1 引言
隨著plc" title="plc">plc技術(shù)的不斷成熟，基于plc的控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制。因此，plc控制系統(tǒng)的可靠性將直接影響企業(yè)的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益，而系統(tǒng)的抗干擾" title="抗干擾">抗干擾能力則是保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要指標(biāo)之一。在濟(jì)鋼中厚板廠加熱爐區(qū)域使用的plc一部分安裝在控制室，一部分是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。安裝在現(xiàn)場(chǎng)的plc則處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高plc控制系統(tǒng)可靠性，我們一方面要求plc生產(chǎn)廠家用提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)、安裝施工和使用維護(hù)中引起了高度重視，多方配合才能完善解決問(wèn)題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。
2 plc系統(tǒng)干擾源
2.1 來(lái)自電源的干擾
加熱爐plc系統(tǒng)的供電電源由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，如開(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線路傳到電源原邊。雖然plc電源采用隔離電源，但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實(shí)際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對(duì)隔離是不可能的[1]。如濟(jì)鋼二號(hào)蓄熱式加熱爐在調(diào)試初期，cpu模塊上的led“intf”、led“extf”經(jīng)常報(bào)紅，使整個(gè)plc系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，我們自plc程序到i/o模板逐一排查，未查出問(wèn)題，但將plc重啟后故障消除。如此重復(fù)數(shù)次后，我們懷疑是電源引入的干擾造成plc控制系統(tǒng)故障，所以我們改用在線式不間斷供電電源(ups)為plc供電，ups具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種plc控制系統(tǒng)的理想電源。經(jīng)改造后，plc不再頻繁報(bào)故障，只是隔一段時(shí)間，偶爾報(bào)一次故障。
2.2 來(lái)自信號(hào)線的干擾
與plc控制系統(tǒng)連接的各類(lèi)信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類(lèi)信息之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過(guò)變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這是很?chē)?yán)重的。如濟(jì)鋼中厚板廠二號(hào)蓄熱式加熱爐的自動(dòng)出鋼系統(tǒng)，由于出鋼機(jī)、爐門(mén)的電機(jī)電源線與控制回路的信號(hào)線的距離偏近，出鋼機(jī)起停過(guò)程中產(chǎn)生電磁輻射，控制回路的信號(hào)線受電磁輻射感應(yīng)的干擾，致使自動(dòng)出鋼系統(tǒng)時(shí)常在自動(dòng)出鋼時(shí)工作異常：出鋼機(jī)前進(jìn)過(guò)程中，爐門(mén)突然下降，使?fàn)t門(mén)與出鋼托桿相撞，將爐門(mén)撞壞。后經(jīng)改造，使控制回路的信號(hào)線遠(yuǎn)離強(qiáng)電電源，才得以控制。
2.3 來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾
接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使plc系統(tǒng)將無(wú)法正常工作[2]。
plc控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)plc系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。如濟(jì)鋼中厚板廠蓄熱式加熱爐在大修施工期間，將plc系統(tǒng)的系統(tǒng)地、屏蔽地、保護(hù)地接到一起，造成整個(gè)爐子的控制系統(tǒng)極不穩(wěn)定，如時(shí)常接收到誤信號(hào)(plc接收到引風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、給水泵等掉電信號(hào)，而實(shí)際上以上設(shè)備均正常運(yùn)行)，使?fàn)t子連鎖緊急停爐，嚴(yán)重威脅到生產(chǎn)的正常運(yùn)行。后將plc系統(tǒng)的系統(tǒng)地、屏蔽地、保護(hù)地獨(dú)立接地，才避免了此類(lèi)事故的發(fā)生。
3 plc系統(tǒng)抗干擾措施
3.1 優(yōu)質(zhì)電源抑制電網(wǎng)干擾
在plc控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入plc控制系統(tǒng)主要通過(guò)plc系統(tǒng)的供電電源(如cpu 電源、i/o電源等)、變送器供電電源和與plc系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的?，F(xiàn)在，我們一般都采用隔離性能較好電源。另外，為保證電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷，我們采用在線式不間斷供電電源(ups)為plc供電，提高供電的安全可靠性。并且ups還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種plc控制系統(tǒng)的理想電源[3]。
3.2 電纜選擇的敖設(shè)
為了減少動(dòng)力電纜輻射電磁干擾，我們將profibus電纜(連接控制室plc與現(xiàn)場(chǎng)plc)遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜，動(dòng)力電纜走地下電纜溝，profibus電纜走架空線路。而對(duì)于其它信號(hào)電纜，不同類(lèi)型的信號(hào)分別由不同電纜傳輸，信號(hào)電纜應(yīng)按傳輸信號(hào)種類(lèi)分層敖設(shè)，避免同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號(hào)，避免信號(hào)線與動(dòng)力電纜靠近平行敖設(shè)，以減少電磁干擾[4]。
3.3 正確選擇接地點(diǎn)完善接地系統(tǒng)
接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是plc控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。
信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地；不接地時(shí)，應(yīng)在plc側(cè)接地；信號(hào)線中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對(duì)絞總屏電纜連接時(shí)，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)[5]。
而對(duì)于profibus電纜，由于干擾電流和電磁干擾是通過(guò)profibus電纜的屏蔽泄放到地的。因此，屏蔽到地的低阻抗十分重要。電纜屏蔽通常是兩端接地。特別在高頻干擾情況下，用這種方法可以很好的抑制干擾。在大范圍分散系統(tǒng)的各個(gè)總線之間存在電位差且不能實(shí)現(xiàn)等電位屏蔽接地時(shí)，就在一端將電纜屏蔽接地以避免在profibus電纜屏蔽中產(chǎn)生等電位屏蔽接地電流。因?yàn)樵陔娎|屏蔽中有電纜均衡電流流過(guò)，會(huì)大大的降低屏蔽的效率。
4 結(jié)束語(yǔ)
在plc控制系統(tǒng)中，干擾問(wèn)題十分復(fù)雜，在抗干擾設(shè)計(jì)中必須考慮各方面的因素，具體問(wèn)題具體分析，對(duì)癥下藥，合理有效地抑制抗干擾，才能保證plc控制系統(tǒng)正常工作。