电解加工机床PLC控制系统的抗干扰技术研究_陈远龙

第11期2011年11月

组合机床与自动化加工技术

Modular Machine Tool ＆Automatic Manufacturing Technique

No．11Nov．2011

文章编号：1001－2265（2011）10－0067－03

收稿日期：2011－03－21

作者简介：陈远龙（1964—），男，安徽滁州人，合肥工业大学特种加工研究所教授，工学博士，研究方向为特种加工工艺及设备，

（E －mail ）chenyuanlong@sina．com ；zhanbin6486@163．com 。

电解加工机床PLC 控制系统的抗干扰技术研究

陈远龙，占化斌，万胜美

（合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥230009）

摘要：以PLC 控制系统在数控电解加工机床中的实际应用为例，深入分析影响PLC 控制系统正常工

作的干扰因素，并结合电解加工机床PLC 控制系统抗干扰设计，分别从PLC 电源抗干扰、输入输出信号抗干扰、接地抗干扰、软件编程抗干扰、光电耦合抗干扰等方面，提出一系列抗干扰措施。实践证明，这些抗干扰方法和措施切实有效，使得整个PLC 控制系统运行更加稳定、可靠。关键词：电解加工机床；PLC 控制系统；抗干扰中图分类号：TH161；TP271文献标识码：A Study on Anti-jamming of ECM Machine Tool with PLC Control System

CHEN Yuan-long ，ZHAN Hua-bin ，WAN Sheng-mei

（School of Mechanic and Automotive Engineering ，Hefei University of Technology ，Hefei 230009，China ）Abstract ：Analyzing deeply the interference disturbing PLC control system ’s normal work of NC ECM

machine tool ，

a series of anti-jamming measures are suggested in the anti-jamming design of ECM ma-chine tool．Such as in the anti-jamming of PLC power supply ，input and output signals ，ground ，software

programming and optical coupling ，

etc．These anti-interference methods and measures are proved effec-tive ，and it makes the entire PLC control system more stable and reliable．Key words ：ECM machine tool ；PLC control system ；anti-jamming

0引言

PLC 是专为工业环境而设计的控制装置，为提高PLC 工作的可靠性，其本身在软硬件上均采取了

一系列抗干扰措施，

在一般的工厂环境下完全可以可靠的工作［1］

。电解加工机床控制系统工作在潮湿并且有大量腐蚀性气体和复杂电磁干扰的环境中，其受到的干扰较强。因此，数控电解加工机床的控制系统一般选择PLC 控制系统。

1电解加工PLC 控制系统的干扰来源

电解加工不同于传统的加工方式，它伴随着大

电流和高压电解液。电解加工电流根据要求从几安培到几万安培不等，提供大电流的电解加工电源的

起停会产生较强电磁干扰［2］

，

影响对整个PLC 控制系统的工作。此外，在电解加工控制系统中，伺服驱动器和车间中其他大功率设备的工作也会产生强电

磁干扰，影响系统的稳定运行。1.1

来自电源的干扰

PLC 控制系统的正常供电电源均由电网供电。由

于电网覆盖范围很广，

它受到空间各种电磁干扰的影响，感应出感应电压和感应电流。在整个电路中，电网内部的变化，大型电力设备的启停、交直流传动装置引

起的谐波、

闸刀开关产生的浪涌，电网短路暂态等都会通过输电线传到电源。在工业环境下，

PLC 控制系统70%的干扰是通过电源耦合进来的［3］。1.2

信号线引入的干扰

与PLC 输入输出模块相连接的信号线，除传输有效的各类信息外，总会有外部干扰信号的侵入。信号线受空间电磁辐射的干扰，这种干扰是来自信

号线外部的感应干扰，

该种干扰往往比较严重，例如信号间互相干扰，

引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化，误动作和死机。1.3

接地系统混乱导致的干扰

接地可以有效提高系统的抗干扰能力，用正确

的方法接地既能抑制电磁干扰的影响又能抑制系统内的设备向外界发出电磁干扰；但是如果接地方式

不当，

反而会引入更多的干扰信号，影响PLC 控制系

统的正常工作。

2电解加工控制系统的抗干扰措施

为保证电解加工PLC 控制系统在工业环境下免

受电磁干扰，

保证系统可靠稳定的工作，在控制系统的设计阶段就必须考虑从三个方面采取抗干扰措施：①抑制或切断干扰源；②阻断或衰减电磁干扰的

耦合通道；③提高装置和系统的抗干扰能力［4］

。2.1

PLC 控制系统电源的抗干扰措施

在PLC 控制系统中，电源的地位极其重要。在

电解加工控制系统中，

电源主要指PLC 电源、伺服驱动器电源和触摸屏电源等。电网的干扰窜入主要是

通过PLC 系统的供电电源、

变送器供电电源和与PLC 有直接电气连接的仪表供电电源耦合进入。因此在设计控制系统时除选择隔离性能好的PLC 电源外，还就电网干扰窜入实施一系列抗干扰措施。在干扰较强或对可靠性要求较高的场合，可以在PLC 的交流电源输入端加接抗干扰电源或净化稳压电源，也可以在PLC 的输入端设置电源滤波电路，它可

以吸收掉电源的大部分

“毛刺”。如图1所示，在设计电解加工PLC 控制系统时，根据系统对可靠性的要求，在把电网电源在接入PLC 电源之前，一般选用隔离屏蔽变压器对电网电

源进行屏蔽变压，

并且要求变压器的容量应比实际需要大1.2 1.5倍左右。同时还要求变压器的屏蔽

层接地良好，

次级线圈连接采用双绞线，以减少电源线间干扰。另外，

在隔离屏蔽变压器之后加装一个稳压滤波器，

这样干扰信号在经过一级隔离屏蔽之后又经过二级滤波将会大大减弱，

从而增强了控制系统中PLC 电源供电的可靠性。图2为电解加工控制系统交流伺服驱动器电源抗干扰措施。首先将电

源通过EMI 滤波器，

然后将滤波后的电源通过隔离屏蔽变压器，最后才引入交流伺服驱动器

。

图1PLC

电源抗干扰处理图图2

伺服驱动器电源抗干扰图

如图3所示，在电解加工控制系统中，触摸屏的

电源与PLC 、交流伺服系统的电源一样也要采取一定的抗干扰措施。在该系统中，首先将外界380V 电源通过隔离屏蔽变压器得到比较稳定的220V 的电

源，

然后再通过开关电源得到触摸屏所需要的直流24V 的电压。开关电源具有一定的屏蔽和抗干扰作

用，

直接为触摸屏专用HMI 电源供电

。图3触摸屏电源抗干扰处理图

2.2输入输出信号的抗干扰措施

为防止输入、输出信号受到干扰，首先在硬件上应选用绝缘型I /O 模块；其次是PLC 电源线，输入信号线，输出信号线，交流线、直流线都应尽量分开布线，开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线，且后者采用屏蔽线。开关量信号线多采用双绞线，双绞线中电流方向相反，大小相等，可将感应电流引起的噪声互相抵消。

输入信号线之间存在差模干扰，可以利用输入模块滤波来减少干扰，而输入线与大地间的共模干扰可通过控制器的接地来抑制。在输入端有感性负载时，为了防止电路信号突变而产生感应电势，可采用硬件的可靠性容错和容差设计技术，对于交流输入信号，可在负载两端并联电容C 和电阻R ，对于直流输入信号，可并接续流二极管。

此外，在干扰较强的场合，为防止干扰通过输入输出信号线窜入PLC ，一般加装中间继电器进行隔离［5］

。如图4所示，

在电解加工机床限位控制电路的设计时，考虑到接近开关在电磁环境下工作，为防止电磁干扰从输入信号线窜入PLC ，故加装中间继电器进行隔离

。

图4PLC 限位输入信号经过中间继电器隔离电路图

在交流感性负载场合，当负载较大时，感性负载的起停会产生很强的浪涌和谐波，会对其它元件产生损坏并对整个控制系统产生干扰。在该种情况下，一般在感性负载两端接浪涌吸收器，浪

涌吸收器越接近负载，抗干扰效果越好。

如图5所示，在电解加工机床伺服电机的制动回路中，为降低干扰，浪涌吸收器（LY1）吸收来自制动线圈产生的浪涌和谐波，保证制动回路可靠稳定的运行。

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86·组合机床与自动化加工技术

第11期

图5浪涌吸收器LY1抗干扰图

2.3接地抗干扰措施

控制系统接地有两个目的，一方面是为了安全，另一方面是为了抑制干扰。但是如果接地方式不当，可能会引入更多的干扰信号，使PLC系统无法正常工作。

系统的接地方式分为浮地方式、直接接地和电容接地。对于PLC控制系统而言，它属于高速低电平控制装置，因此采用直接接地方式。PLC控制系统的接地主要有下列几种：信号地、交流地、屏蔽地和保护地。信号地是指输入端元件传感器的地；交流地是交流供电电源的N线，其接地铜板与其他接地铜板应分开；屏蔽地是为防止电磁感应而设置的外壳或金属丝网，通过专门的铜导线与接地铜板相连；保护地是将设备的外壳接地用以防止设备漏电保护人身安全。

接地系统混乱对PLC系统的干扰是在不同接地点之间存在电位差，导致环路电流的产生，进而影响整个系统的工作。因此在信号源接地时，电缆的屏蔽层应在信号侧单点接地；信号源不接地时，应在PLC侧将屏蔽层接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，避免多点接地。如果两端都接地，就存在电位差，会有电流流过屏蔽层，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。柜体接地是保护接地，如果柜体带电，可从保护地导入地下，保护人体不受伤害。屏蔽地、保护地不能与交流地、信号地扭在一起，只能各自独立的接到接地铜牌。

在设计电解加工PLC控制系统时，除兼顾以上接地措施外，还对控制系统中的触摸屏进行了接地。触摸屏电源和触摸屏本身都要经过接地处理，不能将直流电源的负极接到控制柜的外壳上，否则将可能由于控制柜外壳的接地阻抗过高而产生干扰。

2.4软件抗干扰

PLC内部具有丰富的软元件，如定时器、计数器、中间继电器等，利用这些软元件可以编写程序，用来屏蔽输入元件的干扰信号，防止输出元件的误动作，提高系统的抗干扰能力［6］。例如在电解加工控制系统设计时首先利用PLC内部定时器的延时，屏蔽输入端可能出现的错误信号，其次利用PLC内部计数器防止输入元件触点“抖动”干扰。在一些大型的PLC控制系统中对于模拟量输入的干扰还经常用到软件滤波和数字滤波等抗干扰措施。

2.5光电耦合器抗干扰

光电耦合器常被用在PLC输入模块和输出模块中用来抑制外部干扰。光电耦合器在控制系统设计时被大量采用是由其特点决定的：①光电耦合器动态输入电阻小，产生干扰的信号源内阻一般都很大，因此光电耦合器输入端实际得到的干扰电压信号很小；②光电耦合器是一种电流输入元件，当输入电流小于1.5mA时，输入信号被当作0，系统不动作；③光电耦合器输入输出电路间的绝缘电阻很大，可以避免公共地线环流可能引起的干扰。在电解加工控制系统设计时，除模拟量模块中应用到光电耦合器外，在电解加工机床的对刀电路设计时也应用到光电耦合器，用于减少或消除了外部窜入的干扰，保证了系统稳定的工作。图6为电解加工的对刀输入电路

。

图6电解加工对刀电路光电耦合抗干扰图

3结束语

PLC控制系统在工业中应用越来越广泛，其工作环境也日趋复杂。因此，在PLC控制系统的设计中，通过正确设计硬件线路，合理布线，选用高质量的元器件以及利用软件设计抗干扰等措施，使系统在实际应用中能够更加稳定、可靠的运行。

［参考文献］

［1］廖常初．PLC应用技术问答［M］．北京：机械工业出版社，2006．

［2］朱树敏，等．电化学加工技术［M］．北京：化学工业出版社，2006．

［3］周志敏，等．PLC控制系统电磁兼容性技术［M］．北京：人名邮电出版社，2008．

［4］赵琳，翟诺，申敏．工业控制系统中应用的PLC抗干扰技术［J］．自动化技术与应用，2008，27（9）：129－131．［5］刘美俊，胡俊达，等．PLC在四工位组合机床控制系统中的应用［J］．组合机床与自动化加工技术，2003（5）：73－74．［6］陆秀令，等．提高PLC抗干扰的软件设计［J］．机电工程技术，2004，33（6）：72－74．（编辑赵蓉）

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2011年11月陈远龙，等：电解加工机床PLC控制系统的抗干扰技术研究

计算机控制系统中的抗干扰技术

第9章计算机控制系统中的抗干扰技术 ●本章的教学目的与要求 掌握各种干扰的传播途径与作用方式以及软硬件抗干扰技术。 ●授课主要内容 ●干扰的传播途径与作用方式 ●软硬件抗干扰技术 ●主要外语词汇 ●重点、难点及对学生的要求 说明：带“***”表示要掌握的重点内容，带“**”表示要求理解的内容，带“*”表示要求了解的内容，带“☆”表示难点内容，无任何符号的表示要求自学的内容 ●干扰的类型*** ●干扰的传播途径***☆ ●各类干扰的抑制方法*** ●辅助教学情况 多媒体教学课件（POWERPOINT） ●复习思考题 ●干扰的类型 ●干扰的传播途径 ●各类干扰的抑制方法 ●参考资料 刘川来，胡乃平，计算机控制技术，青岛科技大学讲义

干扰是客观存在的，研究抗干扰技术就是要分清干扰的来源，探索抑制或消除干扰的措施，以提高计算机控制系统的可靠性和稳定性。 9.1 干扰的传播途径与作用方式 干扰是指有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。产生干扰信号的原因称为信号源。干扰源通过传播途径影响的器件或系统称为干扰对象。干扰源、传播途径及干扰对象构成了干扰系统的三个要素。 9.1.1 干扰的来源 1．外部干扰 2．内部干扰 9.1.2 干扰传播途径 干扰传播途径主要有：静电耦合、磁场耦合、公共阻抗耦合。 1. 静电耦合 静电耦合是通过电容耦合窜入其他线路的。 2. 磁场耦合 在任何载流导体周围都会产生磁场，当电流变化时会引起交变磁场，该磁场必然在其周围的闭合回路中产生感应电势引起干扰，它是通过导体间互感耦合进来的。 3公共阻抗耦合 公共阻抗耦合干扰是由于电流流过回路间公共阻抗，使得一个回路的电流所产生的电压降影响到另一回路。 9.1.3 干扰的作用方式 按干扰作用方式的不同，可分为串模干扰、共模干扰和长线传输干扰。 1. 串模干扰 串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声，它串联在信号源回路中，与被测信号相加输入系统. 图9.6 串模干扰示意图图9.7 共模干扰示意图

控制系统抗干扰设计与措施

控制系统抗干扰设计与措施 发表时间：2019-01-25T15:03:19.950Z 来源：《基层建设》2018年第35期作者：刘江山[导读] 摘要：控制系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。 国网新疆电力有限公司电力科学研究院新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830011 摘要：控制系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。抗干扰设计可以通过设备选型和综合抗干扰设计进行，采用优质电源、铠装屏蔽电缆以及选择正确的接地方式等措施提高抗干扰能力。 关键词：控制系统、电磁干扰、抗干扰设计 1概述 随着科学技术的发展，控制系统在工业中的应用越来越广泛。控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。自动化系统中所使用的各种类型控制系统，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多在强电电路和设备所造成的恶劣电磁环境中运行。要提高控制系统可靠性，这就要求控制系统生产厂家用提高设备的抗干扰能力；同时在工程设计、安装调试和使用维护中引起高度重视，增强系统的抗干扰性能。 2控制系统中电磁干扰源及对系统的影响 2.1系统信号的干扰 控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损坏。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰。控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。 接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地反而会引入严重的干扰信号，使控制系统无法正常工作。 此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，形成干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响控制系统内逻辑电路和模拟电路的正常工作。控制系统工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响控制系统的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序故障或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。 2.2控制系统内部的干扰 主要由系统内部元器件及电路间的互相电磁辐射产生，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及元器间的互相不匹配使用等。这属于控制系统制造厂对系统内部进行电磁兼容设计内容，但要选择具有较多应用业绩或经过考验的系统。 3控制系统工程的抗干扰设计为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取抑制措施：抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提高装置和系统的抗干扰能力。 控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产有较强抗干扰能力的产品，使用部门在工程设计、安装调试和运行维护中予以全面考虑，才能保证系统的电磁兼容性的运行可靠性。 3.1设备选型 在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮空技术、隔离性能好的控制系统系统；其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作；另外是靠考查其在类似工作中的应用实绩，国内工业现场的电磁干扰相比欧美地区高许多，对系统抗干扰性能要求更高，因此要求进口设备的抗干扰能力更高。 3.2综合抗干扰设计 主要考虑来自系统外部的几种干扰抑制措施。主要包括：对控制系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。 4抗干扰措施 4.1采用性能优良的电源 在控制系统中，电源占有极重要的地位。电源干扰串入控制系统主要通道（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与控制系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于控制系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器和控制系统的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但效果不大。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少控制系统的干扰。目前采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种理想电源。 4.2电缆的选择及敷设 为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆，采用了铠装屏蔽动力电缆，从而降低了动力线产生的电磁干扰。 不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。 4.3正确选择接地方式，完善接地系统 接地的目的通常有2个，其一为了安全，其二为了抑制干扰。完善的接地系统是控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。 信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在控制系统侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接地。

PLC控制系统抗干扰技术设计策略

PLC控制系统抗干扰技术设计策略 中文摘要 自动化系统所使用的各种类型PLC中，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力，另一方面要求应用部门在工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。 关键词PLC,industry automation,anti-interference,可编程控制器,自动化

Title:PLC control system anti-jamming technology design strategy Abstract Automation systems used in various types of PLC , some centrally installed in the control room , some installation on production sites and electrical equipment , most of them in a harsh electromagnetic environment formed by the strong electric circuits and power installations . Keywords PLC industry automation anti-interference Programmable controllers automation

讲义_第六章_计算机控制系统的抗干扰技术

第六章计算机控制系统的抗干扰技术 6.1 工业现场的干扰及对系统的影响 在对生产过程的计算机控制过程当中，常常会因为各种各样的干扰导致控制不准确或失常。很多从事计算机控制的人员都会有这样的经历，当他把经过千辛万苦安装和调试好的样机投入工业现场进行运行时，却不能够正常工作。为什么在实验室调试时就很好，到了现场就不行呢，原因就是在生产现场的工业环境中有强大的干扰，微机系统如果没有采取抗干扰措施，或者措施不力。（当然，还有其它原因，比如设计本身的不完善导致出错，或者在运输安装过程中对设备有所损坏，接线不正确等，但这类原因可以比较容易发现并迅速改正。）因此，抗干扰技术对于计算机控制系统来讲是非常重要的。 所谓干扰，就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。在生产过程中，人们不断的积累各种抗干扰技术，可以分为硬件措施和软件措施。一个成功的抗干扰系统是硬件和软件相结合构成的。硬件抗干扰效率高，但要增加系统的投资和设备；软件抗干扰投资低，以CPU的开销为代价的，影响到系统的工作效率和实时性。 6.1.1 干扰的来源 微机控制系统所受到的干扰源分为外部干扰和内部干扰。 1 外部干扰 外部干扰指那些与系统结构无关，而是由外界环境因素决定的，主要是空间电与磁的影响，环境温度，湿度等气象条件也是外来干扰。外部干扰的主要来源有：电源电网的波动、大型用电设备(如天车、电炉、大电机、电焊机等)的启停、高压设备和电磁开关的电磁辐射、传输电缆的共模干扰等。 2 内部干扰 内部干扰则是由系统结构，制造工艺等决定的。内部干扰主要有：系统的软件干扰、分布电容或分布电感产生的干扰、多点接地造成的电位差给系统带来的影响等。长线传输的波反射，多点接地的电位差，元器件产生的噪声也属于内部干扰。 6.1.2 干扰的作用途径 1 传导耦合 干扰由导线进入电路中称为传导耦合。电源线、输入输出信号线都是干扰经常窜入的途径。 6.1.3 干扰的作用形式 各种干扰信号通过不同的耦合方式进入系统后，按照对系统的作用形式又可分为共模干扰和串模干扰。 1 共模干扰(共态干扰)

PLC控制系统的抗干扰措施

PLC控制系统的抗干扰措施 0 前言PLC（可编程控制器）是一种用于工业生产自动化控制的设备，生产厂家在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，所以具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的可靠性，因此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。但是由于它直接和现场的I/O设备相连，外来干扰很容易通过电源线或I/O传输线侵入，从而引起控制系统的误动作。尤其是当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或者安装使用不当，都不能保证PLC的正常运行。所以要提高PLC控制系统的可靠性，就要从多方面提高系统的抗干扰能力。 1 干扰源及其分类 影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。 干扰类型通常按噪声产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。 1、按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等。 2、按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等。 3、按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。 （1）共模干扰是信号对地的电位差，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（同方向）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（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流，亦可为交流。 （2）差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，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，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。 2 PLC控制系统干扰的主要来源 1、来自空间的辐射干扰。空间的辐射电磁场（EMI），主要由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；二是对PLC通信网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。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。

PLC控制系统的抗干扰设计方案

PLC控制系统的抗干扰设计 为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施：抑制干扰源；切断或衰减电磁干扰的传播途径；提高装置和系统的抗干扰能力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。 pic控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品，且有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以全面考虑，并结合具体情况进行综合设计，才能保证系统的电磁兼容性和运行可靠性。进行具体工程的抗干扰设计时，应注意以下两个方面。 1)设备选型 在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性(EMC)，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统；其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比、耐压能力、允许在多火电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作。 2)综合抗干扰设计 主要考虑来自系统外部的几种抑制措施。主要内容包括：对PLC 系统及外引线进行屏蔽，以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是原理动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外，还必须利用软件手段，进一步

提高系统的安全可靠性。 在PLC控制系统中，电源占有极其重要的地位。电网干扰串入PLC 控制系统，丰要是通过PLC系统的供电电源(如CPL电源、I/O电源等)、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。 现在，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好的电源，而对于变送器供电的电源和与PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并未受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电，应选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器，以减少PLC系统的干扰。 此外，为保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源(UPS) 供电，提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。 (1) PLC电源线、I/O电源线、输入信号线、输出信号线、交流线、直流线都应尽量分开布线。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线，且后者应采用屏蔽线，并且将屏蔽层接地。数字传输线也要用屏蔽线，并且要将屏蔽层接地。由于双绞线中电流方向相反、大小相等，可将感应电流引起的噪声相瓦抵消，故信号线多采用双绞线或屏蔽

计算机控制系统中的抗干扰技术

第 9 章计算机控制系统中的抗干扰技术 由于工业现场的工作环境往往十分恶劣，计算机控制系统不可避免地受到各种各样的干扰。这些干扰可能会影响到测控系统的精度，使系统的性能指标下降，降低系统的可靠性，甚至导致系统运行混乱或故障，进而造成生产事故。干扰可能来自外部，也可能来自内部；它可通过不同的途径作用于控制系统，且其作用程度及引起的后果与干扰的性质及干扰的强度等因素有关。干扰是客观存在的，研究抗干扰技术就是要分清干扰的来源，探索抑制或消除干扰的措施，以提高计算机控制系统的可靠性和稳定性。本章首先介绍干扰的种类及传播途径，然后根据硬件和软件抗干扰措施的不同，分别加以论述。 9.1 干扰的传播途径与作用方式 干扰是指有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。产生干扰信号的原因称为干扰源。干扰源通过传播途径影响的器件或系统称为干扰对象。干扰源、传播途径及干扰对象构成了干扰系统的三个要素。抗干扰技术就是通过对这三要素中的一个或多个采取必要措施来实现的。为了有效地抑制和消除干扰，首先需要分清干扰的来源、传播途径，以及干扰的作用方式。 9.1.1 干扰的来源 计算机控制系统中干扰的来源是多方面的，有时甚至错综复杂。总体上，按照来源，干扰可分为外部干扰和内部干扰。外部干扰与系统所在环境和使用条件有关，与系统内部结构无关。内部干扰则由系统结构布局、制造工艺引入。 1. 外部干扰 外部干扰与系统结构无关，是由使用条件和外部环境因素决定的。外部干扰主要有：天电干扰，如雷电或大气电离作用引起的干扰电波；天体干扰，如太阳或其他星球辐射的电磁波；周围电气设备发出的电磁波干扰；电源的工频干扰；气象条件引起的干扰，如温度、湿度；地磁场干扰；火花放电、弧光放电、辉光放电等产生的电磁波等。 2. 内部干扰 内部干扰是由系统的结构布局、线路设计、元器件性质变化和漂移等原因造成的，主要有：分布电容、分布电感引起的耦合感应；电磁场辐射感应；长线传输的波反射；多点接地造成的电位差引入的干扰；寄生振荡引起的干扰以及热噪声、闪变噪声、尖峰噪声等。 3. 电场耦合 电场耦合，又称静电耦合，是通过电容耦合窜入其他线路的。这些分布电容的存在，可以对频率为ω的干扰信号提供1/jωC的电抗通道，电场干扰就可以由该通道窜入系统，形成干扰。

控制系统中的抗干扰技术

控制系统中的抗干扰技术 工业的高速发展对控制系统的依赖性越来越强。分散型控制系统(Distributed Control System)、可编程控制器(Program mable Logic Controller )、现场总线控制系统( Fidlebus Control System)以及各种测量控制仪表已是构成工业自动化的主要硬件设施。随着微电子技术的高速发展和电路集成化程度的提高，单位面积内大规模集成芯片元器件数越来越多，所传递的信号电流也越来越小，系统的供电电压也越来越低，现已降到 5 V、3 V乃至1.8 V。因此，芯片对外界的干扰也越趋敏感，所以显示出来的抗干扰能力也就越来越低。 想要提高控制系统的抗干扰能力，我们除了在设计控制系统本体的时候提高其抗干扰能力之外更重要的是如何提高控制系统在工程应用时的抗干扰技术，例如对噪声的产生以及噪声在传播途径中加以有效的抑制等等。 1电缆的静电屏蔽和电磁屏蔽在控制系统中线缆非常重要因为它在控制系统中最长，容易通过近场的耦合干扰控制系统，并且它还像一根拾取和辐射噪声的天线。所以用屏蔽来抑制线缆的静电感应和电磁感应是抗干扰的方法之一。 1.1电容性耦合的抑制静电屏蔽：当受感应导线的外层包上屏蔽 层以后那么感应的噪声电压便作用在屏蔽层上，我们在为屏蔽层提供一个良好的接地那么屏蔽层上的电压为零所以受感应导体

上的噪声电压也为零，所以有效的抑制了电场的耦合。所以我们在工业现场无论是电源电缆或是信号电缆都应采用屏蔽电缆。 1.2电感性耦合的抑制 电感性耦合即为线路间磁场的相互作用。在这里我们主要谈谈采用电磁屏蔽，包括双绞电缆和同轴电缆的使用。 （1）对作为噪声源的导线施行电磁屏蔽 如果我们对一段导线增加屏蔽那么电流流过后，全部通过导体的屏蔽体返回到干扰源。由于流过屏蔽体上的电流产生磁通量，且与导体产生的磁通量大小相等方向相反，这样在屏蔽体的外面，不存在磁通量，既这段导线被屏蔽了。但是在低频时不宜两端接地。 （2）对作为信号线路施行电磁屏蔽。信号线路防外界磁场干扰的最好方法是减少接收环路的面积以减少干扰磁场对接收环路产生的磁通量密度。对于减少接收环路面积只有加屏蔽体两端接地才可以做到，才有电磁屏蔽作用，但是这种情况下电流的频率不宜太低。 （3）双绞线的电磁屏蔽原理及应用。双绞线本身是一种电磁屏蔽形式。对作为噪声源的导线实施电磁屏蔽。 图 1 是双绞线作为噪声源实施电磁屏蔽的原理图。当双绞线 中有电流流过时在导线绞合所组成的很小的环路内产生相应的 磁通。而在环路外由于两边导线流过的电流方向相反，产生的磁通方向相反从而大部分磁通被抵消。这种方式常用于供电线 路上。 对信号线实施电磁屏蔽。

可编程序控制器系统的抗干扰及措施

可编程序控制器系统的抗干扰及措施 可编程控制器（以下称PLC）是一种用于工业生产自动化控制的设备。尽管其制造厂采取了一些措施，使得它的可靠性较高，但还有许多外部因素也会使它产生干扰，造成程序误变或运算错误，从而产生误输入井引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家用提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。随着PLC应用的日渐广泛，其抗干扰问题也显得日益重要。本文就此问题提出一些抗干扰的措施。 一、控制系统中干扰及其来源 1、干扰源及一般分类 影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。 干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，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（同方向）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（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，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，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。 2、PLC系统中干扰的主要来源及途径 （1）来自空间的辐射干干扰 空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。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，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。（2）来自系统外引线的干扰 主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。 a来自电源的干扰 PLC系统的正常供电电源均由电网供电。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，

控制工程中的抗干扰技术

控制工程中的 抗干扰技术 KONGZHI GONGCHENG ZHONG DE KANG GANRAO JISHU 徐义亨 编著 中控集团 2008年4月 前 言 控制系统的抗干扰无疑是一门专业技术。它应该包括两大方面，一是在对系统本体的电子线路、结构以及软件进行设计时应考虑的抗干扰措施；二是控制系统在工程应用中的抗干扰技术。本书讨论的是后者。 控制系统在生产过程的应用中，最困难和最迷惑的问题之一是如何抑制控制系统所面临的种种噪声。由于笔者切身感受到干扰对控制系统的正常运行所带来的麻烦乃至如雷击之类所带来的灾害，迫使我们去正

视控制系统抗干扰问题的调查和研究。 我们在实践中发现，由于工程环境的多样性和复杂性，解决这一类问题非常耗时，也很伤人脑筋。再则，从事自动化工程的人们在工科大学里，一般没有机会专门去接受控制系统抗干扰方面的培训，而且大多数与此相关的文献资料又都零散地刊登在许多不同的书刊上，并非所有的工程师都有条件或都能方便、快速地找到所需的资料。为此，似乎就有必要编写一本包含控制系统抗干扰技术在工程实践中方方面面的参考书，以给从事自动化工程的人们提供一种实用的帮助。 世界上的许多事件，其深层次的基本单元和基本规律并不复杂。通过抗干扰技术的深入研究，实际遇到的大多数的干扰问题往往源出于那些基本的噪声源和基本的耦合途径。任何的干扰现象都可以用一些基本的物理概念来解释，这就是所谓的“天道崇简”。因而将多样而又复杂的干扰问题分解为一系列简单的机理，是编写本书时所作的一种尝试。 本书除第1章概述外，后面其它章在内容上是可以独立的。其中有关控制系统的雷电防护，汇总了笔者和其同仁们在近几年所作的大量工作。每章的最后都列出了一些参考文献，为那些期望了解更多信息的人们提供一种方便。 由于控制系统的抗干扰技术涉及的学科和领域非常广泛，而且又是不断发展中的边缘学科，尽管笔者竭尽其力，但限于水平，总感到内容十分单薄，错误不当之处在所难免，敬请读者不吝指正。 徐义亨 于中控科技园 2008年3月

控制系统抗干扰

PLC控制系统抗干扰的分析与措施 Analysis and measures of anti interference in PLC controlsystem 聂朋 NIE Peng （合肥工业大学,安徽合肥230069） (Hefei Technology University, Hefei 230069, China) 摘要：针对PLC的工业控制系统的干扰进行分析，本文提出了几种解决PLC控制系统抗干扰的解决措施，包括总结了几种影响PLC系统的因素，并一对一的提出切实可行的解决方案，如从设计上采取措施，从硬件配置方面提高系统的抗干扰能力，从软件设计方面提高系统抗干扰能力，采用性能优良的电源等。实践表明，这些抗干扰的措施简单易行、经济实用，提高了控制系统的可靠性。 关键词：PLC系统；设计；抗干扰；技术 Abstract:Analysis of interference in industrial control system PLC, this paper puts forward several solving PLC control system anti jamming measures, includingsummarized several factors affecting the PLC system, and one to one of thepractical solutions, such as from the design to take measures to improve the anti-interference ability of the system from the hardware configuration andimprove the anti-jamming ability of the system from the aspect of software design, using the excellent performance of power supply etc.. The practice shows that the anti interference measures are simple, economical and practical, to improve the reliability of the control system. Keywords:PLCsystem;;design; anti-jamming; technology 0引言 如果将控制系统的抗干扰作为一门技术的话，它应该包括两大方面。一是在对系统本体的电子线路、结构以及软件进行设计时应考虑的抗干扰措施；二是控制系统在工程应用中的抗干扰技术。本书讨论的是后者。控制系统在生产过程的应用中，最困难和最迷惑的问题之一是如何抑制plc控制系统所面临的种种噪声。