广西西门子PLC代理

3 信号线引入的干扰

    由信号线引入的干扰会引起I／O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时会将I／O模块损坏，造成系统故障。抑制信号线引入的干扰可采取如下措施：

    (1)抑制输入信号干扰。

    输入信号的线间干扰(差模干扰)通过输入模块的滤波可以使其衰减，而输入信号线与大地间的共模干扰在PLC内部回路产生较大的电位差，是引起PLC误动作的主要原因，可通过良好的接地加以抑制。在输入端有感性负载时，为了防止电路信号突变而产生感应电动势损坏模块，对交流输入，可在负载两端并联电容C和电阻R，对直流输入，可并联续流二极管V。见图1。

图1 感性负载时输入端抗干扰措施

    其中R、C的选择，负载容量小于10 VA时，R可选120 Ω，C可选0.1 μF；负载容量在10 VA以上时，R宜选47 Ω，C宜选0.47 μF。

    (2)抑制输入感应电动势。

    由于输入信号线间、输入信号线和其他线之间存在寄生电容，通过电耦合会产生感应电动势。为抑制感应电动势，一般尽量采用直流输入。对于交流输入，可在输入端并联浪涌吸收器。如果配线距离长、电流大，也可用继电器加以转换。

    (3)抑制输出信号干扰。

    PLC系统的开关量输出有继电器、晶体管、晶闸管3种输出形式。具体选择要根据负载要求来决定。如对于交流负载，在开关时产生干扰较大的场合，可使用双向晶闸管输出。对于直流负载，通常是在线圈两端并联二极管V，二极管应尽可能靠近负载，其反向耐压应是负载电压的4倍以上。二极管的动作有一定的延时，如果需要快速断开，则采用建议并联稳压管。对于交流负载，应在线圈两端并联RC浪涌吸收电路，且RC愈靠近负载，抗干扰效果愈好。见图2。

图2 感性负载时输出端抗干扰措施

    (4)线缆选型与敷设的抗干扰。

    开关量信号一般对电缆无特殊要求，可选用一般的电缆；当数字脉冲信号频率较高时，应选用屏蔽电缆传输；模拟量信号是连续变化的信号，容易受干扰，要选用屏蔽线或带防护的双绞线。当模拟量信号离PLC距离较远时，应尽量采用电流传输方式；通信电缆的信号频率很高，应选择PLC生产厂家提供的专用电缆。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；PLC的输入、输出线要与动力线分开，距离在200 mm以上，应减小动力线与信号线平行敷设的长度，特别是变频器到电动机的电缆一定要远离信号电缆。在变频器到电动机之间应增加交流电抗器，电抗器应装在距离变频器近的地方。

4 接地系统引入的干扰

    良好的接地可抑制内部噪声耦合，防止外部干扰侵入，是PLC控制系统抗干扰的有效手段之一。

    (1)“一点接地”可以有效地避开地环路电流的干扰。

    如图3所示，以屏蔽线的接地为例加以分析。其中ES为信号源，RS为信号源内阻，RL为负载电阻。

图3 屏蔽线的接地方法

    单端接地时，假设信号电流i1从芯线流入屏蔽线，流过负载电阻RL之后，再通过屏蔽层返回信号源。因i1与i2大小相等方向相反，故产生的磁场干扰相互抵消，抑制磁场干扰同时抵制磁场耦合干扰。两端接地时，由于屏蔽层上流过的电流是i2与地环电流iG的叠加，抑制磁场耦合干扰的能力也比单端接地差。

    (2)并联接地可有效地克服公共地线阻抗的耦合干扰。

    并联接地中各个电路的地电位只与其自身的地线阻抗和地电流有关，互相之间不会造成耦合干扰。

    (3)正确处理不同信号的接地。

    当PLC、DCS、仪表等设备需要建立统一的基准电位时，应进行信号回路接地；当PLC、DCS等控制系统与模拟仪表联用时，应对模拟系统与数字系统两者提供一个公共的信号回路接地点。如果系统直流地悬浮运行，那么它的模拟地、数字地仍然要用低阻抗导线短接，不接大地，用户简单的应用就是浮地运行。

5 软件抗干扰

    硬件抗干扰措施是尽可能阻止干扰进入控制系统，但在很难将各种干扰完全拒之门外，这时，可以采用软件与硬件相结合的抗干扰措施来提高系统的抗干扰能力。

    ①用内部计时器对运动状态进行监控。如，PLC控制某运动部件动作时，在发出该部件动作指令的同时启动一计时器，该计时器的设定值，为运动部件执行该动作所需的大可能时间；若运动部件在规定时间内完成了此动作，反馈一个信号，使计时器清零，则说明监控对象工作正常；否则，说明工作不正常，应停止控制。对按钮或行程开关的输入信号，可通过内部计时器延时，消除因脉冲干扰或因抖动而产生的误动作信号。

    ②用软件数字滤波可提高输入信号的信噪比。在信号的采集过程中，可采用软件数字滤波方法减少随机干扰而可能使被测信号的随机误差。常用方法是平均值算法。对有大幅度随机干扰的系统，采用防脉冲干扰平均滤波法；对流量、液面等频繁波动的参数，用算术平均滤波法。

6 结束语

    工业现场环境恶劣，PLC在工业应用中的抗干扰设计是一个复杂的系统工程，应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制干扰，使PIE控制系统可靠工作。