工业现场的环境比较恶劣，存在着许多高低频干扰。这些干扰一般是通过与现场设备相连的电缆引入PLC的。除了接地措施外，在电缆的设计选择和敷设施工中，应注意采取一些抗干扰措施
PLC输入线间电容引起误动作及消除方法
PLC应直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电，以减少电机启停和其他因素给PLC带来的直接影响，同时由于电源电压在一定范围内会有波动，应使用交流电源稳压装置，在PLC和稳压电源之间加入一个隔离变压器，电源线采用双绞线，其截面积一般应大于2.5m2，使外部干扰对电源的影响降到最小。PLC的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电, 以防止外围传感器内部故障或供电线路短路造成PLC不能正常运行的安全事故，外围的传感器装置应采用专用的24V直流电源单独供电。在强电干扰比较严重的场合，PLC系统控制柜尽量远离强电柜，并单独接地，很好的避免了电源三相不平衡引起的影响。而实际散库控制室PLC电源直接从成品低压配电室由两根BV2.5m2导线供电，在PLC柜内既无稳压装置也无隔离变压器，PLC系统控制柜内强弱电不分。
接近传感器以前又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。接近传感器按工作原理可分为高频振荡型、电容型、感应电桥型、永久磁铁型和霍耳效应型等。接近传感器可以在不与目标物实际接触的情况下检测靠近传感器的金属目标物。根据操作原理，接近传感器大致可以分为以下三类：利用电磁感应的高频振荡型，使用磁铁的磁力型和利用电容变化的电容型。
电容式接近传感器的工作原理：电容式接近传感器由高频振荡器和放大器等组成，由传感器的检测面与大地间构成一个电容器，参与振荡回路工作，起始处于振荡状态。当物体接近传感器检测面对，回路的电容量发生变化，使高频振荡器振荡。振荡与停振这二种状态转换为电信号经放大器转化成二进制的开关信号。
电感式接近传感器的工作原理：由LC高频振荡器和放大处理器电路组成，当金属物体接近振荡感应头时会产生涡流，使接近传感器振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。
高频振荡型接近传感器的工作原理：电感式接近传感器由高频振荡、检波、放大、触发及输出电路等组成。振荡器在传感器检测面产生一个交变电磁场，当金属物体接近传感器检测面时，金属中产生的涡流吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以至停振。振荡器的振荡及停振这二种状态，转换为电信号通过整形放大转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。
有色金属型传感器工作原理：有色金属传感器基本上属于高频振荡型。它有一个振荡电路，电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率的变化。当铝或铜之类的有色金属目标物接近传感器时，振荡频率增高;当铁一类的黑色金属目标物接近传感器时，振荡频率降低。如果振荡频率高于参考频率，传感器输出信号。
通用型接近传感器的工作原理：振荡电路中的线圈L产生一个高频磁场。当目标物接近磁场时，由于电磁感应在目标物中产生一个感应电流 (涡电流) 。随着目标物接近传感器，感应电流增强，引起振荡电路中的负载加大。然后，振荡减弱直至停止。传感器利用振幅检测电路检测到振荡状态的变化，并输出检测信号。
(1)稳定电源给接近传感器单独供电;
(2)响应频率在额定范围内;
(3)物体检测过程中有抖动，导致超出检测区域;
(4)多个探头紧密安装互相干扰;
(5)传感器探头周围的检测区域内有其他被测物体;
(6)接近传感器的周围有大功率设备，有电气干扰。
变频器主要指的是相应的电流变换交流电装置，即将所电压以及频率都比较固定的交流电经过合理的转换配置后形成能够进行有效的电压、频率调节的相应装置。变频技术的推广使用引起了电气界的一场大的变革，其积极地推进了我国的电气运行系统的快速发展进程。然后，由于变频器干扰而对PLC造成的影响是不可估量，这就需要及时采取有效的措施进行应对处理。形成的干扰类型：相较于原有的传统的调压控制装置来说，变频器装置具有非常优良的节能以及控制线性度等等特性。尽管如此，其还存在着一些不可避免的相关问题，即容易对弱电信号产生一定的影响。
2.1.1 谐波在变频器的日常运行工作中，总是产生不同性质的高次谐波，这些高次谐波的存在会对电网、电气设备以及其他装置造成很大的危害。很多变频器装置的前端位置都进行了电抗器的有效配置，这在一定程度上可以减缓高次谐波所带来的危害，但是，针对于一些更高的谐波来说，其是起不到滤除阻抗作用的。这些不能够被滤掉的更高次谐波极易对PLC产生影响，PLC自身所形成的信号是比较微弱的，其对电源的要求标准非常高，由于高次谐波对电源等等装置所造成的应影响必然会导致PLC信号的不稳定，从而造成集中控制系统以及密度控制系统的非正常运行。
2.1.2 射频针对变频器干扰问题，为了降低其对PLC的消极影响率，使得在变频器的后端位置也进行了电抗器的有效配置。由于变频的主要特点就是经过对频率的有效改变来实现对相应的电机设备转速的有效控制，由于变频器的主要特点就是通过对频率的有效改变来实现对相应的电机设备转速的有效控制，这样就造成了在变频器在正常的运行速度调整过程中，如果相关的动力电缆所发出的强度不一的与PLC的弱电信号相同，则会造成很难处理的射频干扰问题
2.1.3 来自外部电网的干扰
电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备，非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其它设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有：
(1) 过压、欠压、瞬时掉电;
(2) 浪涌、跌落;
(3) 尖峰电压脉冲;
2.1.4 电力补偿电容对变频器的干扰
电力部门对用电单位的功率因数有一定的要求，为此，许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数。在补偿电容投入或切出的暂态过程中，网络电压有可能出现很高的峰值，其结果是可能使变频器的整流二极管因承受过高的反向电压而击穿。
变频器能产生功率较大的谐波，由于功率较大，对系统其它设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分传导 (即电路耦合) 、电磁辐射、感应耦合。具体为:首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电机铁耗和铜耗增加;并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其它设备;最后变频器对相邻的其它线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。
(1)电路耦合方式
即通过电源网络传播。由于输入电流为非正弦波，当变频器的容量较大时，将使网络电压产生畸变，影响其他设备工工作，同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅增加，影响了电机的运转特性。显然，这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式。
(2)感应耦合方式
当变频器的输入电路或输出电路与其他设备的电路挨得很近时，变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其他设备中去。感应的方式又有两种：
a、电磁感应方式，这是电流干扰信号的主要方式;
b、静电感应方式，这是电压干扰信号的主要方式。
(3)空中幅射方式
即以电磁波方式向空中幅射，这是频率很高的谐波分量的主要传播方式。
根据电磁性的基本原理，形成电磁干扰 (EMI) 须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰，可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中，硬件抗干扰是应用措施系统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干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的藕合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。
在变频调速传动系统中，通常是电源和放大器电路之间电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。
为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器;为减少对电源干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。在变频器的输入和输出电路中，除了上述较低的谐波成分外，还有许多频率很高的谐波电流，它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对其他设备的干扰信号。滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的主要手段。根据使用位置的不同，可分为:
(1) 输入滤波器通常又有两种：
a、线路滤波器主要由电感线圈构成。它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。
b、辐射滤波器主要由高频电容器构成。它将吸收掉频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。
(2) 输出滤波器也由电感线圈构成。它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。非但起到抗干扰的作用，且能削弱电动机中由高次谐波谐波电流引起的附加转矩。对于变频器输出端的抗干扰措施，必须注意以下方面：
a、频器的输出端不允许接入电容器，以免在逆变管导通(关断)瞬间，产生峰值很大的充电(或放电)电流，损害逆变管;
屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏;输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短 (一般为20m以内) ，且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路线 (AC380V) 及控制线 (AC220V完全分离，决不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。
在实际应用系统中，由于系统电源零线 (中线) 、地线 (保护接地、系统接地) 不分、控制系统屏蔽地 (控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地) 的混乱连接，大大降低了系统的稳定性和可靠性。
对于变频器，主回路端子PE (E、G) 的正确接地是提高变频器抑制噪声能力和减小变频器干扰的重要手段，因此在实际应用中一定要非常重视。变频器接地导线的截面积一般应不小于2.5mm2，长度控制在20m以内。建议变频器的接地与其它动力设备接地点分开，不能共地。
在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量(5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等所)所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。根据接线位置的不同，主要有以下两种：
其主要功能有：
a、通过抑制谐波电流，将功率因数提高至(0.75-0.85) ;
b、削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击;
c、削弱电源电压不平衡的影响。
它的功能比较单一，就是削弱输入电流中的高次谐波成分。但在提高功率因数方面比交流电抗器有效，可达0.95，并具有结构简单、体积小等优点。
对于通过感应方式传播的干扰信号，可以通过合理布线的方式来削弱。具体方法有：
(1)设备的电源线和信号线应量远离变频器的输入、输出线;
(2)其他设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入、输出线平行。
电焊机对PLC的干扰
由于现场使用的是直流逆变电焊机，包括整流器和逆变器。整流器的作用将交流电转成直流电，而逆变器是将直流电转变成交流电。其整流器和逆变器产生的谐波电压、电流：其电路中的二极管视为理想二极管，即正向阻抗接近零，反向阻抗无穷大。因此，只允许电流单方向流动，从整流器的输出端看，每相电流波形为矩形波，不是正弦波，利用傅氏级数展开式展开周期的矩形波形，可以看到除了工频正弦波(50Hz基波)外，还叠加了一系列高次波形——谐波。即形成高次谐波污染，造成散库控制室的显示器系统不能正常工作，还要干扰二次仪表——压力、流量、可编程控制器及智能控制器正常工作，谐波还要使变压器、电动机、电容器及电抗器产生过热。
其产生的奇次谐波干扰非常严重，加上该系统施工时远程电缆的敷设基本没按规范施工，不仅和电力电缆同敷在一处桥架中，而且与远程站连接的分支器、终端器等也没有进行专门的屏蔽处理，这可能导致变频器的奇次谐波进入远程I/O系统引起远程I/O的通讯错误。
间接干扰原因的分析
一般的PLC系统要求单独接地，以避免电气系统的各种干扰通过接地线进入PLC (SIEMENS公司的控制系统不要求PLC系统的接地与电气系统的接地严格分开，但是据我查阅有关资料得知，这么做的前提是电气系统的变压器中性点是不能接地的，而成品配电室1#、2#变压器中性点是能接地的) 。该系统在施工时PLC接地极和电气耙料机、检修电源箱接地极多个节点连在了一起，由一根16mm2接地线连接到配电室接地极上。因此直流逆变电焊机在使用过程中由此形成的电流在接地线间也进入了PLC系统形成干扰。
PLC应直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电，以减少电机启停和其他因素给PLC带来的直接影响，同时由于电源电压在一定范围内会有波动，应使用交流电源稳压装置，在PLC和稳压电源之间加入一个隔离变压器，电源线采用双绞线，其截面积一般应大于2.5m2，使外部干扰对电源的影响降到最小。PLC的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电, 以防止外围传感器内部故障或供电线路短路造成PLC不能正常运行的安全事故，外围的传感器装置应采用专用的24V直流电源单独供电。在强电干扰比较严重的场合，PLC系统控制柜尽量远离强电柜，并单独接地，很好的避免了电源三相不平衡引起的影响。而实际散库控制室PLC电源直接从成品低压配电室由两根BV2.5m2导线供电，在PLC柜内既无稳压装置也无隔离变压器，PLC系统控制柜内强弱电不分。
抗干扰措施完善
(1) PLC系统的电源方面采用15KVA UPS (不间断电源) 供电系统，这样当系统突然断电时，系统还可以继续工作一段时间。UPS电源电缆采用3*16mm2屏蔽电缆，防止高次谐波干扰。
(2)重新设计布置接地系统
·接地极采用紫铜板，埋深2.5m;
·接地线采用70mm2的多股软铜线;
·所有的PLC机架及PLC接地端子均用绝缘板做到与柜体良好绝缘;
·系统接地电阻必须小于4Ω (实测1.24Ω) ;
·通讯电缆选在RIO处理器端单端接地，接地端为离RIO处理器最近的分支器。
(3) PLC系统柜内改造完善
将远程I/O同轴电缆与电力电缆及控制电缆彻底分开，单独敷设，并全部采用穿管敷设;
电缆路由尽量远离变频器等高频干扰源;
所有的分支器由原来的PLC柜内安装移到远离柜体的位置单独安装，并用专门的金属屏蔽盒进行屏蔽;
分站电缆的长度统一取3m长，这一点一般的设计人员容易疏忽，一般都把分支器设计在PLC柜内安装，分支器与PLC机架的距离很小，它们之间的连接电缆也就在1m左右，这就容易造成信号反射。
远程I/O的始端和末端重新加装75Ω终端电阻。
(4)抗干扰的软件措施
采取PLC的软件抗干扰技术来加以配合, 而且它能充分发挥PLC的存储和高速运算与逻辑判断功能, 在成本增加不多的情况下取得很好的抗干扰效果。软件抗干扰措施主要有以下几种:
(1) 对开关量输入信号，采用继电器隔离、定时器延时的方式多次读入，结果一致再确认有效，这样可以消除触电抖动等偶发事故。
(2) 对模拟量输入信号，为了消除工业现场瞬时干扰对它的影响, 可以采取软件的数字滤波技术如中值法、算术平均值法、一阶递推数字滤波等算法。
PLC远程I/O通讯的抗干扰问题比较复杂，出现的故障现象也是多种多样，令人头痛。但产生的原因殊途同归，基本上都是由没严格按规范设计施工、强高次谐波干扰或接地系统的问题引起的。本人以多年管片厂的工作经验对此次改造的PLC控制系统的可靠性和抗干扰设计进行了研究探讨，提供了一些有益的技术方案。电缆的各导线间都存在电容，合格的电缆能把此容值限制在一定范围之内。就是合格的电缆，当电缆长度超过一定长度时，各线间的电容容值也会超过所要求的值，当把此电缆用于PLC输入时，线间电容就有可能引起PLC的误动作，会出现许多无法理解的现象。主要为：明明接线正确，PLC应该有的输入没有，而不应该有的却有，即PLC输入互相干扰。消除线间电容影响的办法：
(1)使用电缆芯绞合在一起的电缆;
(2)尽量缩短使用电缆的长度;
(3)把互相干扰的输入分开使用电缆;
(4)使用屏蔽电缆。
摘要：本细则介绍了车间生产线在运转中的总体情况。对在安装初期所存在的弊端以及不合理的地方进行统计、预估并给出了合理化的、高效的方案。特别是在抗干扰方面进行了详细的说明。同时减少了设备的维修率, 提高了生产效率
关键词：PLC,线缆,干扰,传感器,信号,接地
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