1. 概述

隨著科學技術的發展，PLC在工業（yè）控製中的應（yīng）用越來（lái）越廣泛。PLC控製係統的（de）可靠性直接影響到工業企業的安全生產（chǎn）和經濟（jì）運行，係（xì）統（tǒng）的幹擾能力是關係到（dào）整個係統可靠運行的關鍵。自動化係統中所使用的各種類型PLC，有的是集中安裝在控製室，有的是安裝在生（shēng）產現場（chǎng）和各種電機（jī）設備上，它們大多處在強電電（diàn）路和強電設備形成的惡（è）劣電磁環境中。要（yào）提高PLC控製係統可靠性，設計人（rén）員隻有預先了解到（dào）各種幹擾才能有效保證係統可靠（kào）運行。

2. 電磁幹擾源及對係統的（de）幹擾

影（yǐng）響PLC控（kòng）製係統的幹擾源於一般影響工業控製設備的幹擾源一（yī）樣，大都產生在電（diàn）流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈（liè）移動的部（bù）位就是噪聲源，即幹擾源。

幹擾類（lèi）型通常按幹擾產生的原因、噪聲的幹擾模式和噪聲的波形性質的不同（tóng）劃分。其中：按噪聲產生的（de）原因不同，分為放電噪（zào）聲、偶發噪聲等：按聲音幹擾模式不同，分為共模幹擾和差模幹擾是一（yī）種比較常（cháng）用的分類方法。共模幹擾是信號對地麵的電位差，主要是由電網串入，、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態電壓所加形成。共模電壓有時較大，特別是采（cǎi）用（yòng）隔（gé）離性能（néng）差的電器供電室，變送器輸出信號（hào）的共模電（diàn）壓普（pǔ）遍較高，有的可高達130V以上。共模電壓通過不對稱（chēng）電路可轉換成共模電壓，直接影（yǐng）響測控信號，造成元器件壞，這（zhè）種共模幹擾可為直流（liú）、亦可謂交（jiāo）流。共模幹擾是（shì）指用於信號兩級間得幹擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應（yīng）及由不平衡電路轉換共（gòng）模幹（gàn）擾所形成（chéng）的電（diàn）壓，這種讓直接疊（dié）加在信號上，直（zhí）接影響測量與控製精度。

3. PLC控製（zhì）係統中電（diàn）磁（cí）幹擾的主要來源有哪些呢?

1) 來自空（kōng）間的輻射幹擾

空間的輻射電磁場（chǎng）主（zhǔ）要是由電（diàn）力（lì）網絡、電氣設備的暫態過程、雷（léi）電、無線電（diàn）廣播、電視（shì）、雷達、高頻感應加熱設備等產生的，通常稱為輻射幹擾。其分布極為複雜，若（ruò）plc係統置於所設頻場內，就回收到輻射（shè）幹擾，其影響主要（yào）通過兩條路（lù）勁，一是直接對PLC內部的輻射，由電路感應產生幹擾，而是對PLC通信內網絡的輻射（shè），出通信線路的感應引入幹擾。輻射幹擾與現場設備所產生的電磁幹場大小，特別是頻率有關（guān），一般通過設置屏蔽電纜和PLC局（jú）部屏蔽及高壓瀉放元件進行保護。

2) 來自係統外引（yǐn）線的幹（gàn）擾

主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導（dǎo）幹（gàn）擾。這種幹擾在（zài）我國工業現場教嚴重。

3) 來自電（diàn）源的幹擾

實踐證明，因電源引入的幹擾造成控製係統故（gù）障（zhàng）的情況很多，在，工程調式中遇到過（guò），後更換隔離性能較高的PLC電源。問題才能得到解（jiě）決。

PLC係統的正常供電電源均（jun1）由（yóu）電網供電，由於電網覆蓋範圍廣，將受到所有空間（jiān）電磁幹擾而在線路（lù）上感應電壓和電路，尤其是電（diàn）網（wǎng）內部的變化，開關操作（zuò）浪湧、大型電力設備啟停、交直流轉動裝置引起的諧波、電網短路暫態衝擊等，都通過社電線路到電源邊PLC電源通常采用隔離電源（yuán），但其（qí）結構（gòu）及製造（zào）工藝因素使其隔離性並不理想。實際上，由於（yú）分布參數特別是分布電容的存（cún）在，絕對隔離（lí）室不可能的。

4) 來自（zì）接地係（xì）統混亂時引入的幹擾

與PLC控製係統連接的（de）各類信號（hào）傳輸線，除（chú）了傳輸（shū）有效的各類信號之外，總會有外部幹擾的影響，又能抑製設備向外發出幹擾，而錯誤的接地（dì），反而會引（yǐn）入嚴（yán）重的幹擾信號，使PLC控製係（xì）統將無法正常工作。Plc控製係統的地（dì）線包括係統地（dì）、屏蔽地、交（jiāo）流地（dì）和保（bǎo）護地等、接地係統混亂對PLC係統的幹（gàn）擾主要是各個接地點點位分布不均，不（bú）同接地點間存在地電位差，引起地環路電流，影（yǐng）響係統正常工作，例如電纜屏蔽層必須（xū）一點接地，如果電纜屏蔽層兩（liǎng）端都接（jiē）地，就存在地（dì）電位差，有電流流過地電位差，當發生異（yì）常狀態加雷（léi）擊時，地線（xiàn）電流將更大。

此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合回路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內有會出（chū）現感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，幹擾（rǎo）信（xìn）號回路（lù）。若係統地與其他接地處理混（hún）亂，所產生的地環流可能在地線上產生不等（děng）點位（wèi）分布，影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓幹擾容縣較低，邏輯（jí）地電位的分布幹擾容易影響PLC的邏輯運算（suàn）和數據存儲，造成數據混亂、程序跑飛或死機，模擬地電位的分布將（jiāng）導致測（cè）量精度下（xià）降引起對信號測控的嚴重失真和誤動（dòng）作

5) 來自信（xìn）號線引入的幹擾

與PLC控製係統連接的各類信號（hào）傳輸線，除（chú）了傳輸有（yǒu）效的各類信（xìn）號之外，總會有外部幹擾信號侵入。此幹擾主要有兩（liǎng）種途徑（jìng）：一是（shì）通過變（biàn）送器或共用信號（hào）儀表的供電電源串入的電（diàn）網幹擾。這往往被忽略;二是信號（hào）線受空間電磁輻射（shè）感（gǎn）應的幹擾，即信（xìn）號線上的外部感（gǎn）應幹擾，這是很嚴重的。由信號引入幹擾會引起信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。對於隔離性能差的係統，還將（jiāng）導致信號（hào）間互（hù）相（xiàng）幹擾，引起共地係統（tǒng）總線回流，造成（chéng）邏輯數據變化、誤動和死機。PLC控製係統因信號引入幹擾造成模件損壞數相當嚴重，由此引起係統（tǒng）故障的情況也很多（duō）。

6) 來自PLC內部的幹擾

主要由係統內部元（yuán）器件及電路間的相互電（diàn）磁輻射產生，如邏輯電路互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的（de）相互影響及元器件間的香花不匹配使用等。這部屬於plc製造廠對係統內部進行電（diàn）磁兼容設計的內容，比較複雜，作為應用部門事無法（fǎ）改變，可不必過多考慮，但要選擇具有較（jiào）多應用（yòng）實績或經過考（kǎo）驗的係統。

4.係統受幹擾時，常會遇到以下幾種主要幹擾現象：

1) 係統發指令時，電機無規（guī）則地（dì）轉動;

2) 信號等於零時，數字顯示表數值亂跳;

3) 傳感器工（gōng）作時，PLC采集過（guò）來的信號與實際參數所對應（yīng）得信號值不吻合，且誤差值是隨機的，無規（guī）律的;

4) 與交（jiāo）流伺服係統共用同一電源（yuán）工作不正常。

5.怎麽樣才能更（gèng）好、更（gèng）簡單解決PLC係統幹（gàn）擾?

1) 理想狀態下（xià）是選用隔離性（xìng）能較好的設備、選（xuǎn）用優良的電源、動力（lì）線和信號線走（zǒu）線、電源接地要更加（jiā）合理等（děng），但是（shì）需要不同設備廠商共同協作才能完（wán）成，很難做到，而且成本較高。

2) 利用模擬信號隔離器，有稱作信號變送（sòng）器、屬於信號調理的範疇其主要起抗幹擾作用。正因（yīn）為它（tā）有特別強的抗幹擾能力所以（yǐ）在自（zì）動（dòng）化控（kòng）製係統中應用非常廣泛。尤其對與複雜的工業現場，控製程序越老越複（fù）雜。信（xìn）號（hào）隔離器對各種模擬量信號進行輸入、輸出、電源三端隔離，的確是當今自動化控（kòng）製係統中抗幹擾的有效措施之一。

6.為什麽解（jiě）決PLC係統幹擾首選信（xìn）號隔離器（qì）呢?

1) 使用簡單方（fāng）便、可靠、成本低廉（lián），可同時解決多種幹（gàn）擾。

2) 可大量減輕設計人員、係統調試人員工作量，即使複雜（zá）的（de）係統在普通的設（shè）計人員手裏，也會變得非常穩定可靠。

信號隔離器工作原（yuán）理是什麽?

首先將PLC接受（shòu）的（de）信號，通過半導體器件調製變（biàn）換，然後通（tōng）過光感或磁感器件進行隔離轉換，然（rán）後再進行解調變換回隔離（lí）前原信號或不同（tóng）信號，同時（shí）對隔離後信號的供電電源進行隔離處理。保證變（biàn）換後的信號、電源、地之間絕對獨立。

現在市場有那麽多品牌（pái）的隔離器，價格參差不齊，該（gāi）怎麽選擇呢?

隔離器位於二個係統通道之（zhī）間，所以選擇隔離器（qì）首先要確定輸入輸出功能，同時要使隔離器輸入輸出模式（shì）(電壓型、電流型、環路（lù）供電型等)適應前後端通道接口模（mó）式，此外尚有精度、功耗、噪（zào）音、絕緣強度、總線通訊等許多重要參數涉及產品性能，例如：噪音與精度有關（guān）、功耗能量與可靠性有關，這（zhè）些需要使（shǐ）用者慎選（xuǎn）。總之，試用、可靠、產品性價比是選擇隔離器的主要原則（zé）。

工作原理：首先將半導體器件調製變換，然後通過光感或磁感器（qì）進行隔離轉換，然後再進行解調回隔離前原信號，同時對隔離後信號的供電電源進行隔離處理，保證變（biàn）換後信號的供電電源進行隔離處理。保證變換後的信號、電源、地之間（jiān）絕對獨立。

一：保護下級的控製回路（lù）。

二：消弱環境噪聲對測試電路（lù）的影（yǐng）響。

三：抑製公共接地、變頻器、電（diàn）磁閥PLC/DCS輸（shū）入輸出（chū）及通（tōng）訊接口的忠實（shí）防護。

標準係列導軌結構，易（yì）於安裝，可有效的隔（gé）離;輸入、輸出和電（diàn）磁閥（fá）及（jí）大（dà）地之間的（de）電位，能克服變頻器（qì）噪聲級各種高低（dī）頻脈動幹擾。

信號隔離器的主要類型（xíng）有哪（nǎ）些?

1) 隔離器

工業生產中為增加儀表負（fù）載能力並保證連接同（tóng）一信（xìn）號的儀表之間互不幹（gàn）擾，提高提高電氣安裝性能。需要將輸（shū）入的電壓、電流或頻頻率、電阻等信號進行采集、放大、運算、和進行抗幹擾處理後，再輸出隔（gé）離的電流和電（diàn）壓信號，安全的送給二次儀表和PLC/DCS使用。

2) 配電（diàn）器

工業現場一般需要采用（yòng）兩（liǎng）線製傳輸方式，既（jì）要為變（biàn）送器等一次儀表提供24V配（pèi）電電源，同時又要（yào）對輸入的電流信號進行采集、放大、運算、和進行抗幹（gàn）擾處（chù）理後，再輸出（chū）隔離的電流信號和電壓信號（hào），供（gòng）後麵的二次儀表或其它儀表使（shǐ）用。

3) 安全柵（shān）

一些特殊的（de）工業現（xiàn）場不但需要兩線製（zhì）傳輸，既要提供配電電源又有（yǒu）信號隔（gé）離功能，同時（shí）還需要具有安全火花防爆的性能，可靠地遏製電源功率、防止電源（yuán）、信號及地之間的點火，限流、降壓雙重限製信號及電源回路，把進入危險場所的能（néng）量限製在安全定額範圍內。

信號隔離器安裝維護應注意哪些事項?

由於生（shēng）產廠（chǎng）家不同，對隔離器的生產（chǎn）工藝（yì）、接線定義也不都相同（tóng），但使用（yòng）場合基本相同（tóng），所以對產品的防護要求及維（wéi）護基本相（xiàng）同（tóng）。

1. 使用（yòng）前應詳細閱讀說明書。

2. 作為信號隔離使用時，應將輸入端串入環路電路中，輸出端接取樣回路。

3. 作為隔離配電使（shǐ）用時，應將輸（shū）入（rù）端並入電（diàn）源電路中，輸出端接變送（sòng）器。

4. 若不正常工作應先檢查接線是否正確，注意電源有無及極性發證。

為什麽有時PLC接收到的現象（xiàng）信號誤差大且穩定性差?

造成這種想象的（de）原因很多（duō），不同儀表信（xìn）號參考點之間的電位差事（shì）重要因素。出於這個差造成儀表信號（hào）之間產生幹擾電流，致使PLC誤差大（dà）且穩定性差。所以不同設備、儀表的信號（hào）有一個共同的參考點是最佳狀況。隔離器使輸入/輸（shū）出（chū）電氣上完全（quán）隔離（lí），在PLC上模擬接口（kǒu）板形成共同的參考點，達到理想裝抗問題就解決了。

對4-20mA通道進行隔離，而機櫃裏沒有設置電源的空間了。怎麽辦?

一種無源信號隔離器（qì），它能實現4-20mA信號隔（gé）離且無需外（wài）接電（diàn）源。PH1033就是此類產品。

現在（zài）市場有那麽多品牌的（de）隔（gé）離器，價格慘差不齊（qí），該怎麽選擇呢?

隔離器位於二個（gè）係統通道（dào）之間，所（suǒ）以選擇隔離器（qì）首先要確定輸入輸出功能，同時要使隔離器輸入輸出（chū）模式適應前後端通道接口模式，此外，尚有精度、功耗、噪音、絕緣（yuán）強度、總線通訊功能等許多重（chóng）要參（cān）數涉及產（chǎn）品性能，例如：噪音與（yǔ）精度有關、功耗能量與可靠性有（yǒu）關。這些需（xū）要使（shǐ）用者慎選。總之（zhī），適用、可（kě）靠、產品性價比是選擇隔離器的主要原則。

DCS接收到的現場二線（xiàn）製壓力變送器信號不穩定，怎（zěn）麽解（jiě）決?

二線製變送器（qì）在工業自動化領域中使用頻度較高（gāo），與其他工業現場設備相同，二線製（zhì）變送器也存在受幹擾及抗幹擾的問題。依據（jù）DCS模擬板接（jiē）口模式選用功（gōng）能不同的隔離配電器，原則上要求它（tā）既能給變送器提供隔離電源、保證每個變（biàn）送（sòng）器有一個（gè）獨立電源，又能將變送器信號隔離輸送到DCS。

PLC模擬板接口是二線回（huí）路供電方式的，而且需要對信號進行隔離，怎樣選用（yòng）產品呢?

二線（xiàn）回路供電方式是一種常見（jiàn）模擬板接口。與（yǔ）這個接口相適合的產品稱為二線製回（huí）路隔離係列產品。這種隔離變（biàn）送器內部的隔離器件均采用變（biàn）壓器方式，一方麵傳遞（dì）了信號，另一方麵也將供電端的電能傳送到輸入部份，使輸入部分的各種電路能正常工作。例如ph2217等配電器產品等。

有幾種常（cháng）用兩線製配電器?

常用的二線製（zhì）隔離配電器有兩個係列品種可以選擇。兩個係列產品的共同點是均能通（tōng）過外部供電電源經隔離後給兩線（xiàn）製變送器提供一（yī）個獨立的（de）隔離電源：變送器配電取決於現場所配PLC/DCS模擬電量（liàng）。

安全柵的應（yīng）用

安全柵最初屬於電動（dòng）單元組合儀表的輔助單元，其（qí）主要用途是防爆係統的隔離裝置。安全柵將來自危險區的信號經隔離變送，輸出隔離的電流信號（hào）到安全區，安全柵應用在本安防爆係統中，通過限流和限壓電路限（xiàn）製了送往現（xiàn）場回路的能量，從而防止非本安電路得危險能量串入本安回路。安全（quán）柵廣泛應用於石化等（děng）行業的DCS/PLC/PCS等自動化係統中。

常見的安全柵按結構形式（shì）可分為齊納（nà）式和隔離式

齊納式安全柵的應（yīng）用（yòng）：

電路中采用快速熔斷器、限流電（diàn）阻或（huò）限壓二極管以對輸入的電能量進行限製（zhì），從（cóng）而保證輸出到危險區（qū）的（de）能量。但（dàn）因由於（yú）原理的缺陷使其應（yīng）用的可靠性受到影響，並限製了其應用範圍，原因如下（xià）：

1、 安裝位置要有非常可靠地接地係統，齊納式安全柵的接地電阻必須小於1歐姆，否則（zé）便失去防保安全保護性能，顯然（rán）這樣的要求是十分苛刻並在工程應用（yòng）中很（hěn）難保證（zhèng）。

2、 要求（qiú）危險區的現場儀表必須是隔離型，否則通過齊納式安全（quán）柵的接地（dì）端子與（yǔ）大地想接後（hòu）信號無法正確傳送，並且由於信（xìn）號接地，直接降低信號抗幹（gàn）擾能力，影響係統（tǒng）穩定性。

3、 齊納式安全柵（shān）對（duì）電源影（yǐng）響較大，同時也易因電源的波動3而（ér）造成齊納式安全柵的損壞。

隔離式安全柵的應用（yòng）：

采取將輸入、輸出、電源之（zhī）間相互電氣隔離（lí）的電路結構，同時符合本安型限製能（néng）量的要求。

1、 采用了（le）三方隔離方式，因（yīn）此無需係統接地線路，給設計及現場施工帶來極大方便。

2、 對危險（xiǎn）區的現場儀（yí）表（biǎo）無需采用隔離（lí）式的儀表。

3、 信號線路無需共地，使得檢測（cè）和控製回路信號的穩（wěn）定性和抗（kàng）幹擾能力（lì）大大增強，從而提高了整個係統（tǒng）的（de）可靠性。

4、 隔離式安全柵具備更強的（de）輸（shū）入信號處理能力，能夠接受並處理（lǐ）熱電偶、熱電阻、頻率等信（xìn）號（hào），這是齊納式安全柵（shān）所無法做到的。

5、 隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號，以提供給（gěi）使用（yòng）同一信號源的兩（liǎng）台設備使用，並（bìng）保證兩（liǎng）設（shè）備信號不互相幹擾，同（tóng）時提高（gāo）所連接設備相互之間的電氣安全絕緣性能。

因此，對齊納式和隔離式安全柵的特點和性（xìng）能後可以看（kàn）出，隔離式安（ān）全柵有（yǒu）著突出（chū）的優點和更為廣泛用途，在（zài）要求較高的工程現（xiàn）場（chǎng），幾乎（hū）無一例外地采用了隔離式安全柵作（zuò）為主要本安防爆（bào）儀表，隔離式安全柵與逐漸取代了齊納式安全柵。

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