淺談PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其抗干擾措施

姜筱琛

摘 要：PLC控制技術(shù)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)力的提高有著重要的作用，其在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的作用取決于兩個(gè)重要的方面，首先就是其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性；然后就是其抗干擾性，只有在這兩個(gè)方面都得到改善，才能全面促進(jìn)PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)力水平提高過(guò)程中效用的發(fā)揮。本文就PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及其抗干擾措施展開(kāi)論述，以期對(duì)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及抗干擾技術(shù)水平的提高起到一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 抗干擾

中圖分類(lèi)號(hào)：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）02（a）-0001-02

科學(xué)技術(shù)的日新月異，給工業(yè)生產(chǎn)力的提高帶來(lái)諸多便利，PLC控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中性能的保證直接關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況，其中控制系統(tǒng)的抗干擾性是控制系統(tǒng)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的PLC控制系統(tǒng)，無(wú)論其是集中安裝還是安裝在一線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)中，其所處的環(huán)境多為強(qiáng)電電路或是強(qiáng)電電流所形成的相對(duì)惡劣的電磁環(huán)境中。欲全面提升PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中效用的發(fā)揮，首先要對(duì)其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平進(jìn)行全面的提升，其次就是采取有效的抗干擾措施，全面提升其抗干擾性能。

1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)電磁環(huán)境之中運(yùn)行更好地發(fā)揮其應(yīng)用效用，在其設(shè)計(jì)階段要采取必要的干擾抑制措施，提高整個(gè)控制系統(tǒng)的抗干擾性。在采取具體的抗干擾措施時(shí)，主要從干擾源、干擾傳播途徑以及抗干擾能力這3個(gè)方面著手。PLC控制系統(tǒng)的完成需要多方面的配合，其中包括制造單位、使用部門(mén)，要對(duì)設(shè)備的成產(chǎn)制造、工程設(shè)計(jì)、安裝施工以及運(yùn)行維護(hù)等多方面進(jìn)行綜合的考慮，并針對(duì)具體的環(huán)境條件進(jìn)行針對(duì)性的抗干擾措施的設(shè)計(jì)，綜合來(lái)講，在其抗干擾措施的采取過(guò)程中需要從以下兩個(gè)方面重點(diǎn)關(guān)注。

1.1 設(shè)備的選型

PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備是其進(jìn)行抗干擾措施采取的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此，抗干擾能力強(qiáng)的產(chǎn)品為其效用的發(fā)揮創(chuàng)造前提條件，其次就是對(duì)相應(yīng)設(shè)備產(chǎn)品的在類(lèi)似工作之中的表現(xiàn)進(jìn)行考察，為相關(guān)設(shè)備產(chǎn)品的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。

1.2 綜合抗干擾設(shè)計(jì)

綜合抗干擾設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是幾種外部干擾抑制措施，具體有：對(duì)PLC系統(tǒng)及外部引線(xiàn)進(jìn)行屏蔽以及防空間電磁輻射干擾措施的實(shí)施；對(duì)外部引線(xiàn)進(jìn)行隔離、濾波處理，需要強(qiáng)調(diào)的是動(dòng)力電纜應(yīng)分層布置；正確設(shè)置、安裝各個(gè)接地設(shè)備，盡量降低來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的電磁干擾。

2 針對(duì)PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施

2.1 干擾源的分類(lèi)

在對(duì)PLC控制系統(tǒng)的干擾源進(jìn)行分類(lèi)之前，要對(duì)其干擾源的概念有一個(gè)大體的認(rèn)知，首先PLC控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源相似，多存在于電流或是電壓存在升降起伏的部位，電流和電壓的劇烈變動(dòng)而出現(xiàn)的“噪聲”，就是我們通常所說(shuō)的干擾源。

根據(jù)不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，一般采用的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)有產(chǎn)生原因、干擾的模式、噪音的波形性質(zhì)等，按照以上的劃分標(biāo)準(zhǔn)，可以將干擾源劃分為以下幾類(lèi)。

（1）根據(jù)產(chǎn)生干擾源原因的差異性劃分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振動(dòng)噪聲。

（2）按照噪音干擾的模式的差異性劃分為共模干擾和差模干擾。

（3）根據(jù)噪音產(chǎn)生的性質(zhì)以及波形上的差異性劃分為連續(xù)性噪聲和偶發(fā)性噪聲。

2.2 PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來(lái)源

控制系統(tǒng)中會(huì)受到來(lái)自各個(gè)方面的電磁干擾，以下結(jié)合本人自身工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來(lái)源進(jìn)行介紹。

2.2.1 來(lái)自所處空間環(huán)境的電磁干擾

對(duì)于PLC控制系統(tǒng)而言，在其所處的大環(huán)境之中，必然會(huì)受到來(lái)自所處環(huán)境內(nèi)的電磁干擾，如電力網(wǎng)絡(luò)、雷電、無(wú)線(xiàn)電廣播、電視、雷達(dá)等裝置，在這一系列電磁裝置運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定量的電磁輻射，進(jìn)而形成對(duì)PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行電磁干擾的來(lái)源之一。在其對(duì)控制系統(tǒng)形成電磁干擾過(guò)程中，主要有兩種路徑：一是直接對(duì)PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部造成感應(yīng)干擾；二就是對(duì)PLC控制系統(tǒng)通信線(xiàn)路造成感應(yīng)干擾。

2.2.2 系統(tǒng)外引線(xiàn)干擾

PLC控制系統(tǒng)來(lái)自外引線(xiàn)的干擾，是控制系統(tǒng)電磁干擾的主要表現(xiàn)方式，這在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)普遍存在，對(duì)其生產(chǎn)力的全面提高有重要的制約作用。

2.2.3 來(lái)自信號(hào)線(xiàn)引入的干擾

從信號(hào)線(xiàn)傳達(dá)至PLC系統(tǒng)中的電磁干擾，主要有兩種途徑：一是憑借變壓器供電電源或是公用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，而這種干擾在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)以及抗干擾措施的采用時(shí)被忽視；二是信號(hào)線(xiàn)受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線(xiàn)上的外部感應(yīng)干擾，這是很?chē)?yán)重的。

2.2.4 來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的電磁干擾

正確的接地能夠有效抑制電磁噪聲增強(qiáng)電子設(shè)備的抗干擾性，是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一，但需要強(qiáng)調(diào)的是，接地必須要按照正確的方法進(jìn)行，否則，不僅達(dá)不到提高其抗干擾性的目的，反而引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，影響PLC控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

在一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)中，涉及到的接地種類(lèi)有系統(tǒng)接地、屏蔽接地、交流接地以及保護(hù)接地，在安裝相關(guān)接地過(guò)程中，要保證各個(gè)接地點(diǎn)電位分布的均勻性。否則，不同接地點(diǎn)之間出現(xiàn)電位差，會(huì)在地環(huán)路之中形成電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁干擾，使控制系統(tǒng)效用的全面發(fā)揮受到不良影響。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：電纜的屏蔽層必須一點(diǎn)接地，若是在電纜的兩端均設(shè)置接地，這兩處之間就會(huì)存在電位差，在電纜的屏蔽層之中形成電流，若是遇到陰雨雷電等氣候條件時(shí)，期間的電流值會(huì)暴增。

在進(jìn)行控制系統(tǒng)接地裝置的安裝時(shí)，會(huì)出現(xiàn)各個(gè)接地之間形成閉合回路，受到控制系統(tǒng)所處電磁場(chǎng)的作用，會(huì)在回路之間出現(xiàn)一定的感應(yīng)電流，通過(guò)屏蔽層與芯線(xiàn)之間的耦合，使信號(hào)回路受到不良影響。若系統(tǒng)接地與其他接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線(xiàn)上產(chǎn)生不等電位分布，影響PCL內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PCL工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布容易影響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)。

2.2.5 來(lái)自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾

一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)，其中會(huì)涉及到眾多的零部件，而其中的各個(gè)元器件以及電路系統(tǒng)之間會(huì)形成一定的電磁輻射干擾，電磁干擾的具體形式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互影響及元器件的相互不匹配使用等，這些都加劇了PLC控制系統(tǒng)的“內(nèi)耗”，降低了其抗干擾性。

3 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，PLC控制系統(tǒng)中的干擾問(wèn)題具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，故而，在對(duì)其干擾因素進(jìn)行分類(lèi)、分析的基礎(chǔ)上，在其抗干擾設(shè)計(jì)中要對(duì)各種“誘因”進(jìn)行綜合考慮，制定出相對(duì)合理有效的抗干擾措施。但是，需要強(qiáng)調(diào)的是，PLC干擾問(wèn)題的“誘因”并不是千篇一律，在不同的環(huán)境條件之下，還要對(duì)各方面的因素進(jìn)行具體分析，并制定出具有針對(duì)性的抗干擾措施，才能夠有效解決其控制系統(tǒng)的干擾問(wèn)題。

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