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摘要：随着自动化控制技术的发展，PLC在各行业的控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键，工程应用时必须综合考虑控制系统的抗干扰性能。本文通过对PLC控制系统在电厂中的应用进行探讨，并提出了具体的抗干扰措施。
关键词：PLC控制系统；抗干扰；措施
中图分类号：TM921文献标识码： A
引言
近年来，PLC的应用领域越来越广泛，在自动控制领域发挥着越来越大的作用。PLC控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济效益，应予以足够的重视。工业现场的PLC控制系统主要以两种方式安装：一种是控制室集中安装；另一种是现场设备本体或辅机上安装。安装方式决定了它们大多处在强电电路和设备所造成的恶劣电磁环境中。因此，加强PLC系统的抗干扰研究具有很现实的意义。
一、西门子S7-400PLC控制系统在电站自动控制系统中的应用
（一）西门子S7-400PLC控制系统
西门子S7-400系列PLC控制器功能强大，可以将DCS与PLC的功能完美的结合在一起，提供顺序控制、过程控制及运动控制功能以及相互统一的控制平台，具有高速灵活的通讯和功能强大的输入输出。系统可配置操作员站，生成安全控制的人机友好界面，包括流程图显示画面、报警画面等。能够满足工厂节能的需求和保持机组运行的平稳，具有较好的经济优势和技术优势。近年来在电站控制中得到了较为广泛的应用。
（二）工作原理
西门子S7-400系列PLC控制系统结构见图1。
分布式的I/O站点负责对现场的数据进行采集，然后通过PROFIBUS DP网络将数据信号传送给S7-412H控制系统，控制器再根据工程师组态进控制站的机组运行逻辑控制程序，对这些信号进行甄选、运算、调整、记录，从而实现机组安全、联锁、保护、停车。为保证系统的可靠性，分布式的I/O站点、PROFIBUS DP网络、S7-412H控制系统均采用冗余结构。
二、PLC控制系统中干扰的主要来源
（一）来自电源的干扰
大量的工程实践证明：由电源引入的干扰导致PLC控制系统故障的情况是很多的。主要原因在于PLC系统中，较常见的是采用隔离电源，但是由于其自身的构造和工艺等因素的影响，使得隔离电源的隔离性能不能够很好地达到效果，并且由于分布参数特别是分布电容的存在，使得绝对的隔离效果很差。
（二）来自变压器、MCC柜、电力电缆和动力设备的干扰
电力电缆、变压器、MCC柜、以及动力设备均为工频，其频率较低，一般产生的是近场干扰，但是在近场中，由于干扰的特性不同，电场分量和磁场分量存在着一定的差别。尤其是在大型的动力设备中，当设备启动时，瞬间电流远远超过其额定电流（瞬间电流达到其额定电流的3-7倍）从而产生暂态干扰。
（三）来自信号线引入的干扰
各类信号线在与PLC控制系统相连接时，除了会传输各类有效信息之外，也会带入其它的干扰信号进入。产生这种干扰的途径主要有两种：一种是通过变压器的供电电源或者信号仪表的供电电源串入的电网干扰，但是在实际的应用过程中，这种干扰常常被忽视；第二种是信号线受到空间电磁辐射感应的干扰，使得信号线的外部产生干扰感应，这种感应的影响很严重。由于信号的引入而引起I/O信号的工作不能正常发挥，大大降低了测量的精度，甚至会造成电器元件的损伤。对于一些隔离性能较差的系统，多个信号间还会产生互相干扰，使得共地系统的总线产生回流，出现逻辑数据的变化、死机等情况。
（四）接地系统混乱引起的干扰
在PLC系统中，正确的接地，能够减少电磁的干扰产生的影响，并且还可以抑制设备向外产生干扰，相反的，如果接地错误，就会使得信号产生严重的干扰，从影响PLC系统的正常工作。在PLC系统中，接地主要包括交、直流地、屏蔽地、系统地等，各个接地点如果不能形成等电位，接地点之间存在着电位差，就会产生环路电流，引起干扰。
（五）来自PLC系统内部的干扰
部分的干扰主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响以及元器件间的相互不匹配使用等。这与PLC产品内部电磁兼容的设计有关，使用时可根据自动控制系统设计要求，考虑选择具高抗干扰能力的PLC产品。
三、西门子S7-400系列PLC控制系统的抗干扰措施
1.选择适当的安装和使用环境
PLC是专为工业控制设计的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。而在PLC控制系统中，如果安装不恰当，或者环境的恶劣因素的影响，就会使得系统的可靠性降低。一般情况下，PLC系统的使用环境为0℃～55℃范围之内，同时要避免阳光的直接照射，安装位置的选择应该远离热量较大的器件，保证其有充足的通风空间和散热空间。另外，湿度环境要控制好，保证PLC的绝缘。如果场地有浓雾或者粉尘，以及腐蚀性气体，需要将plc封闭安装。
此外，如果PLC安装位置有强烈的振动源，系统的可靠性也会降低，所以应采取相应的减振措施。
2.处理好PLC电源的接入
对于PLC系统来说，其自身的抗干扰能力一般都很强，一般而言，只要能够将PLC的电源与系统的动力设备电源分开配线，对来自于电源线的干扰都有很强的抑制能力。如果出现特殊情况（电源产生的干扰严重），可以采取加接一个带屏蔽层的隔离变压器以减少设备和地之间的干扰，提高系统的可靠性。如果出现一个系统中含有其它的扩展单元，那么其电源必须与基本单元共用一个开关控制，以保证其上电与断电的同步性。要保证PLC的运行安全可靠，就要保证良好的接地效果。若要避免附加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接专用地线，并且接地点要与其它设备分开，如图2（a）。如果不符合这种要求，也可以采用公共接地方式进行，如图2（b）。但是禁止采用串联接地方式，如图2（c），因为它会使各设备间产生电位差而引入干扰。此外，接地线要足够粗，接地电阻要小，接地点应尽可能靠近PLC。
图2PLC的接地
3.做好规划，正确选择接地点，完善接地系统
正确的选择接地地点，完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施，是保证PLC可靠工作的必要条件。接地的主要目的有两方面，一是保证安全，二是为了防止干扰。在系统中，主要有三种接地方式，即直接接地方式、浮地方式、电容接地三种方式。对于PLC控制系统来说，其属于高速低电平的控制装置，所以可以采用直接接地的方式，选择专用的接地线进行接地，接地支线线径不应小于2.5mm，接地电阻不应大于4Ω，接地点与其它的设备的接地点分开，接地极与PLC越近越好，保证接地线的长度，不能过长。另外，因受到电容和输入装置的滤波元件等的影响，信号之间的交换频率一般都不会超过1MHz,对该类信号可以采用一点接地和串联一点接地方式进行处理。而集中布置的PLC系统则适应于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地板
结束语
在PLC控制系统中，干扰问题是一个相对比较复杂的问题，PLC控制系统抗干扰措施的探究也将是是一个长期的过程。在实际的应用中，只有全面分析各种干扰根源，再综合利用各种技术措施，在设计、施工、维护保养的过程中不断的探究、改进，才能使PLC處于一个安全、可靠的工作状态，保证系统的正常运行。
参考文献:
[1]王维.PLC应用技术及应用中注意问题分析[J].电子制作，2014，04:226+213.
[2]于强.关于水电站设备PLC控制系统抗干扰措施的研讨[J].黑龙江科学，2014，01:201.
[3]吴丙军.PLC控制系统抗干扰的方法[J].科技视界，2014，04:74.
作者简介
张飞帆（1972- ），男，湖北武汉人，注册一级建造师、造价工程师、咨询师，本科学历，主要从事工程建设与管理工作。
关键词：PLC控制系统；抗干扰；措施
中图分类号：TM921文献标识码： A
引言
近年来，PLC的应用领域越来越广泛，在自动控制领域发挥着越来越大的作用。PLC控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济效益，应予以足够的重视。工业现场的PLC控制系统主要以两种方式安装：一种是控制室集中安装；另一种是现场设备本体或辅机上安装。安装方式决定了它们大多处在强电电路和设备所造成的恶劣电磁环境中。因此，加强PLC系统的抗干扰研究具有很现实的意义。
一、西门子S7-400PLC控制系统在电站自动控制系统中的应用
（一）西门子S7-400PLC控制系统
西门子S7-400系列PLC控制器功能强大，可以将DCS与PLC的功能完美的结合在一起，提供顺序控制、过程控制及运动控制功能以及相互统一的控制平台，具有高速灵活的通讯和功能强大的输入输出。系统可配置操作员站，生成安全控制的人机友好界面，包括流程图显示画面、报警画面等。能够满足工厂节能的需求和保持机组运行的平稳，具有较好的经济优势和技术优势。近年来在电站控制中得到了较为广泛的应用。
（二）工作原理
西门子S7-400系列PLC控制系统结构见图1。
分布式的I/O站点负责对现场的数据进行采集，然后通过PROFIBUS DP网络将数据信号传送给S7-412H控制系统，控制器再根据工程师组态进控制站的机组运行逻辑控制程序，对这些信号进行甄选、运算、调整、记录，从而实现机组安全、联锁、保护、停车。为保证系统的可靠性，分布式的I/O站点、PROFIBUS DP网络、S7-412H控制系统均采用冗余结构。
二、PLC控制系统中干扰的主要来源
（一）来自电源的干扰
大量的工程实践证明：由电源引入的干扰导致PLC控制系统故障的情况是很多的。主要原因在于PLC系统中，较常见的是采用隔离电源，但是由于其自身的构造和工艺等因素的影响，使得隔离电源的隔离性能不能够很好地达到效果，并且由于分布参数特别是分布电容的存在，使得绝对的隔离效果很差。
（二）来自变压器、MCC柜、电力电缆和动力设备的干扰
电力电缆、变压器、MCC柜、以及动力设备均为工频，其频率较低，一般产生的是近场干扰，但是在近场中，由于干扰的特性不同，电场分量和磁场分量存在着一定的差别。尤其是在大型的动力设备中，当设备启动时，瞬间电流远远超过其额定电流（瞬间电流达到其额定电流的3-7倍）从而产生暂态干扰。
（三）来自信号线引入的干扰
各类信号线在与PLC控制系统相连接时，除了会传输各类有效信息之外，也会带入其它的干扰信号进入。产生这种干扰的途径主要有两种：一种是通过变压器的供电电源或者信号仪表的供电电源串入的电网干扰，但是在实际的应用过程中，这种干扰常常被忽视；第二种是信号线受到空间电磁辐射感应的干扰，使得信号线的外部产生干扰感应，这种感应的影响很严重。由于信号的引入而引起I/O信号的工作不能正常发挥，大大降低了测量的精度，甚至会造成电器元件的损伤。对于一些隔离性能较差的系统，多个信号间还会产生互相干扰，使得共地系统的总线产生回流，出现逻辑数据的变化、死机等情况。
（四）接地系统混乱引起的干扰
在PLC系统中，正确的接地，能够减少电磁的干扰产生的影响，并且还可以抑制设备向外产生干扰，相反的，如果接地错误，就会使得信号产生严重的干扰，从影响PLC系统的正常工作。在PLC系统中，接地主要包括交、直流地、屏蔽地、系统地等，各个接地点如果不能形成等电位，接地点之间存在着电位差，就会产生环路电流，引起干扰。
（五）来自PLC系统内部的干扰
部分的干扰主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响以及元器件间的相互不匹配使用等。这与PLC产品内部电磁兼容的设计有关，使用时可根据自动控制系统设计要求，考虑选择具高抗干扰能力的PLC产品。
三、西门子S7-400系列PLC控制系统的抗干扰措施
1.选择适当的安装和使用环境
PLC是专为工业控制设计的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。而在PLC控制系统中，如果安装不恰当，或者环境的恶劣因素的影响，就会使得系统的可靠性降低。一般情况下，PLC系统的使用环境为0℃～55℃范围之内，同时要避免阳光的直接照射，安装位置的选择应该远离热量较大的器件，保证其有充足的通风空间和散热空间。另外，湿度环境要控制好，保证PLC的绝缘。如果场地有浓雾或者粉尘，以及腐蚀性气体，需要将plc封闭安装。
此外，如果PLC安装位置有强烈的振动源，系统的可靠性也会降低，所以应采取相应的减振措施。
2.处理好PLC电源的接入
对于PLC系统来说，其自身的抗干扰能力一般都很强，一般而言，只要能够将PLC的电源与系统的动力设备电源分开配线，对来自于电源线的干扰都有很强的抑制能力。如果出现特殊情况（电源产生的干扰严重），可以采取加接一个带屏蔽层的隔离变压器以减少设备和地之间的干扰，提高系统的可靠性。如果出现一个系统中含有其它的扩展单元，那么其电源必须与基本单元共用一个开关控制，以保证其上电与断电的同步性。要保证PLC的运行安全可靠，就要保证良好的接地效果。若要避免附加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接专用地线，并且接地点要与其它设备分开，如图2（a）。如果不符合这种要求，也可以采用公共接地方式进行，如图2（b）。但是禁止采用串联接地方式，如图2（c），因为它会使各设备间产生电位差而引入干扰。此外，接地线要足够粗，接地电阻要小，接地点应尽可能靠近PLC。
图2PLC的接地
3.做好规划，正确选择接地点，完善接地系统
正确的选择接地地点，完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施，是保证PLC可靠工作的必要条件。接地的主要目的有两方面，一是保证安全，二是为了防止干扰。在系统中，主要有三种接地方式，即直接接地方式、浮地方式、电容接地三种方式。对于PLC控制系统来说，其属于高速低电平的控制装置，所以可以采用直接接地的方式，选择专用的接地线进行接地，接地支线线径不应小于2.5mm，接地电阻不应大于4Ω，接地点与其它的设备的接地点分开，接地极与PLC越近越好，保证接地线的长度，不能过长。另外，因受到电容和输入装置的滤波元件等的影响，信号之间的交换频率一般都不会超过1MHz,对该类信号可以采用一点接地和串联一点接地方式进行处理。而集中布置的PLC系统则适应于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地板
结束语
在PLC控制系统中，干扰问题是一个相对比较复杂的问题，PLC控制系统抗干扰措施的探究也将是是一个长期的过程。在实际的应用中，只有全面分析各种干扰根源，再综合利用各种技术措施，在设计、施工、维护保养的过程中不断的探究、改进，才能使PLC處于一个安全、可靠的工作状态，保证系统的正常运行。
参考文献:
[1]王维.PLC应用技术及应用中注意问题分析[J].电子制作，2014，04:226+213.
[2]于强.关于水电站设备PLC控制系统抗干扰措施的研讨[J].黑龙江科学，2014，01:201.
[3]吴丙军.PLC控制系统抗干扰的方法[J].科技视界，2014，04:74.
作者简介
张飞帆（1972- ），男，湖北武汉人，注册一级建造师、造价工程师、咨询师，本科学历，主要从事工程建设与管理工作。