抑制PLC系统干扰源的有效对策分析

摘　要：摘要：本文以PLC系统为研究对象，结合工业企业生产运行实际情况，从PLC系统存在的干扰源以及抑制PLC系统干扰源的有效对策这两个方面入手，围绕PLC系统干扰源的抑制措施这一中心问题展开了较为详细的分析与阐述，并据此论证了针对PLC系统干扰源进行有效抑制在进一步提高PLC运行质量与运行效率，确保工业生产稳定运行的过程中所发挥的重要作用与意义。

关键词：关键词：PLC系统；干扰源；抑制；对策

中图分类号：TP393    文献标识码：A     文章编号：

    对于整个工业控制领域而言，PCL作为一种稳定性极高且可靠性性能表现优越的综合性控制装置，其在工业控制中的应用日趋严格与完善。作为工业控制核心的PLC系统应当以其运行稳定性及可靠性的提升，最大限度的实现工业企业生产运行的安全性与经济性，这从某种程度上来说也论证了抑制PLC系统干扰源的重要意义及价值所在。然而当前的实际情况在于：PLC系统长时间处于复杂运行环境当中，周围强电电路及强电设备均比较多，控制系统运行所处的电磁环境相关条件并不理想，由此导致其在长时间且持续性的运行过程当中极易造成各种类型的干扰。如何针对PLC系统干扰源进行有效的抑制处理，确保PLC系统运行的可靠性与稳定性，已成为现阶段相关工作人员最亟待解决的问题之一。那么，现阶段PLC系统存在哪几种类型的干扰源？PLC系统干扰源应当如何予以有效且合理的抑制呢？本文试针对以上问题做详细分析与说明。                  
1. PLC系统存在的干扰源
   1.1来自于空间辐射的干扰：空间辐射电磁场主要是由电力系统运行设备、雷电、雷达以及高频感应加热装置在系统运行过程当中所产生的电磁及静电感应所引起的，我们一般称之为辐射干扰。这种干扰最显著的特点在于：其干扰是瞬时性且突发性的。在PLC系统面临空间辐射干扰的情况下，不仅可能导致系统出现失调、不稳定或是误动等操作性问题，同时也有可能致使系统出现失灵或是损毁性问题。     
   1.2来自于电源的干扰：一般情况下，PLC 系统运行状态下正常的供电电源均来自于电网供电。受到电网覆盖范围较广这一限定性因素的影响，PLC系统供电将有可能受到所有空间电磁干扰在线路上的感应电流及感应电压。特别是在电网系统内部变化因素影响下（包括电力设备频繁性启动/停止、交流及直流传统装置以及开关操作浪涌问题所造成的谐波及短路等质量问题），由输电线路传输至电源原边，进而对PLC系统运行造成一定影响与干扰。       
   1.3 来自于系统内部的干扰：PLC系统面临的内部干扰主要是指PLC系统内部元器件以及电路之间相互性电磁辐射。这一问题要求PLC系统制造方在对PLC控制装置进行设计及制造的过程当中将干扰因素的消除作为一大关键设计指标，以此达到提高系统稳定性的关键目的。

二、抑制PLC系统干扰源的有效对策
   2.1电源部分的有效拦截措施：实践研究结果表明：空间辐射干扰与工业生产现场设备布置情况以及设备运行状态下电磁场的实时频率及大小参数存在一定的关系。有研究学者明确指出：在空间磁场强度参数高于3×10-6T的情况下，空间磁场区域内的计算机运行将会出现一定的误动及误算问题，而在空间磁场强度参数高于2.4×10-4T的情况下，空间磁场区域内的计算机运行势必会出现永久性的损害问题。对于PLC系统而言，来自于空间辐射的干扰源可能导致运行空间产生一定的强磁场与强电场，同时也加重系统运行过程中的过电压问题。从电源部分对此类干扰源进行抑制，就好比就源头上控制干扰源的扩展与蔓延。具体而言，电源部分的干扰源拦截应从以下两个方面入手。
    (1)电源部分干扰源的拦截措施：下图（见图1）为当前技术条件支持下PLC系统电源部分干扰源的拦截示意图。PLC系统交流部分增设有一只比例为1：1的防雷隔离变压器装置（注意：该变压器装置耐压等级应当控制在3500V以上）。防雷隔离变压器装置初级与企业220V等级电源相连接，次级与220V等级测控系统相连接。值得注意的是：该防雷隔离变压器装置1：1的比例特性使其在实际运用过程当中仅针对电能做出了一般性隔离，针对整个PLC系统运行状态下的干扰源抑制效果并不显著。考虑到此问题，在防雷隔离变压器装置初级及次级外联位置均并联有一只氧化锌压敏电阻（设置氧化锌压敏电阻装置的目的在于正对流经变压器装置外联电源的雷电波予以合理且高效的抑制）。在正常工作状态下（临界电压值参数高于外加电压值参数），该氧化锌压敏电阻会呈现出高阻状态，若其运行过程当中流过电流仅为uA数量级，该电阻会表现出明显的开路状态。而一旦出现强烈过电压流过此反应装置（临界电压值参数低于外加电压值参数），该氧化锌压敏电阻能够在第一时间转变为具备10-9s响应速度的低电阻装置，从而使流经该电阻装置的过电压能够以放电电流的方式得到有效的吸收。而在浪涌过电压状态后，电路电压恢复至正常运行状态，氧化锌压敏电阻又会恢复至初始高阻状态，以此达到对电源部分各类干扰源的合理抑制。

图1：PLC系统电源部分干扰源拦截示意图
    (2)半浮空与泄放技术措施分析：通过设置屏蔽电缆、应用半浮空及泄放技术的方式能够针对PLC系统及计算机系统来自于空间辐射的干扰问题予以较为高效的控制。对于半浮空技术而言，通俗的阐述方法为机壳接保护地方式，在应用此技术措施对PLC系统空间辐射干扰源进行抑制的过程当中，其主控部分PCB板装置应当在保护地与系统地之间连接一只性能表现优越电容装置（电容参数应当在1uF左右）与电阻值较高（测定电阻参数应当在2MΩ～4MΩ范围之内）的电阻装置，其结构示意图如下图所示（见图2）。很明显，图中所示瞬变电压抑制器装置在反向应用状态其基本特性与上文所述的氧化锌压敏电阻基本一致，其在实际应用过程当中可趁手的瞬时脉冲电流峰值参数可达到数百安培参数以上，且在嵌位时间上表现出了优越氧化锌压敏电阻的优势（瞬变电压抑制器装置自初始位置上升至击穿电压最小值参数的有效时间经测定仅为1×10-12s）。还有一个方面的问题需要特别关注：图中所示的电容C装置在实际应用中有着一定的隔直作用。换句话来说，电容C装置相对于脉冲波有着较好的泄放特性。在电容C位置出现较大静电积累问题的情况下，电容C同样能够提供相应的放电回路，并且其实际参数能够依照现场运行情况，由工作人员进行合理调节与控制。

　 　 　 　 图2：半浮空与泄放电路结构示意图
   2.2电缆 原材的选取及敷设方式分析：对于PLC系统所处的电路运行环境角度上来说，通过对信号电缆的合理选取，各关键设备装置相对于干扰源的抑制性能能够得到更为稳定的发挥。在当前技术条件支持下，标准型号电缆的应用作为普遍，采用0.75mm²参数的两芯带屏蔽双绞线能够确保电缆选取的实用性、经济性与抗干扰特性得到稳定发挥。而在电缆的敷设过程当中，还有几个方面的问题需要现场作业人员特别关注与重视：①不同类型信号的传输作业应当由不同电缆完成。信号电缆的实际敷设作业应当参照所传输信号类型的分层方式进行实现；②数字信号与模拟信号不得合用同一根多芯电缆，且信号传输电缆应当与电源线电缆明确区分，独立运行；③信号电缆敷设过程当中应当确保所敷设电缆的完整性，杜绝敷设电缆出现任何形式的接头问题；④信号电缆敷设位置的选取应当尽可能的与空间运行环境内的大功率电机装置等感性负载保持一定距离；⑤信号电缆与电源线缆敷设线槽应当相区分，且最大限度的避免以上两种类型电缆敷设的近距离与平行性。若受到实际施工情况影响而必须将信号电缆与电源线缆放置在一起，则应当确保以上两种电缆敷设有效间隔距离参数在60cm以上。一方面，以增设隔板的方式确保两者间隔距离的有效性；另一方面，将信号电缆装入镀锌金属管当中，确保防护有效。
   2.3接地系统的完善措施：相关工作人员必须清醒的认识到一个方面的问题：接地系统的目的并不仅仅在于确保整个运行系统的安全性。与此同时，接地系统的完善还能够有效提升PLC系统的抗干扰性能，将电磁干扰有效抑制并合理消解。在这一过程当中，应重点关注以下几个方面的问题。
    (1)工作接地完善措施：工作接地应当于保护接地严格区域，控制柜装置应采用绝缘板将其与地面相隔离。考虑到等位店里会在信号电缆两端存在一定电位差的情况下通过屏蔽层进入模拟回路当中，进而导致PLC系统运行面临共模干扰影响，为此连接模拟信号的电缆屏蔽层仅采取一端接地的连接方式。现场作业人员应当将输入检测信号线的屏蔽层在信号接收端进行接地处理，输出控制信号线的屏蔽层需要在被控制设备位置进行接地处理。在此基础之上，若检测到PLC系统运行还存在一定干扰，则现场工作人员就需要通过增设电容滤波或是信号光电隔离器装置的方式，强化信号运行状态下的抗干扰特性。
    (2)系统接地完善措施：PLC系统从本质上来说属于高速低电平控制装置的一种，系统接地应选取直接接地方式。考虑到信号电缆分布电容参数与输入装置滤波信号等诸多因素的影响，系统运行装置间的信号交换频率经测定多表现在1MHz单位以内。这也就决定了PLC控制系统的接线方式应当优选一点或是串联一点的接地方式。特别值得注意的一点在于：若实际操作过程当中接地装置之间的间隔距离设置比较大，则应当优选串联一点接地方式。且系统接地过程当中应选取的接地线材质应当以铜导线位置，铜导线截面面积应当控制在22mm²参数以上，且PLC系统接地点应当保持与强电设备接地点10m以上的间隔距离。

3.结束语
    对于工业生产建设作业而言，在全球经济一体化进程不断加剧与城市化建设规模持续扩大的背景作用之下，工业生产建设在整个国民经济建设发展过程当中所占据的地位日益关键，其所发挥的重要作用也是不容小觑的。可以说，新时期的工业生产建设事业不仅关系到社会大众生活水平的稳定提升，关系到国民经济的稳定发展，同时也关系到现代经济社会的优化与完善。在自动化技术发展日趋蓬勃与完善的背景作用之下，工业生产与自动化控制的融合是极为关键且必要的。假如受到干扰源影响，导致控制装置无法将自动控制效果完全发挥出来，设计并应用自动控制装置的初衷也就无法得到有效实现。针对PLC系统中的各类型干扰源进行有效抑制，确保自动化控制性能的稳定发挥，将工业生产实际问题及时且高效的解决，这也正是本文研究的中心与主旨所在。

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