么解決PLC系統(tǒng)干擾都選信號(hào)隔離器呢,？
1）使用簡(jiǎn)單方便、可靠,，成本低廉,。
2）可大量減輕設(shè)計(jì)人員、系統(tǒng)調(diào)試人員工作量,，即使復(fù)雜的系統(tǒng)在普通的設(shè)計(jì)人員手里,，也會(huì)變的非常可靠,。
信號(hào)隔離器工作原理是什么,？
首先將PLC接收的信號(hào)，通過(guò)半導(dǎo)體器件調(diào)制變換,，然后通過(guò)
光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換,，然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原信號(hào)或不同信號(hào)，同時(shí)對(duì)隔離后信號(hào)的供電電源進(jìn)行隔離處理,。保證變換后的信號(hào),、電源、地之間絕對(duì)獨(dú)立,。
信號(hào)隔離器功能是什么,？
一：保護(hù)下級(jí)的控制回路,。
二：消弱環(huán)境噪聲對(duì)測(cè)試電路的影響。
三：抑制公共接地,、變頻器,、電磁閥及不明脈沖對(duì)設(shè)備的干擾；同時(shí)對(duì)下級(jí)設(shè)備具有限壓,、額流的功能是變送器,、儀表、變頻器,、電磁閥PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的忠實(shí)防護(hù),。標(biāo)準(zhǔn)系列導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，易于安裝,，可有效的隔離：輸入,、輸出和電源及大地之間的電位。能夠克服變頻器噪聲及各種高低頻脈動(dòng)干擾,。
現(xiàn)在市場(chǎng)有那么多品牌的隔離器,，價(jià)格參差不齊，該怎么選擇呢,？
隔離器位于二個(gè)系統(tǒng)通道之間,，所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能，同時(shí)要使隔離器輸入輸出模式（電壓型,、電流型,、環(huán)路供電型等）適應(yīng)前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強(qiáng)度﹑總線通訊功能等許多重要參數(shù)涉及產(chǎn)品性能,，例如：噪音與精度有關(guān),、功耗熱量與可靠性有關(guān)，這些需要使用者慎選,?？傊m用,、可靠,、產(chǎn)品性價(jià)比是選擇隔離器的主要原則。