PLC控制系统的抗干扰设计方案

模拟量信号干扰分析及11种解决秘诀关键词：PLC 模拟量 信号干扰1、概述随着科学技术的发展，PLC 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种类型PLC ，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各种电机设备上，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，设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行。

2、电磁干扰源及对系统的干扰影响PLC 控制系统的干扰源于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，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。

干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。

其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按声音干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。

共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。

共模干扰是信号对地面的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压送加所形成。

共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V 以上。

共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O 模件损坏率较高的原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。

差模干扰是指用于信号两极间得干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

3、PLC 控制系统中电磁干扰的主要来源有哪些呢？(1) 来自空间的辐射干扰：空间的辐射电磁场（EMI ）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。

B地启动
1
小车前进
B点行程开关闭合
2
启动2S定时
2S定时到
3
小车后退
A点行程开关闭合
4
启动5S定时
5S定时到
4 、SFC转换为梯形图
1)初始（第0）工作步的梯形图
该步的启动条件之一是其它工作步均未 工作。
第1步
第2步
第n步
第0步
当初始步的建立需要一定的条件时, 还
应将各条件的逻辑组合作为启动条件。
2.集中控制系统
上位机
PC
受控对象A 受控对象B 受控对象C
该形式系统构成简单, 相对成本低。一般用于各 受控对象位置比较集中且相互之间有一定联系的
场合。
3.分散控制系统
上位机A
上位机B
PC — A
PC—B
PC—C
受控对象A 受控对象B 受控对象C
该形式系统安全性较高, 便于维护。多用于 大型生产装置或多条流水线的控制。
V1、V2.V3均关闭，搅拌器
液体A
V1
不工作。 控制要求：按启动按钮后，
液体B
V2
V1打开，充液体A；充至I
位 H后，V1关闭，V2打开
，充液 I体B；充至H位后
，V2关闭，
L
搅拌器启动，搅拌6秒；搅 拌停止后，开V3阀排放，排 放至L位2秒后，关闭V3，
V3 M
按开停始止下按循钮环后。, 系统不立即停止工作, 须待一个循环
其它设备电源
采用UPS备用电源:
220VAC
总 电 源
UPS 控制器电源 I/O电源
其它设备电源 隔离变压器
双路供电:
双
A路 AA
路 切

SI L ICO N
LLE Y . 珍
PLc 控制系统中的抗干扰分析及措施
周红英 ( 苏州1 业职业技术学院 江苏 苏州 215000)
[摘 要」 随着PL 应用越来越广泛， C 它的抗干扰问题也日 益引起人们的重视。分析PL 控制系统中的主要干扰来源，并提出了几种PL 控制系统的具体抗干扰拮施。 C c
[关键词」 C控制系统 抗干扰 措施 L P 中图分类号: TN 97 文献标示码: A 文章编号: 1671一75， (20 8) 0310 20一01 7 0 0
随着科学技术的发展，PL 在工业控制中的应用越来越广泛。尽管 C PLC自 具备较好的抗干扰能力， 身己 但还有很多外部因素会使它产生干扰， 造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出， 造成设备的失控 和误动作。要提高设备的可靠性，一方面要求P比生产厂家提高设备的抗干 扰能力， 另一方面要求在工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视. 一、干扰耳分析
源原边。
容，作为应用部门是无法改变，可不必考虑。作为用户应选择具有较高抗 干扰能力的产品， 应了解厂家给出的抗干扰指标，系统能承受的电场强度 和频率的范围等，要采用具有较多应用实绩的系统。 1. 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰 在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰窜入PL 控制系 C 统主要通过PL 系统得供电电源 ( 如CP 电源、1/ 0电源等) 、变送器供电电 c U 源等藕合进入的. 虽然采取了一定的隔离措施，但普遍做得不够，主要是 使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，容易经电源祸合而窜入 共模干扰和差模干扰。所以，对于变送器和共用仪表信号供电电源应选择 分布电容小、抑制带大 ( 如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术) 的配电器. 以减少PL 系统的干扰。此外，为保证电网馈点不中断，可采用在线式不间 c 断供电电源 (U S 供电，以提高供电的安全可靠性。 P) 2. 外部配线抗干扰技术 ( 1 电缆的选择和布置。为了减少动力电缆辐射的电磁干扰，尤其 ) 是变频装置馈电电缆，应选用屏蔽电缆。采用铜带恺装屏蔽电力电缆，可 以大大降低动力线产生的电磁干扰，使工程取得较满意的效果。不同类型 信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层铺设. 严禁用 同一电缆的不同导线同时传送电力电源和信号; 避免信号线与动力电缆靠 近平行铺设，以减少电磁干扰。 ( 2) 输入、输出信号的抗干扰技术。当输入信号源为感性，输出驱 动的负载为感性元件时，为防止电路断开时产生很高的感应电动势或浪涌

２ ． １ 供 电方面 ： 主要的措施是稳压 、 滤波 、 隔离
２ ． １ ． １ 稳压
可编程控制器简称为 Ｐ Ｌ Ｅ ． 是一种 专门用 于工业 环境 的数字运 算 选 用质量好 、 工作 可靠的电子交流稳压器 ． 用 以给 Ｐ Ｌ Ｃ系统提供 操作系统 ， 通过数字式 或模 拟式的输入 、 输 出控 制各种类型 的机械设 稳定 的交流电压 ． 稳压器不仅 可以提供稳定 的电压 ． 同时可以消除 高 备或生产过程 ． 易于和 工业 控制系统联成一个整 体 ． 并容易进行功 能 频脉冲的干扰 。选用稳定的交流电源 ， Ｐ Ｌ Ｃ系统 的电源 与动力线路分 扩充。 Ｐ Ｌ Ｅ能在工业环境 中直接运用 ， 不需专 门的空调和恒温装 置 具 别 引 自不同的变压器 ．可 以避免 大感性负载 的启停对 供电电源 的影 有体积小 、 功能强 、 速度快 、 可靠性高、 通讯能力强 的特点 ， 广泛用于机 响。如果实际中可能只有一 台变压器 ． 则可 以采用从配 电母排上引专 械制造 、 冶金、 化工 、 交通 、 电子 、 印刷 、 食 品、 建筑等行业 。但在工业环 用线 的方法 ． 尽量减小干扰的影 响 境中 ， 电压的变化 、 强磁场 、 电气设备特别是 电子设备 的大量应用产生 ２ ． １ ． ２ 滤波 的高频干扰 ． 严重影响到 Ｐ Ｌ Ｃ的正常运行 ． Ｐ Ｌ Ｃ系统抗 干扰措施是否 增加低通滤波器 ，用来滤去交流 电源 中的高频分量或脉 冲电流 得力 ． 关 系到 Ｐ Ｌ Ｃ系统是否能正常执行控制功能 对 于直流供 电， 可用电容 滤波， 消除干扰对 Ｐ Ｌ Ｃ系统的影响。 ２ ． １ ． ３ 隔离 １ 干扰 的类 型 增加 隔离变压器。在 电源接入 Ｐ Ｌ Ｃ系统前加装隔离变压器 ． 其初 在工业 环境 中． 可编程控制器所受 的干扰 主要分 为传导 型和辐射 级屏 蔽层接 中性线 ． 二 次侧屏 蔽层与 Ｐ Ｌ Ｃ系统共地 ． 用以阻断干扰 的 型二种。顾名思义 ． 传 导型干扰就是通过电气 线路进入 Ｐ Ｌ Ｃ系统 的干 传导通路 ， 并抑制干扰信号的强度 ． 同时配合使用低通滤波 器。 扰信号 ： 辐射型干扰是通过空间感应进 入 Ｐ Ｌ Ｃ系统的干扰信号 。 ２ ． ２ 强 电干扰方面 １ ． １ 传导型干扰 主要采取 以下措施 通过各种电气线路进入 Ｐ Ｌ Ｃ系统 ． 包括供 电干扰 、 强 电干扰 和接 ２ ． ２ ． １ 在 电感 性负载旁并联一 阻容 吸收装置或二极管 、 稳压管 ． 用来 地干扰。 吸收瞬时过 电压 ‘ １ ． １ ． １ 供 电干扰 ２ ． ２ ． ２ 采用光电耦合 的办法进行隔离 。 Ｐ Ｌ Ｃ系统本身一般都 配备有专用的电源模块 ． 用 于给 Ｐ Ｌ Ｃ系统提 ２ ． ３ 接地干扰

２ ２ ３ 信 号 与 屏 蔽 接 地 ．．
一
以下 为软 件延 时 ２ ｌ 去抖 的程序 ： ０ＩＳ ｌ
Ａ Ｌ Ｉ ２ ０． Ｏ Ｓ Ｔ＃２ ５ ０Ｍ Ｓ
ＳＤ
Ｔ
Ｏ
Ｎ０Ｐ Ｏ
般 要求 信 号 线有 唯一 的参 考地 ， 屏蔽 电缆 遇
ＮＯＰ Ｏ Ｎ０Ｐ Ｏ
单 点接 点 。
３ Ｐ Ｃ控 制 系 统 的软 件 抗 干 扰 设 计 Ｌ
软 件抗 干扰 方法 没计 简单 、 改灵活 、 费资源 修 耗 少 ，在 Ｐ Ｃ测控 系统 中同样获 得 了广泛 的应用 。软 Ｌ 件 抗干 扰 主要有 采用 数字 滤波 和软 件容错 等经 济有
效 的方 法 。
法 、 动 滤 波 法 等 。 这 些 方 法 已 有 成 熟 的 应 用 ， 滑 。 本 文 重 点 介 绍 Ｐ Ｃ 编 程 过 程 中 适 时 运 用 软 件 容 错 Ｌ 技 术 增 强 Ｐ Ｃ系 统 的抗 干 扰 能 力 的 方 法 ， 以 ＳＥ Ｌ 并 Ｉ．
定 的电源供 给 。Ｐ Ｃ外 供 电最好 从 最近 的低 压 配 电 Ｌ 室 的主母 线排 上采 取 专 用 线 供 电 ， 样 可 以 减少 大 这
ＭＥ Ｓ的 Ｐ Ｃ编程 软件 Ｓ Ｅ ７为 例 ， 明软 件 容错 Ｎ Ｌ ＴＰ 说
的程 序实 现 。 所 谓 容 错 ， 是 在 干 扰 不 能 避 免 的 情 况 下 ， 一 就 万 其对控制 系统造成大 的干扰而使 系统 出现异 常时 ， 控
制系统能对 其及时做 出反应 ， 并根据 出错 时的状态 决
数 字 滤 波 的 抗 干 扰 技 术 是 利 用 数 字 滤 波 程 序 对
干扰 信 号 ， Ｐ Ｃ系统 无法 正 常工作 。 使 Ｌ

ｈ ｒ ｗａ ｅ ｃ ｎ ｇ ｒ ｔ ｎ ｏｔ ａ ｅ ｄ ｓｇ ｓ ｅ ｔ ｐ ｔ ｏ ｗａｄ ｃ ｎｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ｎｉｉ ｔｒｅｅ ｃ ａ ｕ ｅ ． ａ ｄ ｒ ｏ ｆ ｕ ａｉ ，ｓ ｆ ｒ ｅ ｉｎ ａ ｐ ｃｓ ｕ ｒ ｒ ｏ ｔ ｓ ｉ ｏ ｗ ｆ ｏ ｓ ｅ ａ ｔ ｎ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｓ —
此， 应按 我 国的标 准合 理选 择 。 ２ 综 合抗干扰设 计 。主要 考虑 来 自系统 外部 的 ） 几种抑制 措施 ， 括对 外 引线 进行 屏 蔽 ， 防空 间辐 包 以
２ 电路 耦 合 干 扰 。 由 于 Ｐ Ｃ接 地 点 选 择 不 当 ） Ｌ 或 接地 不 良， 过 回路 公 共 阻抗 耦 合 而 产 生 的 电流 通
Ａｂｓｒ ｃ ： ｓ ｒｂｅ ａｆ ｃ ＬＣ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｔ ｂ ｅ ｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｆ ｃｏ ｓ ｔ ａ ｔ Ｄｅ ｃ ｉ ｆｅ ｔＰ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｓａ ｌ ｎｔｒｅ ｅ ｃ ａ ｔ ｒ ．Ｆｒ ｍ ｑ ｐ ｎ ｅｅ ｔｏ ｏ ｅ ｕｉｍｅ ｔｓ ｌ ｃｉｎ，
１ 供 电 电源 。 由于 Ｐ Ｃ本 身 抗 干 扰 的 能力 很 ） Ｌ 强 ， 常 只要 将 Ｐ Ｃ 电 源 与 系 统 动 力 设 备 分 别 配 通 Ｌ 线， 就对 来 自电源 的 干 扰 具 有 足 够 强 的 抑 制 能 力 。
２ 提高 Ｐ Ｃ控制 系统抗干扰能力 的措施 Ｌ
ＬＵ ｎ ｗｅ ，ＺＨＡＯ ａ ｇ Ｂｉ ｇ ｎ Ｌｉｎ
（ ． ｉｇ ａ ＳｌＬ ｋ ｒｕ ｅｅ ｐ ｅｔ ｏＬｄ； １ Ｑｎ ｈ ｉ ａｔ ａ ｅＧｏｐＤ ｖｌ ｍ ｒ ．ｔ ｏ ｔＣ ２ Ｑａｈ ｉ ａｔ ｋ ｒｕ ｈｍｉ ｌ ｏ Ｌｄ ｉ ｈ ｉ ｏｍ ｄ８６ ０ ， ｈｎ ． ｉ ａ ｌＬ ｅＧｏｐＣ ｅ ｃ ． ｔ，Ｑｎ ａ Ｇ ｌｕ １０ ０ Ｃ ｉ ｇ Ｓ ａ ａＣ ｇ ａ）

这一点是保证系统可靠运行的基本条件 。
１ 电 源 接 线 。 电 与 弱 电 要 严 格 分 开 ， 弱 电 电 源 线 要 尽 强 且 量 加 宽 。一 般 通 过 设 置 屏 蔽 电缆 和 Ｐ Ｃ局 部 屏 蔽 及 高 压 泄 放 元 件 进 Ｌ
要 】 Ｌ 控 制 系统 在 自动化 系统 中广 泛应 用 ， 可 靠性 应 该 引起 高度 重 视 ， 安 装 时 应 该 注意 提 高设 备 的抗 干 扰 能 力 。 ＰＣ 其 在
【 关键 词 】 Ｌ 系 统 ； 拟 线路 ； 感性 负载 ＰＣ 模 电
Ｏ
引 言
２２ 交 流 输 出线 与支 流 输 出 线 不 能 使 用 同一 根 电 缆 。 输 出线 应 远 离 ． 高压 线 和 动 力 线 ， 不 得 并行 。 得 将 外 部 设 备 连 接 到 带 “ ” 且 不 。 的输 出端
自动 化 系 统 中所 使 用 的 各 种 类 型 的 Ｐ Ｃ， 过 于 恶 劣 的 环 境 或 者 Ｌ 在 上。 安 装不 当 等 情 况 下 ， 都有 可 能 引 起 内 部 原 件 损 坏 。因此 ， Ｌ Ｐ Ｃ各 部 分 的 ２３ 输 出 回 路 中 应 有熔 断 器保 护 Ｐ Ｃ 的 输 出 元 件 。流 入 输 出端 子 的 ． Ｌ 组 成 和 系 统 连 接 及 装 配 方 法 必 须 严 格 按 照 说 明书 上 的 女 装 要 求 进 行 ， 最 大 电流 不 可 超 过 Ｐ Ｃ 的 允许 值 ， 则必 需 外接 接 触器 或继 电器 。同 Ｌ 否
一
行 保 护 。 用 隔 离 性 能 较 好 的 设 备 、 用 优 良 的 电源 、 选 选 动力 线 和信 号线 ３ 走 线 要 更 加 合 理 等 等 ， 电 源 变 压 器 、 央 处 理 器 、 程 器 等 主 要 部 对 中 编

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 。

Ｋ ｙｗ ｒ ｓＰｏｒｍ ａｌ ＬｇｃＣ ｎｒｌ ｒＰ Ｃ ；ｎｉ ｉｔ ｆｒｎｅｃｎｒ ｓ ｍ ｅ ｏｄ ：ｒ ａ ｍ ｅ ｏｉ ｏ ｔ ｌ （ Ｌ ） ａｔ— ｎｅ ｅｅｃ ；ｏｔ ｌ ｙｔ ｇ ｂ ｏｅ ｒ 发 展 ， 算 机控 制 技 计 术 的应 用 已遍及所 有工 业领域 。因此可 编程逻 辑控 制 器 （ Ｌ 并 与 Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ、 器 人 技 术 一 起 被 称 Ｐ Ｃ） Ａ ／Ａ 机 为当代 工 业 自动 化 领 域 的三 大 支 柱 】 内蒙 古 包 １。 钢集 团公 司属 于大 型冶 金 工业 企 业 ， 自动化 生产 在 线 上所 用 Ｐ Ｃ作 为控 制器 的设 备 占 ８ ％ 以上 。 由 Ｌ ０
ｏ Ｌ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ａ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ａ ｅｌａ ｈ ｒ ｃｉｅ ｈ ｗ ｔ ａ ｈ ａ ｅｙ ａ ｄ ｒ ｌ ｂｌ ｙｏ Ｌ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ｃ ｕｄ ｆＰ Ｃ ｃ ｎ ｒ ｙ ｔ ｍ ｒ ｅ ｉｎ ｄ， ｓｗ ｌ ｓｔ ｅ ｐ ａ ｔ ｓｓ ｏ ｈ ｔ ｅ ｓｆ ｔ ｎ ｅ ｉ ｉ ｔ ｆＰ Ｃ ｃ ｎ ｒ ｙ ｔ ｍ ｏ ｌ ｏ ｃ ｔ ａ ｉ ｏ ｂ ｍｐ ｏ ｅ ｆ ｃ ｉｅｙ ｂ ｄ ｐ ｉ ｇ ｔ ｅ ａ ｏ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ｅ ｅ ｔ ｌ ｙ ａ ｏ ｔ ｖ ａ ｕ ｅ ． ｖ ｎ ｈ ｂ
第３ ７卷第 ２期
２１ ０ １年 ４月
包
钢
科
技
Ｖｏ ． ７． ． １ ３ Ｎｏ ２ Ａｐ ｌ ２ １ ｉ ｒ ，０ １
Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｆ ｏｏ ｔｅ ｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｔ ｕ Ｓｅ ｌ Ｂａ
Ｐ Ｃ控 制 系 统 的抗 干 扰 研 究 Ｌ

２ ０ １ ３ ． Ｎ ０． １ ２
机 械 与 自动 化
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｈｅ ｎ ａ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｐ Ｌ Ｃ控制系统中抗干扰的有效方法探讨
刘 佶
（ 太原 罗克佳华工业有限公司 ， 山西 太原
０ ３ ０ ０ ３ ２ ）
摘 要： 近几年 ， 我 国工业 已步入发展 的快 车道 ， 随着工业逐 渐向智能化 、 自动化、 集成化 方向发展 ， Ｐ Ｌ Ｃ （ 可编程控制 器） 技 术 在工业 中得到 了广泛的应用。随着 Ｐ Ｌ Ｃ控制技 术的不断发展 ， － ￣＇ ｉ ｆ ＇ ３ 对其可靠性的要求也 日 益提 升。Ｐ Ｌ Ｃ 控制 系 统在使 用过程 中通 常会受到 电磁 波的干扰 ， 严 重危胁着控制 系统的稳定性和安全性。基于此 ， 本 文对 Ｐ Ｌ Ｃ控制 系统 中干扰 的类型进行 了分析 ， 并深入 探讨了Ｐ Ｌ Ｃ控制 系统 中抗 干扰 的有 效方 法， 以供 同行参 考 关键词 ： Ｐ Ｌ Ｃ控制 系统 ； 抗干扰 ； 有效方法
１ Ｏ以下 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２ ． ３ 控制 系统接地设计 Ｐ Ｌ Ｃ控制系统 的接 地方法十分重要 ，正确 的接地能 够有 效减少 电磁 干扰 对系统的影响 ， 同时还 能够抑 制设 备向传输线 路发 出干扰信号 。Ｐ Ｌ Ｃ控制系统输入 电平低于 Ｖ ｉ ｌ ． 因此应采取 独立接地 的方式 。在 进行 接地设计时 ， Ｐ Ｌ Ｃ系统 的地线不 能设 计在水 管处 ， 或是与其 它设备共用 一根地线 ； 不 同型号 的设 备 应进行 单独接地 ， 不宜 进行 串联 接地 ， 更不能与 动力设备 进行 串联接地ｌ ３ 】 。 如果 Ｐ Ｌ Ｃ控制系统 中高频成分较 多 ， 可采取电容接 地 的方式 ． 此 时接地 的电阻应小于 １ Ｏ Ｑ。 在电阻较大 的情况下 ． 可 以通过增加接地棒 数量的方法来降低 电阻 。此外 ， 在选 择接 地线时 ， 为 了线路的 固有 电阻 ， 应尽 量选择较 粗的电线 ， 通 常电 线 的截面积应在 ｌ Ｏ ｍ ｍ 以上 。在选取接地点时 ， 应在控制 器附 近５ ０ ｍ 以内设 置接地点 ； 接地线尽量 与 回路 电线避开 ， 在避 无 可避的情况下 ， 应让 电线之 间垂直相交 。

统 影响 较为 严 重的 几类 干扰 源， 最后 对Ｐ Ｌ Ｃ 控 制 系统 中所应 用 的抗 干扰技 术进 行 了研 究。 关键 词： Ｐ ＬＣ 控 制 系统 干扰源 抗 干扰技 术 中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文 献标识 码： Ａ 文 章编 ＂ ￣： １ ０ ０ ７ — ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ ． ０ ０ １ ７ 一 Ｏ １
簿 黪
。Ｉ 与 应 用
数控技术
Ｐ Ｌ Ｃ控制系统的干扰源分析与抗干扰措施
刘 智 君
（ 天津市森罗科技发展有限责任公 司 天津 ３ ０ ０ １ １ １ ）
摘要： 本 文首 先简要介 绍 了Ｐ Ｌ Ｃ 控 制 系统在 工业 生产 中的意义， 然后 对其应 用环境 中存 在 的干扰源 类型进行 了分析 并重点介 绍 了对Ｐ Ｌ系 统应 用环 境 中 的干扰 源 分析
１ ． １干扰 源类 型 通常工业控制设备的应用环境较为恶劣 ， 可以Ｒ ￣ ， Ｐ Ｌ Ｃ 控制系统 造成信号干扰 的部位 通常集中在电压 或电流可发生急剧变化 的位 置， 这些位 置 电磁场的剧烈变化会产生不稳定 的噪声 ， 从而对Ｐ Ｌ Ｃ 控制系统 带来负面影 响 ， 从而成为干扰源 。 对干扰源进行分类可从如下几个方面将其分为多个种类 ： 若按 照干扰产生 的原 因对干扰源进行分类可将其分为放 电干扰、 浪涌干 扰、 高频 振荡干扰等 ； 若按 照噪声的波形性质对干 扰源进行分 类可 将其分为持续性干扰和脉冲性 干扰等 ； 若按照干扰模 式对干扰源进 行分 类可将其分 为共模干扰和差模 干扰等 。 １ ． ２主要 干扰 源分析 目前我国工业控制领域中所面临的主要干扰类型为传导干扰 ， 即经 由Ｐ ＬＣ 控制系统外 引线引入 的信号干扰 。 （ １ ） 由供 电电源引入的干扰 。 Ｐ Ｌ Ｃ 控制系统的运行离不开供 电电 网的电力支持 。 但是我 国的电网覆盖范 围较为广泛 ， 电网运行环境 相对恶劣 ， 接入设备数量 多、 功能复杂 ， 这就使得电网电路 中容易因 空间 电磁干扰、 电力接入设备启停 以及 电网控制 电路运行状态变更 等发生 电压 与 电流的急剧变化 。 这些变化通过电力线路导人到Ｐ Ｌ Ｃ 控制系统中即有可能对 其正 常运行带来干扰。 （ ２ ） 由传输信号 线引入 的干扰 。 Ｐ Ｌ Ｃ 控 制系统的信号输入与输出线路是信息传输的主要通 道， 其在应用 中也有可能引入 干扰信号从而影响Ｐ Ｌ Ｃ 控制系统的稳 定性与可靠性 。 由传输信号线所引入 的干扰主要有两种 ， 一种是通 过供 电电源 或信号分析仪表等引入到传输信号线 中的 电网干扰 ， 另 种是 由空 间电磁辐射所带来的感应干扰。 由传输信号线索引入 的 干扰会直接 影响到Ｐ Ｌ Ｃ 控制系统 中传输信号的准确性 ， 因而其所造 成 的影响较为严重 ， 不仅可能导致系统工作异常或控制精度降低 ，

电 网 、 电 气 设 备 的 暂 态 过 程 、 雷 电 、无 线 电
。
影 响 ＰＬＣ 控 制 系 统 干 扰 的 主 要 因 素 很 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
［ 关键词］ ＰＬＣ 控制 系统 抗干 扰 措施 【 中图分类号】 ｘ ［ 文献标识码］ Ａ ［ 文章编 号】０ ７ ４１ （ ０ ０ １ ０ ６ ２ ｌ ０ —９ ６ ２ １ ）０ —０ ０ —０
１ 概 述
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
一
的抗干 扰能 力及 可靠性 具有 重要 的意义 。
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
２ 影响 Ｐ ｃ控制系统干扰的主要因素 Ｌ
多，主 要的 有下面 几种 。 （ ）辐射干扰 １ 辐射电磁场 方式 、直接接地
方 式 和 电 容 接 地 三 种 方 式 。 对 Ｐ Ｃ控 制 系统 Ｌ 而 言 ， 它 属 高 速 低 电 平控 薪 装 置 ， 应 采 用 直 Ｊ
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 ，

控制系统的抗干扰问题及措施卢磊顾文勇西安市自来水总公司南郊水厂陕西西安摘要针对西安某水厂仪器仪表等控制设备受到的越来越多的干扰问题阐述了形成干扰的原因和可能产生的后果并提出相应的抗干扰措施关键词控制系统电磁干扰抗干扰接地中图分类号$ # 文献标志码文章编号# & '& & '随着( (). 1)).可编程逻辑控制器的应用场合越来越广泛应用环境越来越复杂其所受到的干扰也越来越多制造商在生产过程中已大量运用抗干扰设计但在应用设计和安装中若不采用一些必要的抗干扰措施系统将可能出现意外问题在工程设计安装施工和使用维护中应有效地增强系统的抗干扰性能控制系统中电磁干扰的主要来源影响控制系统的干扰源大都产生在电流或电压剧烈变化的部位主要来自以下几个方面来自空间的辐射干扰空间的辐射电磁干扰7).1 (. 15 . 0. . 1.7 5 主要是由电网电气设备的暂态过程雷电无线电广播电视雷达高频感应加热设备等产生一般通过设置屏蔽电缆和局部屏蔽及高压泄放元件进行保护来自电源的干扰因电源引入的干扰造成控制系统故障的情况很多系统的正常供电电源由电网提供电网内部的变化如开关操作浪涌大型电力设备启停等都通过输电线路传到电源系统如果电源性能不理想系统可能无法正常工作可以通过更换隔离性能更高的电源解决这个问题来自信号线的干扰与控制系统连接的各类信号传输线除了传输有效的各类信息外总会有外部干扰信号侵入由信号侵入干扰会引起5 "信号工作异常大大降低测量精度严重时损伤元器件甚至造成逻辑变化误动或死机来自接地系统混乱时的干扰接地是提高电子设备电磁兼容性7).1 (. 1( ) / 7的有效手段之一接地系统混乱对系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均匀不同接地点间存在电位差引起的环路电流影响系统正常工作此外屏蔽层接地线和大地有可能构成闭合环路在变化磁场的作用下屏蔽层内部会出现感应电流通过屏蔽层和芯线之间的耦合干扰信号回路来自系统内部的干扰主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生需要选择具有较多应用实例或经过考验的系统控制系统工程中应用的抗干扰设计为保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰必须从设计阶段开始便采取抑制措施抑制干扰源切断或衰减电磁干扰的传播途径提高装置和系统的抗干扰能力在选择设备时首先要选择有较高抗干扰能力的产品如采用浮地技术隔离性能好的系统其次还应了解生产厂家给出的抗干扰指标如共模抑制比差模抑制比采用国外产品时应按国标,>$'# 合理选择综合抗干扰设计时主要考虑来自系统外部的几种抑制措施另外还必须利用软件手段进一步提高系统的安全可靠性抗干扰措施采用性能优良的电源抑制电网引入的干扰对系统供电的电源和与系统有直接电气连接的仪表的供电电源虽然采取了一定的隔第'卷第期'年月供水技术6%$78$7 9"",:;) '9%'离措施但还不够主要是使用的隔离变压器分布参数大抑制干扰能力差经电源耦合而串入共模干扰差模干扰所以对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小抑制带大的配电器以减少系统的干扰此外应保证电网馈电不中断一般可采用在线式不间断供电电源= 供电提高供电的安全可靠性=还具有较强的干扰隔离性能是一种控制系统的理想电源电缆敷设为了减少动力电缆辐射电磁干扰尤其是变频装置直流调速装置的馈电电缆可采用铜带铠装屏蔽电力电缆从而降低动力线产生的电磁干扰信号电缆应按传输信号种类分层辐射严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号避免信号线与动力电缆靠近平行敷设以防电磁干扰采用必需的防雷措施按照防护范围可将弱电设备的防雷措施分为外部防护和内部防护为了满足微电子设备构成的网络系统对安全提出的要求应从单纯一维防护转为三维防护包括对防直击雷防感应雷电波侵入防雷电电磁感应防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面的综合考虑从软件设计方面提高系统的抗干扰能力利用内部如定时器计数器辅助继电器等元件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正确选择接地点完善接地系统接地的目的既为了安全又为了抑制干扰完善的接地系统是控制系统抗电磁干扰的重要措施之一信号源接地时屏蔽层应在信号侧接地不接地时应在侧接地信号线中间有接头时屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理一定要避免多点接地多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时各屏蔽层应相互连接好并做绝缘处理选择适当的接地处单点接地实际应用西安南郊水厂拥有多种专用仪器仪表和相应的控制设备且数量众多为了保证系统的正常运行在系统设计中分别从电源传输电缆防雷接地及信号保护入手实施了系统的抗干扰防护措施供电系统采用=供电并选用配电保护器接入单元的电源回路使通过保护器输出的电压保持恒定所有单元都配有此保护装置电缆敷设采用铠装电缆直埋传输严格按照规范避免了与动力信号电缆的不必要的交叉而产生的相互干扰对于模拟信号采用屏蔽电缆并穿钢管敷设在每台柜内设置防雷击和防过电压的浪涌抑制器对于模拟量及网络分别采用仪器信号保护器和>网络保护器从软件设计方面提高抗干扰能力例如阀门的行程开关或设备按钮等常常会因为抖动而发出误信号抖动时间一般都比较短针对抖动时间短的特点可用内部计时器经过一定时间的延时得到消除抖动后的可靠有效信号从而达到抗干扰的目的仪器信号保护器用于隔离单元模拟量的输入和输出防止可能因这些回路窜入高压而损坏设备>网络保护器串入单元的通讯网络>中以保护通讯模块不受损坏自'年月日运行至今系统运行稳定内部元器件无故障损坏工作正常无故障发生在'年夏季的雷电高发期该系统经受了考验工作正常无任何损失保障了夏季高峰供水期间的生产正常运行结语如何进一步提高控制系统的抗干扰能力多种方法和措施正在研究探索之中的应用应综合考虑各方面的因素合理有效地抑制干扰通过正确设计硬件线路选用高质量的元器件充分利用本身软元件灵活巧妙地编程等措施有效地提高系统的抗干扰能力保障控制系统的正常工作参考文献朱善君翁樟邓丽爱等可编程控制系统原理应用维护北京清华大学出版社''菲尼克斯公司产品说明书菲尼克斯电气防雷及电涌保护器A=石油化工仪表接地设计规范=,>'建筑物电子信息系统防雷技术规范=) ). .( ) '# 1收稿日期'& #&第'卷第期供水技术'年月。

２３ 来 自信号传输线上的干扰 ． 与 Ｐ Ｃ控制系统连接的各类信号传输线 ， 了 Ｌ 除 传输各类有效信息外 ， 也会传输外部干扰信号 ， 这种
干扰 主要 有 两种 途 径 ： 一是 通 过 变送 器 供 电 电源 或
压， 进而影响测控信号 ， 造成元器件损坏 。差模干扰 是指作用于信号两极 间的干扰电压 ， 主要 由空间 电
气 设备 、 电、 雷 无线 电 、 频感应 加热设 备 、 高 大型 整流 变压变 频设 备 等产 生 ， 常称 为辐射 干扰 。大功 率 、 通
业 自动控制装置 ， 因具有控 制功能强 、 可靠性高、 配 置灵 活 、 易于 扩展 等 优 点 而 应 用 越来 越 广 泛 。在 工
业 控 制 系统 中 ， 们 大 多数 都 处 在 强 电磁 场 所 形 成 它 的恶 劣 电 磁 环 境 中 ， Ｐ Ｃ 的薄 弱 环 节 是 ＩＯ 端 而 Ｌ ／ 口 ， 然其 ｌＯ端 口具 有 一定 的 隔离 、 波 作 用 ， 虽 ｆ 滤 但
Ｐ Ｃ系统 的正 常供 电 电源 均是 工业 电 网。 由于 Ｌ
能力和可靠性具有非常重要的作用。
工 业 电网覆 盖 范 围广 ， 会受 到 所 有 空 间 电磁 干 扰 它
１ 干扰类 型及其 影响
干扰类型通常按干扰产生的原 因、 性质和模式
来 划分 。按 产 生 的原 因不 同 ， 为放 电噪声 、 涌噪 分 浪
中图分类号 ：Ｐ ０ ． Ｔ ２ ２＋ １ ‘
Ｐ Ｃ是 以微 处理 器为 核 心 ， Ｌ 综合 了计 算机 技 术 、 自动控 制 技术 和通 信技 术 而发展 起来 的一 种通用 工
２ １ 来 自空 间的辐 射干扰 ．
空间的辐射电磁场（ Ｍ ） 主要 由电力 网络、 Ｅ Ｉ， 电

互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的 相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
２ Ｐ Ｃ控制 系统 工程应用 的抗干扰 设计 Ｌ
为了保证系统在工业电磁环境 中免受或减少内 外电磁干扰 ， 必须从设计 阶段开始就采取措施 ； 抑制 干扰源； 切断或衰减电磁干扰的传播途径 ； 提高装置 和系统 的抗干扰能力 ， 以及提高软硬件抗干扰能力。 前三点就是抑制电磁干扰的基本原则。 Ｐ Ｃ控制系统的抗干扰是一个系统工程 ，要求 Ｌ 在工程设计 、 安装施工和运行维护 中予 以全面考虑，
（） １ 空间的辐射干扰。 空间的辐射电磁场（ Ｍ ） ＥＩ 主要由电力网络、 电气设备的暂态过程、 雷电、 无线电 广播、 电视、 雷达、 高频感应加热设备等组成， 其产生的 辐射干扰分布极为复杂。 其影响主要通过两条路径： 一 是直接对 Ｐ Ｃ内部的辐射，由电路感应产生干扰 ； Ｌ 二 是对 Ｐ Ｃ通信网络的辐射， Ｌ 由通信线路的感应引入干 扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场 大小， 特别是频率有关。 （） ２ 电源 的干扰 。因电源 引入 的干 扰造成 Ｐ Ｃ Ｌ
导 电磁干 扰 ； 确设计 接 地点 和接 地装 置 ， 善 接地 正 完
由于信号电缆分布受 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 ｌ Ｈ ， ｚ所 Ｍ 以 ，Ｌ Ｐ Ｃ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 Ｐ Ｃ系统适 于并 联一 点接地 Ｌ
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０ｉ 总第 １１ １ 期
２０ 年第 １ ０８ 期 文 章 编 号 ：６ ２ １ ５ （０ ８０ －０ ８０ １７ — １２ ２０ ）１ ０ ２ － ３
山 西 冶金

PLC控制系统的抗干扰措施李广静（山东省冶金设计院股份有限公司 电气室 山东 济南 250101）摘 要： PLC是一种具有可编程序的存储器的数字运算操作的电子系统，其内部存储器通过执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令来控制各类电气元件的运行。

PLC在运行时很容易受电磁环境等的影响，发生误输入与误输出，导致电气元件失控或者误动作。

首先阐述PLC控制系统干扰源的分类与来源，然后详细分析PLC控制系统抗干扰措施。

关键词： PLC；干扰源；抗干扰；措施中图分类号：TP13 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120162-01PLC控制系统内部干扰就是其内部元器件与电路之间互相1 PLC控制系统干扰源分类进行电磁辐射而发生的干扰。

产生，包括系统的逻辑电路发生对PLC控制系统运行造成影响的干扰源一般来其周围的电互辐射、逻辑地与模拟地发生生互辐射、系统元器件之间不匹力网络、电气设备、无线电广播、雷达以及高频感应加热装置配等现象都会造成对PLC控制系统内部的干扰。

设备产生的电流或电压，根据干扰源发生的因素，干扰源大致 3 PLC控制系统抗干扰措施分为电噪声、浪涌噪声以及高频振荡噪声三类；根据干扰源噪 3.1 电源抗干扰措施声的波形与性质，干扰源可分持续噪声、偶发噪声两类，根据干扰源噪声干扰模式，干扰源可分共模干扰与差模干扰两类。

为PLC控制系统提供的电源占有极重要的2 干扰源的来源地位。

为抑制电力系统2.1 空间辐射干扰网络对CPU电源与I/O电空间辐射干扰就是通过空间辐射电磁场产生的电磁波传播源等的干扰，PLC控制对系统造成的干扰。

其来源大多来自电力系统网络、运行电气系统在装置应该配有隔元件的暂态过程、云层雷电、无线电波以及高频感应加热设离变压器，其选择的容备。

辐射干扰的分布广而复杂，PLC控制系统如果处于其射频量要比实际高1.2倍以场中，很容易遭到辐射干扰，可能对PLC控制系统内部进行直上。

减轻 柜 内或柜外产生 的振 动的影响 。 （） ４ 空气 ： 为隔离空气 中较浓 的粉尘 、 蚀性气 体 和烟雾 ， 腐 在
温度 允许时可 以将 Ｐ Ｃ密 封 ， 者将 Ｐ Ｃ安 装在 密 闭性 较 好的 Ｌ 或 Ｌ 控制 室内 ， 并安装 空气净化装置 。
３ ２ 抑 制 电源 系 统 引 入 的 干 扰 ．
ｉｇ ｓ ｒｏ ｎ ｉ ｇ ， ｏ ｅ ｕ ｐ ｙ， ｐ ｔ ｏ ｔ ｕ ｉｅ ａ ｄ ｇ ｏ ｎ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｏ Ｌ Ａｌ ｔ ｅ ｅ ａ ｅ ｃ ｍｍｏ ｏ ｔ ｅ ａ ｔ ｎ ｕ ｒ ｕ ｄ ｎ ｓ ｐ ｗ ｒｓ ｐ ｌ ｉ ｕ ／ ｕ ｐ ｔｗ ｒ ｎ ｒ ｕ ｄｎ ｙ ｔｍ ｆＰ Ｃ． ｌ ｈ ｒ ｒ ｏ ｎ ｎ ｔ ｈ ｎ ｉ
ｌ 前 言
可编程控制器 （ Ｌ ） Ｐ Ｃ 是一种新型 的通用 自动 控制装 置 ， 它将
到较好 的效果 。下 面从 Ｐ Ｃ系统的工作环境 、 Ｌ 供电 电源 、 输入／ 输
出配线 、Ｌ Ｐ Ｃ系统接地 等几方面讨论系统 的抗干扰措施 。 ３ １ 保证 系统合 适的工作环境 ．
（） １ 温度 ：Ｌ Ｐ Ｃ可工作在 一 ５ ～ ５Ｃ环境下 ， 装时不要把 ２℃ ６￣ 安 发热量大 的元件放 在 Ｐ Ｃ下面 ，Ｌ Ｌ Ｐ Ｃ四周通风散热 的空间应足够 大， 开关 柜上 、 下部都应有通 风的百叶窗 。
可鳊程控制器可靠性抗干扼措施abstractthecharacteristicofprogrammable娜ccontrollerplcandfactorsaffectingpieworkingsteadilya聆discussedinthispapertheantijammingmeag蝴ambroughtforwardintheaspectsuchasworkingsurrwireandgroundingsystemofpiealltherearecormnontotheantij删ngmea8ur髓ofallkindsofpieapplicationssystemkeywordsprogrammablelogiccontrollerreliabilityantyjammingmeas岍l前言可编程控制器pie是一种新型的通用自动控制装置它将传统的继电器控制技术计算机技术和通信技术融为一体专门为工业控制而设计具有功能强通用灵活可靠性高环境适应性好编程简单使用方便体积小重量轻功耗低等一系列优点在工业控制领域有着广泛的应用