控制系统PLC的可靠性设计

plc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，plc系统的抗干扰能力是整个系统可靠运行的关键。因此，分析研究plc应用中的可靠性和抗干扰技术是十分必要的。

PLC的可靠性设计 name=image_operate_28671345044051921 real_src=http://s16.sinaimg.cn/middle/669692a6tc74f6fd94e4f690 src=http://s16.sinaimg.cn/middle/669692a6tc74f6fd94e4f690 title=[转载]控制系统PLC的可靠性设计 />

1 引言

可编程序控制器(plc)作为新一代的工业控制器，因其具有通用性好，实用性强，硬件配套齐全，编程方法简单易学等优点而广泛应用于电力、机械、纺织、电子、交通运输、石油化工等行业的自动化控制系统中。可编程控制器是专门为工业控制设计的，在设计和制造过程中厂家采取了多层次抗干扰措施，使系统能在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作。运行的稳定性和可靠性很高，plc整机平均无故障工作时间高达几万小时。随着计算技术的发展，plc的功能也越来越强，使用越来越方便。但是，整机的可靠性高只是保证系统可靠工作的前提，还必须在设计和安装plc系统过程中采取相应的措施，才能保证系统可靠工作。如果plc的工作环境过于恶劣，如温度过高、湿度过大、振动和冲击过强，以及电磁干扰严重或安装使用不当等，都会直接影响plc的正常、安全、可靠的运行，

加上外围电路的抗干扰措施不力，而使整个控制系统的可靠性大大降低，甚至出现故障。因此，在系统设计时应予以充分的考虑，在硬件上进行适当配置并辅以相应的软件，以实现系统故障的防范。plc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，plc系统的抗干扰能力是整个系统可靠运行的关键。因此，分析研究plc应用中的可靠性和抗干扰技术是十分必要的。要提高plc控制系统的可靠性，一是在硬件上采取措施;二是在软件上设计相应的保护程序;因此，plc控制系统的抗干扰非常重要。本文将主要探讨plc控制系统中常见的干扰源及其防范措施。

2 干扰源

plc系统的干扰源根据其来源分为内部干扰源和外部干扰源。内部干扰源主要包括：由于元器件布局不合理造成内部信号相互串扰;线路中存在的电容性元件引起的寄生振荡;数字地、模拟地和系统地处理不当。外部干扰源包括供电电源电压波动和高次谐波的干扰;开关通断形成的高、低频干扰;动力强电信号在系统中产生感应电势引起的干扰;其它设备通过电容耦合串入控制系统而引起的干扰等。按钮、继电器等工作时触点间产生的电弧，雷击和静电产生的火花放电，接触器线圈、断电器线圈、电磁铁线圈等感应负载断开时产生的浪涌电压，外界的高频加热器、高频淬火设备、杂乱的无线电波信号、电源电压的波动等等，以上这些都是能够使plc出现误动作的典型干扰源，以下简单介绍一下共模干扰和常模干扰。

(1) 共模干扰

电源线、输入/输出信号线与接地线之间所产生的电位差会对plc内部回路与各线路的外部信号之间的寄生电容进行放电，引起plc内部回路电压剧烈波动，这种干扰称为共模干扰。各导线上感应电弧、高电位的感应电压、电波和静电等均为共模干扰源。寄生电容的容量越小，plc内部回路电压波动也越小。

(2) 常模干扰

连接在线路上的感性负载或感性电器设备产生的反电势称之为常模干扰，它主要存在于电源线和输入、输出线上，也叫线间干扰。

3 干扰途径

plc控制系统受到干扰的主要途径是电源线、输入、输出线和空中等部位。电源被干扰后，plc控制系统的供电质量变差，引起plc控制失灵。输入、输出线被干扰后，出现输入、输出控制紊乱。空中干扰主要以电磁感应、静电感应形式使plc的cpu出现误操作。

4　硬件抗干扰措施

4.1 电源干扰的抑制

plc系统电源必须要与整个供电系统的动力电源分开，一般在进入plc系统之间加屏蔽隔离变压器。屏蔽隔离变压器的次级侧至plc系统间必须采用不小于2mm2的双绞线。屏蔽体一般位于一、二次侧两线圈之间并与大地连接，这样就可消除线圈间的直接耦合。另外，电源谐波比较严重时，可在隔离稳压器前面加滤波器来消除电源的大部分谐波。必要时可在供电的电源线路上接入低通滤波器，以便滤去高频干扰信号。滤波器应放在隔离变压器之前，即先滤波后隔离。分离供电系统，将控制器、i/o通道和其它设备的供电采用各自的隔离变压器分离开来，也有助于抗电网干扰。

4.2 线间干扰的抑制

plc控制系统线路中有电源线、输入/输出线、动力线和接地线，布线不恰当则会造成电磁感应和静电感应等干扰，因此必须按照特定要求布线，如尽可能的等间距，以及避免线路绕圈等。

(1) 接地线

为了安全和抑制干扰，系统一般要正确接地。系统接地方式一般有浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对plc控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1mhz，所以plc控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的plc系统适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极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。用一根大截面铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于20mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2ω，接地极最好埋在距建筑物10～15m远处，而且plc系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地;不接地时，应在plc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点。plc电源线、i/o电源线、输入、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，而且后者应采用屏蔽线，并且将屏蔽层接地。数字传输线也要采用屏蔽线，并且要将屏蔽层接地。plc系统最好单独接地，也可以与其他设备公共接地，但严禁与其他设备串联接地。连接接地线时，应注意以下几点：