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時間：2023-09-20

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PLC抗干擾措施和耦合干擾源

PLC自身具有較強的環(huán)境適應(yīng)能力和抗干擾能力，但并不保證基于PLC設(shè)計的控制系統(tǒng)具有同樣的環(huán)境適應(yīng)能力和抗干擾能力，這就需要設(shè)計者對具體的控制需求、干擾源特點和傳播途徑進行抗干擾設(shè)計。

干擾源及其傳播途徑

(1)干擾源及分類

干擾源又稱為噪聲。按產(chǎn)生噪聲的根源可將噪聲分為放電噪聲、高頻振蕩噪聲和浪涌噪聲：按傳導方式可將噪聲分為串模噪聲和共模噪聲。按噪聲信號的波形及性質(zhì)可將噪聲分為持續(xù)正弦波噪聲、偶發(fā)脈沖波噪聲和脈沖序列噪聲3種。

(2)干擾源的傳播

干擾源的傳播又稱為耦合，主要有以下6種耦合方式：

①直接耦合方式，即干擾信號直接經(jīng)過線路傳導到工作電路中。例如，干擾信號經(jīng)過電源線進入PLC控制系統(tǒng)是較常見的直接耦合現(xiàn)象。

②公共阻抗耦合方式，即是噪聲源與信號源具有公共阻抗時的傳導耦合。

③電容耦合方式，則是電位變化在干擾源與干擾對象之間引起的靜電感應(yīng)，如組件之間、導線之間、導線與組件之間存在的分布電容所引起的噪聲傳導通路。

④電磁感應(yīng)耦合方式，即交變電流在載流導體周圍產(chǎn)生磁場，會對周圍的閉合電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

⑤輻射耦合方式，即當高頻電流流過導體時，在該導體周圍便產(chǎn)生高頻交變的電力線或磁力線，從而形成電磁波。

⑥漏電耦合方式，即當相鄰的組件或?qū)Ь€之間的絕緣阻抗降低時，有些信號便經(jīng)過絕緣電阻耦合到邏輯組件的輸入端形成干擾。

無論何種干擾源，一般是通過傳導和直接輻射兩種途徑進入PLC控制系統(tǒng)中的。例如，通過容性耦合或感性耦合把電磁場干擾直接輻射到PLC控制系統(tǒng)中，通過輸入/輸出信號線、電源線和地線，再把干擾傳導到PLC控制系統(tǒng)中。

抗干擾措施

(1)串模干擾的抑制措施

若串模干擾頻率比被測信號頻，則采用低通濾波器來抑制高頻串模干擾。如果串模干擾頻率比被測頻率低，則采用高通濾波器來抑制低頻率串模干擾。如果干擾頻率處于被測信號頻譜的兩側(cè)，則使用帶通濾波器較為適宜。當尖峰型串模干擾成為主要干擾源，系統(tǒng)對采樣速率要求不高時，使用雙斜率積分式模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可削弱串模干擾的影響。在電磁感應(yīng)成為串模干擾的主要干擾源的情況下，對被測信號應(yīng)盡可能早地進行前置放大，或盡可能早地完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換，或采用隔離和屏蔽等措施。如果串模干擾的變化速度與被測信號相當，則應(yīng)產(chǎn)生串模干擾的根源，并在軟件中使用復合數(shù)字濾波技術(shù)。

(2)共模干擾的抑制措施

共模干擾的抑制可采用變壓器或光電耦合器把各種模擬信號與數(shù)字信號隔離開來，也就是把“模擬地”與“數(shù)字地”斷開。也可采用浮空輸入和屏蔽放大器來抑制共模干擾。使用差分輸入前置放大器、儀表放大器、精密線性穩(wěn)壓電源等也有利于提高共模抑制比。對于PLC系統(tǒng)處理模擬量時，選用隔離型模擬量輸入模塊和差動輸入方式，一般可以抑制共模干擾。

(3)電源回路的抗干擾措施

如果PLC有模擬量信號，可選用高穩(wěn)定性、低紋波的線性電源為模擬量模塊供電。配置隔離變壓器、電源濾波器也可降低電源回路的干擾。大多數(shù)PLC系統(tǒng)和電機設(shè)備并存將電機電纜和信號線分開敷設(shè)和穿管，可減小動力電源回路對信號回路的干擾。

(4)信號的長距離傳送

對于開關(guān)量信號，如果觸點信號距離PLC系統(tǒng)較遠，應(yīng)使用有源傳送，并用AC220V 或DC48V驅(qū)動輸入從動繼電器。對于模擬量信號，應(yīng)使用雙絞屏蔽線傳送4～20mA電流信號或以現(xiàn)場總線方式進行傳送。

(5)軟件措施

對于開關(guān)量信號，使用定時器進行延時濾波，確保輸入信號的有效性和跳變的有效性;對于模擬量信號，可加長模塊提供的濾波時間常數(shù)或設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字濾波程序。

詞條
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