PLC/DCS系统中电磁干扰的来源及解决办法

自动化系统中所使用的各种类型DCS/PLC等自动化设备，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各种电机设备上，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。要提高这类控制系统可靠性，必须消除各种干扰才能有效保证系统可靠运行。

PLC/DCS控制系统中电磁干扰的主要来源

1.来自空间的辐射干扰

空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。

若PLC/DCS系统置于射频场内，就会收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：

一是直接对DCS/PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；

二是对DCS/PLC通信网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。

2.来自系统外引线的传导干扰

主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。

A.来自电源的干扰

实践证明，因电源引入的干扰造成PLC/DCS控制系统故障的情况很多。PLC/DCS系统的正常供电电源均由电网供电。

由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰。而在线路上感应电压和电流,尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源边。

系统电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，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。

B.来自信号线引入的干扰

与PLC/DCS控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：

一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略；

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，这是很严重的。

由传输信号引入的干扰会引起I / O 信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还会导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC/DCS控制系统因信号引入干扰造成I / O 模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。

3.来自接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC/DCS系统将无法正常工作。

DCS/PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等．接地系统混乱对DCS/PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A 、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态加雷击时，地线电流会更大。

此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的辐合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC 内逻辑电路和模拟电路的正常工作。

PLC工作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的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

4.来自DCS/PLC系统内部的干扰

主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路互相辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于DCS/PLC 制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实践或经过考验的系统。

辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和系统局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

另外，在控制柜设计时也应多考虑一些。设备分层摆放，走线清晰。成套时，将PLC的旧线和大功率线分开走线，如必须在同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线，如条件允许，分槽走线最好，并使其有尽可能大的空间距离，力求将干扰降到最低限度。不同的信号线最好不用同一个插接件转接，如必须用同一个插接件，要用备用端子或地线端子将它们分隔开，以减少相互干扰。

另外，PLC不能和高压电器安装在同一个开关柜内，在柜内PLC 应远离动力线（二者之间距离应大于200mm ) 。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。

审核编辑黄宇