關(guān)于對PLC控制系統(tǒng)的理解和防干擾問題的探究

殷碩 雷會峰

石家莊中煤裝備制造股份有限公司，河北石家莊050035

摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)逐步廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域之中，受到社會各個領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。如今，PLC技術(shù)已經(jīng)成為了工業(yè)化生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)。但是它在某些方面仍存在著一些問題，其中PLC控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行直接影響到工業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)轉(zhuǎn)安全，其抗干擾能力在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行中顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞 可編程控制器；構(gòu)架；特點(diǎn)；干擾；措施

中圖分類號TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0033-02

在工業(yè)領(lǐng)域中，PLC防干擾技術(shù)對于整個PLC控制系統(tǒng)來說是極其重要的一部分，占有十分重要的地位。在工業(yè)控制系統(tǒng)中各種類型的可編程邏輯控制器一般都處于干擾性很強(qiáng)的電磁環(huán)境中，雖然可編程邏輯控制器具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性，能夠抵御電磁的干擾，但是由于可編程邏輯控制器直接和現(xiàn)場的輸入輸出設(shè)備相連，外面的干擾因素十分容易通過數(shù)據(jù)線和輸入輸出設(shè)備進(jìn)行入侵，從而引起控制系統(tǒng)的出現(xiàn)邏輯性錯誤，導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)紊亂。因此對PLC防干擾技術(shù)的研究對于PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展起到關(guān)鍵性的作用。

1可編程控制器（PLC）的組成構(gòu)架

可編程控制器采用的是大規(guī)模集成化的電路技術(shù)，按照嚴(yán)格的生產(chǎn)模式進(jìn)行制造，內(nèi)部使用了高科技防干擾系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性，硬件系統(tǒng)是由可編程存儲器、輸入輸出功能單元模塊、外部設(shè)備組合而成?？删幊炭刂破鞯暮诵脑谟诖鎯ζ髂K，它是由中央處理器（CPU）、內(nèi)部存儲器、輸入輸出擴(kuò)充接口、模塊、外部接口和電源等設(shè)備組成，各模塊之間通過系統(tǒng)總線進(jìn)行彼此之間的數(shù)據(jù)發(fā)送。

2可編程控制器（PLC）的特點(diǎn)

2.1具有較強(qiáng)的可靠性

可編程控制器PLC是由集成電路組合而成的，由于使用了較為先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，使其內(nèi)部的各個環(huán)節(jié)均具有較強(qiáng)的抗外界干擾的能力。此外，可編程控制器PLC采用一種內(nèi)部設(shè)備故障自檢技術(shù)，當(dāng)PLC在執(zhí)行指令任務(wù)時，出現(xiàn)了故障系統(tǒng)會立即發(fā)現(xiàn)，并提示工作人員馬上進(jìn)行修復(fù)，使可編程控制器PLC在實際應(yīng)用中具有較強(qiáng)的可靠性。

2.2體積小巧

可編程控制器PLC就是一個存儲模塊，體積十分的狹小，底部尺寸不超過10CM，還不如一個手機(jī)大，而重量十分的輕便，不超過150g，同樣還不如一個普通手機(jī)沉。由于體積小巧，非常便于安裝到工業(yè)機(jī)器中，有利于機(jī)電一體化的發(fā)展。

2.3低耗能

可編程控制器PLC采用了先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，使其每小時功耗不超過數(shù)瓦，非常適合節(jié)能減排的現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展進(jìn)程。

2.4邏輯性簡單便于改造和維護(hù)

可編程控制器PLC的邏輯形式上發(fā)生了革命性的改變，從過去接線性邏輯發(fā)展為存儲型邏輯，大大降低了存儲器對外的輸入輸出線路，使可編程控制器運(yùn)算速度有了質(zhì)的飛躍。同時由于邏輯形式的變化，使得程序的改造和維護(hù)提供了很大的方便。

2.5普遍性較強(qiáng)

由于可編程控制器具有許多優(yōu)點(diǎn)，因此目前被普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域之中，主要包括：鋼鐵、煤礦、石油、化工、電力、建材、機(jī)械、交通運(yùn)輸?shù)?，利用PLC技術(shù)廣泛涉足于：工業(yè)的過程控制、設(shè)備的運(yùn)行控制、集成數(shù)據(jù)規(guī)模性控制、通信數(shù)字互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、開關(guān)量邏輯控制等。

3可編程控制器（PLC）受到干擾的主要來源

工業(yè)設(shè)備系統(tǒng)中的各種可編程控制器（PLC），有的安裝在集中控制中心，還有的直接安裝在機(jī)電生產(chǎn)設(shè)備中。各種PLC一般長期處于強(qiáng)電和強(qiáng)電磁環(huán)境中，保證可編程控制器（PLC）的可靠性是十分重要的，那么技術(shù)人員首先要對PLC受到的各種干擾源有所了解。PLC控制系統(tǒng)中干擾主要來自以下幾個方面：

1）電磁輻射干擾：這種類型的干擾主要來源于外界自然環(huán)境給予的，包括雷電、無線廣播、電視信源、各種雷達(dá)信號、高頻感應(yīng)設(shè)備等等。這種電磁輻射主要通過電路感應(yīng)產(chǎn)生，造成程序執(zhí)行出現(xiàn)運(yùn)算失誤，導(dǎo)致PLC模塊產(chǎn)生錯誤的輸入輸出命令，造成設(shè)備的失控或者錯誤的動作，影響到設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

2）電源干擾：由于電源干擾導(dǎo)致可編程控制器PLC系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)故障的情況十分常見，可編程控制器是依靠電網(wǎng)進(jìn)行供電的，由于電網(wǎng)中受到較強(qiáng)的電磁干擾，產(chǎn)生感應(yīng)電壓，引起諧波和電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等現(xiàn)象，使得可編程控制器PLC無法正常工作；

3）信源干擾：在可編程控制器工作中連接著各種信源，在接受各種有效的指令信號的同時難免會受到其他無用的信號干擾，這些錯誤的信號引起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。對可編程控制器的工作產(chǎn)生了相應(yīng)的影響；

4）錯誤接地干擾：在工業(yè)設(shè)備系統(tǒng)中，采用接地技術(shù)可以有效的提高各種電子設(shè)備的電磁兼容性能，它能有效的防治電磁的干擾和設(shè)備的對外發(fā)出干擾。但是如果采用接地技術(shù)時使用不當(dāng)，會導(dǎo)致相反的效果，如引發(fā)嚴(yán)重的信號干擾，使得可變成控制器PLC運(yùn)行出現(xiàn)問題。

4防止干擾的措施

根據(jù)上述影響可編程控制器PLC的干擾源，為了保證PLC的可靠性，需要技術(shù)人員對防干擾技術(shù)進(jìn)行研究。我認(rèn)為可以采取以下幾方面的措施來有效的抑制PLC干擾：

1）對電源干擾的抑制措施：我們可以采用一些防干擾能力較強(qiáng)的設(shè)備和材料，對中央處理器、電源變壓器和輸入輸出設(shè)備等原件通過設(shè)置屏蔽電纜來有效的防止外界給予的錯誤信號。保證電源線路的平行布線，使得其對地面呈現(xiàn)較低的阻抗，從而減少噪音的干擾；

2）避免電磁輻射的干擾：由于電磁輻射干擾主要來源于外界，因此在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，盡量做好對外界的電磁輻射的屏蔽措施，比如屏蔽外界無線廣播信號、雷達(dá)信號和高頻信號燈；

3）采用正確的接地技術(shù)：正確的接地技術(shù)可以保證PLC工作的安全性，有效的抑制外部的干擾源。正確的接地技術(shù)包括：信號地、交流地、屏蔽地和保護(hù)地等，可以采用一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地方式。不同的接地方式使用的頻率不盡相同，要把握好頻率的范圍。

5結(jié)論

隨著可編程控制器的廣泛應(yīng)用，如何高效安全的使用它是我們需要不斷探索的課題。在抗干擾設(shè)計中應(yīng)該綜合的考慮各方面的因素，采取有效的措施，保證PLC的可靠性，使它更好的為工業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮出更大的作用。

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