探析自动化控制系统的抗干扰设计-PLC研究论文

摘要：随着我国经济的快速发展，工业化进程加快。自动化控制模式已广泛运用于现代工业制造产业之中。PLC控制器作为一种具有自动化、通讯计算功能的新一代自动控制装置已广泛的运用于机械工业。本文主要介绍自动化控制系统的主要干扰源，进而针对这些干扰提出几点切实可行的措施。

关键词：自动化控制系统；抗干扰；设计；应用

一、引言

PLC是一种基于微型计算机技术发展起来的一种新型自动化控制装置。由于其具有系统简单多变、使用简单方便、编程简单、适应环境能力强的特点，所以广泛运用于先进的控制制造产业。随着技术的不断完善与发展，PLC已成为现代工业生产的主要支柱。

从实际的各种PLC看，影响其工作效率的主要因素来自于外界对系统的干扰。虽然现代的自动化控制系统在设计之初就加强了其干扰能力，但是当其处于恶劣的电场或磁场等环境之中，仍会出现比较严重干扰。因此，要提高其工作效率，应该加强自动控制系统的抗干扰能力和可靠性。自动化控制系统的抗干扰性直接的影响其在生产中的可靠性，从而制约着机械产业的发展。

二、影响PLC控制系统的几大常见干扰源

从现实的PLC使用情况看，PLC在工作中，周围的电磁场对PLC设备的干扰比较的严重，其次还有噪声、操作等的干扰。这些都是PLC在实际使用中的主要干扰源。往下我将针对这几个干扰源逐一展开阐述。

由于工作当中电流的变化，使得产生感应电流，造成一定的电辐射。这对于电子通讯设备的干扰非常的大。作为自动化控制系统的PLC，电磁场的干扰主要来源于以下。

（一）来自于电源的干扰。现代的PLC控制系统的电源都还是传统的电网式供电。然而电网容易受到外界各种磁场的干扰，造成电流在传输的过程中发生改变，改变的电流产生感应电流。这些产生的感应电流通过电网的传输线传送至PLC控制系统的电源开关。因此，使得控制系统不能正常的工作。严重的话，还会造成设备失灵，设备内部零件的损坏。

（二）来自接地混乱的干扰。接地的方法可以很好的改善PLC控制系统中电子设备对电磁场的兼容性。一般情况下，合理的接地，可以良好的解决电场场的干扰。然而，如果在接地中出现接地混乱的情况，这样就会加剧外来信号源的干扰，不仅不能很好的解决电场场的干扰，而且由于自身错接产生的错位电流磁场也会严重的制约仪器设备的正常工作。在实际中，出现的错乱接地，很容易造成设备的数据传输准确度下降，工作可靠度减小。

（三）来自空间辐射的干扰。这种干扰是PLC控制系统在使用当中常见的干扰源。其主要来自于一些通讯设备、电子设备、雷电、雷达等。当PLC处于这种空间辐射的环境时，这些来自设备和自然产生的电磁辐射对PLC系统内部电子设备产生产生感应电流。由于设备内部有些部件的可容电流量极小，这些产生的感应电流远大于其承受力，在这种情况下，往往出现设备烧坏或无法正常工作的现象。PLC控制系统在工作进行中，还具备通讯功能。当空间辐射国强时，通讯设施的通信线路产生感应电流，使得通讯功能下降甚至不能进行，对数据的有效传输产生很大的影响。

（四）来自其他信号的干扰。随着现代电子产业的发展，电子设备运用广泛。如雷达、手机、电脑等都会造成控制系统的外来信号干扰。这些外来信号干扰源会影响到PLC控制系统中的信息传输功能。当控制系统在工作中，遇到较强的外来信号干扰源时，会造成系统的I/O信号不正常工作，这对于数据的准确、有效传输影响很大。严重时，甚至出现控制系统中，一些精密传输零件的损坏。这些都会对系统在数据传输上的可靠性产生较大影响，甚至出现数据的缺失的严重后果。这样都大大较小了系统的可靠度。

（五）来自变频器的干扰。变频器主要运用于微电子技术，是一种可以改变电源频率的控制设备。基于变频器的工作原理，其在运行当中产生的电感会造成供电电网的电流改变，使得进行供电的电流不适合控制系统的实际需求量。而且由于电源的频率发生改变，使得周围产生一定的电磁辐射，影响到整个控制系统中的电子设备正常运转。

（六）来自自身的电子设备的干扰。作为PLC系统电子设备，当其内部各部件在正常工作时，都会产生一定的辐射，这样对其他精准仪器都会产生一定的影响。如果生产厂家在生产时，对各零件的兼容设计不足时，都会使得设备在使用中出现人为不可控制的故障。

（七）来自人为的失误操作的干扰。这一方面的干扰是可避免的，由于现代控制系统的操作都是数字化。做为一种新型的电子产物，其中有许多的电子设备十分的精细，一次失误的操作都可能造成严重的设备损伤，使得整个的控制系统不能正常的运转。在实际中，由于不当的操作，还可能出现短时间的控制系统死机的情况，这样就会影响到整个产业链的正常生产，造成很大的经济损失。

三、基于上述干扰的几点措施

PLC控制系统的可靠度，直接制约机械产业的稳定发展。面对上述中存在的诸多干扰源，有针对性的提出几点抗干扰措施，来加强PLC控制系统在工作中的可靠度。

（一）抗电源干扰措施。其实，PLC控制系统本身就有较强的抗干扰能力。在一般的情况下，只需将PLC电源和其他设备的线分开处理，就可以很好的防止来自电源的干扰。由于电源的干扰主要来自于外部感应电流的产生，因此能够有效的减少感应电流的产生，就可以减少感应电流带来的损害。一般下，现在的PLC控制系统的电源都采用隔离能力优良的电源。然而这种简单的做法并不能很好要的较少感应电流带来的损害。因此，建议对控制电源采用多层次单独隔离甚至屏蔽的做法，这样就可以很好的减少感应电流通过电源带来的影响。对于目前的供电电网受外界干扰因素多、抗干扰能力差的特点，应该采用不同于普通的供电模式对PLC控制系统供电，来保障提供高质量的电力。

（二）抗接地混乱的干扰措施。针对这一干扰，应该要明确控制系统的具体接地方式，其接地方式主要有直接接地方式、电容接地、浮地接法等几种方式。而PLC控制系统属于高速低电压系统装置，因此一般采用简单的接地方式。对于控制系统中的各设备数据线及电源线应该合理的分开铺设，避免彼此数据电源的交错混乱，对于几种信号线还要做到屏蔽及接地的处理。在接地的距离上还要注意节地点的距离，理论上接地点的距离要在10厘米以上。这样就可以很好的解决因为混接造成的干扰。

（三）抗变频器干扰措施。变频器的干扰因素主要是由于其实际的工作原理造成。所以，从源头找解决的方式不太理想，应该针对变频产生的感应电流波，尽量的减少输出的感应点波，从而对输出端的处理，是这一干扰源解决的关键。在实际情况下，一般使用输出电抗器或过滤器来减少变频器因为变频造成的感应电流。实际上，这种措施不能从根源上解决这一干扰源，只能最大的减弱。即使在实际中，增加了以上防范措施，但是还有一定的感应电流，然而已是非常的小了，对系统的一些精密仪器损伤可以忽略不计。

（四）抗空间辐射干扰的措施。从实际情况看，造成这一干扰源的因素诸多。自然界的打雷、闪电等产生的电场干扰，我们无法避免。但是针对这一缘故，我们可以加强控制系统中设备的抗干扰能力，诸如在设计中尽量的减少设备对自然磁场的感应，甚至还可以通过切断自然磁场的传播来较少其干扰。空间的辐射还来自雷达、手机等电子设备，因此，在控制系统工作的环境中避免不必要的电子设备和通讯工具的使用。针对，因为空间的辐射造成的感应电流，可以使用滤波器，减少感应电流波对设备的影响。基于现在的光纤技术的快速发展，一些PLC的制造商使用光纤技术对信息的传输和有效隔离。

（五）抗外来信号干扰的措施。PLC控制系统具有信息传输功能，因此，外来信号的干扰对信息的传输有比较大的影响。针对外来信号由信号线引入造成的干扰。在处理时，可以使用信息过滤器或屏蔽器，过滤掉外来的干扰信号源。屏蔽器的使用可以使得PLC控制系统处于一个较封闭的环境中，受到外来信号的干扰大大减少。针对操作人员，应该避免在工作当中带进诸如手机、广播等通讯电子产品。这一干扰源的消除还是尽量从源头上减少输入外来信号。

（六）针对设备自身电子设备的干扰。对于这一干扰源的产生，来源于设备工作中的辐射。因此，可以在设计时，针对设备进行合理的处理。对于一些设备，应该应该进行相对独立的铺设处理，尽量避免设备间明显的外部接触。对于辐射较大的设备，可以进行多层隔离处理，减少和其他设备的接触。

（七）针对人为的干扰源。这是可以尽量避免的干扰。在解决的过程中，加强对操作人员的技术培养非常的重要。在操作中，操作人员要严格按照操作规则进行，避免因为疏忽等造成的意外干扰。还有，加强员工的安全意识也是非常的重要。

四、结语

机械自动化控制化系统的发展，加快了当今工业的发展。PLC控制系统作为当今新型的控制系统，有其操作简单、可靠度高的特点，而广泛得到使用。但我们也看到了其存在的一些缺陷，不足之处来源于各种的干扰源。通过对其系统的阐述分析，PLC控制系统干扰处理是一个很复杂的工程，在设计、生产中需要考虑的因素诸多；在工作使用中，一些专业的素养是必须的。因此，PLC控制系统的更可靠、准确的工作，还需要不断的技术创新发展。

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