PLC控制系统干扰及抗干扰措施探讨

任慈

（大庆油田第二采油厂数字化运维中心，黑龙江 大庆 163000）

当前PLC控制系统已然在许多行业之中获得运用，其基于自身操作便利、维护性强等特征在工业控制领域展现出较大的优势。虽然其本身具有非常强的可靠性，不过若是所处的环境较为恶劣，例如电场、磁场等要素均会对PLC控制系统带来较大影响，使其工作效率大幅降低。因此，在部分特殊环境下，要求采取必要的抗干扰措施，方可保证PLC控制系统正常运转。

1 PLC控制系统干扰分析

1.1 空间辐射电磁场的干扰

空间敷设电磁场所带来的干扰因素，一般是指电力网络、机械设备、高频感应装置、大型整流装置等形成的空间电磁干扰，一律被称作“辐射干扰”。空间辐射电磁场干扰方式一般可分为两类，也就是：（1）基于干扰PLC控制系统的通讯网络，使得通讯线路产生漏洞，无法正常运作；（2）对于PLC控制系统内部形成直接性辐射干扰，促使PLC控制系统电路无法正常运作。干扰程度的高低主要取决于空间中干扰源，即为设备的大小尺寸、装置所形成的电磁场强弱会起到决定性作用。

1.2 PLC控制系统电源

在PLC控制系统内，因为输入电源是属于外部电力传送到PLC控制系统的关键构成要素，PLC系统整体结构会受到外部多个方面的空间电力磁场的影响，不仅会对电源线路结构施加一定的额电流压力之外，其所承受的最为严重的影响要素便是PLC控制系统结构内电力网络内部装置与其具体运作状态的变动。例如，控制系统结构内的大型装置启停，装置开关操作期间的变动，交流和直流电力输送动力装置结构内的变压部位、整流部位、逆变部位与IGBT部位等电力半导体设备结构元件所产生的电流谐波等一系列有关要素，并且上述要素均要求利用电力传输结构输送至PLC控制系统的空间电源接入端口，从而对系统信号产生干扰。

1.3 信号干扰

PLC控制系统的控制柜之中，既存在各种类型的线路，同时还会在外部和多种设备进行连接，以上连接的信号线，均可以进行信息的传递，不过并非是一定有用的，必定会存在外部信号的侵入，从而使得信息传递受到干扰，而且此种状况是无法规避的。针对该种状况，比较常见的为，共用信号仪表电源会对电网产生干扰作用，或是受到来自电磁辐射带来的干扰，通过上述干扰便可能会导致I/O信号产生异常，并且也会使得测量精度降低，甚至严重时还可能会导致元器件受损，由此带来不可逆转的重大后果。

1.4 接地系统干扰

在PLC控制系统内，由于接地点分布并非是十分均匀的情况，在不同接地点处必定会存在一些地电位差，由此产生共模噪音，进而形成地环路电流，给系统的正常运作带来较大影响。此外，大地、接地线与屏蔽层均会形成闭合环路，由于磁场是处于不断变化的状态，从而屏蔽层中便会形成感应电流，基于芯线与屏蔽层的电磁感应作用来对信号回路产生一定的干扰。若是控制系统和其它接地处理较为混乱，则接地环流便有可能在地线上形成不等电位分布，进而对整体系统稳定程度带来负面影响。

2 PLC控制系统抗干扰的措施

2.1 选择PLC系统

在进行PLC控制选择之时，就应当尽可能选取一些运用起来较为简单且成本花费比较低、可靠程度高、抗干扰性能强的系统。同时，在将PLC控制系统运用于电力系统之中时，需要尽可能确保此二者保持一致，基于PLC此种高强度逻辑处理技术，不仅可以降低人为操作失误概率，同时还可以有效确保电力系统总体运作的安全性，使得编程方法可以达到统一，而且在备品选购与系统管理方面也会变得更加便捷。

2.2 提高PLC控制系统的电源抗干扰能力

（1）电源通常会选择使用隔离电源，不过又此种电源当前的内部结构与生产技术存在一定缺陷，导致其并不能取得理想的效果，正因如此，在PLC系统中加以利用时，还需要同时结合隔离变压器，此种变压器的初级和次级绕组均有设置屏蔽层，能够进行接地，因此具有较佳的低于电网干扰的作用。

（2）使用滤波器来低于电网干扰，由于此设备原本便具备较强的抗干扰能力，并且滤波器还能够将设备自身形成的干扰信号传输至电源。一般而言，在干扰信号较为严重的部位，均会利用隔离变压器和滤波器来实行干预，不过此两种方法的使用有相应的规范流程，通常是将滤波器接通电源以后，再启用隔离变压器。

（3）在对变送器和与PLC控制系统具有直接性电气连接关系的仪表设备进行电力输送之时，最好是选取电容低、隔离性能强大的配电器，以此能够大幅减轻对系统带来的信号干扰。

（4）在部分较为关键的控制系统内，务必要确保电网馈电不会发生中断，对于该种问题可使用在线式不间断供电电源来为其提供充足的电能，其中UPS因为具有非常强的抗干扰性能，比较适合应用在PLC系统内。

2.3 提高PLC控制系统的辐射抗干扰能力

（1）对于PLC系统内部，可利用电路感应来实现抗干扰能力的提高；（2）强化对系统通信网络的辐射强度，基于通信线路感应来提高干扰强度，所以辐射干扰和现场装置设备的设置位置存在关联，所形成的电磁场大小也各不相同，此种状况下，基于屏蔽电缆降低高压泄放元件来实行保护，例如在某些工业生产场合下，雷电效应所带来的干扰力度非常强，在实际生活中，往往会采取电位联接、屏蔽、隔离、防雷装置等措施来实现对避免信号干扰。

2.4 PLC控制系统安装时所采取的抗干扰措施

在进行PLC控制系统安装施工时，需要尽量符合温湿度标准，而且要尽量与振动源保持一定距离，并防止受到污染。当外部条件都能一一满足的情况下，必须要把PLC控制系统装设于具有良好密闭性、与强烈震动冲击存在一定距离的封闭性空间中，另外，还需要在此空间内装设空气净化设备，从而保证PLC系统具备适宜的使用环境。同时，将电力系统内的大容量设备予以启动运作时，为了有效防止控制线路电压下降的问题，还需要让系统的动力线路具有足够的粗度。最后，PLC控制系统若是使用外接直流电源充当输入电路的情况下，为保证输入信号不受干扰，必须要选用电压足够稳定的电源。

2.5 对PLC控制系统输出端口的抗干扰措施

PLC控制系统今后发展的关键方向便是提升其可靠程度，若想降低其受到的不良影响，在提升抗干扰性能的基础上，还应当注重其在设计、安装与使用等多个方面的优化。例如，PLC系统断弧能力较弱、继电器触点不大的情况下，此时发电厂DC220V电路便智能凭借外部继电器来对PLC控制系统加以驱动。

2.6 硬件措施

（1）对于空间电磁辐射方面，在对PLC系统抗干扰性能加以提高期间，电磁场的大小与分布情况，均会对空间电磁辐射带来影响，其会对PLC控制系统频率造成直接性干扰，一般而言，若想提高对系统的保护性，就要求安装高压泄放元件、局部屏蔽装置与屏蔽电缆，以此来充分低于系统中元件受到来自空间电磁辐射的干扰作用，比如编程器、中央处理器等。在提高屏蔽处理力度之时，也要合理提高有关材料的导磁性，进而隔绝外部信号产生的影响。

（2）在电源干扰方面，在提高PLC控制系统抗干扰能力知识，需要先确定毛刺与畸变现象在电压的形成是否是因为电源波动引起的，进而较易对I/O与PLC模块产生干扰作用，因此，在选取电源之时，需要先保证其具备较佳的隔离效果。+5V电源应当被使用与微处理器核心部位，在此方面需要对多级滤波处理加以运用，在对其加以调整期间，还应当利用集成电压调整装置，进而让其免于受到来自欠电压、过电压与波动产生的影响。并且，尽可能把平行走线运用在电源线内，使得电源线对地之中能够形成低阻抗现象，进而使得电源噪音对PLC系统带来的干扰效果下降。此外，也可装设隔离变压装置，其具备1:1的变比，同时还附带着屏蔽层，能够使得干扰在地与设备中间减少。当对隔离变压器加以运用之时，需要注重下述环节：保证屏蔽层中接地情况良好；把双绕线运用到次级连接线之中，并且隔离变压器内的次级与初级绕组需要设置屏蔽层，零线在交流电网内需要和初级屏蔽层进行连接；直流段需要和初级以及次级屏蔽层加以连接处理。

2.7 软件措施

（1）数字滤波。模拟量信号分布在比较低的信噪比内，通常会在现场瞬时干扰之中产生比较强烈的波动，当对此方面干扰加以控制与计算之时，若是仅仅使用瞬时采样值，便可能使得误差增大，所以，运用数字滤波法十分关键。A/D能够将现场模拟量信号予以合理转换，能够促使离散数字信号的形成，后续还能够以时间顺序为依据把这些新数据在PLC内加以储存。同时，当进行这些数据处理之时，可结合运用数字滤波程度，以此来对噪音加以过滤筛除，获得单纯信号，由此提高噪音干扰的抑制能力。

（2）软件容错。若想使得PLC控制系统的可靠程度有效提高，并及时排查出错误信号，采取有效措施对错误加以处理，可对软件容错技术加以合理运用。①PLC内部有安装计数器，能够让“抖动”干扰在输入元器件触电之中被消除，但是由于存在外界干扰，在对输入元器件加以连接只是，会使得触点内发生时断时续的“抖动”情况，这时便可借助计数器实行编程来对干扰加以排除。②PLC内具有内部定时器，在系统运作之时，极易使得输入端在屏蔽期间形成错误信号，而当程序进入到循环阶段，往往会形成持续不变的各工步运作时间，并且与工步一起形成的还涵盖了行程开关发送的信号，并且光电开关等其它敏感元件也都会发送信号。基于此特征，便可设置两个内部定时器，使得PLC在进行采样之时，只能在此开关正常发送信号的情况下进行，进而有效达成对其它所有干扰信号的屏蔽。比如，在提高软件抗干扰性能之时，可使用“看门狗”优化监控功能。PLC系统内部还存在辅助继电器等元器件与定时装置，在对这些元件稳定程度进行加强期间，可对看门狗监控系统加以合理运用，对每一元器件的运作状态加以及时掌控，而且要在第一时间对误信号与误动作加以处理，在设置了警戒时钟时，若是警戒时钟时限要鳗鱼系统循环扫描时间，则表明程序没有正常响应，从而便会立刻发出警报提示。

2.8 慎重选择接地位置

必须要选择合理的接地位置以及方式，需要根据PLC控制系统的具体要求加以选择。如果PLC控制系统接地地点较为集中，便应当采用并联一点的接地方式；相反的情况下，则要使用串联一点的方式。此外，若是PLC控制系统信号源状态是接地，那么就必须要将屏蔽层在信号侧进行接地处理，相反情况下，则要在PLC一侧进行接地，如此便可以很好的避免PLC系统受到来自接地系统的干扰作用，保障系统正常、稳定运作。

3 结语

当前PLC控制系统的使用范围越来越大，在工业生产领域中占有越来越重要的地位。与此同时，PLC控制系统的抗干扰措施成为一项关键性任务，需要加强研究，并对此方面展开深入分析，应用科学合理的措施来抵御各种干扰。