如何提高PLC控制系统抗干扰能力

　一、影响PLC控制系统稳定的干扰因素
　　
　　影响PLC控制系统稳定的干扰因素很多。主要有下面几种：

　　1.电源波形畸变干扰由于PLC控制系统本身或者电网中其他设备采用的SCR、GTO、IGBT等电力半导体器件，在工作时产生的高次谐波、噪声、寄生振荡等。引起电网电源波形畸变。通过电源线路对PLC产生的干扰。

　　2.电路耦合干扰由于PLC接地点选择不当或接地不良，通过回路公共阻抗耦合产生的干扰。

　　3.输入元器件触点的抖动干扰由于现场强烈振动使PLC输入元器件触点发生抖动（尤其是常闭触点）所产生的误信号形成的干扰。

　　4.电容性干扰在干扰源与干扰对象（PLC）之间存在的分布电容耦合所产生的干扰。

　　5.电感性干扰干扰源中的交变磁场通过干扰对象（PLC）中的电感性元件耦合所产生的干扰。

　　6.波干扰由空间电磁波（主要是雷达、电台、移动电话等）的电磁场、传导波的传导电流和传导电压所产生的干扰。

　　二、提高抗干扰的措施
　　
　　通过合理配置供电电源、正确选择接地点、接地方式和输人输出配线等措施，可有效提高系统的抗干扰能力。

　　1.供电电源
　　
　　由于PLC本身抗干扰的能力很强，通常只要将PLC电源与系统动力设备分开配线，对于来自电源的干扰，具有足够强的抑制能力。如果遇到特殊情况，电源干扰特别严重时。可采用带屏蔽层的隔离变压器供电，甚至加接线路滤波器，以抑制从交直流电源侵人的常模和共模瞬变干扰，还可抑制PLC内部开关电源向外辐射的噪声。在有较强干扰源的环境中使用PLC，或对PLC工作可靠性要求特别高时。应将屏蔽层和PLC浮动地端子接地。

　　2.接地
　　
　　在PLC控制系统中，具有多种形式的“地”，主要有：

　　（1）信号地：是输入端信号元件--传感器的地。

　　（2）交流地：交流供电电源的N线，通常它是产生噪声的主要地方。

　　（3）屏蔽地：一般为防止静电、磁场感应而设置的外壳或金属丝网。通过专门的铜导线将其与地壳连接。

　　（4）保护地：一般将机器设备外壳或设备内独立器件的外壳接地。

　　用以保护人身安全和防护设备漏电。

　　为了抑制叠加在电源及输入、输出端的干扰。应对PLC系统进行良好的接地。一般情况下，接地方式与信号频率有关。当频率低于1MHz时，可用一点接地；高于10MHz时。采用多点接地；在1MHz-10MHz间采用哪种接地则视实际情况而定。因此。PLC组成的控制系统常用一点接地。接地线截面积不小于2平方毫米。接地电阻不大于100Ω，接地线最好是专用地线。若达不到这种要求。也可采用公共接地方式。禁止采用与其他设备串联接地的方式。

　　交流电源在传输时。

　　在相当一段间隔的电源导线上，会有几毫伏、甚至几伏的电压。而低电平信号传输要求沿路电平为零。为防止交流电对低电平信号的干扰。在直流信号的导线上要加隔离屏蔽：不允许信号源与交流电共用一根地线；各个接地点通过接地铜片连接到一起。

　　屏蔽地、保护地不能与电源地、信号地和其他地扭在一起。只能各自独立的接到接地铜牌上。为减少信号的电容耦合噪声。可采用多种屏蔽措施。对于电场屏蔽的分布电容问题，通过将屏蔽地接人大地可解决。对于纯防磁的部位，例如强磁铁、变压器、大电机的磁场耦合。

　　可采用高导磁材料作外罩。将外罩接人大地来屏蔽。
　3.榆入、输出配线
　　
　　（1）引线分开PLC电源线、I／O电源线、输入信号线、输出信号线、交流线、直流线都应尽量分开布线。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线。
　　且后者应采用屏蔽线，并且将屏蔽层接地。数字传输线也要用屏蔽线。
　　并且要将屏蔽层接地。由于双绞线中电流方向相反。大小相等。可将感应电流引起的噪声互相抵消。故信号线多采用双绞线或屏蔽线。
　　（2）输入、输出信号的防错当输入信号源为晶体管或是光电开关输出类型时，在关断时仍有较大的漏电流。而PLC的输入继电器灵敏度较高。如漏电流干扰超过一定值。就形成了误信号。同样。当输出元件为双向晶闸管或是晶体管输出。而外部负载又很小时。会因为这类输出元件在关断时有较大的漏电流。引起微小电流负载的误动，导致输入与输出信号的错误。给设备和人身造成不良后果。
　　解决办法是，在这类输入、输出端并联旁路电阻。以减小PLC输入电流和外部负载上的电流。电路接线如下图所示。图中的旁路电阻参数口1按下式求出：
　　R＜I1-0.25In分之Um式中。I1为输入信号源或输出晶闸管最大漏电流；Urn为输入信号电压或外部负载电压最大值：In为输入点或外部负载的额定电流。
　　还有一种方法。就是在PLC输入端加RC滤波环节。利用RC的延迟作用来抑制窜入脉冲所引起的干扰。在晶闸管输出的负载两端并联RC浪涌电流抑制器。减小漏电流的干扰。


　　三、从软件设计方面提高系统抗干扰能力
　　
　　PLC内部具有丰富的功能模块。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。
　　1.利用PLC内部定时器。屏蔽输入端可能出现的误信号。
　　在PLC组成的自动控制系统中。每一次循环。各工作步骤的动作时间通常是固定不变的。行程开关（或其他敏感元件。如光电开关）总是在该工作步骤的同一时刻发出信号。根据这一特点。用两个内部定时器。限定眦只在该开关正常发信号的时间内采样。就可屏蔽掉其余时间可能发出的误信号，即干扰信号。下图所示是以FX2N-48MR型PLC控制为例（本文中所举例子均用此机型）。某自动生产线上对输入X000采样的梯形图程序及时序图。根据计算和实测，正常情况下，输入X000总是在输出Y000启动后0.7s左右发出信号。但在实际运行时，由于现场环境恶劣，X000有可能发出误信号。引起控制系统的错误动作。现在，将定时器TO的延迟时间设为0.5s。T1的延迟时间设为0.9s，从图1中可知，只有在Y000=1后0.5s～0.9s的时间内采样的，X000信号，才被认为是有效信号M0.在其余时间。即使X000误发信号。也会被屏蔽掉。

　　2.利用PLC内部计数器。消除输入元件触点“抖动”干扰。
　　在PLC控制系统中，由于外界干扰的影响，有些输入元件在接通时。会发生触点时断时续的“抖动”
　　现象，发出错误信号。在下图a中，当输入X001发生抖动时，输出Y001也会跟着抖动。可利用经适当编程的计数器来消除这种干扰。下图b是用计数器组成的消“抖动”程序和波形图。当“抖动”干扰使X001断开的间隔At
　　总之，随着PLC应用的越来越广泛，它所要克服的干扰也会越来越多。越来越复杂。通过采取正确设计硬件线路。选用高质量的元器件，以及充分利用PLC本身功能模块，灵活巧妙地编程等措施。可以有效地提高系统的抗干扰能力。