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和計算機的接地系統包括以下幾種，信號地、電源地和安全保護地、此外在信號傳輸線路、動力和信號電纜上還需要有屏蔽地。這些接地系統都需要與地面相連，其主要的作用是：為PLC系統提供一個信號的標準零電位；消除設備金屬外殼上的感應電壓和電容存儲的電量：吸收較小的漏電電流或者消除地域距離差異引起的靜電電勢等等。因此在實時傳輸的系統中接地時抑制干擾和保護系統安全的重要手段。

　　1.1.2 PLC接地的特殊性

　　在沒有出現PLC之前，計算機和控制系統計算機剛剛開始應用的時候，為其專門設計的接地系統的關鍵指標是接地電阻為4Ω。隨著計算機應用到工業自動化之后，根據經驗人們將工業計算機接地的關鍵指標設定為2Ω。以前在供電、接地、抗干擾、系統全浮空、計算機電源和保護地與信號是各自分開的，這種獨立接地是比較認可的一種方式。但是，隨著PLC的出現和應用，其一個重要的特點是它的I／O接口和外界有極強的隔離安全工藝。PLC系統和電力系統是單獨接地還是分開接地，標志著PLC技術的發展水平。以往的計算機和PLC強調本身隔離和信號浮空�？墒荘LC系統要單獨接地，也就是需要一套獨立的接地系統。目前的技術可以使PLC直接就地供電。對三相四線值電

　　路中的N和PE，當PLC系統接地后幾乎不能將其分開。實際和倫理中所提及的統一接地，實際上就是力求電壓接地可以達到PLC要求的同一水平。這就是目前PLC接地的特殊性。

　　1.2 PLC接地的方法

　　在PLC為核心的控制系統中，可以使用多種接地方法，而每種接地線匯都要集中在一個理論的點上，這就是零電位基礎。為了安全的使用PLC，應當區別以下幾種接地方法。

　　數字地。即邏輯地，它是各種開關信號，數字信號的“0”電位。

　　模擬地。即模擬信號的零電位，這時模擬信號使用的精密電源的零電位，它的“0”是十分嚴格的電平。

　　信號地。通常是指一般的傳感器的地。交流地。系統使用的交流電源地線，主要的噪音產產生的地方。

　　直流地。是直流電源電壓的標準起點，在非浮空的直流電源供電下，作為地線，進行接地連接。屏蔽地。即防止靜電、磁場感應而設置的外殼或者絲網，為了消除這些裝置上的電荷，一般用導線將其與地面直接連接。

　　保護地。一般是指機器、設備的外殼或者設置的獨立的器件的外殼，外殼與內部是絕緣的，外殼接地是用來保護人身和防護設備漏電的，因此保護地必須是良好的接地。

　　1.3 PLC接地的原則

　　在設備安裝的階段，要很好的利用各種接地，在安裝電源和地線之后才能將PLC通電和調試，這時應當遵循以下幾個原則。

　　就一點接地和多點接地而言，高頻電路應當進行就近的多點接地，低頻電路應當可以采用一點接地。低頻電路中，布線和元件間的電磁感應很小，如果多點接地，回地環流過多就會產生干擾。因此低頻電路中一般采用的是一點統一對外接地。在高頻電路中，地線上具有電感，因而增加了接地的電阻，同時各個地線之間也會產生電磁的耦合。一般情況下采用的接地方式與設備的頻率有關，當頻率低于1HZ的時候用一點接地：高于10MHZ的時候多點接地；頻率在l一10MHZ之間時，應當是具體的情況而定。

　　交流地和信號地一般不能通用一個載體。交流電源在傳輸信號的時候，在一段間隔的電源線上會產生一定的電壓，即跨步電壓。低電平信號傳輸需要沿線路的電平為絕對為“0”。為防止交流電對低電平信號的干擾，在直流信號的導線上要求增加起隔離作用的屏蔽層，另外不允許信號源于交流電公用一根地線。

　　將屏蔽地、保護地分別獨立接到接地銅排上，不允許將其和電源地、信號地在其它地方接在一起。在控制系統中，為了降低信號的電容耦合噪音，一般采用多種屏蔽措施。對于類似雷達、電臺等高頻輻射的干擾，可以采用金屬絲網作為屏蔽，即利用低電阻的金屬絲網或者外殼設置在關鍵的部位上。對于純防磁的現場，例如對強磁鐵、變壓器、大型電機的磁場耦合等，可以采用高導磁材料作為外罩，使磁回路閉合，然后將其接入大地，保護地采用一點接地。

　　模擬信號地和屏蔽地、模擬地的接地對系統也十分重要，每個生產PLC的廠家在提高模板時，都會有嚴格的連接原則。包括信號配線、外殼屏蔽、浮地、傳輸電纜的使用型號、截面面積、供電設備等。當PLC控制系統應用的范圍較大的時候，要求避免將模擬量信號的傳輸距離過長，這時就需要使用很多的模擬量模板，應當注意的是把每塊模板設置在距離現場較近的擴展機箱上去；一些獨立功能，例如：集中溫度監視、電子稱計量，常常涉及為獨立專用的系統來處理模擬量信息。在數字控制的集散系統DCS中，通常使用配置儀表、變送器來解決模擬量信號輸入的采集和傳輸、模擬量輸出信號的長距離傳輸。綜上，接地對PLC系統是十分重要的，在施工或者安裝和調試中一定要注意規范和細節的掌握，這樣才能確保PLC系統的可靠運行。

2 PLC系統對干擾的抑制措施

　　2.1 對PLC產生干擾的因素

　　PLC控制系統的干擾源較多，從形式上可以分為內部干擾和外部干擾。內部干擾主要來自元件布局不合理造成的信號相互的串擾或者線路中存在電容性元件引起異常振蕩，還有數字地、模擬地和系統地處理不當引起的干擾。外部干擾包括傳導型和輻射型干擾源，引起的干擾。傳導型干擾一般是通過電氣線路進入PLC系統的干擾信號，如按鈕、繼電器等工作時產生的觸電電弧，接觸線圈、繼電器線圈等感應負載斷開是產生的浪涌電壓等：輻射型干擾主要是電磁輻射通過感應進入PLC系統形成干擾信號。

　　2.2 PLC系統干擾抑制措施

　　在設計PLC控制系統的時候，一般可以通過對電源的合理選配、正確選擇接地方式、接地地點、系統輸入和輸出端處理等措施來抑制干擾源對系統的影響，以此來提高系統的抗干擾能力。具體的措施如下：

　　2.2.1 針對電源系統采取的抗干擾措施

　　來自電源的干擾是影響PLC系統的主要因素之一。電源的干擾注意是通過供電線路的阻抗耦合產生的，各種大功率的用電設備，尤其是大功率的變頻器更是主要的干擾源。在干擾較強或者可靠性要求較高的場合，一般采取的抗干擾措施時在PLC的交流電源輸入端增加帶屏蔽隔離的變壓器和低通率的濾波器。

　　2.2.2 利用接地抑制干擾的措施

　　PLC控制系統中有很多中接地形式，主要的形式在前面已經有所介紹，利用良好的接地可以保證對干擾有效的抑制。但是，PLC與強電設備最好要分別使用不同的接地裝置，接地的截面保證2mm2。而且PLC的接地點和強電的接地點距離應當保持10m以上的距離。

　　再有，屏蔽地、保護地不能與電源地、信號地燈其他接地連在一起，需要獨立接地。信號源接地時屏蔽層應當在信號側接地：信號源不需接地時，屏蔽層應當在PLC側設置接地。信號線中間如果有接頭，屏蔽層應作絕緣處理，一定要避免多點接地。開關景信號線與模擬量信號線應分開布線，而目都應采用屏蔽線，并將屏蔽層接地。

　　2.2.3 I/O干擾抑制措施

　　當輸入的信號源和輸出的驅動的負載都使用的是感性元件時，由于感性負載具有儲能作用，所以當觸點斷開時產生高于電源電壓的反電勢；觸點閉合時，觸點的動作還會引起電弧，這些都會對系統產生干擾。針對這一情況，交流電路可以在兩端并聯RC來抑制干擾；對于直流電路可以并聯續流二級管來抑制干擾。

　　在抑制外部的噪聲干擾時，一般利用的是光電耦合器。光電耦合器由輸入端的發光元件和輸出端的受光元件組成，利用光傳遞信息，讓輸入和輸出在電氣上完全隔離，并在抑制噪音干擾上起到了很好的作用，但是在使用的過程中要注意頻率不要過高，在低壓線路中使用的時候，傳輸的距離不宜超過100米。

　　2.2.4 布線中干擾抑制措施

　　PLC系統布線時，如普通的開關最信號對電纜沒有過多的要求，只是當距離較遠時增加屏蔽電纜：如模擬信號和高速信號傳輸，應選用屏蔽電纜；如有高頻信號傳輸，一般需選用專用電纜或者光纖電纜：如要求不高的低頻信號時，可以選用多芯帶屏蔽電纜。

　　PLC系統應遠離強干擾源，且不能與高壓電器安裝在同一個開關柜內，在柜內的PLC應遠離動力線，二者之間的距離應當大干20cm。信號線和功率線應當分開，電力電纜應單獨走線，不同類型的線應使用不同的線管和線槽，信號線計量要靠近地線或者接地的金屬線。PLC的輸入與輸出要分開走線，開關量與模擬量也應分開敷設。傳送模擬信號的屏蔽線，其屏蔽層應一端接地。為了．泄放高頻干擾，數字信號線的屏蔽層應并聯電位均衡線，其電阻應小于屏蔽層電阻的1／10，并將屏蔽層兩端接地。如果無法設置電位均衡線，也可以一端接地。不同的信號線用同一個插接件時，要用備用端子或地線端子將它們隔開，以減少相互干擾。

　　2.2.5 利用軟件抑制干擾措施

　　在PLC系統中，由于各種干擾源的影響比較復雜，通過硬件上采取的抑制干擾的措施雖然可以最大限度上的減弱干擾，但是很難徹底消除。所以，在PLC控制系統的軟件設計和工程組態上，還應當利用軟件的特殊設計來抑制干擾。如：采用數字濾波和延時消抖等方法，提高系統的抗干擾能力。

　　為提高輸入信號的信噪比，可采用多種軟件濾波方法來提高數據的可靠性�？蛇B續采樣多次，采樣間隔根據A／D轉換時間和信號的頻率而定，采樣數據先后存放在不同的數據寄存器中，經比較后取中間值或平均值作為當前輸入值。常用的濾波方法有程序判斷濾波、中值濾波、滑動平均值濾波、防脈沖干擾平均值濾波、算術平均值濾波、去極值平均濾波等。

　　在振動工作環境中，一些開關會因為抖動而發出錯誤的信號，一般的抖動時間較短，針對這一特點，可以用PLC內部定時器經過一點點的延時。得到消除抖動后的可靠信號，從而抑制這種干擾。  

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本文標題：PLC系統接地的重要性及干擾的抑制

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