王 勇

（广东纺织职业技术学院，佛山 528000）

1 PLC接地的重要性

1.1 PLC接地的基本作用和接地的特殊性

1.1.1 PLC接地的作用

PLC和计算机的接地系统包括以下几种，信号地、电源地和安全保护地、此外在信号传输线路、动力和信号电缆上还需要有屏蔽地。这些接地系统都需要与地面相连，其主要的作用是：为PLC系统提供一个信号的标准零电位；消除设备金属外壳上的感应电压和电容存储的电量；吸收较小的漏电电流或者消除地域距离差异引起的静电电势等等。因此在实时传输的系统中接地时抑制干扰和保护系统安全的重要手段。

1.1.2 PLC接地的特殊性

在没有出现PLC之前，计算机和控制系统计算机刚刚开始应用的时候，为其专门设计的接地系统的关键指标是接地电阻为4Ω。随着计算机应用到工业自动化之后，根据经验人们将工业计算机接地的关键指标设定为2Ω。以前在供电、接地、抗干扰、系统全浮空、计算机电源和保护地与信号是各自分开的，这种独立接地是比较认可的一种方式。但是，随着PLC的出现和应用，其一个重要的特点是它的I/O接口和外界有极强的隔离安全工艺。PLC系统和电力系统是单独接地还是分开接地，标志着PLC技术的发展水平。以往的计算机和PLC强调本身隔离和信号浮空。可是PLC系统要单独接地，也就是需要一套独立的接地系统。目前的技术可以使PLC直接就地供电。对三相四线值电路中的N和PE，当PLC系统接地后几乎不能将其分开。实际和伦理中所提及的统一接地，实际上就是力求电压接地可以达到PLC要求的同一水平。这就是目前PLC接地的特殊性。

1.2 PLC接地的方法

在PLC为核心的控制系统中，可以使用多种接地方法，而每种接地线汇都要集中在一个理论的点上，这就是零电位基础。为了安全的使用PLC，应当区别以下几种接地方法。

数字地。即逻辑地，它是各种开关信号，数字信号的“0”电位。

模拟地。即模拟信号的零电位，这时模拟信号使用的精密电源的零电位，它的“0”是十分严格的电平。

信号地。通常是指一般的传感器的地。

交流地。系统使用的交流电源地线，主要的噪音产产生的地方。

直流地。是直流电源电压的标准起点，在非浮空的直流电源供电下，作为地线，进行接地连接。

屏蔽地。即防止静电、磁场感应而设置的外壳或者丝网，为了消除这些装置上的电荷，一般用导线将其与地面直接连接。

保护地。一般是指机器、设备的外壳或者设置的独立的器件的外壳，外壳与内部是绝缘的，外壳接地是用来保护人身和防护设备漏电的，因此保护地必须是良好的接地。

1.3 PLC接地的原则

在设备安装的阶段，要很好的利用各种接地，在安装电源和地线之后才能将PLC通电和调试，这时应当遵循以下几个原则。

就一点接地和多点接地而言，高频电路应当进行就近的多点接地，低频电路应当可以采用一点接地。低频电路中，布线和元件间的电磁感应很小，如果多点接地，回地环流过多就会产生干扰。因此低频电路中一般采用的是一点统一对外接地。在高频电路中，地线上具有电感，因而增加了接地的电阻，同时各个地线之间也会产生电磁的耦合。一般情况下采用的接地方式与设备的频率有关，当频率低于1HZ的时候用一点接地；高于10MHZ的时候多点接地；频率在1-10MHZ之间时，应当是具体的情况而定。

交流地和信号地一般不能通用一个载体。交流电源在传输信号的时候，在一段间隔的电源线上会产生一定的电压，即跨步电压。低电平信号传输需要沿线路的电平为绝对为“0”。为防止交流电对低电平信号的干扰，在直流信号的导线上要求增加起隔离作用的屏蔽层，另外不允许信号源于交流电公用一根地线。

将屏蔽地、保护地分别独立接到接地铜排上，不允许将其和电源地、信号地在其它地方接在一起。在控制系统中，为了降低信号的电容耦合噪音，一般采用多种屏蔽措施。对于类似雷达、电台等高频辐射的干扰，可以采用金属丝网作为屏蔽，即利用低电阻的金属丝网或者外壳设置在关键的部位上。对于纯防磁的现场，例如对强磁铁、变压器、大型电机的磁场耦合等，可以采用高导磁材料作为外罩，使磁回路闭合，然后将其接入大地，保护地采用一点接地。

模拟信号地和屏蔽地、模拟地的接地对系统也十分重要，每个生产PLC的厂家在提高模板时，都会有严格的连接原则。包括信号配线、外壳屏蔽、浮地、传输电缆的使用型号、截面面积、供电设备等。当PLC控制系统应用的范围较大的时候，要求避免将模拟量信号的传输距离过长，这时就需要使用很多的模拟量模板，应当注意的是把每块模板设置在距离现场较近的扩展机箱上去；一些独立功能，例如：集中温度监视、电子称计量，常常涉及为独立专用的系统来处理模拟量信息。在数字控制的集散系统DCS中，通常使用配置仪表、变送器来解决模拟量信号输入的采集和传输、模拟量输出信号的长距离传输。

综上，接地对PLC系统是十分重要的，在施工或者安装和调试中一定要注意规范和细节的掌握，这样才能确保PLC系统的可靠运行。

2 PLC系统对干扰的抑制措施

2.1 对PLC产生干扰的因素

PLC控制系统的干扰源较多，从形式上可以分为内部干扰和外部干扰。内部干扰主要来自元件布局不合理造成的信号相互的串扰或者线路中存在电容性元件引起异常振荡，还有数字地、模拟地和系统地处理不当引起的干扰。外部干扰包括传导型和辐射型干扰源，引起的干扰。传导型干扰一般是通过电气线路进入PLC系统的干扰信号，如按钮、继电器等工作时产生的触电电弧，接触线圈、继电器线圈等感应负载断开是产生的浪涌电压等；辐射型干扰主要是电磁辐射通过感应进入PLC系统形成干扰信号。

2.2 PLC系统干扰抑制措施

在设计PLC控制系统的时候，一般可以通过对电源的合理选配、正确选择接地方式、接地地点、系统输入和输出端处理等措施来抑制干扰源对系统的影响，以此来提高系统的抗干扰能力。具体的措施如下：

2.2.1 针对电源系统采取的抗干扰措施

来自电源的干扰是影响PLC系统的主要因素之一，电源的干扰注意是通过供电线路的阻抗耦合产生的，各种大功率的用电设备，尤其是大功率的变频器更是主要的干扰源。在干扰较强或者可靠性要求较高的场合，一般采取的抗干扰措施时在PLC的交流电源输入端增加带屏蔽隔离的变压器和低通率的滤波器。

2.2.2 利用接地抑制干扰的措施

PLC控制系统中有很多中接地形式，主要的形式在前面已经有所介绍，利用良好的接地可以保证对干扰有效的抑制。但是，PLC与强电设备最好要分别使用不同的接地装置，接地的截面保证2mm2。而且PLC的接地点和强电的接地点距离应当保持10m以上的距离。

再有，屏蔽地、保护地不能与电源地、信号地灯其他接地连在一起，需要独立接地。信号源接地时屏蔽层应当在信号侧接地；信号源不需接地时，屏蔽层应当在PLC侧设置接地。信号线中间如果有接头，屏蔽层应作绝缘处理，一定要避免多点接地。开关量信号线与模拟量信号线应分开布线，而目都应采用屏蔽线，并将屏蔽层接地。

2.2.3 I/O干扰抑制措施

当输入的信号源和输出的驱动的负载都使用的是感性元件时，由于感性负载具有储能作用，所以当触点断开时产生高于电源电压的反电势；触点闭合时，触点的动作还会引起电弧，这些都会对系统产生干扰。针对这一情况，交流电路可以在两端并联RC来抑制干扰；对于直流电路可以并联续流二级管来抑制干扰。

在抑制外部的噪声干扰时，一般利用的是光电耦合器。光电耦合器由输入端的发光元件和输出端的受光元件组成，利用光传递信息，让输入和输出在电气上完全隔离，并在抑制噪音干扰上起到了很好的作用，但是在使用的过程中要注意频率不要过高，在低压线路中使用的时候，传输的距离不宜超过100米。

2.2.4 布线中干扰抑制措施

PLC系统布线时，如普通的开关量信号对电缆没有过多的要求，只是当距离较远时增加屏蔽电缆；如模拟信号和高速信号传输，应选用屏蔽电缆；如有高频信号传输，一般需选用专用电缆或者光纤电缆；如要求不高的低频信号时，可以选用多芯带屏蔽电缆。

PLC系统应远离强干扰源，且不能与高压电器安装在同一个开关柜内，在柜内的PLC应远离动力线，二者之间的距离应当大于20cm。信号线和功率线应当分开，电力电缆应单独走线，不同类型的线应使用不同的线管和线槽，信号线计量要靠近地线或者接地的金属线。PLC的输入与输出要分开走线，开关量与模拟量也应分开敷设。传送模拟信号的屏蔽线，其屏蔽层应一端接地。为了泄放高频干扰，数字信号线的屏蔽层应并联电位均衡线，其电阻应小于屏蔽层电阻的1/10，并将屏蔽层两端接地。如果无法设置电位均衡线，也可以一端接地。不同的信号线用同一个插接件时，要用备用端子或地线端子将它们隔开，以减少相互干扰。

2.2.5 利用软件抑制干扰措施

在PLC系统中，由于各种干扰源的影响比较复杂，通过硬件上采取的抑制干扰的措施虽然可以最大限度上的减弱干扰，但是很难彻底消除。所以，在PLC控制系统的软件设计和工程组态上，还应当利用软件的特殊设计来抑制干扰。如：采用数字滤波和延时消抖等方法，提高系统的抗干扰能力。

为提高输入信号的信噪比，可采用多种软件滤波方法来提高数据的可靠性。可连续采样多次，采样间隔根据A/D转换时间和信号的频率而定，采样数据先后存放在不同的数据寄存器中，经比较后取中间值或平均值作为当前输入值。常用的滤波方法有程序判断滤波、中值滤波、滑动平均值滤波、防脉冲干扰平均值滤波、算术平均值滤波、去极值平均滤波等。

在振动工作环境中，一些开关会因为抖动而发出错误的信号，一般的抖动时间较短，针对这一特点，可以用PLC内部定时器经过一点点的延时，得到消除抖动后的可靠信号，从而抑制这种干扰。

[1] 黄鑫.论PLC控制系统的抗干扰措施[J].中小企业管理与科技,2009,(02).

[2] 李晓,沈冰泉.浅谈PLC控制系统的抗干扰[J].鄂钢科技,2007,(01).

[3] 张桂华.PLC电磁干扰及抑制与防护[J].淮北职业技术学院学报,2009,(03).

[4] 刘先锋,李文纪.PLC系统接地几个误区的思考[J].大众科技,2008,(07).