摘要：随着自动化控制技术的发展，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到企业的安全生产和经济运行，其抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。
关键词：PLC；变频器；控制系统；抗干扰
前言：
PLC-变频器这一控制系统具有效率高、控制灵活、节能效果好等特点，因此被广泛应用于众多工程项目的电气自动化设施中。但变频器、PLC以及传感器等电气设备在进行通信的工作状态下会因为错误代码而执行错误的操作，此外还会出现耗能增加以及电动机振动等问题。以上这些问题的出现严重威胁着整个电气系统的正常运行和使用，究其原因，是因为运行过程中出现的各种干扰导致的，有效地去除这些干扰能够保证整个系统的正常进行。
1 PLC系统中的主要干扰源
1.1来自空间辐射的干扰。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、电视信号、雷达信号、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系统置于其射频场内，就会受到辐射干扰，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；二是对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，特别是与频率有关。解决这个问题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。
1.2来自电源的干扰。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，它将受到所有空间电磁干扰在线路上的感应电压和电流。尤其是电网内部的变化，如开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边，对PLC系统造成干扰。
1.3来自信号线引入的干扰。配线之间存在着互感和分布电容，由信号引入的干扰会引起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，形成传导耦合干扰，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PLC系统故障的情况也是屡见不鲜的。
1.4接地系统混乱引起的干扰。良好的接地是保证PLC正常工作的重要条件之一，也是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。接地可以避免偶然发生的电压冲击危害；接地能抑制电磁干扰的影响；接地能抑制设备向外发出干扰。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地线与机器的接地端相联，基本单元必须接地，如果选用扩展单元，其接地点与基本单元接地点接在一起。为了抑制附加在电源及输入、输出端的干扰，应给PLC接以专用地线，接地线与动力设备（如电动机）的接地点应分开，若达不到此要求，则可与其他设备公共接地，严禁与其他设备串联接地。另外接地电阻要小于100Ω，接地线要粗，接地面积要大于2平方毫米，而且接地点最好靠近PLC装置，其间距离小于50米，接地线应避开强电回路，若无法避开时，应垂直相交，缩短平行走线的长度。
2提升PLC变频器抗干扰能力的办法
2.1科学保护电源系统
电网冲击严重影响着控制系统的准确度和可靠性，有时候电网的冲击也会为整个系统带来严重影响。PLC系统在其电源进线位置安装最佳的隔离变压器、浪涌保护器等保护设施，隔离变压器屏蔽层接地效果对干扰信号有重要影响。同时，把输入输出电源线采用双绞线设计，从而降低电源线之间的干扰性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆安装浪涌保护器能有效抑制外部电路的电流和尖峰电压。对部分重要的设施也能分离供电系统，安装变流稳压器等设施进行防范。
2.2输出及输入端的保护措施
在线路内安装滤波器能有效抑制干扰信号由变频器通过电源线传导干扰着电动机。变频器的输出会在短期内产生1.35倍于主电网的脉冲电压，太大的电压上升率和极高的电压峰值会严重破坏电动机的绝缘体，也会在电动机内形成轴承电流，电动机的噪音明显增大，且电动机的寿命降低，为避免电磁噪声和电动机损耗，延长电动机的使用寿命。为降低对电源产生的传导干扰，可以在变频器的输入部位安装滤波器。变因滤波器的接地导线存在极大的短路电流，所以安装滤波器必须设定良好的接地设施，如果可以，可以把滤波器外壳与机箱的金属部位直接连接，确保整个机箱或接地电阻保持最低状态。PLC输入端最佳的保护措施是在外设置光电耦合器，如果出现 高电压侵入的情况，输入回路得以隔离达到保护效果。与更换熔断器一样便于更换损坏的光耦，存在的故障 可以快速排除。一般情况下，PLC输出驱动负载主要划分为交流负载 和直流负载这两种情况。交流负载的保护对策是并联阻容吸收电路，防止浪涌电流的巨大冲击。频器的输出端规定不要连接电容器，防止逆变器导通或者关断时形成大量的电流，严重损坏逆变器。输出滤波器采用LC电路组成时，滤波器与电容器的一侧相联接。
2.3接地保护措施
合理的接地有助于抵抗外来的干扰例，也能降低设备自身对外界产生的干扰。实际操作时，因系统的电源零线、地线不分，控制信号的屏蔽设施与主电路导线屏蔽设施连接混乱，致使整个系统的可靠性不高。变频器主回路端子PE正确的接地方式是提升变频器抑制噪声能力的主要手段。变频器接地端子E的电阻越小越好，接地倒显得截面积和长度分别控制为2mm、20m。变频器接地应于动力设备接地点相互分开，不要共地。信号输入线的屏蔽层要设置在E上，器另一端也不得接于地端，不然会导致信号变化波动较大。
2.4屏蔽干扰源
屏蔽干扰源也是有效抑制干扰的重要方法，为避免辐射干扰，一般变频器自身设置铁壳进行屏蔽，避免变频器电磁干扰泄漏的情况。输出线可以使用钢管进行屏蔽，尤其是再采用外部信号控制变频器时，规定信号电缆的长度一般控制在20m以内，当然不同厂家的具体要求有所差异。信号电缆一般使用双芯屏蔽电缆，并与主电路电缆和信号电缆相互分离，不可以把其设置在同一个配管或电缆槽内，进入柜内的信号电缆可以设置为同一电压等级。为达到最佳的屏蔽效果，屏蔽罩也要使用最佳的接地方式。
2.5选取合理的接线方式
现场信号线接入PLC主要包括单端和差动输入两种方法。单端方式是把信号线负极与PLC系统相连接，只有把正极接入PLC模板的端子，这一接线办法优点能有效节省硬件资源，但极易受到共模的干扰，所以外界干扰大的位置不要使用这一方法。差动方式是各路输入都独立连接PLC系统，这一办法会对外界产生极强的抵抗力，但端子的利用率比较低，所以必须根据施工地的具体情况挑选最佳的接线方式。
结语：
随着自动化程度的进一步发展，自动控制在生产中的作用越来越大，但是如果因为干扰的原因导致自动控制的效果不好或根本不能控制，就有悖于设计者和用户的初衷。所以一个系统的实施必须要考虑到干扰可能带来的影响以及采取必要的抗干扰措施。
参考文献：
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[2]段苏振.提高PLC控制系统可靠性的设计因素[J].电气传动，2016（05）.
[3]PLC-变频器控制系统典型故障分析[J].交通标准化，2017（16）.
论文作者:邹娟,王道成
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/12
标签：干扰论文; 变频器论文; 屏蔽论文; 系统论文; 信号论文; 控制系统论文; 电动机论文; 《电力设备》2018年第28期论文;