如何解决plc控制系统抗干扰问题的方法（如何解决plc控制系统抗干扰问题的问题）

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工业企业的安全生产和经济运行。系统的抗干扰能力是整个系统可靠运行的关键。自动化系统中使用的各种类型的PLC，有的集中安装在控制室，有的安装在生产现场和各种电气设备上。大多处于强电电路和强电设备形成的恶劣电磁环境中。为了提高PLC控制系统的可靠性，设计人员必须提前了解各种干扰，以有效保证系统的可靠运行。

2、电磁干扰的来源及其对系统的干扰有哪些？

影响PLC 控制系统的干扰与通常影响工业控制设备的干扰源相同。它们大多数发生在电流或电压剧烈变化的地方。这些电荷剧烈运动的地方就是噪声源，即干扰源。

干扰类型通常根据干扰原因、噪声干扰模式和噪声波形特性进行分类。其中：根据噪声产生原因的不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；根据噪声的波形和性质，分为连续噪声、偶发噪声等；根据声音干扰方式的不同，分为共模干扰和差模干扰等。共模干扰和差模干扰是常用的分类方法。共模干扰是信号与地之间的电位差，主要是由于电网串联感应的共模（同向）电压、地电位差以及空间电磁辐射在信号线上叠加而引起的。共模电压有时很大，特别是在隔离性能较差的供电室。发射机输出信号的共模电压一般较高，有的可高达130V以上。共模电压可以通过不对称电路转换为差模电压，直接影响测量和控制信号并导致元件损坏（这就是某些系统I/O模块损坏率较高的原因）。这种共模干扰可以是直流，也可以用于通信。差模干扰是指信号两极之间的干扰电压。它主要是由于信号与不平衡电路转换共模干扰形成的电压之间的空间电磁场的耦合感应造成的。这种干扰直接叠加在信号上，直接影响测控精度。

3、PLC控制系统中的电磁干扰源主要有哪些？

(1)来自太空的辐射干扰

空间辐射电磁场（EMI）主要是由电网、用电设备、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等瞬态过程产生的，通常称为辐射干扰，其分布极其复杂。如果将PLC系统放置在射频场中，辐射干扰将会被恢复，其影响主要通过两个路径；一是PLC内部的直接辐射，由电路感应引起；另一种是PLC内部通信对网络的辐射，由通信线路中的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备的布局以及设备产生的电磁场的大小，尤其是频率有关。一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

(2)系统外部引线的干扰

主要通过电源线和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国的工业现场更为严重。

(3)电源干扰

实践证明，由于电源引入的干扰而导致PLC控制系统故障的情况很多。这是在调试某个项目的时候遇到的。更换隔离性能更高的PLC电源后问题得到解决。

PLC系统的正常供电由电网供电。由于电网覆盖面广，会受到各个空间的电磁干扰，在线路上感应出电压和电路。特别是电网内部的变化，如开关操作浪涌、大型电力设备的启停、交直流旋转设备引起的谐波、电网短路暂态冲击等，均通过输电线路到达电源。 PLC电源通常采用隔离电源，但其结构和制造工艺因素使其隔离度并不理想。事实上，由于分布参数，特别是分布电容的存在，隔离是不可能的。

(4)信号线引入的干扰

PLC控制系统连接的各种信号传输线除了传输各种有效信号外，总会有外界干扰信号侵入。这种干扰主要有两种途径：一是通过变送器串联的电网或共用信号仪表的电源产生的干扰，这往往被忽视；二是来自电网的干扰。另一种是空间中电磁辐射感应引起的干扰，即外部对信号线的干扰。感应干扰非常严重。信号引入的干扰会导致I/O信号工作异常，大大降低测量精度。严重时会造成元件损坏。对于隔离性能较差的系统，还会造成信号之间的相互干扰，引起共地系统总线的倒流，引起逻辑数据的变化、故障和死机。 PLC控制系统中因信号干扰而造成I/O模块损坏的情况相当严重，由此引起的系统故障也不少。

(5)混沌接地系统的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确接地不仅可以抑制电磁干扰的影响，还可以抑制来自设备的干扰；而错误的接地会引入严重的干扰信号，使PLC系统无法正常工作。 PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地。混沌接地系统对PLC系统的干扰主要是由于各接地点电位分布不均匀，不同接地点之间存在接地电位差，引起接地环路电流，影响系统的正常运行。例如，电缆屏蔽层必须在一点接地。如果电缆屏蔽层的A 端和B 端均接地，则会存在接地电位差，电流将流过屏蔽层。当出现异常情况、雷击时，接地电流会较大。

另外，屏蔽层、地线和大地可以形成闭合回路。在变化的磁场作用下，屏蔽层中会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合对信号回路产生干扰。如果系统地和其他接地搞乱了，由此产生的地环流可能会在地线上产生不均匀的电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。 PLC的逻辑电压抗干扰能力较低，逻辑地电位的分布干扰很容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布会导致测量精度下降，并造成信号测控的严重失真和误动作。

(6)来自PLC系统内部的干扰

它主要是由系统内部元件和电路（例如逻辑电路）之间的相互电磁辐射引起的。

相互辐射及其对模拟电路的影响、模拟地与逻辑地的相互作用、元件的不匹配使用等，这些都属于PLC制造商对系统的电磁兼容设计。相对复杂，不能作为申请部门更改。不需要考虑太多，但一定要选择应用成果较多或者经过测试的系统。

4、如何更好、更简单地解决PLC系统干扰？

(1)选择隔离性能较好的设备，选择优良的电源，更合理地走线电源和信号线也能解决干扰，但比较笨重，操作困难，成本高。

(2)使用信号隔离器等产品解决干扰问题。只要在有干扰的输入端和输出端之间添加本产品，就可以有效解决干扰问题。

5、为什么要选择信号隔离器来解决PLC系统干扰？

(1)使用简单、方便、可靠、成本低。

(2)可以大大减轻设计人员和系统调试人员的工作量。即使是复杂的系统在普通设计师手中也会变得非常可靠。

6. 信号隔离器如何工作？

首先，PLC接收到的信号通过半导体器件进行调制和转换，然后通过光学或磁传感器件进行隔离和转换，然后解调和转换回原始信号或隔离前的不同信号，同时，隔离信号的电源是隔离的。确保转换后的信号、电源、地独立。

7. 信号隔离器的作用是什么？

(1)保护下级控制回路。

(2)减少环境噪声对测试电路的影响。

(3)抑制公共接地、变频器、电磁阀及未知脉冲对设备的干扰；同时对下级设备限制电压、电流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁阀、PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实保护。标准系列导轨结构，安装方便，能有效隔离：输入、输出、电源与地之间的电位。可以克服变频器噪声和各种高低频脉动干扰。

8、现在市场上的隔离器品牌非常多，价格也各不相同。如何选择？

隔离器位于两个系统通道之间，因此在选择隔离器时，首先要确定输入输出功能，同时适配隔离器的输入输出模式（电压型、电流型、环路供电方式）类型等）到前端和后端通道接口模式。此外，还有精度、功耗、噪声、绝缘强度、总线通讯功能等与产品性能相关的许多重要参数。比如噪声与精度有关，功耗、发热与可靠性有关，这些都需要用户慎重选择。总之，适用性、可靠性、产品性价比是选择隔离器的主要原则。