谈谈PLC的抗干扰能力

ｌ概述
一 一
一
３ ０一
中国新技术新产品
关 键 词 ： 扰 源 ； 干 扰 ； 施 干 抗 措
号 ， Ｐ Ｃ系统无法正常工作 。 Ｌ 使 Ｌ Ｐ Ｃ系统 的接地 用直接接地方式。 由于信号电缆分布电容和输入 要提高 Ｐ Ｃ的可靠性 ， Ｌ 一方面要求 Ｐ Ｃ制 包括交流接地 、 Ｌ 屏蔽接地 、 系统接地和保 护接 地 装置滤波等的影响 ， 装置之间的信号交换频率一 造商提高设备的抗干扰能力 ， 另一方面要求工程 等 。接地系统混乱对 Ｐ Ｃ系统的干扰主要是 各 般都低于 １ ｚ 以 Ｐ Ｃ控制系统接地线采用 Ｌ ＭＨ ， 所 Ｌ 设计 、 安装施工和使用维护中引起高度重视 多方 个接地点电位分布不均 ， 同接地点间存在地电 不 点接地和 串联一点接地方式 。 集中布置的 Ｐ Ｃ Ｌ 配合有效地增强系统的抗干扰 陛能。 位差 ， 引起地环路电流 ， 影响系统正常工作 。 如 系统适于并联一点接地方式 ， 例 各装置的柜体 中心 电缆屏蔽层必须一点接地 ， 如果两端接地则存在 接地点以单独的接地线 引向接地极 。 ２ 电磁干扰源及其对系统的影 响 如果装置间 地电位差有 电流流过屏蔽层 ， 当发生异常状态 如 距较大 ， 用串联一点接地方式 。 应采 ２ｔ ．干扰源及干扰的一般分类 地线电流将更大。 ４ ． ２电缆选择 的敖设 影 响 Ｐ Ｃ系统的干扰源大都产生在电流或 雷击 时， Ｌ 电压剧烈变化的部位 ， 电荷剧烈移动 的部位 这些 此外 ， 屏蔽层 、 接地线和大地有可能构成 闭 为了减少动力 电缆辐射 电磁 干扰 ，尤其是 就是噪声源 ，即干扰源。 按噪声产生 的原 因分 合环路 ， 在变化磁场 的作用下 ， 屏蔽层 内会 出现 变频装置馈电电缆须采用铠装屏蔽 电力电缆 ， 以 为放电噪声 、 浪涌噪声、 高频振荡噪声等 ； 按噪声 感应电流 ， 通过屏蔽层与芯线之间的耦合 ， 干扰 降低电磁 干扰 。 同类型的信号分 别由不同电缆 不 的波形、 性质分为持续噪声 、 偶发噪声等 ； 按噪声 信 号回路 。 传输 ， 号电缆应按传输信号种类分层敖设 ， 信 严 干扰模式分为共模干扰和差模 干扰。共模 干扰 ２ ． 自空间的辐射干扰 ．３来 ２ 禁用 同一 电缆 的不同导线 同时传送动力电源和 和差模干扰是一种比较常用 的分类方 法。共 模 空 间的辐射 电磁场 （ Ｍ ） Ｅ Ｉ主要是 由电气设 信号 ， 避免信 号线与动力电缆靠近平行敖设 ， 以 干扰是信号对地的电位差 ， 主要由电网串人 、 地 备 、 网络的暂态过程 、 电力 无线电广播 、 电、 雷 雷 减少电磁 干扰 。 电位差及空间电磁辐射在信号线上感 应的共态 达 、 和高频感应加热设备等产生的 ， 电视 通常称 ４ ３硬件滤波及软件抗如果措施 （ 同方 向） 电压迭加所形成。 差模干扰是指作用于 为辐射 干扰 。其影响主要通过两条路径 ： 一是直 信号在接入计算机前 ，在信号线与地间并 信 号两极间的干扰电压， 主要由空间 电磁场在信 接对 Ｐ Ｃ内部的辐射 ， Ｌ 由电路感应产生干扰 ； 二 接电容 ， 以减少共模干扰 ； 在信号 两极 间加装滤 号间耦合感应及 由不平衡 电路转换共模 干扰 所 是对 Ｐ Ｃ Ｌ 通信 网络 的辐射 ，由通信线路的感应 波器可减少差模干扰。 由于电磁干扰的复杂性在 形成 的电压。 引入 干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所 Ｐ Ｃ的软件设计和组态时进行抗干扰处理 ， Ｌ 进一 ２ Ｌ ．Ｐ Ｃ系统中电磁干扰的主要来源 ２ 产生 的电磁 场大小 ， 特别是频率有关 ， 通过 步提高系统的可靠性。 一般 如数字滤波和工频整形采 ２ ．来 自 ．１ ２ 系统内部的干扰 设置屏蔽电缆和 Ｐ Ｃ Ｌ 局部屏蔽及高压泄放元件 样 ， 可有效 消除周期性干扰 ； 定时校正参考点 电 主要 由系统 内部元器件及电路间的相互 电 进行保护。 位， 并采用动态零点 ， 可有效防止电位漂移 ； 采用 磁辐射产生 ， 这都属于 ＰＣ制造商对系统 内部 Ｌ ３Ｐ Ｃ控制 系统的抗干扰没计 Ｌ 信息冗余技 术 ， 计相应 的软件标志位 ； 设 采用间 进行电磁兼容设计的内容 比较复杂 ， 作为使用部 为保证 Ｐ Ｃ在工业电磁环境中免受或减 少 接跳转 ， 置软件 陷阱等提高软件结构可靠性。 Ｌ 设 门可不必过多考虑， 但要选择有较多工程 使用业 内外电磁 干扰 ， 须在设计 阶段采取 －＋＃面抑制 － ｙ ４ 采用性 能优 良的电源抑制 电网引入魄 ４ 绩且成熟系统。 措施 ： 一是抑制干扰源 ； 二是切断或衰减 电磁 干 刊 ￡ ２ ． 自系统外引线的干扰 ． ２ ２来 扰的传播途径 ； 三是提高装置和系统的抗干扰能 电 网干扰 串人 Ｐ Ｃ系统 主要通 过 Ｐ Ｃ系 Ｌ Ｌ 主要通过信号和电源线引入 ， 常称为传 力。Ｐ Ｃ 通 Ｌ 系统的抗干扰是—个系统工程 ， 不仅要 统的供电电源、变送器供电电源和与Ｐ Ｃ系统 Ｌ 导干扰。 求制造商设计生产 出具有较强抗干扰能力 的产 具有直接 电气 连接的仪表供 电电源等耦合进人 （） 自信号线 的干扰 。与 Ｐ Ｃ连接的各 品 ， 有赖于使用部门在工程设计 、 施工和 的。现在 Ｐ Ｃ供电电源一般 都采用 隔离性能较 １来 Ｌ 且 安装 Ｌ 并结合具体． 隋况进行 好 电源 ，而对于变送器供电的电源和 Ｐ Ｃ系统 类信号线除 了传输有效的各类信息之外 ， 总会有 运行维护 中予 以全面考虑 ， Ｌ 外部干扰信号侵入 。此干扰主要有两种途径 ： 一 综合设 计， 才能保证 系统的电磁兼容 陛和运行可 有直接 电气连 接的仪表的供 电电源虽然采取了 是通过变送器供 电电源或共用信号仪表 的供 电 靠性 。具体工程的抗干扰设计主要分为 以下两 定的隔离措施 ， 但普遍 还不够 ， 主要是使用 的 电源串人的电网干扰 ； 二是信号线受空间 电磁辐 个方面 。 隔离变压器分 布参数大 ， 抑制干扰能力差 ， 电 经 射感应的干扰 ， 即信号线上的外部感应干扰。由 ３ ． １综合抗 干扰设计 源耦 合而串 ＾ 共模干扰 、 差模干扰。 因此， 对于变 信 号线引人的干扰会 引起 Ｉ ／ Ｏ信号 工作 异常 和 主要考虑来 自系统外部的几种有效 抑制措 送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、 抑 测量精度大大降低 ， 严重时将引起元器件损伤。 施 。 主要包括 ： Ｐ Ｃ系统及外部引线进行屏蔽 制带大 的配电器 ，以减 少 Ｐ Ｃ 对 Ｌ Ｌ 系统的干扰 。此 对于 隔离性能差的系统， 还将导致信号间互相干 以防空间辐射电磁干扰 ； 对外部引线进行隔离 、 外 ， 保证 电 网馈点不 中断， 应 可采用在线式不 间 扰， 引起共地系统 总 回流， 线 造成逻辑 数据变化、 滤波 ， 特别是动力电缆 ， 分层布置， 以防通过外部 断 供 电 电源（ Ｐ ） 电 ， ｕ ｓ供 提高 供 电的安全 可靠 误动作和死机 。 Ｌ ＰＣ因信号线引入的干扰造成 Ｉ 引线引人传导 电磁干扰 ； ／ 正确设计接地点和接地 性 。 并且 Ｕ Ｓ Ｐ 还具有较强的干扰隔离性能 ， 是一 Ｏ模块损坏数 相当严重 ， 由此引起 系统故 障的情 装置 ， 完善接地系统。 另外还必须利用软件手段 ， 种 Ｐ Ｃ控制系统的理想 电源 。 Ｌ 况也很多。 进一步提高系统的安全可靠性。 ５结束语 （） 自电源线的干扰 。Ｌ ２来 Ｐ Ｃ系统 的正常供 ３ 设备选型 ２ Ｐ Ｃ控制系统 中的干扰是—个十分复杂的 Ｌ 电电源均由电网供 电。由于电网覆盖范围厂 ， 它 在选择设备时 ，首先要选择有较高抗 干扰 问题 ， 抗干扰设计 中应综合考虑各方面的因素 在 包括 Ｅ ）外部抗 干 合理有效地抑制抗干扰， 将受到所有空间电磁干扰 而在线路上感 应电压 能力的产品 ， 电磁兼 容性（ＭＣ 、 对有些干扰情况还需具 和电流 。尤其是电网内部 的变化 ， 大型电力设备 扰 能力 等 ， 如采用浮地技术 、 隔离性能好 的 Ｐ Ｃ 体问题具体分析，才能够使 Ｐ Ｃ Ｌ Ｌ 控制系统正常 起停 、 电网短路暂态 冲击 、 交直流传动装 置引起 系统 ； 其次了解制造商提供的抗干扰指标 ， 如共 工作。 的谐波等都通过输 电线路传到 电源原边。Ｌ Ｐ Ｃ电 模 拟制 比、 差模拟制比、 耐压能 力、 许在 多大 电 允 参 考 文 献 源通常采用隔离电源 ， 由于其机构及制造工艺 场强度和多高频率的磁场强度环境 中工作 ； 但 另外 ［ １ ］邓则名 ．电器与 可编程控制 器应 用技 术 ， ２０ ０ ２年 出版 … 等因素使其隔离 陛并不理想 ， 再加上分布电容的 考查其在类似工作中的应用实绩 。 存在 ， 绝对隔离是不可能的。 ４主要抗干扰措施 ［ 汪道辉． 与可编程控制 系 ２ ］ 逻辑 统叨，９ ８ １９ ． （） 自接地系统混乱时的干扰 。 ３来 接地是提 ４ ． １正确选择接地点完善接地系统 【 建筑物 防雷设计规 范 （ Ｂ ５ ０ ７ ９ ） ０ ０ ３ Ｊ Ｇ ０５－４（ ０ ２ 高电子设备 电磁兼容性 （Ｍ ） Ｅ Ｃ 的有效手段之一。 接地的 目的一是为了安全 ，二是为了抑制 版 ） ． ． 良好 的接地既能抑制 电磁干扰 的影 响又能抑制 干扰 。完善 的接地系统是 Ｐ Ｃ 电磁干扰的重 ［电子计算机场地 通用规 范（ Ｂ ２８－００． Ｌ抗 ４ ］ Ｇ ／ ８７２ ０） Ｔ 设备 向外发 出干扰 ；反之会引入严重的干扰信 要措施之一。Ｐ Ｃ属高速低电平控制装置 ， Ｌ 应采

科 技 搽 ｉ 习
简述 Ｐ Ｃ控制系统的抗干扰措施 Ｌ
徐 娓
（ 东滨 州技术 学 院 山东 滨 州 ２ ６ ０ 山 ５ ０ ０）
摘
要 ：分 析 了提 高 Ｐ Ｃ控 制 系统 抗 干扰 措 施 的 重要 性 ，指 出在 工程 应 用 时必 须综 合 考 虑控 制 系统 的抗 干扰 性 能 ，并提 出几 种抗 干 Ｌ
扰措施 。
关 键词 ：可靠性 抗 干扰 硬件 软 件 引 言 Ｐ Ｃ Ｌ ，是可 编 程控 制 器 的 英文 缩 写 ，它 是一 种 专 门 为适 应工 业 生 产环 境 而设 计 的控 制 设 备 。他 们 有 的 是 集 中安 装 在 控制 室 ， 有 的是 分散 安 装在 生 产现 场 的 各单 机 设 备上 ．为适 应 由强 电 电路 和 强 电设备 所 形成 的恶 劣 电磁 环境 ，生产 厂 家在 设计 和制造 过 程 中采用 了多层 次 抗 干扰 和 精选 元 件 措 施 ，故 Ｐ Ｃ具 有抗 干扰 强 、 Ｌ 运 行稳 定 、可靠 性 高 等优 点 。适 应 恶 劣工 业尽 管 其制 造 厂采 取 了 些措 施 ，使 得 它 的可 靠 性 较 高 ，但 是 由于它 直 接 和现 场 的 ＩＯ ， 设备 相连 ，外 来干 扰很 容 易通 过 电 源线 或 Ｉ ／ Ｏ传输 线 侵入 ，造成 程 序误 变或 运 算错 误 ，从 而产 生 误 输入 并 引起 误 输 出 ，这将 会造 成设 备 的失 控 和误 动作 。从 而 引起 控 制 系统 的误 动 作 。Ｐ Ｃ受 到 Ｌ 的干 扰 可分 为外 部 干扰 和 内部 干扰 。在 实 际 的生 产环 境 下 ，外部 干扰 是 随机 的 ，与 系统 结构 无 关 ，且干 扰源 是 无 法消 除 的 ，只能 针对 具 体情 况 加 以 限制 ；内部 干 扰 与系 统结 构 有关 ，主要 通 过系 统 内交 流主 电路 ，模拟 量输 入 信 号 等 引起 ，可 合理 设 计 系统 线路 来 削弱 和抑制 内部 干扰 和 防 止外 部 干扰 。随 着 Ｐ Ｃ应 用的 日渐广 Ｌ 泛 ，其抗 干 扰 问题 也 显 得 日益 重 要 。本 文就 此 问题 提 出一些 抗 干 扰 的措 施 。

决 ＰＩ Ｃ 梓 制 管 碑 系 统 中 出 的 问 颢 能 傈 Ｔ
业机械 化操作 的正 常运行。
１ Ｐ Ｌ Ｃ 的 基 本设 备 结 构
（ １ ） 电 源控 制 设 备
Ｐ Ｌ Ｃ 控 制系 统在 前 期 准备 中进行 数 据信 息
分析 。由中央 管理 器应用数据 并操作输入 ．这些
带 来 的 机 械 化 水 平
是在 接地点 的选择上 ．还 是应该避 开 电磁场较强 的地 方 。如果 遇到 比较 恶劣 的现 场环境 ，应 该采
（ ３ ）Ｐ Ｌ Ｃ编程技 术能 简明信 息检 索
用一些防护措 施 ．例如对 外壳结 构进行 密封 、防
尘 、抗震 的封 装保护 。 ４ 解决 Ｐ Ｌ Ｃ控制 系统 抗干扰的 方法 （ １ ）改善 Ｐ Ｌ Ｃ控制 系统的 内部环境
准备 工作 都是 为 了实现 Ｐ Ｌ Ｃ 控制 系统 的通信 功 能 。Ｐ Ｌ Ｃ通 讯功 能 系统 把 其他 工 作 系统 进行 分 析 而得 出的操作 方案 ．及 时发布 到机械操 作运行 的各个关 口 ，保证 工厂机械操作 的安全运 行 ．实
Ｐ Ｌ Ｃ控 制 系统 是 基于 电子计 算 机 网络 来 实 现 的 ．因此保 证 通 电才 能确保 Ｐ Ｌ Ｃ 控制 系统 的
众 多 电子设 备集合在一起 引发磁场 干扰 ．可 以通过扩大 内部空 间实现抗干扰 。如逻 辑电路 与
模 拟电路会 互相产生辐 射 ．在设 备安置 时就应考
写入 程序运 用多种 编程语言 ．达到 程序重 新设置
的 目的 ３ Ｐ Ｌ Ｃ控制 系统 主要 的干扰来源
（ １ ）Ｐ Ｌ Ｃ 控 制 系统 内部 产 生 的 干 扰
用越来越广 泛
，

３ ）在毫秒或微秒级的脉冲干扰信号 中，高 次谐波 成分较高。 因此 ，可 以采 用低通滤波器 抑制高频干扰。 ４ ）电网中，由于触点开关的启停 ，形成宽 量大时 ，仅凭低通滤波器来抑制高次谐 波的干
除 了传输 有效的各类信息 外，总会有外部干扰 频带的瞬 变干扰 ，其能量是随机 的。当干 扰能
（ ）电源干扰防御措施 １ Ｐ 控制系统的电源，一般都是２ ０ Ｌ Ｃ ２ Ｖ，而
使Ｐ 系统无法正常工作。Ｐ 控制系统的地 Ｌ Ｃ Ｌ Ｃ
线包括 系统地、屏蔽地 、交流 地和 保护地等 。
电网中大的感性负载 、可控硅装 置等设备的投
这样 会引起各个接地点 电位分 布不均 ，不 同接 切过程 ，很容易造成电压畸变或毛刺 ，畸变 的 地 点间存在地电位差 ，引起地 环路 电流 ，影响 电源通过交流 电源传给Ｐ 控制系统 ，形成 强 Ｌ Ｃ 系 统正 常工 作 。例 如电缆 屏 蔽 层必须 一 点接 大的干扰 。因此 ，在系统设计时通常要采用以
２ ）使用集成电压调整器进行调整 ，以适应 交流电网的波动和过 电压、欠电压的影响 ，并
影 响Ｐ 内逻辑 电路和 模拟 电路的正常工作。 Ｌ Ｃ
Ｐ 工作 的逻辑 电压干扰容 限较 低 ，逻辑地 电 对Ｃ ＬＣ Ｕ核心部件所需要的＋ Ｖ Ｐ ５ 电源采用 多级滤
位的分布干扰容易影响Ｐ 的逻辑运 算和数 据 波处理 。尽量使 电源 线平 行走线 ，使电源线对 Ｃ Ｌ 存贮 ，造成数据混乱 、程 序跑飞或死机 。模拟 地呈低阻抗 ，以减少 电源噪声干扰。 地 电位的分布将导致测量 精度下降 ，ｇ起信号 ｌ 测控失真和误动作。
浅析Ｐ Ｃ Ｌ 控制系统抗干扰问题
王 力 黑龙江联通公司绥化分公 司

到 电 源 原 边 。 ＰＬ Ｃ电 源 通 常 采 用 隔 离 电 源 ， 但 机 构 及 制 造
工 艺 因素 使 其 隔 离 性 并 不 理 想 。 实 际 上 ， 由于 分 布 参 数 特
别 是 分布 电容 的存 在 ，绝 对 隔 离是 不 可 能 的。
与 芯 线 之 间 的耦 合 将 会 干 扰 信 号 回路 。若 系 统 地 与 其 他 接 地 处 理 混 乱 ， 所 产 生 的 地 环 流 就 可 能 在 地 线 上 产 生 不 等
发 出 干 扰 ：而 错 误 接 地 ，反 而 会 引 入 严 重 的 干 扰 信 号 ，使 Ｐ Ｃ无 法 正 常 工 作 。 ＰＬ Ｌ Ｃ控 制 器 的 地 线 包 括 系统 地 、 屏 蔽 地 、 交 流 地 和 保 护地 等 ，接 地 系统 混 乱 对 ＰＬ Ｃ控 制器 的 干 扰 主 要 是 各 个 接 地 点 电位 分布 不均 ，不 同接 地 点 间存 在地 电位 差 ，引 起地 环 路 电流 ，影 响 系 统 正 常 工作 。
远 离 干 扰 源 ，并 且 采 取 相 关 一 系 列 抗 电 磁 辐 射 感 应 的 措
施 ，控 制 设 备 就 能 得 到正 常运 行 。
度 重 视 ， 多 方 配 合 才 能 较 好 地 解 决 问 题 ，有 效 地 增 强 控 制 器 的抗 干 扰性 能。
一
对 于 隔 离 性 能 差 的 系统 ，还 将 导 致 信 号 的互 相 干 扰 ， 引 起 共 地 系 统 总 线 回 流 ，造 成 逻 辑 数 据 变 化 、 误 动 和 死 机 。 ＰＬ 控 制 器 因 信 号 引 入 干 扰 造 成 Ｉ Ｃ ／ ０模 件 损坏 数相 当严
实 践 应 用 中 ， 因 电 源 引 入 的 干 扰 造 成 Ｐ Ｃ 制 器 故 障 Ｌ 控

较 高 ， 就 导致 工 作 介质 从 导 叶流 出 去之 后 ， 中较 大 的 水 滴会 与 这 其
效果 明显增 加 。在 汽 轮机 的实 际工 作 过程 中 ， 当动 叶 的线速 度 从 １０ ／ 连 续 加速 到 ２０ｍ ｓ ，汽 水 分 离系 数 并 没有 明显 降低 ， ３ ｓ ｍ ３ ／ 时 流体 的主流 道 相 分离 ，而 进 入 到动 叶 时 已经 发 生 了较 为 明显 的 角
自己的几 点想 法 。
１ Ｐ Ｃ 控 制 系 统 干 扰 因 素 分 析 Ｌ
１ １ 来 自空 间辐 射 的干 扰 ．
用 信 号仪 表 的供 电电源 串入 的 电网干 扰 ；二是 信号 线 受 空 间电磁
辐 射 感应 的 干扰 ， 即信 号 线上 的外 部 感应 干 扰 ， 这种 干 扰往 往 非 常
危 害 。 践证 明， 电源 引入 的干 扰造 成 Ｐ Ｃ控 制系 统故 障 的情 况 实 因 Ｌ 广 泛 的应 用 。作 为 一种 特 殊 的控 制 计 算机 ， 具 有 编程 简 单 、 用 它 通 很多。 性 好 、 能强 等优 点 ， 功 系统 的抗 干 扰 能 力关 系 到整 个 系统 的可 靠运 １ ． 由于 信 号线 路 导致 的干 扰 ．２ ２ 行 、 系 到企 业的 经济 效 益 。 关 下面 对 Ｐ Ｃ控 制系 统 的干 扰 问题 谈谈 Ｌ 此 干扰 主 要 有两 种信 息 途 径 ：一 是通 过变 送 器 供 电 电源 或 共
７ １ ｍ 之 间， 粗糙些 的工 作叶片表 层的水膜 厚度也不 到 ４ ｍ。 ～ ２Ｉ ， Ｌ 而 ０ 为 了达 到提 高 动 叶水 分 分离 效 果 的 目的 ， 工程 人 员 （ 斯 科 动 莫
力 学 院） 制 了一种动 叶 除湿 的 结构 ， 图 ２所示 。 研 如