西门子PLC控制系统干扰源分析及硬件应对措施
PLC控制系统的干扰源分析与预防
PLC控制系统的干扰源分析与预防由PLC构成的控制系统大多处在强电设备和线路所形成的恶劣电磁环境中，干扰信号往往会给系统造成误差，使得系统的性能指标下降，甚至使系统发生误动和故障，因此其抗干扰能力是系统稳定运行的关键。
为了使控制器稳定的工作，提高控制系统运行的可靠性，需要在产品选型、设备安装、线路敷设特别是在工程设计中必须予以高度重视，严格遵照有关标准规定执行，并采取必要的抗干扰措施。
1、干扰源分析工业现场对PLC控制系统的干扰主要有以下来源：（1）空间的电磁辐射。
来自强电线路、强电开关设备、变压、整流、换流、变频设备、雷电等产生的空间电磁场，其辐射产生的影响主要在体现两个方面：①辐射PLC内部电路，由电路感应产生干扰；②辐射控制系统信号线路及通信网络，由线路感应产生干扰。
此类干扰与线路敷设、设备位置、控制系统所处的场强特别是频率密切相关。
（2）电源。
控制系统电源引自供配电系统网络，除了受到各种空间电磁干扰而在电源线路上产生感应电压外，影响最大的是电网内部设备及其状态变化，如大型设备起停、开关操作浪涌、交直流传动装置中SCR、GTO、IGBT等电力半导体器件引起的谐波等，都将通过输电线路传到PLC电源输入端，对PLC产生干扰。
（3）信号线引入。
由信号传输侵入的干扰信号主要有三类：①通过变送器和信号仪表的配电电源引入；②受空间电磁辐射感应。
这类干扰会引起输入信号异常，大大降低测量精度，严重时将引起I/O 器件损坏以及系统不能正常运行；③由于现场强烈振动或接线不牢靠使PLC输入触点发生抖动从而产生错误的输入信号。
（4）接地系统混乱。
PLC控制系统的正确接地，可以削弱电磁干扰对系统的影响，如接地不当，将会增强干扰信号的引入，导致控制系统无法正常工作。
PLC控制系统的接地包括工作地、屏蔽地、信号地、防雷地、静电地和保护地等，若工作地与其它接地处理不妥，所产生的地环流就可能在地线上产生电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。
PLC控制系统的干扰源分析与抗干扰措施
PLC控制系统的干扰源分析与抗干扰措施摘要：对于PLC控制系统而言，逻辑电路的设计及过程控制的实现是其重要组成部分，而干扰源的存在会影响电路的运行和控制功能的正常实现，干扰源一般分为共模干扰和差模干扰，干扰源的源头主要包括空间辐射、电源干扰、线路干扰、接地干扰、系统内部干扰等，因此需要PLC系统运行空间的实际干扰源分布情况制定针对性的抗干扰措施，常用的措施包括优化升级设备、设计抗干扰功能、优化线路布局和电源分布、接地系统优化等，这些措施可以有效的降低干扰源对PLC系统的干扰，提升PLC系统的运行效率，保障控制功能的实现。
关键词：PLC控制系统、干扰源、抗干扰措施引言：PLC作为新一代的工业控制器，秉着通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程简单易学等优点，而广泛应用于各行各业的自动控制系统中。
PLC是专门为工业控制设计的，在设计和制造过程中采取了多层次的抗干扰措施，使系统能在恶劣的工業环境下与强电设备一起工作，运行的稳定性和可靠性很高。
尽管有如上所述较高的可靠性，较强的抗干扰能力，但当生产环境处于电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，所以提高PLC控制系统可靠性是十分必要的。
一、控制系统中干扰及其来源常言道：“治标先治本”，找到问题出在哪了，才能提出解决问题的正确方法，所以找到现场的干扰源头尤为关键。
1.电磁干扰源及对系统的干扰影响PLC控制系统的干扰源跟影响工业控制设备的干扰源是差不多的，绝大部分是产生在电流或者电压急剧变化的部位，例如大型设备的启停、开关操作浪涌、交直流传动装置引起的谐波、电网短路引起暂态冲击和空间的辐射电磁场、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的干扰，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。
按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等，按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。
PLC系统的抗干扰措施
PLC系统的抗干扰措施plc受到的干扰可分为外部干扰和内部干扰。
在实际的生产环境下，外部干扰是随机的，与系统结构无关，且干扰源是无法消除的，只能针对具体情况加以限制；内部干扰与系统结构有关，主要通过系统内交流主电路，模拟量输入信号等引起，可合理设计系统线路来削弱和抑制内部干扰和防止外部干扰。
要提高PLC控制系统的可靠性，就要从多方面提高系统的抗干扰能力。
一、软件抗干扰措施硬件抗干扰措施的目的是尽可能地切断干扰进入控制系统，但由于干扰存在的随机性，尤其是在工业生产环境下，硬件抗干扰措施并不能将各种干扰完全拒之门外，这时，可以发挥软件的灵活性与硬件措施相结合来提高系统的抗干扰能力。
1、利用"看门狗"方法对系统的运动状态进行监控PLC内部具有丰富的软元件，如定时器、计数器、辅助继电器等，利用它们来设计一些程序，可以屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件的误动作。
在设计应用程序时，可以利用"看门狗"方法实现对系统各组成部分运行状态的监控。
如用PLC控制某一运动部件时，编程时可定义一个定时器作"看门狗"用，对运动部件的工作状态进行监视。
定时器的设定值，为运动部件所需要的最大可能时间。
在发出该部件的动作指令时，同时启动"看门狗"定时器。
若运动部件在规定时间内达到指定位置，发出一个动作完成信号，使定时器清零，说明监控对象工作正常；否则，说明监控对象工作不正常，发出报警或停止工作信号。
2、消抖在振动环境中，行程开关或按钮常常会因为抖动而发出误信号，一般的抖动时间都比较短，针对抖动时间短的特点，可用PLC内部计时器经过一定时间的延时，得到消除抖动后的可靠有效信号，从而达到抗干扰的目的。
3、用软件数字滤波的方法提高输入信号的信噪比为了提高输入信号的信噪比，常采用软件数字滤波来提高有用信号真实性。
对于有大幅度随机干扰的系统，采用程序限幅法，即连续采样五次，若某一次采样值远远大于其它几次采样的幅值，那么就舍去之。
PLC控制系统的干扰源分析与抗干扰措施
PLC控制系统的干扰源分析与抗干扰措施作者：刘智君来源：《数字技术与应用》2013年第07期摘要：本文首先简要介绍了PLC控制系统在工业生产中的意义，然后对其应用环境中存在的干扰源类型进行了分析并重点介绍了对PLC控制系统影响较为严重的几类干扰源，最后对PLC控制系统中所应用的抗干扰技术进行了研究。
关键词：PLC控制系统干扰源抗干扰技术中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）07-0017-01引言PLC控制系统是现代工业控制中广泛应用的一类自动控制系统，其可以有效提升工业生产效率，降低人力成本投入，促进工业企业向自动化、智能化方向发展。
但是随着大量电子电气设备的使用，PLC控制电路的应用环境的日趋复杂，其所面临的干扰种类越来越多，对控制系统所带来的危害也越来越大。
诸如电源波形即便、应用环境中的强电磁干扰以及设备电子器件的不稳定等都有可能影响到PLC控制电路的正常工作，甚至为工业企业带来经济损失。
因此，对PLC控制系统可能面临的干扰信号的来源进行分析，提出并应用适当的抑制措施来提升系统的抗干扰能力对其实际应用具有十分重要的作用。
1 PLC控制系统应用环境中的干扰源分析1.1 干扰源类型通常工业控制设备的应用环境较为恶劣，可以对PLC控制系统造成信号干扰的部位通常集中在电压或电流可发生急剧变化的位置，这些位置电磁场的剧烈变化会产生不稳定的噪声，从而对PLC控制系统带来负面影响，从而成为干扰源。
对干扰源进行分类可从如下几个方面将其分为多个种类：若按照干扰产生的原因对干扰源进行分类可将其分为放电干扰、浪涌干扰、高频振荡干扰等；若按照噪声的波形性质对干扰源进行分类可将其分为持续性干扰和脉冲性干扰等；若按照干扰模式对干扰源进行分类可将其分为共模干扰和差模干扰等。
1.2 主要干扰源分析目前我国工业控制领域中所面临的主要干扰类型为传导干扰，即经由PLC控制系统外引线引入的信号干扰。
PLC控制系统的干扰源分析与抗干扰措施
PLC控制系统的干扰源分析与抗干扰措施摘要：现阶段我国工业生产已经得到了快速发展，致使PLC控制系统对于工业领域的控制产生了质的转变。
但是根据目前PLC控制系统实际应用过程中，产生的问题和不足进行综合分析，其工作环境仍然存在着漏洞，造成大量的外部干扰源头出现。
基于此，本篇文章对PLC控制系统的干扰源分析与抗干扰措施进行研究，以供参考。
关键词：PLC控制系统；干扰源分析；抗干扰措施引言随着科学技术的发展，工业PLC控制系统的应用由最初工业数据监视逐渐发展到水位控制、压力控制、流量计量、燃烧控制等，其可靠性直接影响到工业的安全和经济运行。
目前，工业的控制系统有集中安装在控制室，也有安装在工业边上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，因此，要提高工业PLC控制系统的可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力;另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中对干扰问题引起高度重视，采取有效解决方案，这样才能有效地增强系统的抗干扰性能。
1PLC的相关概述1.1PLC介绍PLC是英文ProgrammableLogicController的缩写，其意为可编辑逻辑控制器，其组成主要包括CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等等。
可编逻辑控制在发展初期只能进行简单的逻辑控制，这也是其名称的由来。
经过近些年的发展和完善，PLC控制器能够达到逻辑、时序、模拟、通信等多种模块的控制，PLC控制系统具有较强的抗干扰性，同时具有稳定的控制能力，设计、维护、操作等等都比较灵活方便，在功能上更加丰富应用范围也更加广泛。
1.2PLC控制系统特点分析PLC是指可编程逻辑控制器，在整个工业生产流程中，作为一种能够实现工业控制的电子计算模式，具有显著的特点。
1.2.1高性价比相较于传统模式下的继电器系统，PLC有着价格成本优势，其造价更加低廉，且整个控制系统，形成了大量的编程单元集成，以此为基础能够实现系统的控制功能。
浅谈PLC控制系统的干扰问题(定稿)
浅谈PLC控制系统的干扰问题【摘要】本文分析了PLC控制系统干扰的原因及解决方法，详细阐述了PLC控制系统产生干扰的原因，并对其进行分析探讨，着重介绍了一些常用的消除干扰的措施，文中结合相关的图纸，从理论到实际应用等方面对解决抗干扰问题进行详细的论述。
【关键词】干扰、接地、信号【正文】进入21世纪，随着电气自动化技术的不断提高，工业设备自动化控制系统得到广泛的应用。
可编程控制器简称PLC，它是一种特殊的控制计算机，具有编程简单、通用新好、功能强等优点，广泛应用于工业控制领域中，控制系统的可靠性虽然很高，但是并非“万无一失”，系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行，而系统的可靠性则直接影响到设备的安全、稳定运行，将直接关系到企业的经济效益。
影响PLC控制系统稳定运行的因素很多，而最直接、严重、难以捉摸的是控制系统的干扰问题。
下面对PLC控制系统的干扰问题谈谈自己的几点想法：PLC控制系统干扰因素的分析一、来自空间辐射的干扰电气设备、电子设备的高密度应用以及由电力网络、雷电、无线电广播和雷达等产生的空间辐射电磁场，其主要以电磁感应的方式直接对PLC内部和通信网络的通信线路产生干扰。
二、来自系统外部引线的干扰这种干扰主要由于电源、信号线路等引起的干扰，通常称为传导干扰。
这种干扰在我国工业现场较为严重，主要表现在几个方面：1.由电源引起的干扰PLC系统一般由工业电网供电，工业系统中的某些大型设备的启动、停机等，可能引起电源过压、欠压、浪涌、下陷及产生尖峰等干扰，这些电压噪声干扰均会通过电源内阻藕合到PLC系统的电路，给系统造成极大的危害。
实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多。
2.由于信号线路引入的干扰此干扰主要有两种信息途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往容易被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这种干扰往往非常严重。
西门子PLC应用中的干扰抑制
西门子PLC应用中的干扰抑制可编程逻辑控制器(PLC)是用于工业现场的前端自动化技术基础装备，可以直接在大多数工业环境中使用。
但是，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈或安装使用不当时，就会造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出。
笔者在机电维修行业工作二十多年。
接触过各种各样的现场干扰问题。
笔者将PLC应用中遇到的问题及解决办法作一系统阐述。
希望对读者有所帮助。
PLC控制系统的可靠性一直是机电行业和自动化生产线所关注的焦点，因为它直接影响企业的生产安全和经济效益，而系统的抗干扰能力则是保证系统可靠运行的重要指标之一。
影响PLC控制系统的干扰源．大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射，磁场改变产生电流，电磁高速变化产生电磁波。
在实际工作中，为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施，其中．硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制和消除干扰源，切断干扰对系统的耦合通道，降低系统对干扰信号的敏感性。
1．来自电源的干扰电网的干扰，频率的波动，将直接影响到PLC系统的可靠性与稳定性。
如何抑制电源系统的干扰是提高PLC的抗干扰性能的主要环节。
例如：我区某钢铁有限公司4台加热炉的PLC系统的电源原先均来自电网供电。
由于该地区属能源重化工基地，电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应出电压和电流。
特别是电网内部的变化，如开关操作浪涌、大型电力设备启停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路瞬态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。
虽然PLC电源采用隔离电源。
但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。
根据实际工作中的经验分析，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。
例如，其中两台蓄热式加热炉在以前运行中，经常无规律性出现故障，整个眦系统无法正常运行。
故障时12PU模块上指示内部故障的LED显示“INTF”(用户程序错误)、指示外部故障的LED显示“EXTF”(I/O模板的故障)，经常报警，我们从PLC程序开始到I/O模板逐一排查，均未查出问题，但将PLC 重启后故障消除。
西门子PLC的抗干扰措施 PLC抗干扰措施
西门子PLC的抗干扰措施 PLC抗干扰措施西门子PLC的抗干扰措施1.概述西门子S7系列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SIEMENS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 平均无故障工作时间高达几万小时。
随着计算机技术的发展，PLC的功能也越来越强，使用越来越方便，因此在工业控制系统中使用日益广泛。
但是，产品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系统过程中采用相应的措施，才能保证系统可靠工作。
在PLC使用现场的情况往往比较复杂，常常存在各种不同配电、控制及驱动设备,各个设备之间控制电缆的铺设也很接近，这就造成了干扰的产生。
电网的波动、大功率用电设备电缆线及其本身产生的电磁斜波，另外一些自然环境如闪电等都会对PLC的正常工作造成影响。
2.PLC系统设计时的抗干扰措施2.1 .硬件措施2.1.1.屏蔽:采用屏蔽有两个目的：一是限制内部的辐射电磁能越出某一区域；二是防止外来的辐射进入某一区域。
对电源变压器、中央处理器、编程器等主要部件，采用导电、导磁性良好的材料进行屏蔽处理，以防止外界干扰信号的影响。
选择机柜时因尽量选择框架结构的控制柜，同时要保证机柜的密封性能良好。
2.1.2.滤波:对供电系统计输入线路采用多种形式的滤波处理，以消除和抑制高频干扰信号，也削弱两个模块间的相互影响。
2.1.3.电源调整与保护:电源波动造成电压畸变或毛刺，将对PLC及I/O模块产生不良影响。
对CPU核心部件所需要的＋5V电源采用多级滤波处理，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。
尽量时电源线平行走线，时电源线对地呈低阻抗，以减少电源噪声干扰。
其屏蔽层接地方式不同，对干扰抑制效果不一样，一般次级线圈不能接地。
输入、输出线应用双绞线且屏蔽层应可靠接地，以抑制共摸干扰。
2.1.4.隔离:在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地把他们各离开来，以防外部的干扰信号及地线环路中产生的噪声电信号通过公共地线进入PLC本机，从而影响其正常工作。
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西门子PLC控制系统干扰源分析及硬件应对措施
西门子PLC控制系统广泛应用于工业领域，其抗干扰能力直接关系工业生产的安全和稳定。
文章将分析PLC系统的干扰源，并提出一种有效的硬件抗干扰措施。
标签：西门子；PLC控制系統；干扰；措施；RS485中继器
西门子PLC系统在中国应用广泛，其强大的控制系统几乎适合于所有的工业领域。
但工业现场干扰源较多，直接影响了PLC系统的稳定性。
所以，在提出抗干扰措施前，我们必须先了解工业领域的干扰源。
1 工业领域干扰源分析
工业现场，电压电流剧烈变化的场所是PLC系统的主要干扰源。
PLC系统的干扰源分为两类，内部干扰和外部干扰。
内部干扰是指西门子PLC模块自身产生的干扰，如模块质量问题、使用寿命、内部接线等。
外部干扰是指电磁干扰、电源干扰、接地干扰等。
1.1 内部干扰
西门子PLC内部干扰一般由其控制元件与电路产生的电磁干扰，根本原因是其内部元件互相不匹配。
另外，模拟地和逻辑地的互相混用也是产生内部干扰的原因。
1.2 外部干扰
外部干扰一般可分为电源干扰、接地干扰、传输干扰。
电源干扰是指由于PLC供电系统波动对其控制系统的影响，如电网暂态冲击、电力设备起停等。
接地干扰是指PLC系统接地屏蔽错误导致的干扰。
接地系统本身用作屏蔽干扰的手段，但是使用不当就会增强干扰，如接地系统的共地。
PLC接地系统主要包括系统地、保护地、屏蔽地等。
接地系统混用会导致不同的地之间产生电位差，电荷在不同电位之间移动产生电流，这种电路环流影响PLC系统的正常工作。
传输干扰是指PLC信号传输收到外界的干扰。
信号传输干扰有可能发生在PLC与现场元件之间，也可能发生在PLC站与站之间。
PLC与现场元件之间的信号传输一般要求带屏蔽的电缆，电缆屏蔽必须接地良好。
PLC之间的信号传输则依靠西门子专用的profibus传输网络。
虽然都带有屏蔽线，但工业现场运行着各种大功率、高电流电压的设备，这些设备起停或者运行时剧烈变化的电流电压
会影响附近PLC的信号传输。
2 提高西门子PLC系统抗干扰能力
工业领域不少干扰源是无法避免的。
因此，提高PLC系统的抗干扰能力是最有效途径，而提高抗干扰能力手段分为硬件和软件两方面。
下面将介绍一种抗传输干扰的硬件——西门子RS485中继器。
3 西门子RS485中继器简介
西门子RS485中继器是解决西门子PLC在信号传输上抗干扰问题的有效手段，也是远距离数据传输增强信号的重要方式。
按照Profibus网络规范，当网络硬件超过32个或波特率对应的网络通讯距离超过规范时，就需要使用RS485中继器进行网络拓展。
西门子RS485分为两个网段，网段1和网段2，网段之间可实现物理隔离。
需要注意的是M5.2是信号线A、B的接地端，用于测量信号电压时的参考地，一般不接线。
如图1所示。
4 西门子RS485中继器使用
RS485中继器有上下两个网段，其中A1、B1、A1’、B1是网段1，A2、B2、A2’、B2’是网段2，信号再生是在不同网段实现的，同一网段之间不可信号再生。
RS485中继器在使用上需特别注意终端电阻的设置，错误的设置轻则不能发挥抗干扰的作用，重则断网。
RS485中继器有三种拓扑方式，作为两个网络的终端设备、作为一个网络的中间设备、作为两个网络的中间设备。
作为两个网络的终端设备时，网段1和网段2的终端电阻都需设置为“on”。
由于网段1和网段2各自成为一个独立网络，再加之中继器也占用网络上的一个物理位置，所以网段1和网段2都只能再增设31个DP站。
另外，由于两个网段各自独立，所以网段的传输距离是倍增的。
作为一个网络的中间设备时，作为中间设备的网段终端电阻设置为“off”，其传输距离是从其起点站至其终点站的距离。
作为两个网络的中间设备时，两个网段终端电阻都设置为“off”，其传输距离都为起点站至其终点站的距离。
需要注意的是，这种拓扑方式两段网络互相影响。
如果网络之间不需要信号传输，最好通过网络开关实现其物理隔离。
提高PLC系统的抗干扰能力对于保证其控制系统的安全稳定有着十分重要的作用。
RS485中继器正是保证西门子PLC信号传输稳定的重要手段。
作者在工业现场正确合理的使用RS485中继器，曾多次解决了信号传输上的干扰问题。
参考文献
[1]陈启明.测量控制仪表使用中的防干扰措施[J].仪表技术与传感器，2010，5.
[2]葛文风.PLC控制系统的硬件抗干扰措施[J].煤矿机械，2014，11.
[3]杨金香.PLC控制系统抗干扰措施探讨[J].促进科技发展，2015，6.。