PLC抗干扰措施和耦合干扰源

  PLC自身具有较强的环境适应能力和抗干扰能力，但并不保证基于PLC设计的控制系统具有同样的环境适应能力和抗干扰能力，这就需要设计者对具体的控制需求、干扰源特点和传播途径进行抗干扰设计。

  干扰源及其传播途径

  (1)干扰源及分类

  干扰源又称为噪声。按产生噪声的根源可将噪声分为放电噪声、高频振荡噪声和浪涌噪声：按传导方式可将噪声分为串模噪声和共模噪声。按噪声信号的波形及性质可将噪声分为持续正弦波噪声、偶发脉冲波噪声和脉冲序列噪声3种。

  (2)干扰源的传播

  干扰源的传播又称为耦合，主要有以下6种耦合方式：

  ①直接耦合方式，即干扰信号直接经过线路传导到工作电路中。例如，干扰信号经过电源线进入PLC控制系统是最常见的直接耦合现象。

  ②公共阻抗耦合方式，即是噪声源与信号源具有公共阻抗时的传导耦合。

  ③电容耦合方式，则是电位变化在干扰源与干扰对象之间引起的静电感应，如组件之间、导线之间、导线与组件之间存在的分布电容所引起的噪声传导通路。

  ④电磁感应耦合方式，即交变电流在载流导体周围产生磁场，会对周围的闭合电路产生感应电动势。

  ⑤辐射耦合方式，即当高频电流流过导体时，在该导体周围便产生高频交变的电力线或磁力线，从而形成电磁波。

  ⑥漏电耦合方式，即当相邻的组件或导线之间的绝缘阻抗降低时，有些信号便经过绝缘电阻耦合到逻辑组件的输入端形成干扰。

  无论何种干扰源，一般是通过传导和直接辐射两种途径进入PLC控制系统中的。例如，通过容性耦合或感性耦合把电磁场干扰直接辐射到PLC控制系统中，通过输入/输出信号线、电源线和地线，再把干扰传导到PLC控制系统中。

  抗干扰措施

  (1)串模干扰的抑制措施

  若串模干扰频率比被测信号频率高，则采用低通滤波器来抑制高频串模干扰。如果串模干扰频率比被测频率低，则采用高通滤波器来抑制低频率串模干扰。如果干扰频率处于被测信号频谱的两侧，则使用带通滤波器较为适宜。当尖峰型串模干扰成为主要干扰源，系统对采样速率要求不高时，使用双斜率积分式模/数转换器可削弱串模干扰的影响。在电磁感应成为串模干扰的主要干扰源的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，或尽可能早地完成模/数转换，或采用隔离和屏蔽等措施。如果串模干扰的变化速度与被测信号相当，则应消除产生串模干扰的根源，并在软件中使用复合数字滤波技术。

  (2)共模干扰的抑制措施

  共模干扰的抑制可采用变压器或光电耦合器把各种模拟信号与数字信号隔离开来，也就是把“模拟地”与“数字地”断开。也可采用浮空输入和屏蔽放大器来抑制共模干扰。使用差分输入前置放大器、仪表放大器、精密线性稳压电源等也有利于提高共模抑制比。对于PLC系统处理模拟量时，选用隔离型模拟量输入模块和差动输入方式，一般可以抑制共模干扰。

  (3)电源回路的抗干扰措施

  如果PLC有模拟量信号，可选用高稳定性、低纹波的线性电源为模拟量模块供电。配置隔离变压器、电源滤波器也可降低电源回路的干扰。大多数PLC系统和电机设备并存将电机电缆和信号线分开敷设和穿管，可减小动力电源回路对信号回路的干扰。

  (4)信号的长距离传送

  对于开关量信号，如果触点信号距离PLC系统较远，应使用有源传送，并用AC220V 或DC48V驱动输入从动继电器。对于模拟量信号，应使用双绞屏蔽线传送4～20mA电流信号或以现场总线方式进行传送。

  (5)软件措施

  对于开关量信号，使用定时器进行延时滤波，确保输入信号的有效性和跳变的有效性;对于模拟量信号，可加长模块提供的滤波时间常数或设计相应的数字滤波程序。