煤矿中PLC控制系统的抗干扰问题及对策

煤矿中PLC控制系统的抗干扰问题及对策

钱宏琦

绪言

PLC作为一种工业生产过程的控制装置，具有体积小、可靠性高、功能强、应用范围广等优点，现在煤矿生产中的各个子系统得到了广泛运用。但由于煤矿的工作环境过于恶劣，如强磁场、强电场、电气设备产生的高频干扰、安装使用不当等；煤矿井下湿度大、粉尘浓度大，空气中含有瓦斯，井下设备采用防爆设备，导致PLC设备散热条件差，这些因素也影响了控制系统的可靠运行。PLC系统的抗干扰能力是整个控制系统能否可靠运行的关键。为提高PLC控制系统的可靠性，需要从各个方面提高系统的抗干扰能力。本人根据多年的实际工作经验及教学实践，分析PLC控制系统中常见的干扰源以及相应的抗干扰对策。

1PLC控制系统的干扰源

PLC控制系统的干扰源从形式上可分为内部干扰源和外部干扰源两大类。

1-1内部干扰源

内部干扰源与系统结构有关。由于元器件布局不合理，造成内部信号互相干扰；内部线路布局不合理形成分布电容引起的寄生振荡；数字地、模拟地和系统地的处理不当都属于内部干扰。内部干扰源可通过选用质量好的PLC设备来减弱。

1-2外部干扰源

影响PLC控制系统的主要干扰是外部干扰，本文主要讨论外部干扰及防止对策。

外部干扰有以下几种形式：

（1）辐射干扰辐射干扰主要由电器设备工作时的暂态过程产生。PLC受干扰的大小与距离其辐射源的远近与辐射频率的有关，频率越高则影响越大。

（2）PLC外接电源的干扰PLC的正常工作电源一般都外接于电网。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间的高频波干扰。特别是在断开电网中的负载时产生的感性负载时产生的电压峰值是额定值的几十倍，所产生的脉冲功率足以损坏PLC中的半导

体器件，并且大量的谐波可通过线路中的分布电容绝缘电阻等传入逻辑电路，引起误动作。煤矿中电力系统中的开关操作浪涌、大型电力设备的启停等都均能在电网中形成脉冲干扰。

（3）信号干线干扰在PLC控制系统中，外部输入控制信号通过信号线传入控制数据，如传感器信号，但由于干扰信号得侵入，这些干扰信号也可能沿着信号线进入PLC

内部，造成PLC的误动作，严重时甚至导致设备死机、元器件损害。

（4）不合理的接地干扰在PLC控制系统中，存在着多种形式的接地，如：

A.信号地输入端信号元件的地；

B.屏蔽地为防止静电和电磁感应而设置的外壳或金属丝网，通过导线将其接入地下；

C.交流地交流电源的地线；

D.保护地把设备外壳接地，以保护人身安全和防止设备漏电。

不合理的地就可能对各个接地之间形成电位差而引起接地环路电流、造成信号干扰，影响系统正常工作。

2 提高控制系统抗干扰的对策

为提高控制系统抗干扰的能力，我们可以从硬件和软件两个方面着手。下面就从这两方

面进行论述。

2.1 提高控制系统的抗干扰硬件措施

2.1.1接地系统的抗干扰措施

良好的接地是保证PLC安全运行的重要条件。PLC与强电设备分别设置接地装置，接地线的截面积不小于2.5mm2铜芯线。接地点与PLC设备之间的距离不得大于50m，PLC系统的接地点必须与强电设备的接地点距离必须大于10m。为防止接电线上的电流产生设备之间的交叉干扰，应使控制系统集中接地。接地极的接地电阻必须小于4Ω。

屏蔽地、保护地不能与电源地、信号地等其他地接在一起，只能独立的接到接地铜牌端子上。为减少接地电阻，防止锈蚀，连接点最好焊接，并采取必要的防腐蚀措施。

信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；信号源不接地时，屏蔽层不接地时，屏蔽层应在PLC侧接地。开关量信号线与模拟量信号线应布线，必须都采用屏蔽线，并将屏蔽层接地。

2.1.2电源系统的抗干扰措施

电源是干扰信号进入PLC控制系统的主要途径之一。干扰信号通过供电线路的阻抗耦合进入系统，各种大功率用电设备是主要的干扰源。针对电源干扰的特点，可采取如下措施。

（1）采用带屏蔽的隔离变压器

煤矿井下设备多为大型设备，设备启停时会产生很强的电磁干扰与浪涌干扰。隔离变压器的屏蔽层接地后可抑制从电源线窜入的外来干扰，从而提高高频共模干扰的能力

（2）采用低通滤波电路

低通滤波器可以吸收电源中的绝大多数“毛刺”。压敏电阻Rv的击穿电压略高于PLC正常工作电压，当线路中出现尖峰脉冲时，电压被钳位在击穿电压，尖峰脉冲消失后压敏电阻恢复正常状态。

（3）