电力系统中PLC控制系统的抗干扰分析

电力系统中PLC控制系统的抗干扰分析

姜振来

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摘要：将PLC控制系统应用于电力系统的过程中，因为受到所处的电力强磁环境与自身及电厂多种因素的综合影响，时常会受到各种干扰而使得正常的工作无法进行，本文分析了电力系统中PLC控制系统的干扰源，提出了PLC控制系统的抗干扰措施。

关键词：电力系统；PLC控制系统；抗干扰

PLC控制系统作为自动化生产中重要组成部分，其在工业生产中有重要的作用。PLC控制系统不仅具有较强的可操作性和可靠性，同时也能较好的适应外部恶劣环境，凭借其优势在工业生产中已经得到了广泛应用。但是在其使用过程中，常会受到外界干扰，而使其不能更好的发挥作用。如何将PLC控制系统更好应用在现代化工业自动化生产中，已经成为相关产业值得思索的事情。

1.PLC控制系统简介

PLC是ProgrammableLogicController的简写，即可编程逻辑控制器，以计算机技术作为基础，用于执行面向用户的指令，包括执行逻辑运算、定时、技术、算数操作以及顺序控制等。然后通过数字式输入/输出或者模拟式输入/输出控制生产过程。所以企业的生产安全性和经济运行的节省性都直接受这种PLC控制系统的影响，而整个PLC系统的抗抗干扰能力与整个系统能够稳定可靠运行息息相关。

PLC控制系统工作过程可以划分为三个阶段，包括输入采样、执行用户程序已经刷新输出。每将这三个阶段完成一边即完成一个扫描周期，整个PLC控制系统的运行就是PLC逻辑控制器的CPU按照一定的扫面速度反复执行这三个工作阶段的过程。该控制系统具有构成灵活、扩展简单、操作便捷等特点。由于PLC控制系统的应用领域越来越广泛，使用环境越来越复杂，该系统经受的干扰也是避无可避的越来越多。

2.电力系统中PLC控制系统的干扰源分析

2.1辐射干扰

电力系统中的发电机、变压器、高压线、传感器等都是强大的电磁场，电站设计方面的原因和设备老化等问题导致强电不能与PLC控制系统的信号电缆有效隔离。部分电厂由于各种原因将PLC控制系统的信号电缆与高压线路铺设在同一电缆桥架内，造成强电干扰，在PLC控制系统的输入线路上产生强烈的感应电压和感应电流，影响PLC控制系统的光电耦合器的抗干扰性能，导致PLC系统的数据混乱，发生错误动作的执行、内置程序的紊乱及控制系统无法启动的严重后果。

2.2传导干扰

电力系统的设备启停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等都能形成脉冲干扰，脉冲干扰严重时损坏PLC半导体器件，并且大量的谐波可以通过半导体线路中绝缘电阻，分布电容侵入逻辑电路，导致错误指令、错误动作的发生。

2.3PLC系统本身的干扰

PLC系统的构成以电子元件和电子线路为主，电子元件工作时产生辐射并通过线路传播和辐射；模拟电路与逻辑电路的相互影响会造成系统数据的错乱和错误传输。

3.电力系统的PLC系统抗干扰措施

3.1电源措施

（1）选用隔离变压器，实现从电源进线的高频干扰信号的衰减，输入、输出线应用双绞线实现共模干扰的抑制作用，将初、次级屏蔽层进行接地；（2）加设低通滤波器实现高次谐波的抑制作用。隔开电源的输入、输出线，实现屏蔽层的可靠接地；（3）隔离变压器与滤波器共同使用，但要注意接入顺序，要先将滤波器接入电源后再接隔离变压器。

3.2隔离措施

PLC控制系统实现隔离外部开关量信号的措施是系统内部采用光电耦合器、输出模块中光电可控硅和小型继电器，PLC控制系统的模拟量模块的隔离措施也是采取光电耦合的方式。该措施对外部干扰的隔离效果明显，同时可以对内部CPU模块有效保护。如果干扰状况的严重程度不能通过光电耦合器有效抵抗使，需要加设小型继电器，小型继电器可以实现发电站中用长线引入PLC输入端的开关量的隔离。继电器转接输入信号可以提供多对触点，并实现对强电干扰的有效隔离。

3.3对PLC控制系统的有效选择

PLC控制系统的选择要以满足电力系统的需要为指导思想，选择可靠性能高、操作使用简单、维护成本适中、抗干扰效果好的适宜系统，要保证整个电力系统的选择与应用的一致性，实现系统的统一编程、统一维护和培训，不因设备的差异性产生不必要的干扰。

3.4PLC控制系统安装时的抗干扰措施

PLC控制系统的安装需要符合系统运行的适宜环境，需要温度适宜、避免污染以及远离振动源的封闭室，要求封闭室的密封效果优良，室内需要配备空气净化装置，保证系统的使用环境良好。控制系统的动力线路要具备相应的功能粗度，能有效的缓解电力系统中大容量机器启动时导致的线路电压降低情况。控制系统选用外界直流电源作为输入电路使用时，要使用稳定电压确保控制系统不会接收到错误的输入信号导致的输出指令错误。

3.5提高PLC控制系统中软件的抗干扰能力

PLC控制系统的循环步骤的应用时间是固定的，敏感元件与行程开关的对应步骤的信号发出具有一致性，根据控制系统的特征采用内部定时器，对PLC控制系统的采样进行有效的限定，只允许系统在光电开关或行程开关正常发出信号的时间内进行采样，屏蔽其他时间的信号干扰。利用PLC控制系统的内部计数器或定时器，进行相应的程序设计，屏蔽输入元件的错误信号，保证输出元件的动作正确，提高控制系统的抗干扰能力。

3.6PLC控制系统输出端口的抗干扰措施

PLC控制系统的输出量变化有限，应选用继电器型输出模块，继电器型输出模块接触点的工作电压范围宽泛，能承受较强的瞬时过电流和瞬时过电压。当PLC控制系统的继电器触点较小且弧断能力有限，不能在发电厂DC220伏电路中直接使用时，要进行外部继电器的安装，使用PLC控制系统进行有效驱动，保证电器驱动DC220伏负载。

3.7PLC控制系统的安装和输入输出线路的安装劈开辐射集中区

电力系统的设施分布不规律，存在设备集中区，造成辐射的大量堆积集中区域，PLC控制系统的中心系统封闭室需要远离这样的区域，输入线路、输出线路的铺设设计要规避这样的区域，并要与电力系统的线路保持安全距离，如果不能实现距离的保持要进行隔离材料的隔离，断绝高频运转中的电器设备和传输线路带来的电磁辐射。

4.总结语

电力系统本身就是一个相当庞杂的系统，必须将PLC控制系统所处的电力系统的复杂状况和以及PLC控制系统自身的各种要求进行宏观的细致考虑，在分析PLC控制系统各种干扰源的基础上，采取相应的抗干扰措施，从而减少甚至杜绝对于PLC控制系统的干扰，尽量提高PLC控制系统的抗干扰能力，最大的发挥其在电力系统中的作用。

参考文献：

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[2]李图楷.发电厂PLC控制系统的抗干扰措施[J].四川水利，2010（3）：65-66.

[3]赵清.PLC控制系统的硬件抗干扰措施[M].北京：电子工业出版社，2011.