引言

       PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力與系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性有很大關(guān)系,，本文首先對干擾因素進(jìn)行分析，確定了干擾因素主要有空間輻射,，系統(tǒng)本身的干擾和系統(tǒng)外部的干擾,，并且根據(jù)這些干擾因素,，提出了具有針對性的建議，從硬件和軟件兩部分內(nèi)容上進(jìn)行抗干擾,，硬件抗干擾主要是阻斷干擾源,，對干擾源進(jìn)行控制，但是硬件抗干擾并不能完全阻斷干擾,，因此又研究了軟件抗干擾,，將硬件抗干擾與軟件抗干擾進(jìn)行結(jié)合，就可以有效的應(yīng)對干擾,，實現(xiàn)PLC的穩(wěn)定運行,。

       1 干擾PLC控制系統(tǒng)的因素分析

       1.1 輻射干擾

       通過空間以電磁波形式傳播的電磁干擾稱為輻射干擾，是由高頻感應(yīng)設(shè)備,、電力網(wǎng)絡(luò),、大型整流變壓變頻設(shè)備、無線電廣播,、雷達(dá),、雷電、電視等運行產(chǎn)生的,。如果PLC控制系統(tǒng)處在輻射中,，則它的數(shù)據(jù)線、電源線和信號線都會轉(zhuǎn)變?yōu)樘炀€,，因此受到輻射的干擾,。這其中，主要是兩個路徑,，一是對PLC內(nèi)部電路感應(yīng)的輻射干擾,，二是對PLC網(wǎng)絡(luò)通訊線路的輻射干擾。

       1.2 系統(tǒng)本身的干擾

       PLC系統(tǒng)本身也會產(chǎn)生干擾,，這主要是由于系統(tǒng)中各電路和元器件的輻射所產(chǎn)生的,，如元器件之間不匹配、信號之間相互影響,、邏輯電路之間有輻射等,，在使用過程中系統(tǒng)本身的干擾不能消除，但是在系統(tǒng)選擇上要盡量選擇經(jīng)過多重實驗檢驗的PLC控制系統(tǒng),。

       1.3 外部干擾

       首先是電源干擾,，這又分為三個層面：一是PLC控制系統(tǒng)中大型設(shè)備的啟用和關(guān)停造成的欠電壓和過電壓等；二是電網(wǎng)短路造成的沖擊,、工業(yè)電網(wǎng)大型設(shè)備啟動或者停止、交直流傳動裝置所引起的諧波等,；三是SCR,、IGBT,、GTO等運行期間產(chǎn)生的高次諧波、寄生振蕩,、噪聲等,，這些都會對PLC造成干擾，產(chǎn)生很大的危害[3],。其次是信號傳輸干擾,，PLC各類信號輸出線，在信息傳輸過程中,，受空間輻射干擾,，或者通過公用信號或者變送器進(jìn)行干擾，這些被稱作是容性耦合干擾和感性耦合干擾,。最后是接地系統(tǒng)的干擾,。PLC系統(tǒng)的地線包括模擬地、數(shù)字地,、直流地,、保護(hù)地、屏蔽地,、信號地等,，接地良好可以保證PLC的可靠運行，接地的混亂可能造成電位分布不均勻和電位差的存在而引起干擾,，這會影響PLC的正常穩(wěn)定運行,。

       2 硬件抗干擾的措施

       2.1 空間電磁輻射抗干擾

       PLC的電磁輻射干擾分為差模干擾和共模干擾，濾波元件是差模干擾的主要抑制器,，讓一只濾波電容接在兩根電源線上,，可以形成簡單的濾波電路，這能夠有效的起到抗干擾的作用,，此外,，采用屏蔽和隔離的方式也能夠很好地抗擊干擾；對于抑制共模干擾,，最簡單的辦法就是在信號線上加裝一個共模扼流圈,，就能起到很好的抑制效果。

       2.2 高性能的電源

       PLC干擾中有70%的干擾是從電源耦合中進(jìn)入系統(tǒng)的,，因此選擇高性能的電源可以有效地進(jìn)行抗干擾,。首先，可以將直流傳感器電源接地,，然后選用隔離性質(zhì)的電源,，在一次側(cè)和二次側(cè)分別加裝屏蔽層，注意要將屏蔽層接地，并且,，為了防止再次出現(xiàn)共模干擾,，可以將輸入線和輸出線都采用雙絞線。實踐中運用此方法進(jìn)行多層抗干擾,，則效果非常好,。其次，要選用具有較強(qiáng)抗干擾能力的濾波器,，可以防止系統(tǒng)本身存在較大的輻射干擾,，若存在嚴(yán)重干擾的時候，可以將濾波器接入電源之后,，通過隔離變壓器來抗干擾,。再次，可以運用隔離供電的方式,，將PLC設(shè)備,、I/O設(shè)備等分別由自己的供電設(shè)備供電，與總電路分開,。也可以選擇不同的配電器與變送器分別與控制系統(tǒng)相連,，進(jìn)行多次隔離，加強(qiáng)抗干擾效果,，最后,，為了供電的可靠，可以選用在線式不間斷供電來阻斷干擾,，實現(xiàn)電源方面干擾的隔離和減弱,。

       2.3 I/O信號抗干擾

       這分為四個方面的內(nèi)容：其一，當(dāng)輸入為感性元件時,，閉合觸點會有電弧產(chǎn)生,，斷開觸點則會出現(xiàn)反電勢，直流電路可以通過并聯(lián)二極管解決問題,，交流電路可以通過并聯(lián)RC解決問題,；其二，輸出為感性負(fù)載時,，交流負(fù)載中,，可以通過在負(fù)載兩側(cè)并聯(lián)RC浪涌吸收裝置或者是壓敏電阻來抗干擾，壓敏電阻的額定電壓值應(yīng)該在電源電壓最大值的1.3倍以上,，在進(jìn)行RC串聯(lián)后,，RC應(yīng)該靠近負(fù)載，直流負(fù)載中,，可以讓繼電器線圈觸頭與聯(lián)續(xù)流二極管并聯(lián)解決問題,；其三,，長線傳輸中的光耦浮置的處理，在較長的線路中,，運用兩極光電耦合,，將線路浮置，切斷環(huán)路,，可以解決阻抗匹配問題，并且還可以消除噪聲電壓和保護(hù)系統(tǒng),，如圖1所示,；其四，I/O信號漏電處理,，當(dāng)信號源時,，為了降低外部負(fù)載電流和輸入電流，減少阻抗,，可以通過在輸入輸出端口處并聯(lián)旁路電阻,。

       2.4 外部配線

       PLC的穩(wěn)定可靠運行與外部配線如何設(shè)計也有很大的關(guān)系，尤其是距離較遠(yuǎn)間的傳送,，運用屏蔽線和雙絞線是有效的抗干擾方法,。屏蔽線對磁場干擾的屏蔽和電場干擾的屏蔽都有很明顯的效果。雙絞線兩個相鄰的節(jié)點在同一個導(dǎo)體上會產(chǎn)生相反的電動勢,，可以很好地抗干擾,。

       2.5 完善接地系統(tǒng)

       一個好的接地系統(tǒng)可以保證PLC的安全高效運行，還可以抑制外來干擾,，并且還能夠減少PLC對外界釋放二次污染,。系統(tǒng)接地方式可以分為浮地式接地、電容式接地和直接接地,，PLC控制系統(tǒng)中選擇直接接地,。

       3 軟件抗干擾措施

       硬件抗干擾措施在很大程度上抑制了干擾，但是很少有消除的時候,，因此還需要在軟件上去努力,，消除干擾。

       3.1 消除“抖動”干擾

       元件在接通時,，有時會因為接觸的時斷時續(xù)而產(chǎn)生錯誤的信號,，通常來講，在用普通的輸出法時,，如果輸入的數(shù)據(jù)發(fā)生抖動時,，輸出的數(shù)據(jù)同樣會發(fā)生抖動，這時,，在算法中加入一個定時器,，將輸出延時，讓輸入的觸點接通時長大于延時的時間，則干擾會被過濾掉,，不會對輸出有影響,。

       3.2 互鎖程序保護(hù)

       為了進(jìn)一步提升PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，只有軟件互鎖是不夠的,，應(yīng)該在硬件與軟件中加入互鎖功能,，當(dāng)觸點燒死，接觸器線圈失電,，輔助觸點在物理上并沒有斷開,，就會造成三線電源短路。但是在PLC接線過程中,，在硬件和軟件中同時加入互鎖功能,，能夠保證正反接觸器不會在同一時間接通，即不會同時存在電壓,，避免發(fā)生三相短路事故,。

       3.3 數(shù)字濾波

       數(shù)字濾波的運用能夠有效的降低信號的信噪比，模擬信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換后,，可以存在不同的數(shù)據(jù)寄存器當(dāng)中,，利用數(shù)字濾波將干擾信號過濾掉，留下有效的信號,。常用的數(shù)字濾波方式有滑動平均值濾波（遞推平均濾波法）,、防脈沖干擾均值濾波（中位值平均濾波法）、程序判斷濾波（限幅濾波法）,、算數(shù)平均值濾波和中值濾波等,。

       3.4 軟件容錯

       干擾信號較多，I/O長距離傳輸信號,、現(xiàn)場輻射較強(qiáng)等多種原因都會引起I/O信號輸出產(chǎn)生錯誤,，運用容錯技術(shù)能夠在信號出現(xiàn)錯誤時，及時進(jìn)行改正補(bǔ)救,，保證PLC控制系統(tǒng)正?？煽窟\行。軟件容錯主要包括三個方面的內(nèi)容：一是軟件延時,，對于控制,、開關(guān)量、檢測信號這類易抖動的應(yīng)該加裝延時器,，對同一信號進(jìn)行多次讀取,，可以有效消除干擾；二是對死循環(huán)處理,，在程序死循環(huán)時,，要分清是主故障還是次故障,，再對其進(jìn)行處理；三是程序修復(fù)技術(shù),，在程序運行過程中,，若出現(xiàn)故障，可以重復(fù)行使指令,，若執(zhí)行多次之后成功,，這說明之前存在干擾，現(xiàn)已被消除,，若依然沒成功,，則可能程序本身存在錯誤。

       4 結(jié)束語

       隨著PLC控制系統(tǒng)的廣泛使用和相應(yīng)技術(shù)的不斷提升,，PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)越來越復(fù)雜，受到的干擾越來越多,，需要防控的干擾也越來越多,，PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力對整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起著非常重要的作用。本文作者通過實踐中的研究,，找出了PLC運行過程中的干擾因素,，并且從全方面考慮，運用硬件和軟件并行的措施來加強(qiáng)PLC控制系統(tǒng)抗干擾的能力,，有效降低了PLC控制系統(tǒng)出故障的幾率,，增強(qiáng)了PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力，有利于PLC控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行,，在廣泛的應(yīng)用中,，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。