1 概述

    可編程控制器是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置，可編程控制器(Programmable Logic Controller)簡稱為PLC，它的應(yīng)用面廣、功能強大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域得到了廣泛的使用。就PLC本身來說，在設(shè)計和制造過程中廠家已采取了多層次的抗干擾措施，具有一定的穩(wěn)定性和可靠性，但由于PLC的應(yīng)用場合越來越廣，應(yīng)用環(huán)境越來越復(fù)雜，所受的干擾也就越來越多，使系統(tǒng)不能正常工作。因此，研究PLC控制系統(tǒng)抗干擾信號的來源、成因及其抑制措施，對于提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性具有重要的意義。

2 影響PLC控制系統(tǒng)千擾的主要因素

    影響PLC控制系統(tǒng)干擾的主要因素很多，主要的有下面幾種：

1)輻射干擾輻射電磁場主要是由電力電網(wǎng)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電，無線電廣播、電視和雷達等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，。若此時PLC置于其輻射場內(nèi)，其信號、數(shù)據(jù)線和電源線即可充當(dāng)天線接受輻射干擾 此種干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場的大小，特別是與頻率有關(guān)。

2)來自系統(tǒng)外部電源、信號線等的干擾

a)來自電源的干擾：PLC的正常供電電源均由電網(wǎng)供電．因而會直接影響到PLC的正常工作。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它籽受到所有空間的電磁干擾而產(chǎn)生持續(xù)的高頻諧波干擾。特別在斷開電網(wǎng)中的感性負(fù)載時產(chǎn)生的瞬時電壓峰值是額定值的幾十倍，其脈沖功率足以損壞PLC半導(dǎo)體器件，并且含有大量的諧波可以通過半導(dǎo)體線路中的分布電容、絕緣電阻等侵入邏輯電路，引起誤動作，再者在現(xiàn)代工業(yè)中，開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備的起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等均能在電網(wǎng)中形成脈沖干擾。

b)來自信號線的干擾：PLC控制設(shè)備的運行，總會有很多信號線的參與，然而在信號傳輸?shù)倪^程中，除了傳輸有效的數(shù)據(jù)外，總會有干擾信號的侵入．此時就形成了干擾。此干擾主要有兩種途徑：一是變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源干擾，這往往被忽略；二是信號線上的外部感應(yīng)干擾，其中靜電放電、脈沖電場及切換電壓為主要干擾來源。由信號線引入的干擾會引起I／O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時將引起元器件損傷。若系統(tǒng)隔離性能較差，還將導(dǎo)致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動作甚至死機。

c)來自不規(guī)范接地的干擾：PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。而不規(guī)范的接地就有可能對各個接地點造成不同的地電位差，引起地環(huán)路電流以及信號工模干擾，影響系統(tǒng)正常工作。3提高系統(tǒng)抗千擾能力措施

抗干擾的措施主要分為兩種：一是硬件方面；二是從軟件方面。下面逐一對這兩個方面進行分析：

1)從硬件方面來說在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，通過在正確選擇PLC、正確選擇接地點，接地方式、合理配置供電電源和I／O端的接線等措施，可有效提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

a)PLC的選擇：選用PLC時，要選擇有較高抗干擾能力、尤其是外部抗干擾能力以及包括電磁兼容性(EMC)好的產(chǎn)品，如采用浮地技術(shù)，隔離性能好的PLC品牌。同時要根據(jù)應(yīng)用的具體環(huán)境(電磁環(huán)境)合理選擇PLC，由于我國采用的是220V高內(nèi)阻電網(wǎng)制式，而歐美地區(qū)是110V低內(nèi)阻電網(wǎng)，我國電網(wǎng)內(nèi)阻大，零點電位漂移大，地電位變化也就大，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上，因而對系統(tǒng)擾干擾能力也就更高，在國外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國內(nèi)就不一定能可靠運行，因此在采用國外PLC產(chǎn)品時應(yīng)按我國的標(biāo)準(zhǔn)(GB／Tl3926)合理選擇。

b)正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)：接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。

c)電源部分的抗干擾方法：電源變壓器是電源部分的主要元件，為了抑制電網(wǎng)中的干擾，一般選用隔離變壓器，且變壓器容量應(yīng)比實際需要大1．2～1．5倍左右。在使用中應(yīng)要求變壓器的屏蔽層良好接地，次級線圈連接線要使用雙絞線，以減少電源線問干擾。

PLC供電系統(tǒng)可采用如下方式，控制器和I／O系統(tǒng)分別由各自的隔離變壓器供電，并與主電路電源分開。當(dāng)某一部分電源出了故障時，而不會影響其他部分，如輸入、輸出供電中斷時，控制器仍能繼續(xù)供電，提高了系統(tǒng)的可靠性。

d)I／O端的接線

輸入接線：

①輸入接線一般不要太長。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當(dāng)長些。

②輸入／輸出線不能用同一根電纜，輸入／輸出線要分開。

③盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。

2)從軟件設(shè)計方面提高系統(tǒng)抗干擾能力PLC內(nèi)部具有豐富的軟元件，如定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等，利用它們設(shè)計一些程序，可以屏蔽輸入元件的誤信號，防止輸出元件的誤動作，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

a)延時控制：控制器的外部開關(guān)量和模擬量輸入信號，由于噪聲、干擾、開關(guān)的誤動作、模擬信號誤差等因素的影響。不可避免會形成輸入信號的錯誤，引起程序判斷失誤，造成事故。當(dāng)按鈕、開關(guān)作為輸入信號時，則不可避免產(chǎn)生抖動。輸入信號是繼電器觸點，有時會產(chǎn)生瞬間跳動，將會引起系統(tǒng)誤動作。在這種情況下，可采用定時器延時來去掉抖動，定時時間根據(jù)觸點抖動情況和系統(tǒng)要求的響應(yīng)速度而定，這樣可保證觸點確實穩(wěn)定閉合(或斷開后)才執(zhí)行。

b)軟件濾波：對于模擬信號，可采用多種軟件濾波方法來提高數(shù)據(jù)的可靠性。連續(xù)采樣多次，采樣間隔根據(jù)A／D轉(zhuǎn)換時間和信號的頻率而定。采樣數(shù)據(jù)先后存放在不同的數(shù)據(jù)寄存器中，經(jīng)比較后取中間值或平均值作為當(dāng)前輸入值。常用的濾波方法有：①程序判斷濾波。②中值濾波。③滑動平均值濾波；④去極值平均濾波；⑤算術(shù)平均值濾波，⑥防脈沖干擾平均值濾波。

結(jié)語

    以上的措施，經(jīng)若干PLC控制系統(tǒng)現(xiàn)場實際運行表明，能夠消除現(xiàn)場干擾信號的影響，保證系統(tǒng)的可靠運行。PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個十分復(fù)雜的問題，因此在抗干擾設(shè)計中應(yīng)綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，對有些干擾情況還需做具體分析，采取對癥下藥的方法，才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作。