一、PLC控制系統抗干擾的方法概述
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的應用越來(lái)越廣泛。PLC控制系統的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行，系統的抗*力是關(guān)系到整個(gè)系統可靠運行的關(guān)鍵。自動(dòng)化系統中所使用的各種類(lèi)型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產(chǎn)現場(chǎng)和各種電機設備上，它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高PLC控制系統可靠性，設計人員只有預先了解各種干擾才能有效保證系統可靠運行。
二、電磁干擾源及對系統的干擾
影響PLC控制系統的干擾源于一般影響工業(yè)控制設備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動(dòng)的部位就是噪聲源，即干擾源。
干擾類(lèi)型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分。其中：按噪聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等;按噪聲的波形、性質(zhì)不同，分為持續噪聲、偶發(fā)噪聲等;按聲音干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類(lèi)方法。共模干擾是信號對地面的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線(xiàn)上感應的共態(tài)(同方向)電壓送加所形成。共模電壓有時(shí)較大，特別是采用隔離性能差的電器供電室，變送器輸出信號的共模電壓普遍較高，有的可高達130V 以上。共模電壓通過(guò)不對稱(chēng)電路可轉換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞(這就是一些系統I/O 模件損壞率較高的原因)，這種共模干擾可為直流、亦可為交流。差模干擾是指用于信號兩極間得干擾電壓，主要由空間電磁場(chǎng)在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓，這種讓直接疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。
三、PLC 控制系統中電磁干擾的主要來(lái)源
1、來(lái)自空間的輻射干擾
空間的輻射電磁場(chǎng)(EMI)主要是由電力網(wǎng)絡(luò )、電氣設備的暫態(tài)過(guò)程、雷電、無(wú)線(xiàn)電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產(chǎn)生的，通常稱(chēng)為輻射干擾，其分布極為復雜。若PLC 系統置于所射頻場(chǎng)內，就回收到輻射干擾，其影響主要通過(guò)兩條路徑;一是直接對PLC 內部的輻射，由電路感應產(chǎn)生干擾;而是對PLC 通信內網(wǎng)絡(luò )的輻射，由通信線(xiàn)路的感應引入干擾。輻射干擾與現場(chǎng)設備布置及設備所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)大小，特別是頻率有關(guān)，一般通過(guò)設置屏蔽電纜和PLC 局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護。
2、來(lái)自系統外引線(xiàn)的干擾
主要通過(guò)電源和信號線(xiàn)引入，通常稱(chēng)為傳導干擾。這種干擾在我國工業(yè)現場(chǎng)較嚴重。
3、來(lái)自電源的干擾
實(shí)踐證明，因電源引入的干擾造成PLC 控制系統故障的情況很多，筆者在某工程調試中遇到過(guò)，后更換隔離性能更高的PLC 電源，問(wèn)題才得到解決。
PLC 系統的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，
將受到所有空間電磁干擾而在線(xiàn)路上感應電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內部的變化，開(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設備起停、交直流轉動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線(xiàn)路到電源邊。PLC 電源通常采用隔離電源，但其機構及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實(shí)際上，由于分布參數特別是分布電容的存在，隔離是不可能的。
4、來(lái)自信號線(xiàn)引入的干擾
與PLC 控制系統連接的各類(lèi)信號傳輸線(xiàn)，除了傳輸有效的各類(lèi)信號之外，總會(huì )有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過(guò)變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽略;二是信號線(xiàn)受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線(xiàn)上的外部感應干擾，這是很?chē)乐氐?。由信號引入干擾會(huì )引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時(shí)將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統總線(xiàn)回流，造成邏輯數據變化、誤動(dòng)和死機。PLC 控制系統因信號引入干擾造成I/O模件損壞數相當嚴重，由此引起系統故障的情況也很多。
5、來(lái)自接地系統混亂時(shí)的干擾
接地是提高電子設備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地，反而會(huì )引入嚴重的干擾信號，使PLC 系統將無(wú)法正常工作。PLC 控制系統的地線(xiàn)包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂對 PLC 系統的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過(guò)屏蔽層，當發(fā)生異常狀態(tài)加雷擊時(shí)，地線(xiàn)電流將更大。
此外，屏蔽層、接地線(xiàn)和大地有可能構成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內有會(huì )出現感應電流，通過(guò)屏蔽層與芯線(xiàn)之間的耦合，干擾信號回路。若系統地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流可能在地線(xiàn)上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC 內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC 工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC 的邏輯運算和數據存儲，造成數據混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動(dòng)作。
6、來(lái)自PLC 系統內部的干擾
主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路
互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于PLC 制造廠(chǎng)對系統內部進(jìn)行電磁兼容設計的內容，比較復雜，作為應用部門(mén)是無(wú)法改變，可不過(guò)多考慮，但要選擇具有較多應用實(shí)績(jì)或經(jīng)過(guò)考驗的系統。
四、怎樣才能更好、更簡(jiǎn)單解決PLC系統干擾?
1、選用隔離性能較好的設備、選用優(yōu)良的電源、動(dòng)力線(xiàn)和信號線(xiàn)走線(xiàn)要更加合理等等，能解決干擾，但是比較煩瑣、不易操作而且成本較高。
2、利用信號隔離器這種產(chǎn)品解決干擾問(wèn)題。只要在有干擾的地方，輸入端和輸出端中間加上這種產(chǎn)品，就可有效解決干擾問(wèn)題。
五、為什么解決PLC系統干擾信號隔離器呢?
1、使用簡(jiǎn)單方便、可靠，成本低廉。
2、可大量減輕設計人員、系統調試人員工作量，即使復雜的系統在普通的設計人員手里，也會(huì )變的非常簡(jiǎn)單可靠。
六、信號隔離器工作原理
首先將PLC接收的信號，通過(guò)半導體器件調制變換，然后通過(guò)光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉換，然后再進(jìn)行解調變換回隔離前原信號或不同信號，同時(shí)對隔離后信號的供電電源進(jìn)行隔離處理。保證變換后的信號、電源、地之間獨立。
七、隔離器的選擇
隔離器位于二個(gè)系統通道之間，所以選擇隔離器首先要確定輸入輸出功能，同時(shí)要使隔離器輸入輸出模式(電壓型、電流型、環(huán)路供電型等)適應前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強度﹑總線(xiàn)通訊功能等許多重要參數涉及產(chǎn)品性能，例如：噪音與精度有關(guān)、功耗熱量與可靠性有關(guān)，這些需要使用者慎選?？傊?，適用、可靠、產(chǎn)品性?xún)r(jià)比是選擇隔離器的主要原則。