摘要：当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当时，都可能造成PLC运行错误。在PLC控制系统设计和施工时应充分考虑：环境问题、布线问题、接地问题、保护问题、干扰问题，以保证系统的安全可靠运行。

    可编程控制器（以下简称PLC）从其产生到现在，其功能从弱到强，实现了从逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了从单体设备简单控制到能胜任运动控制、过程控制及集散控制等多种任务的跨越。今天的PLC在模拟量处理、数字运算、人机接口和网络各方面的能力都已大幅度提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。PLC是一种用于自动化生产的控制设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当时，都可能造成PLC运行错误，产生误输入，并引起误输出，从而不能保证PLC的正常运行。要提高PLC控制系统的可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求在设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能有效地增强系统的抗干扰性能。因此，在使用中以下问题必须予以重视。

    一、环境问题
    尽管PLC专为工业环境而设计，适应环境的能力很强。但是当环境过于恶劣时，会对PLC的运行产生严重干扰，甚至会损坏PLC 。

    1.度PLC使用时的环境温度在0～55℃的范围内，同时应防止阳光直接照射，安装时不能放在发热量大的元件上面，四周通风散热的空间应足够大。当环境温度无法满足要求时，应采取相应的措施，保证PLC的环境温度在允许范围内。
    2．湿度PLC使用时的环境湿度在20％～90%，当环境湿度无法满足要求时，应安装除湿装置，同时应避免温度变化过快而造成的结露。
    3．振动PLC对安装环境的振动和冲击有一定的要求，而且抗振性能与PLC的结构形式和安装方式有关：一体化的PLC其抗振性能优于模块化的PLC,利用螺钉安装的PLC，其抗振性能优于导轨安装的PLC。在具有强烈振动和冲击的场所，应采取必要的防振措施。
    4．粉尘对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。同时应避免接触有毒和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。

    二、接地问题
    接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段。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，是PLC安全可靠运行的重要条件；而错误的接地，会在不同的接地点之间产生地电位差，引起接地环路电流，反而会引入干扰信号，导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失误，使PLC系统无法正常工作。
    1．系统接地PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω，一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统接地。

    2．信号与屏蔽接地一般要求信号线必须要有唯一的参考地，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就近或者控制室唯一接地，防止形成“地环路”。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；PLC与强电设备最好分别使用不同的接地装置，接地点与PLC的距离应小于50 m。为防止不同信号回路接地线上的电流引起交叉干扰，必须分系统（例如以控制屏为单位）将弱电信号的内部地线接通，然后各自用规定截面积的导线统一引到接地网络的某一点，从而实现控制系统一点接地的要求。

    3．正确选择接地点，完善接地系统良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗击电磁干扰的重要措施之一。PLC控制系统的接地包括系统接地、屏蔽接地、保护接地等。接地系统混乱对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，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。多点接地时，屏蔽层、接地线和大地构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的藕合，干扰信号回路。若系统接地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就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PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱。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。

    三、布线问题
    合理布线是保证PLC正常工作的前提条件，合理布置PLC控制系统的连接线，可以减少甚至消除线路中的干扰，提高可靠性。
    1.输入接线 输入接线一般不要太长，但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。输入／输出线不能用同一根电缆，输入／输出线要分开。尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。
    2.输出接线 输出端接线分为独立输出和公共输出：同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源；在不同组中，可采用不同类型、不同电压等级的输出电压。输出端允许的电流、电压太小，不能满足负载的要求时，应加过渡继电器。交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。采用继电器输出时，电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应综合考虑、合理选择。
    3．连线的合理布置 PLC的连接线、电缆等应根据电压等级与信号的类型进行分类敷设。电缆敷设采用分层敷设方式，在走线槽内部采用隔离措施，在走线槽外部，通过屏蔽密封，这样能有效地防止电磁干扰。对于动力电缆、控制电缆、信号电缆分开敷设，在电气柜内应分槽布置。布线的错误或不合理不仅影响到PLC工作的可靠性与安全性，而且还可能引起误动作，甚至引发安全事故。动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将 PLC的I/O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，若条件允许，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到最低限度。在柜内PLC应远离动力线，二者之间距离应大于200 mm。

    四、保护问题
    电气设备的安全性，在所有机电设备中占有至高无上的地位。高可靠性是电气控制设备的关键性能。二次故障和故障扩大化在控制系统中是绝对不允许的，必须在技术上予以保证。
    1．应急保护工业设备的电气控制装置，在出现危险情况时必须能通过紧急分断电路，尽快地使主机停止运行，以免造成对人或设备的伤害。紧急分断的实现有：通过安装紧急分断开关分断；通过控制电路的设计，使得紧急分断可以通过唯一的主令开关，就能分断全部有关的主电路。
    2．互锁保护当两个电器执行元件同时动作，可能引起电源短路、机械部件损伤时，为了保证控制系统工作可靠，如果这些执行元件是通过PLC的输出进行控制，那么在设计时不仅要在PLC控制程序中保证这些执行元件不可能同时动作。而且还必须同时通过线路中的电磁执行机构进行电气互锁，以保证这些执行元件不存在同时动作的可能性。
    3.输出端保护当连接在输出端子上的负载短路时，会把输出元件、印刷电路板等烧坏，因此要接入保护用的熔断器。PLC的输出端连接感性负载时，为延长触点的使用寿命，对于直流驱动，应在负载两端加过电压抑制（续流）二极管、压敏电阻、RC抑制器；对于交流驱动，应在负载两端加RC抑制器或压敏电阻。在负载要求的输出功率超过PLC的允许值时，应设置外部过渡电器。

    结束语
    PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此，在抗干扰设计中应综合考虑各方面因素，合理有效地抑制干扰，才能够使PLC控制系统正常工作。从事PLC控制系统设计和安装的人员往往只注重硬件连接的正确性和软件设计的简单、准确、可靠、高效，容易忽略上述问题。尽管上述问题不是PLC控制系统中的主流问题。这些问题处理不当，引发的问题，具有扰动性和不确定性，会给检测维修带来很大难度。所以上述问题在PLC控制系统设计和施工时应充分考虑，以保证系统的安全、可靠运行。21世纪，PLC会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通信设备，会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制网络的重要组成部分，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。