基于PLC控制系统干扰及抗干扰措施分析

李志雄

（河钢集团矿业公司司家营研山铁矿，河北 唐山 063700）

随着现代社会科技的不断进步，工业技术的飞速发展，PLC编程逻辑控制系统也在科技发展中得到了完善，逐渐在工业领域的生产建设中，占据重要的应用地位，为工业生产的发展带来效益的同时，PLC系统还存在一些需要进行优化改进的地方。对各种运行条件产生的干扰因素进行分析，制定出能够针对性解决干扰源的有效措施，对PLC控制系统进行维护，能够有效降低周边干扰问题造成的影响，让PLC系统的运行更加稳定、高效，保证PLC系统在工业领域生产中的经济效益。现阶段我国工业生产已经得到了快速发展，致使PLC控制系统对于工业领域的控制产生了质的转变。但是根据目前PLC控制系统实际应用过程中，产生的问题和不足进行综合分析，其工作环境仍然存在着漏洞，造成大量的外部干扰源头出现。

1 PLC控制技术的优势

1.1 反应速度快

PLC控制技术属于一项新型技术，虽然尚在起步阶段，但是已经充分地发挥了其优势，PLC控制系统的内部结构主要是晶体管和继电器，结合传统技术将内部的部分连接导线去除，使其变得更加便捷。与传统继电器相比，PLC技术能够更加迅速地对实施运行指令，同时迅速完成需要处理的信息并进行整合，以此提升工作效率。

1.2 安全性及可靠性强

高可靠性是工业设备安全有效运行的必要因素，它对于设备整体的使用寿命以及工厂的生产效率具有重要影响。由于PLC内部采用了大规模的集成电路，并且电路加工过程中采用了严格工艺，使得其抗干扰能力大大提高，具有很高的可靠性与安全性。与传统的继电器控制系统相比，PLC控制系统解决了线路接触不良的问题，整体的设计中保持了简单可靠的设计方式，通过较少的输入与输出来满足工业控制需求，这种方式大大提高了其可靠性。

1.3 具有较高的性价比

首先，PLC体积较小，占用的场地面积较小，因此，所投入的辅助配套设施较少。此外，PLC具有较好的可靠性与抗干扰能力，因此，能够降低企业停工以及维修所带来的损失，并且PLC结构简单，后期维护等简单方，便降低了维护成本。此外，其功能强大，适配性强，对于不再使用的PLC控制系统可以移植到其他设备上，复用性较强，能够带来附加价值。

1.4 抗干扰能力强

因PLC技术具备大规模的集成电路，抗干扰性和可靠性也非常强。同时，PLC技术也具备了严格的生产与制造工艺，能够帮助企业生产出质量更好的产品。由于其内部电路中配备的抗干扰技术非常强大，因此，PLC控制技术也能够有效地减弱外部信息的干扰。最重要的是，PLC控制技术还可以自动对故障设备进行诊断，当检测出设备发生故障时，就会及时发出警报，工作人员就能够及时进行处理。

2 PLC控制系统干扰源

2.1 PLC控制系统空间电子辐射

PLC控制系统在实际运行过程中，其系统空间的电子辐射主要来自高强电力线路结构、高强电力开关管理仪器、变压设备、电流整合区域、电流转化区域、电路变频设备以及外部雷电因素等，这些都可以产生空间电力磁场和辐射。其中空间电子辐射的外部影响因素主要从两个方面集中表现。

第一，在PLC控制系统中，电子辐射是由内部结构电路电磁感应所产生的干扰因素，主要由电路在实际运转过程中所产生的感应效果。第二，PLC控制系统的空间电子辐射所产生的线路信号以及信息通信网络的干扰，主要由整体系统网络通讯线路的实际电路感应产生，因而产生的干扰程度与线路铺设、设备安装位置以及系统控制运行过程中的电信号强度有着密切的联系。

2.2 PLC控制系统电源

在PLC控制系统结构中，由于输入电源是外部电力传输至PLC控制系统的主要部分，PLC控制系统结构受外部各个方面的空间电力磁场的干扰，在电源线路结构上产生额外的电流压力以外，其受到影响较大的因素则是PLC控制系统结构中电力网络内部的设备以及其实际运行状态的变化。比如：系统结构中的大型设备启动以及停止、设备开关操作过程中的转变、交流以及直流电力传送动力装置结构中的变压区域、整流区域、逆变区域以及IGBT区域等电力的半导体设备结构零件所引起的电流谐波等相关因素，而以上因素都需要通过电力传输结构传送到PLC控制系统的空间电源接入端口，进而对PLC控制系统的信号进行干扰。

2.3 信号干扰

PLC控制系统控制柜里不仅有各种线路，在外部还要与各种设备相连，这些相连的信号线，都能够传输信息，但是不一定都是有用的，一定会有外部信号的侵入，这是没有办法可以避免的，对于这样的情况，常见的是用共用信号仪表的电源干扰电网，或者是电磁辐射对它的干扰，引入这些干扰就可能会使I/0信号工作异常，也会造成测量精度的下降，更甚者会损伤元器件，这也是不可逆的后果。

2.4 接地系统干扰

在PLC控制系统中，因为接地点分布不是特别均匀，不同的接地点存在一定的地电位差，从而形成共模噪声，从而引发地环路电流，对系统的有序运行造成很大的影响。另外，大地、接地线以及屏蔽层都会产生闭合环路，因为磁场在不断地发生变化，屏蔽层内就会产生感应电流，通过芯线以及屏蔽层的电磁感应干扰信号回路。如果系统与其他接地处理混乱，接地环流就可能在地线上产生不等电位分布，从而会影响整个系统的稳定性。

3 PLC技术抗干扰措施的应用

3.1 硬件区域抗干扰措施

想要有效解决PLC控制系统的干扰源的相关问题，就需要从硬件和软件两个方面进行综合分析，其中由于PLC控制系统运行时，硬件设备是保证系统运作的基础条件，所以其抗干扰措施的核心关键则是，主要应针对PLC控制系统的硬件区域抗干扰能力进行提高，从而对设备硬件使用质量和运用效率提出了更高的要求。在实际操作和硬件性能测量过程中，应该针对系统硬件的各个指标以及系统标准进行严格的检查和筛选，从而保证PLC控制系统硬件区域的整体性能，同时保证其系统硬件抗干扰标准指数能够达到基础的生产要求。只有有效保证PLC控制系统硬件区域达到了抗干扰数据和信息标准后，才能从根本上保证PLC控制系统可以在稳定环境和状态下，最大限度提高系统基础抗干扰能力。最终实现PLC控制系统在有信号以及电磁干扰环境下，仍然可以保证运作数据的精准和高效的开展系统运作。

3.2 软件抗干扰措施

由于PLC控制系统在实际操作过程中，主要由微型的数据和信息计算机以及其他环节设备共同组成，所以此种微型计算机设备在运作时，最大的优势和长处则是依靠完整的软件结构，从而有效设计出工业生产和发展实际需求的PLC控制系统。因此，针对PLC控制系统的干扰源头来说，还可以通过软件区域进行技术优化和提升，技术人员利用先进的科学技术，不断针对信号的技术处理以及信息数据加密的流程进行强化和完善，致使PLC控制系统的稳定性以及安全性不断加强，最终提升系统整体抵抗电流辐射和电磁干扰的总体实力。除此之外，技术人员还需要根据PLC控制系统实际使用方向，不断优化其系统内部的零部件关系，利用软件编程设计，尽可能降低系统运行的事故发生概率。

3.3 选择性能优良、质量合格的电源

为了能够将PLC控制系统的抗干扰能力得到提升，在选择设备电源的过程中，一定要选择性能、质量符合相关要求的电源产品。因此，一定要结合系统的实际运行要求进行选择。对于PLC控制系统来说，电源信号对于运输环境的要求相对较低，对电压要求也不高的情况下，就能够选择单项工频交流电源。一旦有着较高的要求，就要对电源的选择予以重视。除此之外，在选择了普通电源设备后，还要进行相应的处理，应当通过隔离变压器来降低电源对信号的干扰，以此确保PLC系统的稳定运行。

3.4 外部配线设计

对于PLC控制系统来说，外部配线设计质量是非常重要的，尤其是远程输送信号，非常容易造成由于数据信息产生偏差而出现的系统失控情况。针对这种问题，为了确保系统的稳定运行，一定要借助一端接地方式连接的双股绞合线来消除周围磁场的干扰。随后通过在屏蔽线上叠加负载电流和地环电流，使出现的磁场干扰相互抵消。比如，在进行I/O布线的过程中，为了使抗高频干扰的效果得到进一步提升，就应当对输入、输出信号线、直流、交流线、控制线、模拟量信号向、动力线以及PLC电源线进行分开布设，结合屏蔽电缆进行传输信号的模拟，再加上双股绞合线对PLC控制系统、I/O信号与变压器的隔离，一旦信号的传输速度大于300m，就要借助中间继电器转换I/O传输通道的信号，在数字信号线的屏蔽层并联电位均衡线，让屏蔽层两端接地，阻隔外界传输通道的干扰。

3.5 慎重选择接地位置

对于PLC控制系统来说，在选择接地位置及接地方式的过程中，一定要充分考虑，需要结合PLC控制系统的实际要求来选择。一旦PLC控制系统的接地地点相对集中，就要采取并联一点的接地方法；反之，需要通过串联一点的方法。另一方面，如果PLC控制系统的信号源状态为接地，屏蔽层就一定要在信号侧接地；反之，就需要在PLC测接地，这样就能够防止PLC控制系统受到接地系统的干扰，确保系统的稳定运行。

4 结论

由此可见，PLC控制系统是现阶段我国发展的重要技术手段，所以技术人员应该针对其外部影响因素进行详细探索，从而寻找出有效的解决方法。