趙孝武

摘 要：PLC抗干擾能力強有利于整個系統穩(wěn)定的運行，文章從探究干擾PLC的影響因素上分析，研究了從硬件和軟件上如何進行抗干擾，提出了相應的抗干擾措施，硬件能夠抑制干擾源，軟件對抗干擾具有輔助作用，在這兩方面進行抗干擾的優(yōu)化，能夠提升PLC系統運行的可靠性和穩(wěn)定性。

關鍵詞：PLC控制系統；抗干擾；硬件；軟件

中圖分類號：TM921.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0158-02

引言

PLC控制系統的抗干擾能力與系統運行的穩(wěn)定性有很大關系，本文首先對干擾因素進行分析，確定了干擾因素主要有空間輻射，系統本身的干擾和系統外部的干擾，并且根據這些干擾因素，提出了具有針對性的建議，從硬件和軟件兩部分內容上進行抗干擾，硬件抗干擾主要是阻斷干擾源，對干擾源進行控制，但是硬件抗干擾并不能完全阻斷干擾，因此又研究了軟件抗干擾，將硬件抗干擾與軟件抗干擾進行結合，就可以有效的應對干擾，實現PLC的穩(wěn)定運行。

1 干擾PLC控制系統的因素分析

1.1 輻射干擾

通過空間以電磁波形式傳播的電磁干擾稱為輻射干擾，是由高頻感應設備、電力網絡、大型整流變壓變頻設備、無線電廣播、雷達、雷電、電視等運行產生的。如果PLC控制系統處在輻射中，則它的數據線、電源線和信號線都會轉變?yōu)樘炀€，因此受到輻射的干擾[1]。這其中，主要是兩個路徑，一是對PLC內部電路感應的輻射干擾，二是對PLC網絡通訊線路的輻射干擾[2]。

1.2 系統本身的干擾

PLC系統本身也會產生干擾，這主要是由于系統中各電路和元器件的輻射所產生的，如元器件之間不匹配、信號之間相互影響、邏輯電路之間有輻射等，在使用過程中系統本身的干擾不能消除，但是在系統選擇上要盡量選擇經過多重實驗檢驗的PLC控制系統。

1.3 外部干擾

首先是電源干擾，這又分為三個層面：一是PLC控制系統中大型設備的啟用和關停造成的欠電壓和過電壓等；二是電網短路造成的沖擊、工業(yè)電網大型設備啟動或者停止、交直流傳動裝置所引起的諧波等；三是SCR、IGBT、GTO等運行期間產生的高次諧波、寄生振蕩、噪聲等，這些都會對PLC造成干擾，產生很大的危害[3]。其次是信號傳輸干擾，PLC各類信號輸出線，在信息傳輸過程中，受空間輻射干擾，或者通過公用信號或者變送器進行干擾，這些被稱作是容性耦合干擾和感性耦合干擾。最后是接地系統的干擾。PLC系統的地線包括模擬地、數字地、直流地、保護地、屏蔽地、信號地等，接地良好可以保證PLC的可靠運行，接地的混亂可能造成電位分布不均勻和電位差的存在而引起干擾，這會影響PLC的正常穩(wěn)定運行。

2 硬件抗干擾的措施

2.1 空間電磁輻射抗干擾

PLC的電磁輻射干擾分為差模干擾和共模干擾，濾波元件是差模干擾的主要抑制器，讓一只濾波電容接在兩根電源線上，可以形成簡單的濾波電路，這能夠有效的起到抗干擾的作用，此外，采用屏蔽和隔離的方式也能夠很好地抗擊干擾；對于抑制共模干擾，最簡單的辦法就是在信號線上加裝一個共模扼流圈，就能起到很好的抑制效果。

2.2 高性能的電源

PLC干擾中有70%的干擾是從電源耦合中進入系統的，因此選擇高性能的電源可以有效地進行抗干擾。首先，可以將直流傳感器電源接地，然后選用隔離性質的電源，在一次側和二次側分別加裝屏蔽層，注意要將屏蔽層接地，并且，為了防止再次出現共模干擾，可以將輸入線和輸出線都采用雙絞線。實踐中運用此方法進行多層抗干擾，則效果非常好。其次，要選用具有較強抗干擾能力的濾波器，可以防止系統本身存在較大的輻射干擾，若存在嚴重干擾的時候，可以將濾波器接入電源之后，通過隔離變壓器來抗干擾。再次，可以運用隔離供電的方式，將PLC設備、I/O設備等分別由自己的供電設備供電，與總電路分開。也可以選擇不同的配電器與變送器分別與控制系統相連，進行多次隔離，加強抗干擾效果，最后，為了供電的可靠，可以選用在線式不間斷供電來阻斷干擾，實現電源方面干擾的隔離和減弱。

2.3 I/O信號抗干擾

這分為四個方面的內容：其一，當輸入為感性元件時，閉合觸點會有電弧產生，斷開觸點則會出現反電勢，直流電路可以通過并聯二極管解決問題，交流電路可以通過并聯RC解決問題；其二，輸出為感性負載時，交流負載中，可以通過在負載兩側并聯RC浪涌吸收裝置或者是壓敏電阻來抗干擾，壓敏電阻的額定電壓值應該在電源電壓最大值的1.3倍以上，在進行RC串聯后，RC應該靠近負載，直流負載中，可以讓繼電器線圈觸頭與聯續(xù)流二極管并聯解決問題；其三，長線傳輸中的光耦浮置的處理，在較長的線路中，運用兩極光電耦合，將線路浮置，切斷環(huán)路，可以解決阻抗匹配問題，并且還可以消除噪聲電壓和保護系統，如圖1所示；其四，I/O信號漏電處理，當信號源時，為了降低外部負載電流和輸入電流，減少阻抗，可以通過在輸入輸出端口處并聯旁路電阻。

2.4 外部配線

PLC的穩(wěn)定可靠運行與外部配線如何設計也有很大的關系，尤其是距離較遠間的傳送，運用屏蔽線和雙絞線是有效的抗干擾方法。屏蔽線對磁場干擾的屏蔽和電場干擾的屏蔽都有很明顯的效果。雙絞線兩個相鄰的節(jié)點在同一個導體上會產生相反的電動勢，可以很好地抗干擾。

2.5 完善接地系統

一個好的接地系統可以保證PLC的安全高效運行，還可以抑制外來干擾，并且還能夠減少PLC對外界釋放二次污染。系統接地方式可以分為浮地式接地、電容式接地和直接接地，PLC控制系統中選擇直接接地。

3 軟件抗干擾措施

硬件抗干擾措施在很大程度上抑制了干擾，但是很少有消除的時候，因此還需要在軟件上去努力，消除干擾。

3.1 消除“抖動”干擾

元件在接通時，有時會因為接觸的時斷時續(xù)而產生錯誤的信號，通常來講，在用普通的輸出法時，如果輸入的數據發(fā)生抖動時，輸出的數據同樣會發(fā)生抖動，這時，在算法中加入一個定時器，將輸出延時，讓輸入的觸點接通時長大于延時的時間，則干擾會被過濾掉，不會對輸出有影響。

3.2 互鎖程序保護

為了進一步提升PLC控制系統的穩(wěn)定性與安全性，只有軟件互鎖是不夠的，應該在硬件與軟件中加入互鎖功能，當觸點燒死，接觸器線圈失電，輔助觸點在物理上并沒有斷開，就會造成三線電源短路。但是在PLC接線過程中，在硬件和軟件中同時加入互鎖功能，能夠保證正反接觸器不會在同一時間接通，即不會同時存在電壓，避免發(fā)生三相短路事故。

3.3 數字濾波

數字濾波的運用能夠有效的降低信號的信噪比，模擬信號經過轉換后，可以存在不同的數據寄存器當中，利用數字濾波將干擾信號過濾掉，留下有效的信號。常用的數字濾波方式有滑動平均值濾波（遞推平均濾波法）、防脈沖干擾均值濾波（中位值平均濾波法）、程序判斷濾波（限幅濾波法）、算數平均值濾波和中值濾波等。

3.4 軟件容錯

干擾信號較多，I/O長距離傳輸信號、現場輻射較強等多種原因都會引起I/O信號輸出產生錯誤，運用容錯技術能夠在信號出現錯誤時，及時進行改正補救，保證PLC控制系統正常可靠運行。軟件容錯主要包括三個方面的內容：一是軟件延時，對于控制、開關量、檢測信號這類易抖動的應該加裝延時器，對同一信號進行多次讀取，可以有效消除干擾；二是對死循環(huán)處理，在程序死循環(huán)時，要分清是主故障還是次故障，再對其進行處理；三是程序修復技術，在程序運行過程中，若出現故障，可以重復行使指令，若執(zhí)行多次之后成功，這說明之前存在干擾，現已被消除，若依然沒成功，則可能程序本身存在錯誤。

4 結束語

隨著PLC控制系統的廣泛使用和相應技術的不斷提升，PLC控制系統的技術越來越復雜，受到的干擾越來越多，需要防控的干擾也越來越多，PLC控制系統的抗干擾能力對整個系統的安全穩(wěn)定運行起著非常重要的作用。本文作者通過實踐中的研究，找出了PLC運行過程中的干擾因素，并且從全方面考慮，運用硬件和軟件并行的措施來加強PLC控制系統抗干擾的能力，有效降低了PLC控制系統出故障的幾率，增強了PLC控制系統的抗干擾能力，有利于PLC控制系統安全穩(wěn)定的運行，在廣泛的應用中，取得了良好的經濟效益。

參考文獻：

[1]朱丹.PLC控制系統干擾原因及其解決措施[J].世界有色金屬，

2017，05（10）：168-169.

[2]黃海龍.PLC控制系統的干擾源分析與抗干擾措施[J].科技展望，2016，08（01）：149+151.

[3]牛霞，孫憲偉.PLC控制系統的干擾源及防范措施的探討[J].中國儀器儀表，2016，05（05）：58-61.