微机控制系统感性负载切投时干扰产生的机理及抑制

浅谈计算机控制系统中的干扰及其抑制措施摘要：具有良好的抗干扰性，是衡量计算机控制系统可靠性的一个标准。

国内外的学者，曾经研究过这一课题，认为抗抗干扰性的理论十分复杂，技术也十分精密，需要大量的实践才能解决。

本文通过对计算机控制系统中存在的干扰源进行分析，且通过本身的研究提出具体的抗干扰措施，使计算机系统能正常可靠的运行。

关键词：计算机系统抗干扰措施具有良好的抗干扰性，是衡量计算机控制系统可靠性的一个标准。

国内外的学者，曾经研究过这一课题，认为抗抗干扰性的理论十分复杂，技术也十分精密，需要大量的实践才能解决。

目前通过不少技术人原的努力，计算机控制系统的抗干扰性终于取得一些成果。

以下就计算机控制系统抗干扰性的原因与抑制抗干扰性的技术措施作一些浅谈。

一、计算机控制系统干扰的概述1.分类以下三个途系的信号进入计算机控制系统可形成干扰：电磁感应、电源线、传输通道。

若以干扰信号进入计算机控制系统的方式，又可分为串模干扰、共模干扰、数字电路干扰、电源干扰、地线系统干扰。

凡扰属于因计算机外部的原因形成的干扰都可以称为外部干扰，由计算机元件、导线之间因分部电容形成的干扰属计算机内部的干扰。

2.来源串模干扰（常态干扰）一般是指叠加在被测信号上的干扰，串模可能来自干扰源，也可能来自被测信号本身。

共模干扰（共态干扰），一般是放大器或模与数转换器两个输入端上共有的干扰。

现场产生干扰的环境条件与计算机接地设备的情况决定干扰幅度高低。

计算机系统使用的电源也能引起干扰，比如，电网、电压和频率的变化，波形发生畸变、变压器投入切除时的磁涌流、雷电波的入侵、谐波电流等，都能对计算机系统形成干扰。

计算机控制系统中存在的数子电路、元件之间、导线之件、导线与元件之间分布的电容对其它导体的电位也会产生干扰。

3.危害干扰源产生的特性比较复杂，如有些干扰既来源于传导干扰也来源于辐设干扰，这些干扰使系统引起间歇性和随机性的故障，原因又很难查找分析，这些干扰会影响系统带来严重的危害，也影响系统的工作。

浅谈PLC控制系统干扰原因及其解决措施发表时间：2017-12-25T21:11:44.793Z 来源：《电力设备》2017年第25期作者：田佳豪[导读] 摘要：本文从影响PLC控制系统稳定性的干扰因素入手，分析相应的解决措施。

（黑龙江工业学院电气与信息工程系）摘要：本文从影响PLC控制系统稳定性的干扰因素入手，分析相应的解决措施。

这些方法和措施，对于提高PLC控制系统抗干扰能力具有一定的使用记住，值得推广和应用。

关键词：PLC控制系统；抗干扰；原因；解决措施随着科学技术的发展PLC在工业中的应用越来越广泛，但是由于受到环境及现场条件的限制，应用于工业控制系统的各种PLC大部分都处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，电磁干扰的现象极为普遍，这对于PLC控制系统的运行是极为不利的。

因此，必须要想办法提高PLC系统的抗干扰能力，这样才能更好的应用该系统。

一、PLC控制系统的主要干扰因素和原因在使用PLC控制系统时，干扰该系统稳定的因素可谓是多种多样的，经过长期的调查研究，我们发现其主要影响因素，有如下几个方面：（1）电源波形畸变干扰。

在日常使用PLC控制系统时，由于电网中的其他设备采用的主要是电力半导体器件，而该器件在工作时可能会产生高次谐波、噪声等引起电网电源波形畸变的干扰。

（2）电路耦合干扰。

出现这种干扰的主要原因就在于PLC控制系统接地的地点选择不当或者是接地不良致使回路公共阻抗发生耦合而产生的电流干扰。

（3）输入元器件触点的振动干扰。

这种干扰主要是因为PLC控制系统使用的现场出现了较为强烈的振动，导致PLC输入元器件的触点发生振动而产生错误信号所形成的干扰。

（4）电容性干扰。

这种干扰主要是干扰源与PLC之间存在分布电容耦合所产生的干扰。

此外，还有电波性干扰和波干扰，他们的干扰原因与电容性干扰类似。

二、PLC控制系统干扰解决措施1、提高PLC硬件抗干扰能力在解决干扰问题时，首先应当做的就是要从设备自身找问题，解决好干扰问题，因为如果设备不合格即使外界的抗干扰工作做的再好也无济于事。

技术干货：PLC控制系统常见干扰分析及应对措施PLC控制系统的抗干扰能力与系统运行的稳定性有很大关系，本文首先对干扰因素进行分析，确定了干扰因素主要有空间辐射，系统本身的干扰和系统外部的干扰，并且根据这些干扰因素，提出了具有针对性的建议，从硬件和软件两部分内容上进行抗干扰。

硬件抗干扰主要是阻断干扰源，对干扰源进行控制，但是硬件抗干扰并不能完全阻断干扰，因此又研究了软件抗干扰，将硬件抗干扰与软件抗干扰进行结合，就可以有效的应对干扰，实现PLC的稳定运行。

一、干扰PLC控制系统的因素分析1、辐射干扰通过空间以电磁波形式传播的电磁干扰称为辐射干扰，是由高频感应设备、电力网络、大型整流变压变频设备、无线电广播、雷达、雷电、电视等运行产生的。

如果PLC控制系统处在辐射中，则它的数据线、电源线和信号线都会转变为天线，因此受到辐射的干扰。

这其中，主要是两个路径，一是对PLC内部电路感应的辐射干扰，二是对PLC网络通讯线路的辐射干扰。

2、系统本身的干扰PLC系统本身也会产生干扰，这主要是由于系统中各电路和元器件的辐射所产生的，如元器件之间不匹配、信号之间相互影响、逻辑电路之间有辐射等，在使用过程中系统本身的干扰不能消除，但是在系统选择上要尽量选择经过多重实验检验的PLC控制系统。

3、外部干扰首先是电源干扰，这又分为三个层面：一是PLC控制系统中大型设备的启用和关停造成的欠电压和过电压等；二是电网短路造成的冲击、工业电网大型设备启动或者停止、交直流传动装置所引起的谐波等；三是SCR、IGBT、GTO等运行期间产生的高次谐波、寄生振荡、噪声等，这些都会对PLC造成干扰，产生很大的危害。

其次是信号传输干扰，PLC各类信号输出线，在信息传输过程中，受空间辐射干扰，或者通过公用信号或者变送器进行干扰，这些被称作是容性耦合干扰和感性耦合干扰。

最后是接地系统的干扰。

PLC系统的地线包括模拟地、数字地、直流地、保护地、屏蔽地、信号地等，接地良好可以保证PLC的可靠运行，接地的混乱可能造成电位分布不均匀和电位差的存在而引起干扰，这会影响PLC 的正常稳定运行。

可编程控制器(PLC)是专为工业控制设计的，具有可靠性高、功能全、价格便宜的优点；但在实际应用中，因工业现场情况复杂，PLC常常受到恶劣的电磁干扰。

为了有效地提高PLC 控制系统的抗干扰性能力，对常见的干扰提出以下解决措施和方法。

1 空间辐射干扰主要指雷电、雷达、周围的高频感应加热设备等产生的空间辐射电干扰。

对此类干扰，一般无法对于扰源进行抑制，只能切断或减弱电磁干扰的传播途径。

在室外应用PLC或有传输线经过室外时，由雷击引起的浪涌使PLC或其他自动化设备损坏的情况比较常见。

在实践中，可以采用等电位联结、屏蔽、保护隔离、合理布线和装设防雷装置等措施，进行全方位的防雷保护。

其中最简便、经济的措施是装设防雷装置。

防雷装置能处理雷电浪涌电流的承受和泄放能力，同时限制被保护设备雷电过电压幅值，有效地对PLC及其相关设备起到保护作用。

防雷装置应依据分级保护原则，根据不同的电源制式及现场情况进行选型，使过电压降低到对设备无害的量值。

其工作电压以安装在此电路中所有部件的额定电压为准，剩余电压则根据此电路中所有部件的耐压强度确定。

2 电源的干扰由电源引入的干扰在工业现场较为常见。

控制系统一般由电网电源供电，电网的波动、大功率用电设备启停、交直流传动装置引起的谐波等，都通过输电线路传到电源原边。

电源干扰主要来自两个方面：一是通过PLC系统的供电电源直接串入，如CPU电源、I／O模块电源等；二是通过变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。

抑制电源干扰一般可采取如下措施：①PLC电源通常采用隔离电源。

但因其结构及制造工艺等因素使其隔离效果并不理想，故在PLC电源输入端使用隔离变压器，其初级绕组和次级绕组分别加屏蔽层，并将屏蔽层可靠接地，对抑制电网干扰信号有较好效果。

同时，二次侧接线使用双绞线，能有效减少电源线问干扰。

②使用滤波器。

滤波器具有较强的抗干扰能力，同时可防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。

PLC控制系统的干扰源及抗干扰措施1主要干扰源经过分析可知，对PLC产生的干扰主要由三个因素组成，一是各种干扰源，二是各种干扰的传播途径，三是各种干扰的接受体。

为了提高PLC的可靠性，必须对各种因素进行分析和研究。

尽管各种PLC的组成各不相同，但是在结构上是基本相同的，一般由CPU、存储器、输入输出设备(I/O)和其他可选部件组成。

因此，影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位。

电磁干扰产生于干扰源，通过耦合传输通道将干扰源电磁能量传递到PLC系统，产生相应的干扰电压和电流，影响 PLC正常、安全、可靠运行。

下面从传输通道的角度，分析PLC控制系统的主要干扰因素及其对PLC控制系统的影响。

1.1电源引入的干扰PLC控制系统的正常供电电源均由电网供电。

雷电冲击、开关操作、大型电力设备启停、交、直传动装置引起的谐波和电网短路暂态冲击等引起电网的波动都会通过输电线路传递到PLC系统电源，影响系统的正常运行，而且这些干扰也会通过现场的电缆、屏蔽层和金属连接影响到PLC的子系统、扩展机箱、I/O模板，甚至影响到中央处理单元，造成PLC系统故障。

1.2 I/O信号线引入的干扰在使用PLC组成控制系统时，要连接生产现场的大小设备，要连接各种通信线路，传输I/O信号。

而工业生产环境中电磁干扰总是难以克服的，主要有如下几种关键的干扰环境：1)动力电缆、大型机械和功率高的设备在电力传输中会在I/O信号线周围产生电磁藕合。

2)各种输入信号线间电场感应，线间串扰产生感应电动势。

3)输入信号源为感性元件，输出驱动负载为感性负载时，输入或输出回路开关通断时会产生很高的感应电势或浪涌电流。

4)大型设备的启动与停止使能量强大的交流系统对模拟量采样传输线直接产生干扰。

5)输入接点、输出继电器和接触器等元器件的触点在开闭时产生电火花(或电弧)，I/O端口侵入电磁噪声。

这些干扰从I/O信号线引入会引起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。

PLC系统信号的干扰及抗干扰措施可编程控制器PLC具有编程简单、通用性好、功能强、易于扩展等优点。

PLC控制系统的可靠性直接影响到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。

PLC中采用了高集成度的微电子器件，可靠性高，但由于使用时工业生产现场的工作环境恶劣，如大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低频干扰和电磁辐射等恶劣电磁环境，大大降低了PLC控制系统的可靠性。

为了确保控制系统稳定工作，提高可靠性，必须对系统采取一定的抗干扰方法和措施。

1 影响PLC控制系统稳定的干扰类型1.1 空间的辐射干扰空间的辐射电磁场（EMI）主要由电力网络、电气设备、雷电、高频感应加热设备、大型整流设备等产生，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。

其影响主要通过两条途径：一是对PLC 通讯网络的辐射，由通讯线路的感应引入干扰；二是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰。

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 传导干扰（1）来自电源的干扰在工业现场中，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。

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。

（2）来自信号传输线上的干扰除了传输有效的信息外，PLC系统连接的各类信号传输线总会有外部干扰信号的侵入。

此干扰主要有2种途径：①通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串人的电网干扰；②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。

微机继电保护的干扰及其防范对策摘要：随着线路电压级别升高，半导体元件大规模使用，让二次回路以及设备中的干扰问题目益突出。

我们需要在整体上做好继电保护设备自身防干扰能力，特别是微机保护抗干扰能力，在先期设计以及安装与施工时尽量对干扰种类估计全面，把干扰降到最低。

关键词：微机继电保护；干扰；防范对策1 微机继电保护装置的优点介绍1.1性能优点微机继电保护装置对于电力系统的保护均是由微机进行程序控制，所以对该装置的控制稳定性要求非常高，而且还可以对电力系统故障进行准确的判断和较准确的自我诊断分析。

微机继电保护装置由于自我处理能力很强，所以可以排除外界的干扰，对自身的硬件进行检测，确保其良好的功能。

1.2应用灵活优势微机继电器对于电力系统的保护上，其主要的性能都是由软件进行逻辑控制而完成，根据不同的原理对电力系统进行保护，所以微机继电器装置如果需要对不同的原理功能保护较之传统的方法更优。

而且微机继电器装置在保护电力系统的过程中其所具有的通用性和灵活性更高，因此其灵活性是当前继电器装置的重要特色优势。

1.3远程控制优势微机继电器装置在保护电力系统是是通过串行通信，将变电站的微机监控与微机继电器装置联通通信，并且通过微机继电器装置进行信息交流。

交流过程中可以对继电器进行控制，从而实现了远程控制。

由于微机继电器装置具有远程控制的优势，所以微机继电器装置对整个电力系统的保护可以做到全面监控、远程控制，从而实现了对监控死角的有效控制，为电力系统的安全提供了非常重要的保障。

2 微机型继电保护装置产生干扰的基本情况2.1微机型继电保护装置干扰产生的原因微机型继电保护装置产生干扰的原因主要是由于装置系统内部发生接地事故、倒闸操作不当以及受到雷击等因素，使微机型继电保护装置受到干扰，产生干扰问题，之后会通过电流发生回路、交流电压变化、信号传递编号、控制回路的电缆等方式，使干扰产生的电压进入到二次设备，从而使微机型继电保护装置在读写程序时出现问题，最终导致微机的CPU执行未设定的程序或者使微机进行死循环。

《工业控制计算机》2010年23卷第1期自动控制系统中感性器件干扰成因及抑制措施的研究张波黄静（浙江理工大学信息电子学院，浙江杭州310018）Interference Caused by Inductive Devices in Automatic Control System在机电一体化的自动控制系统设计过程中，不可避免地使用到许多的感性器件。

这些器件不仅会产生电磁干扰，而且会造成触点间的电火花或电弧干扰（也称为瞬变噪声干扰）。

这种干扰不仅会影响控制系统的正常工作，而且会对电源造成污染使电网受到冲击。

近期在水质综合毒性在线自动分析控制系统的设计研究中，使用了电磁阀和继电器等感性元器件。

初步设计中对感性器件抗干扰的设计考虑不足，出现了许多问题：系统程序经常跑飞，控制器死机；器件出现误操作，系统无法正常工作。

本文主要针对该系统设计过程中出现的问题进行分析，从而得出自动控制系统设计中抑制感性器件和设备干扰的基本措施。

1干扰成因分析系统的关键执行单元是数据采集部分，执行器件主要是步进电机和电磁阀。

这两种器件皆为感性负载，是引入干扰的主要器件。

设计中系统要求步进电机扭矩比较小，成熟的驱动电路具有良好的抗干扰能力。

所以电磁阀控制部分是本系统最大的干扰来源。

为实现测试液剂的精确添加，系统设计中采用了精密的电磁阀作为流量电磁开关。

鉴于以往设计中经常遇到电压不足导致电磁阀不能完全打开的情况，系统选用交流220V供电电磁阀以满足对其完全开闭控制的要求。

电磁阀的开闭控制则采用了性价比合理的继电器作为关键控制器件。

控制电磁阀的驱动电路框图如图1。

图1电磁阀驱动电路框图由图1可以看出，系统引入了两种感性器件：继电器和电磁阀。

系统测试运行未接入电磁阀时，运行正常。

当接入电磁阀时，系统出现程序跑飞，死机等现象。

这就证实了：电磁阀是本系统最主要的干扰源。

本文将针对电磁阀开闭时产生干扰的情况进行详细的分析。

电磁阀开启和断开时，其内部线圈中电流会发生突变。