带你了解DCS/PLC系统的干扰源有哪些

随着科学技术的发展，DCS/PLC控制系统等自动化设备在工业控制中的应用越来越广泛。这种控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行。系统的抗干扰能力是整个系统可靠运行的关键。自动化系统中使用的各种类型的DCS和PLC控制系统和其他自动化设备有的集中安装在控制室，有的安装在生产现场和各种电机设备上。它们大多处于强电电路和强电设备形成的恶劣电磁环境中。为了提高此类控制系统的可靠性，有必要清理各种干扰，以有效使系统的可靠运行。

DCS和PLC控制系统中的主要电磁干扰源：

1空间辐射干扰空间辐射电磁场（EMI）主要由电网产生，电气设备、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等的瞬态过程通常称为辐射干扰，其分布极其复杂。如果DCS/PLC系统置于射频场，则会受到辐射干扰，其影响主要通过两条路径；首先，电路感应直接干扰DCS/PLC的内部辐射；二是对DCS/PLC通信网络的辐射。干扰是由通信线路的感应引起的。辐射干扰与现场设备的布置和设备产生的电磁场大小有关，尤其与频率有关。一般通过设置屏蔽电缆、系统局部屏蔽和高压泄压元件进行保护。系统外部引线的传导干扰主要通过电源线和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在中国的工业场地更为严重。

a、 来自电源的干扰实践证明

由于电源引入的干扰，导致许多DCS/PLC控制系统故障。DCS/PLC系统的正常供电由电网供电。由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰，然而，线路上的感应电压和电流，尤其是电网内部的变化、开关浪涌、大型电力设备的启动和停止、交直流旋转设备引起的谐波、电网短路瞬变影响等。，都通过输电线路传输到电源侧。系统电源通常采用隔离电源，但由于其机理和制造工艺因素，其隔离度不理想。事实上，由于分布参数的存在，特别是分布电容的存在，隔离是不可能的。

b、 来自信号线的干扰

连接到DCS/PLC控制系统的各种信号传输线，除了传输各种有效信号外，总会有外部干扰信号入侵。这种干扰主要有两种方式：一种是通过发射机或普通信号仪表的电源进行的电网干扰，这种干扰往往被忽视；其次，信号线受到空间电磁辐射感应的严重干扰，即信号线上的外部感应干扰。传输信号引入的干扰将导致输入输出信号的异常操作，并大大降低测量精度。严重情况下，会导致部件损坏。对于隔离性能差的系统，也会造成信号之间的相互干扰，导致公共接地系统总线回流，并导致逻辑数据变化误操作和崩溃。DCS/PLC控制系统中由于信号干扰而损坏的输入输出模块数量相当严重，导致许多系统故障。

3、无序接地系统的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一适当的接地不仅可以抑制电磁干扰的影响，还可以抑制设备的外部干扰；但是，接地错误会引入严重的干扰信号，使DCS/PLC系统无法正常工作。DCS/PLC控制系统的接地线包括系统接地、屏蔽接地、交流接地和保护接地。接地系统混沌对DCS/PLC系统的干扰主要是由于每个接地点的电位分布不均，不同接地点之间的地电位差，造成接地回路电流，影响系统的正常运行。例如，电缆屏蔽层需要在一个点接地。如果电缆屏蔽层的a端和B端都接地，则接地与流经屏蔽层的电流之间存在电位差。当雷击发生在异常状态时，接地线的电流会更大。

此外，屏蔽层、接地线和大地可形成闭合回路。在变化磁场的作用下，屏蔽层中会产生感应电流，通过屏蔽层与芯线的会聚，干扰信号电路。如果系统接地和其他接地处理混乱，产生的接地循环可能会在地线上产生不均匀的电位分布，影响PLC中逻辑电路和模拟电路的正常运行。PLC的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响DCS/PLC的逻辑操作和数据存储，导致数据混乱，程序飞出或崩溃。模拟地电位的分布将导致测量精度的下降，信号测量和控制的严重失真和误操作。

4 、dcs/plc控制系统内部的干扰

主要是由于系统中元件和电路之间的相互电磁辐射引起的，如逻辑电路的相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟和逻辑接地之间的相互影响，元件之间的不匹配。这些都是DCS/PLC制造商对系统进行EMC设计的内容。它们很复杂，不能作为一个应用部门来改变，无需考虑太多，但应选择应用实践较多或经过验证的系统。

常见干扰现象和判断方法现象：

a.当系统发出命令时，电机旋转不规则

B.当信号等于零时，数显表数值随机跳变；

C、 传感器工作时，DCS/PLC采集的信号与实际参数对应的信号值不匹配，误差值随机且不规则。

D.与交流伺服系统（如显示器）共用同一电源不能正常工作。判断步骤如下：

A、 使用万用表的交流档位检测接收端口。如果受到干扰，将产生交流信号。如果信号小，则对信号采集的影响很小。如果交流信号较大，则会影响该值。需要解决。

B.检查端口端是否接地？如果接地中存在任何悬浮或接地不良情况，使用万用表测量端口端和接地之间的电压差（可以是系统接地或信号接地）。如果存在交流电压，则表示存在干扰。如果没有交流电压，则存在直流电压差。该电压差较大，影响系统；如果差异很小，影响可以忽略不计工业自动化常用的产品是DCS和PLC，具有较高的技术水平。我们经常在大型工厂看到这两个系统。

C、看屏蔽层是否接地，是单点接地还是双点接地。

解决系统干扰的方法更简单：

（1）强电干扰：

仪表信号、DCS/PLC控制信号是弱电，容易受到强电的干扰。因此，通信线、信号线、控制线等弱电信号在柜外布线时远离强电(敷设电缆沟、电缆桥架、穿管等)，间距不小于20CM当电缆沟多层时，需要在强电缆下敷设弱电缆。

（2）柜内干扰:

DCS/PLC该系统不能与高压电器安装在同一开关中，PLC输出采用中间继电器隔离外部开关量信号。如果现场条件有限，输入信号不能有效地与强电缆隔离，小型继电器可以用来隔离输入端的开关量信号。DCS/PLC控制柜内的输入信号和离控制柜不远的输入信号一般不需要用继电器隔离。

控制柜内的有很多信号线．如走线混乱，会引起设备误动作，检查起来却相当麻烦．所以在控制柜设计时应考虑到这种情况，设备分层摆放，走线清晰．成套时，将PLC旧线和大功率线分开布线。如果交流线和直流线需要分别绑定在同一线槽中。

如果条件允许，好分槽布线，使其有尽可能大的空间距离，并努力大限度地减少干扰。不同的信号线好不要使用相同的插件。如果需要使用相同的插件，则应使用备用端子或地线端子将其分开，以减少相互干扰。PLC不能与高压电器安装在同一开关柜内，在柜内PLC 应远离动力线(两者之间的距离应大于200mm ) ．与PLC继电器、接触器等安装在同一柜内的电感负载应并联RC消弧电路。

（3）信号线的抗干扰信号线承担检测信号和控制信号的传输任务，传输质量直接影响整个控制系统的准确性、稳定性和可靠性。对信号线的干扰主要来自空间的电磁辐射，包括差模干扰和共模干扰。差模干扰是指叠加在测量信号线上的干扰信号，主要是高频交替信号，其来源通常是莲花干扰。抑制正常干扰的方法包括：

A、连接输入回路RC滤波器或双T滤波器；

B、尽量采用双积分式A/D由于该积分器的工作特点，转换器具有清理高频干扰的作用；

C、将电压信号转换电压信号转换为电流信号。

共模干扰是指信号线上共有的干扰信号，一般由被测信号的接地端与控制系统的接地端有一定的电位差引起。当两条信号线上的周期和振幅基本相等时，上述方法无法清理或抑制。

方法如下:

A、差动放大器采用双差分输入，共模抑制比高；

B、输入线采用绞合线，可减少共模干扰，其感应相互抵消;

C、采用光电隔离法清理共模干扰；

D、使用屏蔽线，单边接地；

为避免信号失真，注意长距离传输信号的阻抗匹配。

开关量信号（如按钮、限位开关、接近开关等信号）一般对电缆没有特殊要求，可选择一般电缆，当信号传输距离较远时，可选择屏蔽电缆。模拟信号和高速信号线（如脉冲传感器、计数盘等信号）应选择屏蔽电缆。通信电缆要求高可靠性，部分通信电缆信号频率高，一般应选择PLC 制造商提供的特殊电缆也可以选择屏蔽双绞线电缆，但质量较好。随着自动化设备在工业控制中的广泛应用，干扰问题越来越突出。如何有效地清理和抵抗自动控制中的干扰也越来越受到重视。本文只简要分析了自动控制系统中常见的干扰问题，希望能帮助公司自动化生产中的干扰问题。

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