工程設(shè)計(jì)人員僅僅了解抗干擾的原則，掌握抗干擾的最基本措施還不夠，許多情況下干擾源對(duì)系統(tǒng)的干擾不是那么明顯，應(yīng)綜合考慮各方面的因素，在實(shí)踐中不斷總結(jié)。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中通常采用的主要抗干擾措施有：

 

　?。?）選擇抗干擾能力強(qiáng)的產(chǎn)品

 

　　在控制系統(tǒng)的設(shè)備選型階段，考慮到各廠家PLC抗干擾性能的優(yōu)劣，選型時(shí)就需選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品，其包括了電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，EMC），尤其是抗外部干擾的能力，如采用浮地技術(shù)、隔離性能好的PLC。其次還應(yīng)了解生產(chǎn)廠家給出的抗干擾指標(biāo)，如共模抑制比、差模抑制比、耐壓能力、允許在多大電場(chǎng)強(qiáng)度和多高頻率的磁場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)境中工作等。另外最好的方法是考察該型號(hào)PLC在類似工作環(huán)境中的使用情況。

 

　?。?）采用性能好的電源，抑制電網(wǎng)干擾

 

　　在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過(guò)PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU電源、I/O電源等）、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入。PLC系統(tǒng)的供電電源一般都采用隔離性能較好的電源，變送器的電源及與PLC有直接電氣連接的儀表的供電電源應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的產(chǎn)品，以減少對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾。

 

　　此外，PLC電源要與整個(gè)供電系統(tǒng)的動(dòng)力電源分開(kāi)，一般在進(jìn)入PLC系統(tǒng)時(shí)加屏蔽隔離變壓器。屏蔽隔離變壓器的次級(jí)側(cè)至PLC系統(tǒng)間必須采用不小于2mm2的雙絞線。屏蔽體一般位于一、二次側(cè)兩線圈之間并與大地連接，這樣就可消除線圈間的直接耦合。另外，電源諧波比較嚴(yán)重時(shí)，可在隔離變壓器前面加濾波器來(lái)消除電源的大部分諧波。必要時(shí)可在供電的電源線路上接入低通濾波器，以濾去高頻干擾信號(hào)。濾波器應(yīng)放在隔離變壓器之前，即先濾波后隔離。分離供電系統(tǒng)，將控制器、I/O通道和其他設(shè)備的供電采用各自的隔離變壓器分離開(kāi)來(lái)，也有助于抗電網(wǎng)干擾。

 

　?。?）電纜的選擇和敷設(shè)

 

　　PLC控制系統(tǒng)的線路中有電源線、輸入/輸出線、動(dòng)力線和接地線，布線不當(dāng)則會(huì)造成電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)等干擾，因此必須按照特定的要求布線。動(dòng)力電纜為高壓大電流線路，PLC系統(tǒng)的配線靠近時(shí)會(huì)受到干擾，因此布線時(shí)要將PLC的輸入/輸出線與其他控制線分開(kāi)，不要共用一條電纜。開(kāi)關(guān)量信號(hào)線與模擬量信號(hào)線也應(yīng)分開(kāi)布線，而且后者應(yīng)采用屏蔽線，并且將屏蔽層接地。數(shù)字傳送線也要采用屏蔽線，并且要將屏蔽層接地。外部布線時(shí)應(yīng)將控制電纜、動(dòng)力電纜、輸入/輸出線分開(kāi)且單獨(dú)布線，相互之間一般應(yīng)保持30cm以上的間距。當(dāng)實(shí)際情況只能允許在同一線槽布線時(shí)，就用金屬板把控制電纜、動(dòng)力電纜、輸入/輸出線間隔開(kāi)來(lái)并屏蔽，金屬板還必須接地。隔離變壓器二次側(cè)的電源線要采用2mm2以上的銅芯聚氯乙烯絕緣雙絞軟線。經(jīng)過(guò)這樣處理的電源線、輸入/輸出線與動(dòng)力線就可以減少外界磁場(chǎng)及相互之間的干擾。

 

　?。?）安裝中的抗干擾措施

 

　　PLC控制系統(tǒng)所處的環(huán)境對(duì)其自身的抗干擾也有一定的關(guān)系，因此在安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

 

　?、贋V波器、隔離穩(wěn)壓器應(yīng)設(shè)在PLC控制柜的電源進(jìn)線口處，不讓干擾進(jìn)入控制柜內(nèi)，或盡量縮短進(jìn)線距離。

 

　?、赑LC控制柜應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離高壓柜、大動(dòng)力設(shè)備和高頻設(shè)備。

 

　?、跴LC要盡可能遠(yuǎn)離繼電器之類的電磁線圈和容易產(chǎn)生電弧的觸點(diǎn)。

 

　?、躊LC要遠(yuǎn)離發(fā)熱的電氣設(shè)備或其他熱源，并放在通風(fēng)良好的位置上。

 

　　⑤PLC的外部要有可靠的防水措施，以防止雨水進(jìn)入，造成機(jī)器損壞。

 

　?。?）正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)

 

　　接地的目的通常有兩個(gè)，一是為了安全，二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。

 

　　系統(tǒng)接地方式有浮地方式、直接接地方式和電容接地3種。PLC控制系統(tǒng)屬于高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號(hào)電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號(hào)交換頻率一般都低于1MHz，所以PLC控制系統(tǒng)的接地線一般采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地的方式，最好單獨(dú)接地，也可以與其他設(shè)備公共接地，但嚴(yán)禁與其他設(shè)備串連接地。集中布置的PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方式，各裝置的柜體中心接地點(diǎn)以單獨(dú)的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應(yīng)采用串聯(lián)一點(diǎn)接地的方式，即用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點(diǎn)，然后將接地母線直接連接接地極。接地線采用截面大于20mm2的銅導(dǎo)線，總母線使用截面大于60mm2的銅排。接地極的接地電阻應(yīng)小于2Ω，接地極最好埋在距建筑物10～15m遠(yuǎn)處，而且PLC系統(tǒng)的接地點(diǎn)必須與強(qiáng)電設(shè)備的接地點(diǎn)相距10m以上。

 

　　信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地，不接地時(shí)應(yīng)在PLC側(cè)接地。信號(hào)線中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地。多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對(duì)絞總屏電纜連接時(shí)，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。連接接地線時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

 

　?、貾LC控制系統(tǒng)單獨(dú)接地。

 

　　②PLC系統(tǒng)的接地端是抗干擾的中性端子，正確接地可以有效消除電源系統(tǒng)的共模干擾。

 

　　③PLC系統(tǒng)的接地線至少用20mm2的專用接地線，以防止感應(yīng)電的產(chǎn)生。

 

　?、茌斎?輸出信號(hào)電纜的屏蔽線應(yīng)與接地端子連接，且接地良好。

 

　?。?）外圍設(shè)備干擾的抑制

 

　?、貾LC輸入/輸出端子的保護(hù)

 

　　當(dāng)輸入信號(hào)源為感性元件，輸出驅(qū)動(dòng)的負(fù)載為感性元件時(shí)，對(duì)于直流電路應(yīng)在其兩端并聯(lián)續(xù)流二極管。對(duì)于交流電路，應(yīng)在其兩端并聯(lián)阻容吸收電路。其作用是為了防止在感性輸入或輸出電路斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢(shì)或浪涌電流對(duì)PLC輸入/輸出端和內(nèi)部電源的沖擊，若PLC的驅(qū)動(dòng)元件主要是電磁閥和交流接觸器線圈，應(yīng)在PLC輸出端與驅(qū)動(dòng)元件之間增加光電隔離的過(guò)零型固態(tài)繼電器。

 

　?、谳斎?輸出信號(hào)的防錯(cuò)

 

　　當(dāng)輸出元件為雙向晶閘管或晶體管而外部負(fù)載又很小時(shí)，因?yàn)檫@類輸出元件在關(guān)斷時(shí)有較大的漏電流，使輸入電路和外部負(fù)載電路不易關(guān)斷，導(dǎo)致輸入/輸出信號(hào)的錯(cuò)誤，為此應(yīng)在這類輸入/輸出端并聯(lián)旁路電阻，以減小PLC的輸入電流和外部負(fù)載上的電流。

 

　?、勐╇娏?

 

　　當(dāng)采用接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等直流兩線式傳感器輸入信號(hào)時(shí)，若漏電流較大，應(yīng)考慮由此而產(chǎn)生的誤動(dòng)作，使PLC輸入信號(hào)不能關(guān)斷。一般在PLC的輸入端子上接一旁路電阻，以減少輸入阻抗。同樣用雙向晶閘管輸出時(shí)，為避免漏電流等原因引起的輸出元件關(guān)斷不了，也可以在輸出端并聯(lián)一旁路電阻。

 

　?、芾擞侩妷?

 

　　在PLC觸點(diǎn)（開(kāi)關(guān)量）輸出的場(chǎng)合，不管PLC本身有無(wú)抗干擾措施，都應(yīng)采用RC吸收回路（交流負(fù)載）或并接續(xù)流二級(jí)管（直流負(fù)載），以吸收感性負(fù)載產(chǎn)生的浪涌電壓。

 

　　⑤沖擊電流

 

　　用晶體管或雙向晶閘管輸出模塊驅(qū)動(dòng)白熾燈之類的負(fù)載時(shí)，為保護(hù)輸出模塊，應(yīng)在PLC輸出端并接旁路電阻或與負(fù)載串聯(lián)限流電阻。

 

　?。?）電磁干擾的抑制

 

　　根據(jù)干擾模式的不同，PLC控制系統(tǒng)的電磁干擾分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號(hào)對(duì)地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射等在信號(hào)線上感應(yīng)的電壓疊加所形成。共模電壓有時(shí)較大，特別是采用隔離性能差的配電器供電時(shí)，變送器輸出信號(hào)的共模電壓普遍較高，有的可高達(dá)130V以上。共模電壓通過(guò)不對(duì)稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測(cè)控信號(hào)，造成元器件損壞（這是PLC系統(tǒng)I/O模塊損壞率較高的主要原因）。這種共模干擾可為直流，也可為交流。差模干擾是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)間的感應(yīng)以及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓。這種電壓疊加在信號(hào)上，直接影響測(cè)量與控制精度。為了保證PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)環(huán)境中免受或減少電磁干擾，一般采用隔離和屏蔽的方法。

 

　?。?）軟件抗干擾措施

 

　　由于電磁干擾的復(fù)雜性，要根本消除干擾的影響是不可能的，因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和組態(tài)時(shí)，還應(yīng)在軟件方面進(jìn)行抗干擾處理，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。

 

　　由于噪聲、開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作、模擬信號(hào)誤差等因素的影響，PLC的外部開(kāi)關(guān)量和模擬量輸入信號(hào)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，引起程序判斷失誤，造成事故。當(dāng)按鈕、開(kāi)關(guān)作為輸入信號(hào)時(shí)，則不可避免產(chǎn)生抖動(dòng)。如果輸入信號(hào)是繼電器/接觸器觸點(diǎn)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬間跳動(dòng)，引起系統(tǒng)誤動(dòng)作。在這種情況下，可采用定時(shí)器延時(shí)來(lái)去掉抖動(dòng)，定時(shí)時(shí)間根據(jù)觸點(diǎn)抖動(dòng)情況和系統(tǒng)要求的響應(yīng)速度而定，這樣可保證觸點(diǎn)確實(shí)穩(wěn)定閉合（或斷開(kāi)）后才執(zhí)行特定的任務(wù)處理。

 

　　對(duì)于模擬信號(hào)可采用多種軟件濾波方法來(lái)提高數(shù)據(jù)的可靠性。連續(xù)采樣多次，采樣間隔根據(jù)Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換時(shí)間和信號(hào)的變化頻率而定。采樣數(shù)據(jù)先后存放在不同的數(shù)據(jù)寄存器中，經(jīng)比較后取中間值或平均值作為當(dāng)前輸入值。常用的數(shù)字濾波方法有程序判斷濾波、中值濾波、滑動(dòng)平均值濾波、防脈沖干擾平均值濾波、算術(shù)平均值濾波、去極值平均濾波等。

 

　　①程序判斷濾波適用于對(duì)采樣信號(hào)因受到隨機(jī)干擾或傳感器不穩(wěn)定而引起的失真進(jìn)行濾波。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定兩次采樣允許的最大偏差，若先后兩次采樣的信號(hào)差值大于偏差，表明輸入是干擾信號(hào)，應(yīng)去掉，用上次采樣值作為本次采樣值。若差值不大于偏差，則本次采樣值有效。

 

　?、谥兄禐V波是連續(xù)輸入3個(gè)采樣信號(hào)，從中選擇中間值作為有效采樣信號(hào)。

 

　?、刍瑒?dòng)平均值濾波是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的一個(gè)區(qū)域（20個(gè)單元左右）作為循環(huán)隊(duì)列，每次數(shù)據(jù)采集時(shí)先去掉隊(duì)首的一個(gè)數(shù)據(jù)，再把新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾，然后求平均值。

 

　?、苋O值平均濾波是連續(xù)采樣n次，求數(shù)據(jù)的累加和，同時(shí)找出其中的最大值和最小值，從累加和中減去最大值和最小值，再求（n－2）個(gè)數(shù)據(jù)的平均值作為有效的采樣值。

 

　?、菟阈g(shù)平均值濾波是求連續(xù)輸入的n個(gè)采樣數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值作為有效的信號(hào)。它不能消除明顯的脈沖干擾，只是削弱其影響。要提高效果可采用去極值平均濾波。

 

　?、薹烂}沖干擾平均值濾波是連續(xù)進(jìn)行4次采樣，去掉其中的最大值和最小值，再求剩下的兩個(gè)數(shù)據(jù)的平均值。它實(shí)際上是去極值平均濾波的特例。

 

　　在設(shè)計(jì)中還可以用線性插值法、二次拋物線插值法或分段曲線擬合等方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性補(bǔ)償，提高數(shù)據(jù)的線性度。也可采用零位補(bǔ)償或自動(dòng)零跟蹤補(bǔ)償?shù)确椒▉?lái)處理零漂，修正誤差，提高采樣數(shù)據(jù)的精度。

 

　　另外還可進(jìn)行信號(hào)相容性檢查，包括開(kāi)關(guān)信號(hào)之間的狀態(tài)是否矛盾，模擬信號(hào)值的變化范圍是否正常，開(kāi)關(guān)量信號(hào)與模擬量信號(hào)之間是否一致，以及各信號(hào)的時(shí)序關(guān)系是否正確等。定時(shí)校正參考點(diǎn)電位，并采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，可有效防止電位漂移。采用信息冗余技術(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件標(biāo)志位，并通過(guò)設(shè)置軟件陷阱等方法來(lái)提高軟件結(jié)構(gòu)的可靠性。