浅谈PLC控制系统的抗干扰问题研究【摘要】随着科学技术的发展，pic在工业控制中的应用越来越广泛。

plc控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。

本文主要论述了 plc 在运行过程中所受到的干扰来源，以及解决这些干扰的一些措施，另外还对变频器的抗干扰问题进行了一系列讨论。

【关键词】plc；控制系统；抗干扰；措施
0.概述
随着科学技术的发展，pic 在工业控制中的应用越来越广泛。

plc 控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。

自动化系统中所使用的各类型 plc，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。

要提高 plc 控制系统可靠性，一方面要求 plc 生产厂家用提高设备的抗干扰能力，另一方面要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。

因此，研究plc控制系统抗干扰信号的来源、成因及其抑制措施，对于提高plc控制系统的抗干扰能力及可靠性具有重要的意义。

1.影响plc控制系统干扰的主要因素
影响plc控制系统干扰的主要因素很多，主要的有下面几种：
1.1辐射干扰
辐射电磁场主要是由电力电网、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视和雷达等产生的，通常称为辐射干扰，。

若此时plc置于其辐射场内，其信号、数据线和电源线即可充当天线接受辐射干扰。

此种干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场的大小，特别是与频率有关。

1.2来自系统外部电源、信号线等的干扰
1.2.1来自电源的干扰
plc的正常供电电源均由电网供电，因而会直接影响到plc的正常工作。

由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间的电磁干扰而产生持续的高频谐波干扰。

特别在断开电网中的感性负载时产生的瞬时电压峰值是额定值的几十倍，其脉冲功率足以损坏plc半导体器件，并且含有大量的谐波可以通过半导体线路中的分布电容、绝缘电阻等侵入逻辑电路，引起误动作，再者在现代工业中，开关操作浪涌、大型电力设备的起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等均能在电网中形成脉冲干扰。

1.2.2来自信号线的干扰
plc控制设备的运行，总会有很多信号线的参与，然而在信号传输的过程中，除了传输有效的数据外，总会有干扰信号的侵入，此时就形成了干扰。

此干扰主要有两种途径：一是变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源干扰，这往往被忽略；二是信号线上的外
部感应干扰，其中静电放电、脉冲电场及切换电压为主要干扰来源。

由信号线引入的干扰会引起i/o信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。

若系统隔离性能较差，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动作甚至死机。

1.2.3来自不规范接地的干扰
plc控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。

而不规范的接地就有可能对各个接地点造成不同的地电位差，引起地环路电流以及信号工模干扰，影响系统正常工作。

3.提高系统抗干扰能力措施
抗干扰的措施主要分为两种：一是硬件方面；二是从软件方面。

下面逐一对这两个方面进行分析：
3.1从硬件方面来说在设计plc控制系统时
通过在正确选择plc、正确选择接地点，接地方式、合理配置供电电源和i/o端的接线等措施，可有效提高系统的抗干扰能力。

3.1.1 plc的选择
选用plc时，要选择有较高抗干扰能力、尤其是外部抗干扰能力以及包括电磁兼容性(emc)好的产品，如采用浮地技术、隔离性能好的plc品牌。

同时要根据应用的具体环境(电磁环境)合理选择plc。

3.1.2正确选择接地点，完善接地系统
接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。

完善的接地系统是plc控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。

对plc控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。

由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1mhz，所以plc控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。

集中布置的plc系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。

如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。

3.1.3电源部分的抗干扰方法
电源变压器是电源部分的主要元件，为了抑制电网中的干扰，一般选用隔离变压器，且变压器容量应比实际需要大1.2～1.5倍左右。

在使用中应要求变压器的屏蔽层良好接地，次级线圈连接线要使用双绞线，以减少电源线间干扰。

对于plc的控制器电源，如果条件许可，还可在隔离变压器前加入滤波器，此时变压器的初级和次级连接线均要使用双绞线，如图1所示。

这样干扰信号经滤波隔离后可大大减弱，增强了系统的可靠性。

图1 滤波器和隔离变压器的连接
plc供电系统可采用如下方式，控制器和i/o系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电路电源分开。

当某一部分电源出了故障时，而不会影响其他部分，如输入、输出供电中断时，控制器仍能继续供电，提高了系统的可靠性。

3.2从软件设计方面提高系统抗干扰能力
plc内部具有丰富的软元件，如定时器、计数器、辅助继电器等，利用它们设计一些程序，可以屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件的误动作，提高系统的抗干扰能力。

3.2.1延时控制
控制器的外部开关量和模拟量输入信号，由于噪声、干扰、开关的误动作、模拟信号误差等因素的影响，不可避免会形成输入信号的错误，引起程序判断失误，造成事故。

当按钮、开关作为输入信号时，则不可避免产生抖动。

3.2.2软件滤波
对于模拟信号，可采用多种软件滤波方法来提高数据的可靠性。

连续采样多次，采样间隔根据a/d转换时间和信号的频率而定。

采样数据先后存放在不同的数据寄存器中，经比较后取中间值或平均值作为当前输入值。

4.结语
以上的措施，经若干plc控制系统现场实际运行表明，能够消除现场干扰信号的影响，保证系统的可靠运行。

plc控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，对有些干扰情况还需做具体分析，采取对症下药的方法，才能够使plc控制系统正常工作。

【参考文献】
［１］陈宇.可编程序控制器基础及编程技巧.广州:华南理工大学出版社,1999．
［２］陈在平,赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计.北京:机械工业出版社,2002．。