1 概述

    可編程控制器是以微處理器為基礎的通用工業控制裝置，可編程控制器(Programmable Logic Controller)簡稱為PLC，它的應用面廣、功能強大、使用方便，已經成為當代工業自動化的主要支柱之一，在工業生產的所有領域得到了廣泛的使用。就PLC本身來說，在設計和制造過程中廠家已采取了多層次的抗干擾措施，具有一定的穩定性和可靠性，但由于PLC的應用場合越來越廣，應用環境越來越復雜，所受的干擾也就越來越多，使系統不能正常工作。因此，研究PLC控制系統抗干擾信號的來源、成因及其抑制措施，對于提高PLC控制系統的抗干擾能力及可靠性具有重要的意義。

2 影響PLC控制系統千擾的主要因素

    影響PLC控制系統干擾的主要因素很多，主要的有下面幾種：

1)輻射干擾輻射電磁場主要是由電力電網、電氣設備的暫態過程、雷電，無線電廣播、電視和雷達等產生的，通常稱為輻射干擾，。若此時PLC置于其輻射場內，其信號、數據線和電源線即可充當天線接受輻射干擾 此種干擾與現場設備布置及設備所產生的電磁場的大小，特別是與頻率有關。

2)來自系統外部電源、信號線等的干擾

a)來自電源的干擾：PLC的正常供電電源均由電網供電．因而會直接影響到PLC的正常工作。由于電網覆蓋范圍廣，它籽受到所有空間的電磁干擾而產生持續的高頻諧波干擾。特別在斷開電網中的感性負載時產生的瞬時電壓峰值是額定值的幾十倍，其脈沖功率足以損壞PLC半導體器件，并且含有大量的諧波可以通過半導體線路中的分布電容、絕緣電阻等侵入邏輯電路，引起誤動作，再者在現代工業中，開關操作浪涌、大型電力設備的起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等均能在電網中形成脈沖干擾。

b)來自信號線的干擾：PLC控制設備的運行，總會有很多信號線的參與，然而在信號傳輸的過程中，除了傳輸有效的數據外，總會有干擾信號的侵入．此時就形成了干擾。此干擾主要有兩種途徑：一是變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源干擾，這往往被忽略；二是信號線上的外部感應干擾，其中靜電放電、脈沖電場及切換電壓為主要干擾來源。由信號線引入的干擾會引起I／O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。若系統隔離性能較差，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統總線回流，造成邏輯數據變化、誤動作甚至死機。

c)來自不規范接地的干擾：PLC控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。而不規范的接地就有可能對各個接地點造成不同的地電位差，引起地環路電流以及信號工模干擾，影響系統正常工作。3提高系統抗千擾能力措施

抗干擾的措施主要分為兩種：一是硬件方面；二是從軟件方面。下面逐一對這兩個方面進行分析：

1)從硬件方面來說在設計PLC控制系統時，通過在正確選擇PLC、正確選擇接地點，接地方式、合理配置供電電源和I／O端的接線等措施，可有效提高系統的抗干擾能力。

a)PLC的選擇：選用PLC時，要選擇有較高抗干擾能力、尤其是外部抗干擾能力以及包括電磁兼容性(EMC)好的產品，如采用浮地技術，隔離性能好的PLC品牌。同時要根據應用的具體環境(電磁環境)合理選擇PLC，由于我國采用的是220V高內阻電網制式，而歐美地區是110V低內阻電網，我國電網內阻大，零點電位漂移大，地電位變化也就大，工業企業現場的電磁干擾至少要比歐美地區高4倍以上，因而對系統擾干擾能力也就更高，在國外能正常工作的PLC產品在國內就不一定能可靠運行，因此在采用國外PLC產品時應按我國的標準(GB／Tl3926)合理選擇。

b)正確選擇接地點，完善接地系統：接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統是PLC控制系統抗電磁干擾的重要措施之一。

c)電源部分的抗干擾方法：電源變壓器是電源部分的主要元件，為了抑制電網中的干擾，一般選用隔離變壓器，且變壓器容量應比實際需要大1．2～1．5倍左右。在使用中應要求變壓器的屏蔽層良好接地，次級線圈連接線要使用雙絞線，以減少電源線問干擾。

PLC供電系統可采用如下方式，控制器和I／O系統分別由各自的隔離變壓器供電，并與主電路電源分開。當某一部分電源出了故障時，而不會影響其他部分，如輸入、輸出供電中斷時，控制器仍能繼續供電，提高了系統的可靠性。

d)I／O端的接線

輸入接線：

①輸入接線一般不要太長。但如果環境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當長些。

②輸入／輸出線不能用同一根電纜，輸入／輸出線要分開。

③盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。

2)從軟件設計方面提高系統抗干擾能力PLC內部具有豐富的軟元件，如定時器、計數器、輔助繼電器等，利用它們設計一些程序，可以屏蔽輸入元件的誤信號，防止輸出元件的誤動作，提高系統的抗干擾能力。

a)延時控制：控制器的外部開關量和模擬量輸入信號，由于噪聲、干擾、開關的誤動作、模擬信號誤差等因素的影響。不可避免會形成輸入信號的錯誤，引起程序判斷失誤，造成事故。當按鈕、開關作為輸入信號時，則不可避免產生抖動。輸入信號是繼電器觸點，有時會產生瞬間跳動，將會引起系統誤動作。在這種情況下，可采用定時器延時來去掉抖動，定時時間根據觸點抖動情況和系統要求的響應速度而定，這樣可保證觸點確實穩定閉合(或斷開后)才執行。

b)軟件濾波：對于模擬信號，可采用多種軟件濾波方法來提高數據的可靠性。連續采樣多次，采樣間隔根據A／D轉換時間和信號的頻率而定。采樣數據先后存放在不同的數據寄存器中，經比較后取中間值或平均值作為當前輸入值。常用的濾波方法有：①程序判斷濾波。②中值濾波。③滑動平均值濾波；④去極值平均濾波；⑤算術平均值濾波，⑥防脈沖干擾平均值濾波。

結語

    以上的措施，經若干PLC控制系統現場實際運行表明，能夠消除現場干擾信號的影響，保證系統的可靠運行。PLC控制系統中的干擾是一個十分復雜的問題，因此在抗干擾設計中應綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，對有些干擾情況還需做具體分析，采取對癥下藥的方法，才能夠使PLC控制系統正常工作。