可編程控制器工作環(huán)境的干擾源分析及解決

唐嘉序， 辛君武， 歐陽息良

（哈爾濱鍋爐廠有限責任公司，哈爾濱150046）

0 引言

可編程控制器英文簡稱PLC，由于性能可靠被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)自動化控制中。隨著我國對自動化要求的提高，PLC被廣泛使用在各種工作環(huán)境。如何確保PLC在電網(wǎng)電壓波動大、強電、強磁的情況下不受外界干擾而穩(wěn)定工作，確保工業(yè)生產(chǎn)正常進行，是一個非常重要的課題。

在對可編程控制器工作環(huán)境的干擾源進行分析時可將干擾源分為兩大類。一類是內(nèi)部干擾，干擾源主要是PLC所在的控制柜內(nèi)其他電器元件，如斷路器接觸器動作時的飛弧，小型接觸器的頻繁動作，變頻器運行時的電網(wǎng)電壓畸變和電磁輻射；另一類是外部干擾，如強電電纜對PLC的控制信號的干擾，來自空間的電磁輻射對信號線的共模干擾和差模干擾，由連接在PLC上的電源及控制線接地線導入PLC的干擾信號對有效信號的干擾。

1 內(nèi)部干擾

設計PLC所在的電器柜時，需要對可能存在的干擾情況進行考慮。盡量將高壓電器與低壓電器分別設計在強電柜和弱電柜中。PLC要安裝在低壓電器柜中，盡量遠離大功率電器元件。在接線時最好將可編程控制器的輸入輸出線及信號線與電源線動力線分別捆扎。PLC多采用微弱的4～20 mA電流做傳遞信號，走線混亂可能導致設備誤動作，會給后期工作帶來很大負面影響。設計控制柜電器元件選型時，要選擇性能可靠的接觸器與斷路器，可在繼電器、接觸器等電感性負載線圈的兩頭根據(jù)現(xiàn)場施工情況并接阻容吸收器，最大程度上減少柜內(nèi)干擾。

變頻器經(jīng)常跟PLC設計在同一電器柜內(nèi)，變頻器啟動和運行會使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生畸變并產(chǎn)生較強的電磁輻射，對PLC有較大影響。安設使用變頻器時，要將變頻器中性端、外殼、電源中性線、電機外殼和Y型接法中性端牢固接于電源回路地線上，避免形成“地環(huán)路”，信號線最好穿金屬軟管敷設。對于電源傳導干擾，可以加裝隔離變壓器，不但能隔離干擾，還能變更電壓。

使用濾波器和電抗器可有效減少內(nèi)部干擾。濾波器能抑制電壓的快速變化、降低漏電流和高頻輻射。一些濾波器還能吸收尖峰電壓，并避免設備將自身干擾傳導回電源。在大型交流電動機與變頻器之間加裝電抗器能抑制發(fā)射干擾、感應干擾和電動機電壓的波動。在變頻器P1、P+端接電抗器，能改良功率因數(shù)，強效抑止電源浪涌和尖峰電流，極大減少對可編程控制器的干擾。

2 外部干擾

可編程控制器所在的控制柜應安置在遠離直接振動或沖擊的場所，假如工作環(huán)境有難以避免的振動，需選擇合適的減振措施?？刂乒褚休^好的密閉性，避免腐蝕和煙塵。良好的控制柜能提供一定的抗干擾性。PLC的通訊信號、控制信號都是弱電信號，當這些信號線處于起隔離作用的控制柜外時，易受工作環(huán)境的強電干擾。在柜外布線時最好距離強電200 mm以上。電纜溝采用多層敷設時，施工時應將弱電電纜敷設在強電電纜下方。

疊加在信號線上的干擾有共模干擾和差模干擾兩種。共模干擾是指信號線上共有的干擾信號，多由控制系統(tǒng)的接地點與被測信號的接地點存在有害的電位差引起。這類干擾在兩條信號線上的頻率、周期等十分相似。要抑止和消減共模干擾經(jīng)常使用雙差分輸入的差動放大器，利用絞合線的纏繞方式使輸入線上的電感相互抵消。當然常用的單邊接地和光電隔離也是很好的方法。

疊加在信號線上的干擾測量信號的有害信號被稱為差模干擾信號。差模干擾往往是由耦合引起的頻率很高的交變信號。要抑制差模干擾首先要針對此種信號的特點選用雙積分式模數(shù)轉(zhuǎn)換器來有效消除高頻干擾，為了消除高次諧波，通常在輸入回路加裝RC濾波器或雙T濾波器。另外可將電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號再傳輸，采用良好接地電源與控制回路分別接地也可有效抑制差模干擾。

3 結(jié)語

本文對PLC工作環(huán)境可能存在的干擾源進行分析，針對干擾源自身特點提出有針對性的抑止措施。在實際現(xiàn)場應用中還需考慮輸入輸出設備和工業(yè)環(huán)境等因素，設計抗干擾系統(tǒng)時要周密考慮、認真對待，才能將現(xiàn)場干擾降到最低，使采用PLC系統(tǒng)的自動化生產(chǎn)設備安全、平穩(wěn)、可靠地運行。