plc的干扰与抗干扰

2.1 干扰源及其分类对PLC 系统的干扰一般出现在大电流、电压频繁突变的场所, 通常采用共模干扰和差模干扰的分类方法。共模干扰主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态电压迭加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压, 直接影响测控信号, 造成元器件损坏。差模干扰主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压, 这种干扰直接叠加在信号上, 直接影响测量与控制精度。

2.2PLC 控制系统干扰的主要来源辐射干扰: 在PLC 的工作环境存在较强的电磁场辐射, 主要由动力电缆、高频感应加热设备等产生, 称为辐射干扰。其分布极为复杂, 主要通过两条路径: 一是直接对PLC 本体的辐射, 使内部电路感应, 产生干扰; 二是对PLC 通信网络的辐射, 对通信线路感应, 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。

电源干扰: PLC 系统的正常供电电源取自电网。由于电网覆盖范围广, 它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, 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等, 都通过输电线路传到电源原边。尽管PLC 电源通常采用隔离电源, 但因其结构及制造工艺使其隔离性并不理想, 仍然会收到一定的干扰。

信号线引入干扰: PLC 通过各类信号传输线组成系统, 通讯线除了传输有效的各类信息外, 还会有外部干扰信号侵入。此类干扰主要有两种途径: 一是通过变送器供电电源或外部限位的供电电源串入的电网干扰, 这种途径往往被忽略掉; 二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰, 相对比较严重的。由信号线引入的干扰会引起I /O 信号工作异常, 严重降低有效信号的精度, 伴随出现错误代码, 严重时将引起元器件损毁。对于隔离性能差的系统, 更会导致信号间互相干扰, 造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC 控制系统因信号线干扰造成I /O 模件损坏相当严重, 由此引起系统故障的情况也很多。接地系统混乱的干扰: 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。PLC 控制系统正确的接地, 可以抑制外部电磁辐射感应的干扰, 又能抑制PLC 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 系统无法正常工作。PLC 控制系统的接地线包括系统接地、屏蔽层接地、交流电源接地和保护装置接地等。多种接地线组成的接地系统, 由于不同接地点间存在地电位差, 这样会引起各个接地点电位分布不均, 引起地环路电流, 影响系统正常工作。通讯电缆屏蔽层只许一点接地, 如果电缆屏蔽层两端都接地, 就存在地电位差, 产生电流流过屏蔽层, 如果出现异常情况导致的较高电位, 地线电流也将更大。PLC 系统的屏蔽层、接地线和大地也有可能构成闭合环路, 在变化磁场的作用下, 屏蔽层内会出现感应电流, 通过屏蔽层与芯线之间的耦合干扰信号回路。