淺談plc控制系統(tǒng)的抗干擾方法

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1、淺談PLC控制系統(tǒng)的抗干擾方法華能大理水電有限責(zé)任公司摘要：通過對PLC控制系統(tǒng)的硬件及軟件的分析,對其產(chǎn)生干擾的主要來源及成因進(jìn)行了具體的探討，從電源、電纜、I/O信號(hào)防錯(cuò)等硬件以及定時(shí)器控制釆樣、計(jì)數(shù)器、監(jiān)控程序等軟件編程等方面提出了抗干擾的方法和措施，為PLC控制系統(tǒng)更好的應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支持,同時(shí)為PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供了有效的借鑒。關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng);抗干擾一、PLC控制系統(tǒng)的干擾來源及危害對于PLC控制系統(tǒng)來說，影響系統(tǒng)可靠性的原因很多，但最主要的干擾源有四種：電源干擾、空間輻射干擾、I/O信號(hào)線干擾以及接地系統(tǒng)混

2、亂干擾。下面對這四種干擾的原因及影響進(jìn)行具體分析。1.1電源的干擾電源是干擾PLC控制系統(tǒng)的最主要的源頭之一，主要分為共模干擾和差模干擾，它們引起的諧波會(huì)影響PLC控制系統(tǒng)的測量與控制精度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成PLC控制系統(tǒng)的失控和誤動(dòng)作，甚至?xí)斐上到y(tǒng)死機(jī)。近幾年來，變頻器越來越多的出現(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場，而變頻器的脈動(dòng)電流及電網(wǎng)阻抗形成的脈動(dòng)電壓降會(huì)對PLC控制系統(tǒng)的電源形成嚴(yán)重的諧波干擾。1.2空間的輻射干擾空間的輻射干擾主要來源于供電網(wǎng)絡(luò)、變頻設(shè)備（高頻感應(yīng)加熱器、變頻器）、大型電氣設(shè)備、整流設(shè)備等。這種空間輻射通過對設(shè)備殼體、導(dǎo)線等的輻射干擾，造成對控制系

3、統(tǒng)的干擾，其體干擾途徑有兩種：一是由電路感應(yīng)產(chǎn)生，直接對PLC內(nèi)部輻射；二是由通信線路的感應(yīng)引入，對PLC的通信內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輻射干擾。1.31/0信號(hào)線接口的干擾I/O信號(hào)線的輸入、輸出受到干擾會(huì)造成邏輯數(shù)據(jù)混亂、錯(cuò)誤干擾以及死機(jī)，有時(shí)候會(huì)造成元器件損傷。PLC控制系統(tǒng)由于干擾引起的I/O模塊損壞造成的危害要比其他干擾造成的危害大得多。1.4接地線混亂造成的干擾PLC控制系統(tǒng)中的接地線有很多種，如系統(tǒng)地線、屏蔽地線、交流地線、保護(hù)地線等，這些接地線的混亂造成各個(gè)接地點(diǎn)的電位不一致，從而影響PLC控制系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，甚至?xí)斐上到y(tǒng)的死機(jī)、測控

4、信號(hào)失真以及錯(cuò)誤動(dòng)作，影響了整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。二、PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了保證PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，通常采用的措施有三種：抑制干擾源、切斷(或衰減)干擾傳播途徑、提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在具體進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)時(shí)，通常從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.1PLC控制系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計(jì)由上文分析的PLC控制系統(tǒng)的干擾源，可以從電源、電纜、I/O信號(hào)、接地方式四個(gè)方向?qū)LC控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行防干擾設(shè)計(jì)，具體如下：(1)電源的設(shè)計(jì)。當(dāng)PLC控制系統(tǒng)在干擾要求較強(qiáng)的場合工作吋，可以對PLC的交流電源進(jìn)行優(yōu)化設(shè)

5、計(jì)，在電源輸入端加入帶屏蔽層的隔離變壓器和濾波結(jié)構(gòu)，通過濾波結(jié)構(gòu)去除共模干擾和差模干擾，通過隔離變壓器抑制外來干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。(2)電纜的選型及布線設(shè)汁。在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)汁時(shí)，對于不同的信號(hào)類型要采用不同型號(hào)的電纜傳輸，尤其對于低頻信號(hào)、傳輸較遠(yuǎn)的信號(hào)、高速信號(hào)等，要選擇帶屏蔽的多芯電纜或雙絞線電纜，在電纜布線吋，要主動(dòng)減速電纜的輻射電磁干擾，尤其不要將PLC控制系統(tǒng)的電源線與變頻裝置的線纜鋪設(shè)在一起，位該將電線按用途分層鋪設(shè)，PLC控制系統(tǒng)的電源線距離其?他線纜的距離不得低于200mmo(1)I/O信號(hào)線的接口防干擾設(shè)計(jì)。對于I/

6、O信號(hào)線，當(dāng)PLC的輸入信號(hào)源為晶體管或光電開關(guān)吋，輸出元件為雙向晶閘管，可以通過將這類輸入、輸出端作為并聯(lián)旁路電阻來減少PLC的輸入電流及外部負(fù)載的電流，冋樣也可以通過在輸入端加入RC濾波環(huán)節(jié)抑制竄入脈沖的干擾，在輸出端并聯(lián)RC電流抑制器，減小漏電流的干擾；當(dāng)PLC輸出驅(qū)動(dòng)交流接觸器吋，可以在負(fù)載線圈上并聯(lián)RC吸收電路；當(dāng)PLC驅(qū)動(dòng)直流接觸器吋，可以在負(fù)載線圈上并聯(lián)一個(gè)二極管吸收反電動(dòng)勢，抑制干擾。2.2PLC的軟件防干擾設(shè)計(jì)由于PLC控制系統(tǒng)的干擾源的復(fù)雜，硬件措施無法完全屏蔽所有的干擾，所以可以利用PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行抗干擾處理，常用的

7、措施冇數(shù)字濾波、定吋器控制采樣、信息冗余技術(shù)、設(shè)置“看門狗”等。(1)在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)時(shí)，為了提高信號(hào)的信噪比，可以通過軟件濾波的措施提高最終數(shù)據(jù)的可靠性。具體為：軟件可以連續(xù)多次進(jìn)行采樣，采樣間隔根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換吋間和信號(hào)頻率綜合決定，然后將采樣的結(jié)果分別存到不同的數(shù)據(jù)寄存器中，經(jīng)過邏輯運(yùn)算取中間值或平均值作為最終輸入結(jié)果，提高輸入結(jié)果的可靠性。0前常用的濾波方法冇中值濾波、滑動(dòng)平均值濾波、算數(shù)平均值濾波、去極值平均濾波等。(2)在某些PLC控制系統(tǒng)的工作環(huán)境中，振動(dòng)比較劇烈，行程開關(guān)或按鈕可能會(huì)因?yàn)槎秳?dòng)而發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)，通常抖動(dòng)時(shí)間較短

8、，對于這樣的問題可以通過在PLC內(nèi)部設(shè)置定吋器進(jìn)行吋間延吋，從而可以得到消除抖動(dòng)的可靠信號(hào)，達(dá)到了抗干擾的0