PLC控制系统抗干扰技术设计策略

1、PLC控制系统抗干扰技术设计策略中文摘要自动化系统所使用的各种类型PLC中，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力，另一方面要求应用部门在工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。关键词 PLC,industry automation,anti-interference,可编程控制器,自动化Title:PLC control system anti-jamming technology des

2、ign strategyAbstractAutomation systems used in various types of PLC , some centrally installed in the control room , some installation on production sites and electrical equipment , most of them in a harsh electromagnetic environment formed by the strong electric circuits and power installations .Ke

3、ywords PLC industry automation anti-interference Programmable controllers automation目录1 PLC控制系统的安装和使用环境···············1.1 PLC的电源与接地···············

4、3;····1.2 软硬件的抗干扰措施··················2 干扰源························

5、3;3 PLC系统中的抗干扰分析及措施···············4 PLC控制系统的抗干扰设计·················参考文献···········

6、3;·············1.PLC控制系统的安装和使用环境：PLC是专为工业控制设计的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。但是在PLC控制系统中，如果环境过于恶劣，或安装使用不当，会降低系统的可靠性。PLC使用环境温度通常在0 55范围内，应避免太阳光直接照射，安装位置应远离发热量大的器件，同时应保证有足够大的散热空间和通风条件。环境湿度一般应小于85%，以保证PLC有良好的绝缘。在含有腐蚀性气体、浓雾或粉尘的场合，需将PLC封闭安装。此外，

7、如果PLC安装位置有强烈的振动源，系统的可靠性也会降低，所以应采取相应的减振措施。PLC的电源与接地：PLC本身的抗干扰能力一般都很强。通常，只能将PLC的电源与系统的动力设备电源分开配线，对于电源线来的干扰，一般都有足够强的抑制能力。但是，如果遇上特殊情况，电源干扰特别严重，可加接一个带屏蔽层的隔离变压器以减少设备与地之间的干扰，提高系统的可靠性。如果一个系统中含有扩展单元，则其电源必须与基本单元共用一个开关控制，也就是说，它们的上电与断电必须同时进行。良好的接地是保证PLC安全可靠运行的重要条件。为了抑制附加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接专用地线，并且接地点要与其它设备分开。若

8、达不到这种要求，也可采用公共接地方式。但是禁止采用串联接地方式，因为它会使各设备间产生电位差而引入干扰。此外，接地线要足够粗，接地电阻要小，接地点应尽可能靠近PLC。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗干扰的重要措施之一。接地在消除干扰上起很大的作用。这里的接地是指决定系统电位的地，而不是信号系统归路的接地。在PLC控制系统中有许多悬浮的金属架，它们是惧空中干扰的空中线，需要有决定电位的地线。交流地是PLC控制系统供电所必需的，它通过变压器中心点构成供电两条回路之一。这条回路上的电流、各种谐波电流等是个严重的干扰源。因此交流地线、直流地线、模

9、拟地和数字地等必须分开。数字地和模拟地的共点地最好置悬浮方式。地线各点之间的电位差尽可能小，尽量加粗地线，有条件可采用环形地线。系统地端子(LG)是抗干扰的中性端子，通常不需要接地，可是，当电磁干扰比较严重时，这个端子需与接大地的端子(GR)连接。PLC的输入、输出设备：输入电路是PLC接受开关量、模拟量等输入信号的端口，其元器件质量的优劣、接线方式及是否牢靠也是影响控制系统可靠性的重要因素。以开关量输入为例，按钮、行程开关的触点接触要保持在良好状态，接线要牢固可靠。机械限位开关是容易产生故障的元件，设计时，应尽量选用可靠性高的接近开关代替机械限位开关。此外，按钮触点的选择也影响到系统的可靠性

10、。在设计电路时，应尽量选用可靠性高的元器件，对于模拟量输入信号来说，常用的有420mA、020mA直流电流信号；05V、010V直流电压信号，电源为直流24V。对于开关量输出来说，PLC的输出有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出三种形式，具体选择哪种形式的输出应根据负载要求来决定，选择不当会使系统可靠性降低，严重时导致系统不能正常工作。如晶闸管输出只能用于交流负载，晶体管输出只能用于直流负载。此外，PLC的输出端子带负载能力是有限的，如果超过了规定的最大限值，必须外接继电器或接触器，才能正常工作。外接继电器、接触器、电磁阀等执行元件的质量，是影响系统可靠性的重要因素。常见的故障有线圈短路、机械

11、故障造成触点不动或接触不良。这一方面可以通过选用高质量的元器件来提高可靠性，另一方面，在对系统可靠性及智能化要求较高的场合，可以根据电路中电流异常的情况对输出单元的一些重点部位进行诊断，当检测到异常信号时，系统按程序自动转入故障处理，从而提高系统工作的可靠性。若PLC输出端子接有感性元件，则应采取相应的保护措施，以保护PLC的输出触点。为了防止或减少外部配线的干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出应分别使用各自的电缆；对于集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线、必须使用屏蔽电缆，屏蔽电缆在输入、输出侧悬空，而在控制侧接地。软件抗干扰措施：硬件抗干扰措施的目的是尽可能地切断干扰进入控制系统，但

12、由于干扰存在的随机性，尤其是在工业生产环境下，硬件抗干扰措施并不能将各种干扰完全拒之门外，这时，可以发挥软件的灵活性与硬件措施相结合来提高系统的抗干扰能力。1、利用"看门狗"方法对系统的运动状态进行监控。PLC内部具有丰富的软元件，如定时器、计数器、辅助继电器等，利用它们来设计一些程序，可以屏蔽输入元件的错误信号，防止输出元件的误动作。在设计应用程序时，可以利用"看门狗"方法实现对系统各组成部分运行状态的监控。如用PLC控制某一运动部件时，编程时可定义一个定时器作"看门狗"用，对运动部件的工作状态进行监视。定时器的设定值，为运动部件所

13、需要的最大可能时间。在发出该部件的动作指令时，同时启动"看门狗"定时器。若运动部件在规定时间内达到指定位置，发出一个动作完成信号，使定时器清零，说明监控对象工作正常；否则，说明监控对象工作不正常，发出报警或停止工作信号。2 、消抖。在振动环境中，行程开关或按钮常常会因为抖动而发出误信号，一般的抖动时间都比较短，针对抖动时间短的特点，可用PLC内部计时器经过一定时间的延时，得到消除抖动后的可靠有效信号，从而达到抗干扰的目的。3 、用软件数字滤波的方法提高输入信号的信噪比。为了提高输入信号的信噪比，常采用软件数字滤波来提高有用信号真实性。对于有大幅度随机干扰的系统，采用程序限幅

14、法，即连续采样五次，若某一次采样值远远大于其它几次采样的幅值，那么就舍去之。对于流量、压力、液面、位移等参数，往往会在一定范围内频繁波动，则采用算术平均法。即用n次采样的平均值来代替当前值。一般认为：流量n= 12，压力n=4最合适。对于缓慢变化信号如温度参数，可连续三次采样，选取居中的采样值作为有效信号。对于具有积分器A/D转换来说，采样时间应取工频周期(20ms)的整数倍。实践证明其抑制工频干扰能力超过单纯积分器的效果PLC控制系统中电磁干扰的主要来源(1)来自空间的辐射干扰空间的辐射电磁场(EMI)主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生

15、的，通常称为辐射 干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径;一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰;而是 对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，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)来自系统外引线的干扰主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。(3)来自电源的干扰实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的PLC电源，问题才得到解 决。P

16、LC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开 关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工 艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。(4)来自信号线引入的干扰与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用 信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略;二是信号线受空间电磁辐射感

17、应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起 I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变 化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。(5)来自接地系统混乱时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。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地，反 而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地

18、系统混乱对PLC系统的干扰主要 是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接 地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态加雷击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回 路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容 限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成

19、数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控 的严重失真和误动作。(6)来自PLC系统内部的干扰主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内 容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。干扰源：影响PLC控制系统地干扰源与一般影响工业控制设备地干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声

20、干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中按噪声产生的原因不同分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按嗓声干扰模式不同，分为共模于扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压跌加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电时，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130 V以上。共模电抓通过不对称电路可转换成差模电压控制工程网版权所有，直接影响测控信号，造成元器件损坏(这就是一些系统UO模件损坏率较高的主要原因)

21、这种共摸干扰可分为直流，亦可为交流。差模千扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间藕合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。(1)来自空间的辐射干扰。空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径；一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频

22、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)来自系统外引线的干扰。主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。(3)来自电源的干扰。实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的PLC电源，问题才得到解决。PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造

23、工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。(4)来自信号线引入的干扰。与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏

24、数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。（5）来自接地系统混乱时的干扰。接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态加雷击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可

25、能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。（6）来自PLC系统内部的干扰。主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路，互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造

26、厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。（7）电源侧的工频干扰。它由电源进入PLC装置，造成系统工作不正常。（8）线路传输中的静电或磁场耦合干扰，以及周围高频电源的辐射干扰，静电耦合是通过信号线与电源线之间的寄生电容，磁场耦合发生在长布线中线间的寄生互感上，高频辐射是通过高频交变磁场与信号间的寄生电容。（9）PLC控制系统的接地系统不当引起的干扰。因此，在实际设计中往往从以下几个方面考虑：（1）对程序和数据的保护。（2）对工业生产环境的适应性。（3）故障安全原则，系统间独立性原则与冗余及容错结构。（4）运行

27、时的实时性和连续性。为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施：抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提高装置和系统的抗干扰能力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。抑制电源系统引入的干扰：为了抑制电网大容量设备起停引起的电网电压波动及工频干扰，这方面可采用隔离变压器，并进行滤波，所有屏蔽层进行良好接地。安装与布线额的抗干扰设计应用：在大地电位变化较大的场所，PLC系统受到共模干扰，而且很容易转变为串模干扰，因此控制系统的接地系统设计就尤为重要。控制系统的接地方式采用独立接地方。接地时应注意：接地线应尽量短且截面积应大于2mm ； 接地点尽量

28、靠近控制器；接地线应避开强电回路和主回路的电线，无法避开时应垂直交叉；接地电阻应小于2。PLC电源线、IO电源线、输入信号线、输出信号线、交流线、直流线分别使用各自的电缆， 且尽量分开布线。开关量信号线和模拟量信号线也尽量分开布线。而且，模拟量信号线应需要屏蔽电缆，并将电缆的屏蔽层接地；数字传输线也要采用屏蔽电缆，并将电缆的屏蔽层接地； 当交流与直流的输入和输出信号线不得不问时使用同一配线管时，直流输入、输出信号线要使用屏蔽电缆，并将屏蔽层接地。输入信号的抗干扰设计与应用：输入设备的输入信号的线间干扰(差模干扰)用输入模块的滤波器可以使其衰减，然而，输入信号线与地问的共模十扰在控制器内部回路产

29、生的电位差仍会引起控制器误动作。因此， 为了抗共模 F扰，控制器要良好接地。当输入信号源为感性元件，输出负载的负载特性为感性元件时，为了防止反冲感应电势或浪涌电流损坏模块，对于交流输入信号在负载俩端并联电容C和电阻R， 对于直流输入信号并联续流二极管VD。输出信号的抗干扰设计：交流感性负载场合下，在负载两端并接浪涌吸收器；直流负载场合下，在负载两端并接续流二极管VD， 以抑制输出信号的干扰。输入输出信号漏电流地处理：当输入信号源为晶体管，或是光电开关输出类型时，当输出元件为双向，或是晶体管输出而外部负载又很小时会因为这类输出元件在关断时有较大地漏电流，使输入电路和外部负载电路不能关断，导致输入

30、与输出信号地错误。为此，在这类输入、输出端要并联旁路电阻，以减小PLC输入电流和外部负载上的电流。输入输出信号采用光电隔离措施的抗干扰设计：利用光电耦合器的开关特性实现输入和输出信号的完全隔离，是抑制干扰的有效措施之一。在3MZ203D专用磨床的PLC控制系统中，采用了以上几种方式的抗干扰措施，取得了良好的系统抗干扰能力，该系统经过了一段时间的使用，未出现由于干扰而引起的误动作，整个PLC系统的故障率也下降了，系统运行正常。电缆选择的敷设：为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置敷电电缆的辐射电磁干扰。在工程中，因采用钢带恺装屏蔽电力电缆，从而降低动力电缆生产的电磁干扰。长距离配线时，输人

31、信号线与输出信号线分别使用各自的线缆。交流信号与直流信号分别使用各自的线缆输人输出信号线与高电压、大电流的动力线分开配线。集成电路或晶体管设备的输人、输出信号线，必须使用屏蔽线缆。避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。I/0模块的定性分析：绝缘的输入、输出信号和内部电路抗干扰。绝缘的抗干扰性能好；双向晶闸管和晶体管型的无触点输出在PLC控制器侧产生的干扰小；输人模块允许的输人信号ON-OFF电压差大，抗干扰性能好；输人信号响应时间慢的输人rl块抗f扰性能好。因此，从抗干扰的角度考虑，I/0模块选型时应考虑以下因素:干扰多的场合，使用绝缘型的I/O模块；安装在控制对象侧的I/O模块要

32、使用绝缘型的I/0模块；无外界干扰的场合，可使用非绝缘型的I/O模块。防精入信号干扰：除采用滤波器和控制器良好接地来抑制干扰外，还可考虑以下抗输人干扰的措施。在输入端有感性负荷时，为了防止反冲击感应电动势，在负荷两端并接电阻和电容(为交流输人信号时),或并接续流二极管(为直流输人信号)。交疏输入方式时，电阻、电容的选择要恰当，才能起到较好的效果。负荷容量在1OVA以下一般选0。1μF、120；负荷容量超过1OVA则选用0。47F、47比较合适。如果与输人信号并接的电感性负荷较大时，使用继电器中转效果更好。防感应电压的措施K DA。输人端并接浪涌吸收器，在长距离配线和大电流场合，感

33、应电压大，可用继电器转换。防止输出信号的干扰：输出信号干扰的产生:感性负荷场合，输出信号由OFF变成ON时产生突变电流，从ON到OFF时产生反向感应电动势，所有这些，都可能产生干扰。防止干扰的措施:(1)交流感性负载，在负载的两端并接R,C作为浪涌吸收器。交流220V电压功率为400VA左右时R，C的值分别为47,0。47F,R,C越靠近负载，其抗干扰效果越好。(2)直流负载场合，在负载的两端并接续流二极管，二极管也要靠近负载，二极管的反向耐压应时负载电压的4倍。控制器将开关最输出的场合，不管控制器本身有无抗干扰措施，都最好采取交流负载和直流负载的抗干扰对策。在开关时产生较大干扰的场合，交流负

34、载可使用双向晶闸管输出模块。在控制盘内用中间继电器进行中间驱动负载的方法时很有效的。对于电子设备的抗干扰技术，主要原则是抑制于扰源,PLC可编程控制器输出信号的干扰，可通过良好的接地引人大地，从而减少干扰的影响。PLC控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品，且有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以全面考虑，并结合具体情况进行综合设计，才能保证系统的电磁兼容性和运行可靠性。进行具体工程的抗干扰设计时，应主要注意以下两个方面。1设备选型。 在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔

35、离性能好的PLC系统；其次还应了解生产厂家给出的抗干扰指标，如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等；另外是靠考查其在类似工作中的应用实绩。在选择国外进口产品要注意，我国是采用220V高内阻电网制式，而欧美地区是110V低内阻电网。由于我国电网内阻大，零点电位漂移大，地电位变化大，工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上，对系统抗干扰性能要求更高。在国外能正常工作的PLC产品在国内工业就不一定能可靠运行，这就要在采用国外产品时，按我国的标准(GB/T13926)合理选择。2综合抗干扰设计。主要考虑来自系统外部的几种抑制措施，内容包括：对PL

36、C系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆应分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。PLC系统中抗干扰设计：1.接抗干扰设计。接消除干扰上起很大作用，良好接是保证PLC可靠工作重要条件之一，可以避免偶然发生电压冲击危害。抑制附加电源及输入、输出端干扰，应给PLC接以专用线，接线与动力设备（如电动机）接点应分开，若达不到此要求，则可它设备公共接，严禁它设备串联接。接电阻要小于5，接线要粗，面积要大于2平方毫米，接点最好靠近PLC装置，其间距离要小于50米，接线应避

37、开强电回路，若无法避开时，应垂直相交，缩短平行走线长度。2.电源部分抗干扰设计。电源波动造成电压畸变或毛刺，将对PLC及IO模块产生不良影响。据统计分析，PLC系统干扰中有70是从电源耦合进来。抑制干扰， PLC供电系统可采用如下方式，控制器和I/O系统分别由各自隔离变压器供电，并与主电路电源分开。当某一部分电源出了故障时，而不会影响其他部分，如输入、输出供电中断时，控制器仍能继续供电，提高了系统可靠性。3.输入输出信号抗干扰设计。防止输入、输出信号受到干扰，应选用绝缘型I/O模块。（1） 输入信号抗干扰设计。输入信号输入线之间差模干扰可以利用输入模块滤波来减小干扰，而输入线与大间共模干扰可控

38、制器接来抑制。输入端有感性负载时，防止电路信号突变而产生感应电势影响，可采用硬件可靠性容错和容差设计技术，交流输入信号，可负载两端并联电容C和电阻R，直流输入信号，可并接续流二极管D。一般负载容量10VA以下时，应选C为0.1F，R为120 ，当负载容量10VA以上时，应选C为0.47F，R为47 。（2）输出电路抗干扰设计。PLC系统为开关量输出，可有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出三种形式。具体选择要负载要求来决定。若负载超过了PLC输出能力，应外接继电器或接触器，才可正常工作。PLC输出端子若接有感性负载，输出信号由OFF变为ON或从ON变为OFF时都会有某些电量突变而可能产生干扰。设

39、计时应采取相应保护措施，以保护PLC输出触点，如图3所示。直流负载，通常是线圈两端并联续流二极管D，二极管应尽可能靠近负载，二极管可为1A管子。交流负载，应线圈两端并联RC吸收电路，负载容量，电容可取0.1F0.47F，电阻可取47120，且RC尽可能靠近负载。4.外部配线抗干扰设计。外部配线之间存着互感和分布电容，进行信号传送时会产生窜扰。防止或减少外部配线干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出信号应分别使用各自电缆。集成电路或晶体管设备输入、输出信号线，要使用屏蔽电缆，屏蔽电缆输入、输出侧要悬空，而控制器侧要接。配线时30米以下短距离，直流和交流输入、输出信号线最好不要使用同一电缆，要走

40、同一配线管时，输入信号要使用屏蔽电缆。30米300米距离配线时，直流和交流输入、输出信号线要分别使用各自电缆，输入信号线一定要用屏蔽线。300米以上长距离配线时，则可用中间继电器转换信号，或使用远程I/O通道。控制器接线要与电源线或动力线分开，输入、输出信号线要与高电压、大电流动力线分开配线。5.软件抗干扰设计。尽管硬件抗干扰可滤除大部分干扰信号，但因干扰信号产生原因很复杂。且具有很大随机性，很难保证系统完全不受干扰。往往硬件抗干扰措施基础上采取软件抗干扰技术加以补充，作为硬件措施辅助手段。软件抗干扰方法没计简单、修改灵活、耗费资源少，PLC测控系统中同样获了广泛应用。PLC测控装置，其数据输

41、入、输出、存储等系统属于弱电系统，工作环境中存干扰，就有可能使数据受干扰而破坏，造成数据误差、控制状态失灵、程序状态和某些器件工作状态被改变，严重时会使系统程序破坏。一般采用指令重复执行和数字滤波两种方法。（1）指令重复执行。指令重复执行就是需要使作用相同指令重复执行多次，一般适用于开关量或数字量输入，输出抗干扰。采集某些开关量或数字量时，可重复采集多次，直到连续两次或两次以上采集结果完全相同时才视为有效。若多次采集后，信号总是变化不定，可停止采集，发出报警信号。满足实时性要求前提 ，各次采集数守信号之间插入一段延时，数据可靠性会更高。系统实时性要求很高情况下，其指令重复周期尽可能长些。（2）

42、数字滤波。某些信号采集过程中，存随机干扰而可能使被测信号随机误差加大。针对这种情况，可以采用数字滤波技术。该方法具有可靠性高和稳定性好特点，广泛应用于工业计算机测控系统中。此外，数字滤波常用方法还有：程序判断滤波法、中值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法等。PLC硬件抗干扰设计：硬件抗干扰是设计系统时首选的抗干扰措施，它能有效抑制干扰源、阻断干扰通道。只要合理布置元件与选择有关参数，硬件抗干扰措施就能抑制系统的绝大部分干扰。该方法主要遵守抗电磁干扰原则，并且针对现场实际情况，采用不同的防范措施，破坏干扰三要素中某一因素的存在，从而达到抗干扰的目的。PLC控制柜的设计与安装。通常PLC采用专

43、门的控制柜进行安装。PLC作为控制系统的一部分安装在控制柜内，其间还要装设强电控制元件，如熔断器、开关以及各类接触器等。因此，控制柜的尺寸除了考虑各种电器设备合理布置外，还必须注意PLC在控制柜内的安装位置，考虑到PLC操作和维护的方便，其离地面的高度应为1.0m1.6m。为了提高抗干扰能力，PLC要安装在接地良好的金属导轨上，安装导轨表面要有导电性能良好的电镀材料，且离开动力线的距离不小于200mm。此外，如果有PLC控制的电感性元件，如接触器的线圈，不应与PLC装在同一个开关柜内，如果只能放在一个柜内，则需要并联RC消弧电路。与PLC相连接的交流线与直流线、输入线与输出线都最好分开走线。开

44、关量、模拟量/口线最好分开敷设，后者最好选用屏蔽线，且传送模拟信号的屏蔽线的屏蔽层一端应接地良好。由于PLC的基本单元与扩展单元之间的电缆传送信号电压低、频率高，很容易受干扰，不能将它与其他走线敷设在同一管道内。电源系统的抗干扰措施。为了防止从电源系统引入干扰，各组成部分和功能如下：(1)IT是隔离变压器，考虑到高频噪声窜入变压器的途径不是靠初、次级线圈间的互感耦合，而是靠初、次级间的寄生电容耦合。因此，隔离变压器采用平衡绕组进行抑制，目的是减少分布电容，以提高抗共模干扰的能力。(2)低通滤波器（LPF）用于抑制由交流电源线引入的高频干扰，电源系统所产生的干扰信号大多是高次谐波，因此采用低通滤

45、波器滤去高次谐波，以改善波形；同时也可有效防止微机系统对其他电子设备的干扰。(3)DCR表示整流桥，用于将交流电压转换为直流电压。(4)采用分散独立功能模块供电。在每一系统功能模块上用三端稳压集成块，如LM7805，LM7812和LM7824等组成稳压电源。每个功能块单独对电压及过载进行保护，不会因某块稳压电源故障而使整个系统遭到破坏，同时也可减少公共阻抗的相互耦合以及公共电源的相互耦合，大大提高了供电的可靠性。滤波能有效抑制噪声干扰。在数字电路中，当电路从一个状态转换成另一个状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。当电路接通或断开电感负载时，产生的瞬变噪声干扰往往严

46、重影响系统的正常工作，所以在电源变压器的进线端加入电源滤波器，以消弱瞬变噪声干扰。屏蔽的目的是用屏蔽体把通过空间进行电场、磁场或电磁场耦合的部分隔离开来，隔断其空间场耦合通道。良好的屏蔽和接地是紧密相连的，因而可以有效地降低噪声耦合，取得较好的抗干扰效果。屏蔽的方法通常是用低电阻材料做成屏蔽体，把需要隔离的部分包围起来，这个被隔离的部分既可以是干扰源，也可以是易受干扰部分。这样，既屏蔽了被隔离部分向外传输干扰信号，也屏蔽了被隔离部分接受外来的干扰信号。信号隔离的目的是从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使测控装置与现场仅保持信号联系，但不直接发生电的联系。隔离的实质是把引进干扰通道切断，

47、从而达到隔离现场干扰的目的。接地技术是应用较为广泛而且有效的一种抗干扰措施。接地的目的有两种：一种是为了人身或设备的安全将设备外壳接地，称为安全接地；另一种是为电路提供一个公共电位参考点称为工作接地。安全接地必须接大地，其目的是将设备外壳的漏电泄放到大地从而保证人身和设备的安全，而工作接地则可以“浮空”，接地的原则是“一点接地”，若采用多点接地会产生环流回路进一步引起干扰信号产生，所以一般不可多点接地。硬件滤波及软件抗措施：信号接入计算机前，信号线与间并接电容，以减少共模干扰；信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。电磁干扰复杂性，要根本消除迎接干扰影响是不可能，PLC控制系统软件设计和组态时，还

48、应软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统可靠性。常用一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。软件抗干扰设计：尽管硬件抗干扰可滤除大部分干扰信号，但因干扰信号产生的原因很复杂，且具有很大的随机性，很难保证系统完全不受干扰。因此往往在硬件抗干扰措施的基础上，采取软件抗干扰技术加以补充，作为硬件措施的辅助手段。软件抗干扰方法设计简单、修改灵活、耗费资源少，在测控系统中同样获得了广泛的应用。对于测控装置，其数据输入、输出、存储等系统属于弱电系统。

49、如果工作环境中存在干扰，就有可能使数据受干扰而破坏，从而造成数据误差、控制状态失灵、程序状态和某些器件的工作状态被改变，严重时会使系统程序破坏。因此，数据抗干扰同样十分重要。指令重复执行。指令重复执行就是根据需要使作用相同的指令重复执行多次，一般适用于开关量或数字量输入/输出的抗干扰。在采集某些开关量或数字量时，可重复采集多次，直到连续两次或两次以上的采集结果完全相同时才视为有效。若多次采集后，信号总是变化不定，可停止采集，发出报警信号。在满足实时性要求的前提下，如果在各次采集数字信号之间插入一段延时，数据的可靠性会更高。如果在系统实时性要求不是很高的情况下，其指令重复周期尽可能长些。数字滤波

50、。在某些信号的采集过程中，由于存在随机干扰而可能使被测信号的随机误差加大。针对这种情况，可以采用数字滤波技术。该方法具有可靠性高和稳定性好的特点，广泛应用于工业计算机测控系统中。此外，数字滤波的常用方法还有：程序判断滤波法、中值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法等。正确选择接点，完善接系统：接目通常有两个，其一安全，其二是抑制干扰。完善接系统是PLC控制系统抗电磁干扰重要措施之一。系统接方式有：浮方式、直接接方式和电容接三种方式。对PLC控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接方式。信号电缆分布电容和输入装置滤波等影响，装置之间信号交换频率一般都低于1MHz，PLC控制系统接线采

51、用一点接和串联一点接方式。集中布置PLC系统适于并联一点接方式，各装置柜体中心接点以单独接线引向接极。装置间距较大，应采用串联一点接方式。用一根大截面铜母线（或绝缘电缆）连接各装置柜体中心接点，然后将接母线直接连接接极。接线采用截面大于22mm2铜导线，总母线使用截面大于60mm2铜排。接极接电阻小于2，接极最好埋距建筑物10 15m远处，PLC系统接点必须与强电设备接点相距10m以上。 信号源接时，屏蔽层应信号侧接；不接时，应PLC侧接；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接；多个测点信号屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选

52、择适当接处单点接点。抗干扰主要措施:1 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰。在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源(如CPU电源、IO电源等)、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好的电源而对于变送器供电电源以及和PlC系统有直接电气连接的仪表供电电源，并没受到足够的重视。虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够。所以对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制性能好(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器，以减少PLC系统的干扰。2 正确选

53、择电缆和实施敷设。为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰，笔者在某工程中采用了屏蔽电力电缆，降低了动力线产生的电磁干扰，该工程投产后取得了满意的效果。不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。3 硬件滤波及软件抗干扰措施。信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。由于电磁干扰的复杂性，要根本消除干扰影响是不可能的，因此在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠

54、性；常用的一些提高软件结构可靠性的措施包括：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件保护等。4 正确选择接地点，完善接地系统。系统接地有浮地、直接接地和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较

55、大，应采用串联一点接地方式，用一根大截面铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于2mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2 O，接地极最好埋在距建筑物101 5m远处，而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地。多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接地。结论PLC控制系统中的干扰是一个十分

56、复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，对有些干扰情况还需做具体分析，采取对症下药的方法，才能够使PLC控制系统正常工作.本文通过分析电磁干扰以及抑制干扰的原则，有针对性地提出了工业现场测控系统抗干扰设计方案，并从硬件和软件两方面采取相应的措施，从而保证了控制系统的安全稳定运行。实践证明：这些措施能够有效地抑制外界干扰，达到了预期设计抗干扰的目的。PLC控制系统的抗干扰设计 根据影响PLC控制系统可靠性的主要因素，在PLC控制系统开发设计时，应该从系统软件和硬件两方面考虑，以提高PLC控制制系统的可靠性和抗干扰能力。而在生产实际应用中，主要考虑控制系统的硬件抗干扰设计。 3MZ203D机床是轴承套圈内圆磨床，根据生产实际要求和多年的实践经验，对该3MZ203D内圆磨床的P