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[中图分类号] TS43
[文献标志码]A
[文章编号]2095-6487 （2021） 02-0014-02
Antilnterference of PLC Control System and Inverter Application
Liu Guang-zhen
[ Abstract] After the continuous development of science and teclrnology， PLC. technology is widely used in industrial control. Reliable PLC controlsystem can make the production and operation of enterprises safe and economical， and the system with anti-interference ability can make the overalloperation of the system reliable. When applying various PLC technologies in the automation system， they are installed in the control room， productionsite and different electromechanical equipment. Because the circuit and equipment used have strong voltage， most of their environments are relativelybad. In order to make the PLC control system more reliable， this paper discusses the PLC control system and frequency converter from the aspect of anti-interference ability for reference
[ Keywords] PLC control system; inverter application; anti-interference ability
由于工业生产领域不断地对PLC控制系统以及变频器等设备进行了广泛地应用，因此，人们从安全性、可靠性方而，对控制系统和相关设备提出了更高的要求，使其能够保持稳定运行的控制系统，能够为安全生产提供保证。PLC控制器以及变频器是最为关键的自动控制设备，其在生产现场较为常见，电器设备和相关线路在生产现场所形成的电磁干扰信号，具有一定的复杂性。要想使自动控制系统的运行能够更加稳定，就必须对所有电磁干扰问题加以解决，以此来使系统的运行能够更加可靠。
共模干扰指的就是在所有接口端加载输入信号时，所形成的所有信号干扰（图1）。共模干扰的传输是在信号线与地之间，此类干扰属于非对称型，在信号线同一方向上的地电位差以及电磁辐射有时会产生较人的感应共模电压，尤其是如果配电器处于隔离性能并不好的供电室中，那么变送器就会输送人量值较高的共模电压，偶尔还会达到上百幅，直接对测控信号造成影响，并损坏元器件。
差模干扰主要出现部位在各相线以及相线与中线间。两路会输入人小不等，方向不同的干扰信号。偶尔通过对隔离变压器的安装，能够实现对该问题的解决。
导致PLC控制系统无法正常运行的干扰信号主要来自于电源干扰，例如煤矿领域在为绞车安装信号设备的过程中，绞车信号出现打点时，皮带信号也会发出响声，皮带信号在出现打点时，绞车信号也会发出响声;两种信号在打点时会产生相互影响，直接影响现场安全生产，经过现场的分析实验得知，由于绞车和皮带这两种信号所接的综保开关属于同一台，而使用的电源如果来自同一路，那么就会路线相互影响，进而导致干扰的形成。
为了避免安扰，信号及其接收设备共同所接的线都需要与地相接，需要尽可能地通过使用隔离器隔离这两个接地。例如，部分用于测量调节温度流量的系统，现场和控制室的设备都需要与地相接，由于各接地之间存在着电位差，如果接地点在一个以上，就会导致回路的形成，进而干扰仪表设备，因此，在信号回路屏蔽层以及排扰线相同的情况下，最好都设置一个相应的接地点，以此来避免接地点过多，除了目前已有的接地之外，其他部位需要隔离所有金属部分。在决定信号回路在哪一位置接地时，需要结合所使用的仪器类型。用于测量温度流量等的传感器，需要在现场进行接地。以此来保证信号的精确性，以及输入设备和输出设备的良好传输效果，进而实现对感应信号及外部输入信号带来的干扰的消除。
PLC抗干扰措施示意图如图2所示。
其中电源电缆与地相接的部位为两端，在连接电机与电源段的接地端和接地排后，最终的汇流排会汇入动力柜中。信号线缆中的人部分模拟信号都采用了单端接地的方式，以此来避免双端接地时，由于不同电势的存在而导致接地中出现电流干扰信号。而针对数字信号来说，双端接地是最常采用的方式。在屏蔽单端接地指的就是金属屏蔽层在电缆一端的接地，而另一端不与地直接相连。由于采用单端接地方式，屏蔽层在不与地相接的一端，会与地之间产生感应电流，其电压越人，所需的电缆越长，但是并不会导致电流环流的形成，在其中一端连接屏蔽层与地时，通过对电势电位差的压制，能够实现对电磁干擾的消除。如果电缆长度在特定距离范围内，就能够形成良好的效果。在对用于屏蔽信号的电缆层两端进行接地的过程中，由于连接金属的屏蔽层一端不存在感应电压，但是经过感应后有概率出现电流环流，因此需要消除周围存在的干扰信号。 如果接地线在系统内采用了单独发计的方式，那么就必须采用符合标准的接地线，应选用接地电阻在4Q以内的微机系统。并且在周围柜体和设备外壳中，需要采用一致的连接方式，接地体在增人物理面积后，就能够使控制系统的电位，与周围电器以及设备等物体的电位保持一致，进而实现对干扰信号的避免。
采用导体器件调制变换变送器信号或仪表信号后，通过光感器件或磁感器件对其的隔离转换，在经过解调变换后，能够使信号恢复到隔离前，同时采用隔离的方式来处理供电电源，能够使信号在经过变换后，与电源和地之间保持独立。在控制系统中将隔离器安装到输入端和输出端之间后，能够对干扰信号进行有效地预防。
在控制系统中所采用的电源，需要具有良好的隔离性能。在条件允许的情况下，可以对电抗器进行接入。接地线需要与变频器尽可能的接近，距离电源线尽可能的远，变频器与其他设备需要采用单独的接地线进行接地，切勿在连接各发备接地线后再进行接地，同时，切勿将零线连接于用于连接变频器与地的一端。
想要做到对感应耦合干扰的避免。就需要将屏蔽线应用于控制电路中，在连接控制线和变频器的过程中，可以不用连接屏蔽层与地层，只需要将其与变频器的某一端与公共信号端进行连接即可，要注意的是，屏蔽层在与公共端或地层进行连接的过程中，只能连接一端，切勿连接两端。并且，控制線需要尽可能地做到远离输入线和输出线。针对空间位置来说，控制线与输入线和输出线需要尽可能交叉，最好在垂直方向交叉，切勿平行。可以对相邻的两根控制线进行相绞。以此来做到对电磁干扰的减少。
变频器发生故障的概率与温度成正比关系，温度越高使用寿命越低，对环境温度进行10摄氏度的提升后，就会减少变频器一半的使用寿命。因此想要做到对变频器的正确使用，就必须对散热问题进行认真的考虑。
由于变频器中使用的整流器件人多数都属于非线性，例如晶闸管或二极管等，因此，电网会受到其所形成的谐波带来的干扰，进而导致电压畸变的出现，对电网供电质量造成影响，高次谐波还会增加电动机定子对铜和铁材料的消耗。
变频器通常会采用开关器件来作为输出部分，例如IGBT等，在对能量进行输出的同时，都会给输出线带来极人的辐射干扰，进而导致周边的电器无法正常工作。根据国外谐波标准得知，单次电压和总电压能够接受的畸变范围分别为3%-6%，5%-8%。
（1）周围环境温度的降低法。由于变频器的安装位置人多在控制柜中，如果需要用到电抗器或制动电阻，那么就需要尽可能地与变频器保持隔离，例如，最好在变频器上方或变频器侧上方进行安装。
（2）在控制柜中将冷却风扇安装于出风口。
（1）为了使变频器谐波能够减少给其他设备带来的影响，可以在变频器中通过对交流电抗器以及直流电抗器等的采用，来进行输入或输出，以此来降低进线中的THDV。同时，用电设备系统中人多会用到以下方法。
（2）对隔离变压器的使用。所使用的隔离变压器如果具有隔离层，那么就可以在隔离器受到传导干扰前，做到阻隔大部分干扰，同时还能够变换电源电压，控制系统中的隔离变压器主要能够抵抗仪表，PLC以及其他低功率用电设备所受到的干扰。
（3）滤波模块或相关组件的使用。目前，市场上具有抗干扰性能的滤波模块或相关组件有很多，此类滤波器的抗干扰性能较强，同时，还能够保护电源免于受到用电器带来的影响。部分还能够吸收尖峰电压，对所有用电设备有着大量的益处。
由于干扰有着较为复杂的分布参数，因此在抵抗干扰的过程中，所采用的措施需要具有合理性，不仅需要对其效果加以考虑，还需要考虑价格，并根据现场实际情况来进行决定。对能够解决问题的措施加以采用即可，多采用的抗干扰措施过多的话，反而会导致额外干扰的产生，因此，需要根据实际情况来进行针对性解决。
参考文献
[1]陈超苏.PLC控制系统及变频器应用的抗干扰问题[J]世界仪表
与自动化，2010，9 （12）：60-61[2]赵剑，孙晓琳.PLC控制系统的电磁干扰来源和抗干扰设计[J]
科技创新与应用，2015 （13）：128.[3]李纪魁浅析PLC控制系统及变频器应用中的电磁干扰现象[J]
科技与企业，2015 （12）：81
[文献标志码]A
[文章编号]2095-6487 （2021） 02-0014-02
Antilnterference of PLC Control System and Inverter Application
Liu Guang-zhen
[ Abstract] After the continuous development of science and teclrnology， PLC. technology is widely used in industrial control. Reliable PLC controlsystem can make the production and operation of enterprises safe and economical， and the system with anti-interference ability can make the overalloperation of the system reliable. When applying various PLC technologies in the automation system， they are installed in the control room， productionsite and different electromechanical equipment. Because the circuit and equipment used have strong voltage， most of their environments are relativelybad. In order to make the PLC control system more reliable， this paper discusses the PLC control system and frequency converter from the aspect of anti-interference ability for reference
[ Keywords] PLC control system; inverter application; anti-interference ability
由于工业生产领域不断地对PLC控制系统以及变频器等设备进行了广泛地应用，因此，人们从安全性、可靠性方而，对控制系统和相关设备提出了更高的要求，使其能够保持稳定运行的控制系统，能够为安全生产提供保证。PLC控制器以及变频器是最为关键的自动控制设备，其在生产现场较为常见，电器设备和相关线路在生产现场所形成的电磁干扰信号，具有一定的复杂性。要想使自动控制系统的运行能够更加稳定，就必须对所有电磁干扰问题加以解决，以此来使系统的运行能够更加可靠。
1 电磁干扰信号空间辐射分析
1.1 共模和差模干扰信号
共模干扰指的就是在所有接口端加载输入信号时，所形成的所有信号干扰（图1）。共模干扰的传输是在信号线与地之间，此类干扰属于非对称型，在信号线同一方向上的地电位差以及电磁辐射有时会产生较人的感应共模电压，尤其是如果配电器处于隔离性能并不好的供电室中，那么变送器就会输送人量值较高的共模电压，偶尔还会达到上百幅，直接对测控信号造成影响，并损坏元器件。
差模干扰主要出现部位在各相线以及相线与中线间。两路会输入人小不等，方向不同的干扰信号。偶尔通过对隔离变压器的安装，能够实现对该问题的解决。
1.2 现场实践证明
导致PLC控制系统无法正常运行的干扰信号主要来自于电源干扰，例如煤矿领域在为绞车安装信号设备的过程中，绞车信号出现打点时，皮带信号也会发出响声，皮带信号在出现打点时，绞车信号也会发出响声;两种信号在打点时会产生相互影响，直接影响现场安全生产，经过现场的分析实验得知，由于绞车和皮带这两种信号所接的综保开关属于同一台，而使用的电源如果来自同一路，那么就会路线相互影响，进而导致干扰的形成。
1.3 信号传输回路
为了避免安扰，信号及其接收设备共同所接的线都需要与地相接，需要尽可能地通过使用隔离器隔离这两个接地。例如，部分用于测量调节温度流量的系统，现场和控制室的设备都需要与地相接，由于各接地之间存在着电位差，如果接地点在一个以上，就会导致回路的形成，进而干扰仪表设备，因此，在信号回路屏蔽层以及排扰线相同的情况下，最好都设置一个相应的接地点，以此来避免接地点过多，除了目前已有的接地之外，其他部位需要隔离所有金属部分。在决定信号回路在哪一位置接地时，需要结合所使用的仪器类型。用于测量温度流量等的传感器，需要在现场进行接地。以此来保证信号的精确性，以及输入设备和输出设备的良好传输效果，进而实现对感应信号及外部输入信号带来的干扰的消除。
2 自动控制系统干扰源的消除措施
PLC抗干扰措施示意图如图2所示。
2.1 对可靠接地措施的完善
其中电源电缆与地相接的部位为两端，在连接电机与电源段的接地端和接地排后，最终的汇流排会汇入动力柜中。信号线缆中的人部分模拟信号都采用了单端接地的方式，以此来避免双端接地时，由于不同电势的存在而导致接地中出现电流干扰信号。而针对数字信号来说，双端接地是最常采用的方式。在屏蔽单端接地指的就是金属屏蔽层在电缆一端的接地，而另一端不与地直接相连。由于采用单端接地方式，屏蔽层在不与地相接的一端，会与地之间产生感应电流，其电压越人，所需的电缆越长，但是并不会导致电流环流的形成，在其中一端连接屏蔽层与地时，通过对电势电位差的压制，能够实现对电磁干擾的消除。如果电缆长度在特定距离范围内，就能够形成良好的效果。在对用于屏蔽信号的电缆层两端进行接地的过程中，由于连接金属的屏蔽层一端不存在感应电压，但是经过感应后有概率出现电流环流，因此需要消除周围存在的干扰信号。 如果接地线在系统内采用了单独发计的方式，那么就必须采用符合标准的接地线，应选用接地电阻在4Q以内的微机系统。并且在周围柜体和设备外壳中，需要采用一致的连接方式，接地体在增人物理面积后，就能够使控制系统的电位，与周围电器以及设备等物体的电位保持一致，进而实现对干扰信号的避免。
2.2 对信号隔离器的利用
采用导体器件调制变换变送器信号或仪表信号后，通过光感器件或磁感器件对其的隔离转换，在经过解调变换后，能够使信号恢复到隔离前，同时采用隔离的方式来处理供电电源，能够使信号在经过变换后，与电源和地之间保持独立。在控制系统中将隔离器安装到输入端和输出端之间后，能够对干扰信号进行有效地预防。
2.3 对电磁辐射干扰的避免
在控制系统中所采用的电源，需要具有良好的隔离性能。在条件允许的情况下，可以对电抗器进行接入。接地线需要与变频器尽可能的接近，距离电源线尽可能的远，变频器与其他设备需要采用单独的接地线进行接地，切勿在连接各发备接地线后再进行接地，同时，切勿将零线连接于用于连接变频器与地的一端。
2.4 对系统电缆线路的正确敷设和选用
想要做到对感应耦合干扰的避免。就需要将屏蔽线应用于控制电路中，在连接控制线和变频器的过程中，可以不用连接屏蔽层与地层，只需要将其与变频器的某一端与公共信号端进行连接即可，要注意的是，屏蔽层在与公共端或地层进行连接的过程中，只能连接一端，切勿连接两端。并且，控制線需要尽可能地做到远离输入线和输出线。针对空间位置来说，控制线与输入线和输出线需要尽可能交叉，最好在垂直方向交叉，切勿平行。可以对相邻的两根控制线进行相绞。以此来做到对电磁干扰的减少。
3变频器使用问题处理
3.1 散热问题
变频器发生故障的概率与温度成正比关系，温度越高使用寿命越低，对环境温度进行10摄氏度的提升后，就会减少变频器一半的使用寿命。因此想要做到对变频器的正确使用，就必须对散热问题进行认真的考虑。
3.2 变频器干扰及危害
由于变频器中使用的整流器件人多数都属于非线性，例如晶闸管或二极管等，因此，电网会受到其所形成的谐波带来的干扰，进而导致电压畸变的出现，对电网供电质量造成影响，高次谐波还会增加电动机定子对铜和铁材料的消耗。
变频器通常会采用开关器件来作为输出部分，例如IGBT等，在对能量进行输出的同时，都会给输出线带来极人的辐射干扰，进而导致周边的电器无法正常工作。根据国外谐波标准得知，单次电压和总电压能够接受的畸变范围分别为3%-6%，5%-8%。
3.3 有效的解决措施
（1）周围环境温度的降低法。由于变频器的安装位置人多在控制柜中，如果需要用到电抗器或制动电阻，那么就需要尽可能地与变频器保持隔离，例如，最好在变频器上方或变频器侧上方进行安装。
（2）在控制柜中将冷却风扇安装于出风口。
3.4 对变频器谐波及电磁辐射干扰的减少或削弱法
（1）为了使变频器谐波能够减少给其他设备带来的影响，可以在变频器中通过对交流电抗器以及直流电抗器等的采用，来进行输入或输出，以此来降低进线中的THDV。同时，用电设备系统中人多会用到以下方法。
（2）对隔离变压器的使用。所使用的隔离变压器如果具有隔离层，那么就可以在隔离器受到传导干扰前，做到阻隔大部分干扰，同时还能够变换电源电压，控制系统中的隔离变压器主要能够抵抗仪表，PLC以及其他低功率用电设备所受到的干扰。
（3）滤波模块或相关组件的使用。目前，市场上具有抗干扰性能的滤波模块或相关组件有很多，此类滤波器的抗干扰性能较强，同时，还能够保护电源免于受到用电器带来的影响。部分还能够吸收尖峰电压，对所有用电设备有着大量的益处。
4 结束语
由于干扰有着较为复杂的分布参数，因此在抵抗干扰的过程中，所采用的措施需要具有合理性，不仅需要对其效果加以考虑，还需要考虑价格，并根据现场实际情况来进行决定。对能够解决问题的措施加以采用即可，多采用的抗干扰措施过多的话，反而会导致额外干扰的产生，因此，需要根据实际情况来进行针对性解决。
参考文献
[1]陈超苏.PLC控制系统及变频器应用的抗干扰问题[J]世界仪表
与自动化，2010，9 （12）：60-61[2]赵剑，孙晓琳.PLC控制系统的电磁干扰来源和抗干扰设计[J]
科技创新与应用，2015 （13）：128.[3]李纪魁浅析PLC控制系统及变频器应用中的电磁干扰现象[J]
科技与企业，2015 （12）：81