力作業人員都知道：PLC 是以微處理器為核心, 綜合了計算機技術，自動化控制技術和通信技術進而發展起來的一種自動化控制設備。 因PLC具有控制功能強, 可靠性高, 使用靈活方便, 易于擴展等優點，在工業生產和科技的發展中占有很重要的地位。
PLC雖然采用現代集成電路技術,內部電路也進行了抗干擾技術, 相對而言具有很高的可靠性。盡管 PLC 在制造時已采取了很多措施,但是為了確保整個系統穩定可靠,還是應當盡量使 PLC 有良好的工作環境和條件,并采取必要的抗干擾措施。
一，PLC控制系統干擾的主要來源及途徑。
1，電源的干擾。
PLC系統的正常供電電源均由電網供電，由于電網覆蓋范圍廣,它將受到所有空間的電磁干擾。空間的輻射電磁場主要是由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線 電廣播、電視、雷達等產生的,通常稱為輻射干擾,若 PLC系統置于所射頻場內,就會收到輻射干擾,而在線路上感應電壓。
尤其是電網內部的變化,刀開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等,都通過輸電線路傳到電源原邊。 可能造成程序錯誤或運算錯誤,從而產生誤輸入并引起誤輸出,這將會造成設備的失控和誤動作,從而不能保證 PLC 的正常運行。
2，信號線引入的干擾。
與 PLC 控制系統連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類信號之外,總會有外部干擾信號侵入。
此干擾主要有兩種途徑:一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾;二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾。
3，接地系統的干擾。
正確的接地, 既能抑制電磁干擾的影響, 又能抑制設備向外發出干擾; 而錯誤的接地, 反而會引入嚴重的干擾信號, 使 PLC 系統將無法正常工作。
4，變頻器干擾。
（1）是變頻器啟動及運行過程中產生諧波對電網產生傳導干擾, 引起電網電壓畸變,影響電網的供電質量;
（2）是變頻器的輸出會產生較強的電磁輻射干擾, 影響周邊設備的正常工作。
二，PLC干擾不可避免但是可以采取抗干擾的措施來減輕干擾。
1，電源干擾的抑制。
一般通過設置屏蔽電纜和PLC 局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。選用隔離性能較好的設備、 選用優良的電源、 動力線和信號線走線要更加合理等等, 對電源變壓器、 中央處理器、 編程器等主要部件,采用導電、導磁性良好的材料進行屏蔽處理,以防止外界干擾信號的影 響。
電源調整與保護 :電源波動造成電壓畸變或毛刺, 將對 PLC 及 I/O模塊產生不良影響。 對微處理器核心部件所需要的+5V 電源采用多級濾波處理, 并用集成電壓調整器進行調整, 以適應交流電網的波動和過電壓、欠電壓的影響。其屏蔽層的接地方式不同,對干擾的抑制效果也不一樣,一般次級線圈不能接地。輸入、輸出線應用雙絞線且屏蔽層應可靠接地,以抑制共摸干擾。此外還可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為 1:1的隔離變壓器,以減少設備與地之間的干擾, 還可以在電源輸 入端串接 LC 濾波電路等。
2，信號線引入的防干擾措施。
動力線、控制線以及 PLC 的電源線和 I/O線應分別配線,隔離變壓器與 PLC 和 I/O之間，應采用雙絞線連接。將 PLC 的 I/O線和大功率線分開走線,如必須在同一線槽內,分開捆扎交流線、直流線,若條件允許,分槽走線最好,這不僅能使其有盡可能大的空間距離,并能 將干擾降到最低限度。
此外利用信號隔離器解決干擾問題也是很理想的辦法,其原理是首先 將 PLC 接收的信號,通過半導體器件調制變換,然后通過光感或磁感器件進行隔離轉換,然后再進行解調變換回隔離前原信號或不同信號, 同時對隔離后信號的供電電源進行隔離處理。 保證變換后的信號、電源、地之間絕對獨立。只要在有干擾的地方,輸入端和輸出端中間加上這種隔離器,就可有效解決干擾問題。
3，正確選擇接地點,完善接地系統。 、
良好的接地是保證 PLC 可靠工作的重要條件,可以避免偶然發生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個,其一為了安全,其二是為了抑制干擾。完善的接地系統是 PLC 控制系統抗電磁干擾的重要措施之一。在 PLC 控制系統中,具有多種形式的接地，主要有:
(1)信號地。輸入端信號元件的地;
(2) 屏蔽地。 為防止靜電和磁場感應而設置的外殼或金屬絲網, 通過專門的銅導線將其接入地下;
(3) 保護地。 將機器設備的外殼或設備內獨立器件的外殼接地, 用于保護人身安全和防止設備漏電。
為了抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾,應對 PLC 系統進行良好的接地。一般情況 下,接地方式與信號頻率有關,當頻率低于1MHz 時,可用一點接地;高于 10MHz 時,采用多點接地;在 1~10MH 之間時,通常情況下, PLC 控制系統采用一點接地,將所有地線端子和 、最近接地點相連接,以獲得最好的抗干擾能力。接地線截面積不能小于 2mm2,接地電阻不能大于 100;,接地線使用專用地線。
4，變頻器干擾的抑制。
(1) 加隔離變壓器, 主要是針對來自電源的傳導干擾, 可以將絕大部分的傳導干擾阻隔在隔離變壓器之前。
(2) 使用濾波器, 濾波器具有較強的抗干擾能力, 還具有防止將設備本身的干擾傳導給 電源,有些還兼有尖峰電壓吸收功能。
(3) 使用輸出電抗器, 在變頻器到電動機之間增加交流電抗器主要是減少變頻器輸出在 能量傳輸過程中線路產生電磁輻射,影響其它設備正常。
三，PLC抗干擾總結：PLC 控制系統中的干擾是一個十分復雜的問題,因此在抗干擾設計中應綜合考慮各方面 的因素,合理有效地抑制抗干擾,才能夠使 PLC 控制系統正常工作。
著信息技術的飛速發展，計算機已廣泛應用于安全機關、保密部門和銀行、金融等重要機構和企業。工作時，計算機和外部設備難免會以電磁波的形式產生電磁輻射波傳導或輻射，而電磁輻射波往往“夾帶”有用信息，從而導致信息的泄漏。起初，該技術在一些經濟和軍事領域被傳播開來，以獲得更多的財政和人力資源；但目前，國內外犯罪團伙還企圖通過不正當手段，利用高科技手段竊取國家或集團重要的政治或商業秘密。因此，防止計算機電磁信息泄露已勢在必行，尤其是在研究和掌握有效的電磁信息泄露防護措施方面。
通常可以采用硬件和軟件保護技術來防止計算機電磁信息泄露。目前，計算機電磁信息泄露防護基于硬件的技術主要包括：使用低輻射設備、屏蔽和噪聲干擾源。基于軟件的主要包括：TEMPEST字體技術、RGB色彩配置技術、圖像降噪技術等。但由于硬件防護效果遠高于軟件防護，市面上大多以硬件防護為主。那么本文主要講解各種硬件防護技術。
1) 使用低輻射設備
低輻射設備即TEMPEST裝置，是防輻射泄漏的重要措施。在計算機設計和生產階段，將設備的電磁泄漏抑制到最低限度。比如顯示器是電腦電磁信息泄露的重要外設，選擇低輻射顯示器尤為重要，單色顯示器的電磁輻射低于顯示器彩色顯示器、等離子顯示器和液晶顯示器也可以進一步降低輻射。
2) 屏蔽技術
通過抑制電磁輻射沿空間傳輸的屏蔽技術（即切斷輻射方式），達到電磁信息泄漏防護的目的。其本質就是將計算機或計算機電路、元器件放置在屏蔽室或屏蔽箱內，實現防止電磁輻射的目的。該技術是應用最廣泛、應用最廣泛的技術之一。屏蔽室或屏蔽箱通常采用靜電屏蔽，交變電場屏蔽，交變磁場屏蔽，交變電磁屏蔽等方法來達到防止電腦輻射的目的。比如高性能美國研制的屏蔽室，電場屏蔽效果可達140分貝；微波磁場可達120分貝，磁場可達100分貝。
3) 使用噪聲干擾源
噪聲干擾源主要是干擾器發射的混合電磁波，以掩蓋計算機輻射所攜帶的信息的內容。干擾器通常包括白噪聲干擾器和相關干擾器。白噪聲干擾器是早期的干擾器產品，使用噪聲發射器，在相對較寬的頻段內產生很強的噪聲，覆蓋信號電腦電磁輻射泄漏；相關干擾器首次采集計算機電磁輻射信號，經過數字化處理，自動發射強度不大的干擾信號大，但與電腦電磁輻射有關。對于相關干擾器，即使竊聽有辦法攔截電磁信號，也無法再現數字信號的原始信息處理，進一步提高電磁信息泄露防護效果。干擾源通常安裝在計算機附近，以便干擾源和由計算機輻射產生的電磁信息輻射一起向外輻射，使計算機輻射的電磁波不容易被截取和重復。目前，我司已研制出LX-A2018計算機相關干擾機，該產品已通過國家保密科技測評中心檢測認證。采用USB接口供電，無需外接電源，無需安裝軟件，免安裝干擾信號能自動跟蹤電腦顯示模式的變化，自動適應不同的工作模式顯示終端，同時實現時域、頻域相關，具有很強的視頻抗接收和壓縮能力。
LX-A2018筆記本視頻干擾器
編程控制器PLC具有編程簡單、通用性好、功能強、易于擴展等優點。PLC控制系統的可靠性直接影響到企業的安全生產和經濟運行，系統的抗干擾能力是關系到整個系統可靠運行的關鍵。PLC中采用了高集成度的微電子器件，可靠性高，但由于使用時工業生產現場的工作環境惡劣，如大功率用電設備的起動或停止引起電網電壓的波動形成低頻干擾和電磁輻射等惡劣電磁環境，大大降低了PLC控制系統的可靠性。為了確保控制系統穩定工作，提高可靠性，必須對系統采取一定的抗干擾方法和措施。
1.1 空間的輻射干擾
空間的輻射電磁場（EMI）主要由電力網絡、電氣設備、雷電、高頻感應加熱設備、大型整流設備等產生，通常稱為輻射干擾，其分布極為復雜。其影響主要通過兩條途徑：一是對PLC通訊網絡的輻射，由通訊線路的感應引入干擾；二是直接對PLC內部的輻射，由電路感應產生干擾。若此時PLC置于其輻射場內，其信號、數據線和電源線即可充當天線接受輻射干擾。此種干擾與現場設備布置及設備所產生的電磁場的大小，特別是與頻率有關。
1.2 傳導干擾
（1）來自電源的干擾
在工業現場中，開關操作浪涌、大型電力設備的起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等均能在電網中形成脈沖干擾。PLC的正常供電電源均由電網供電，因而會直接影響到PLC的正常工作。由于電網覆蓋范圍廣，它將受到所有空間的電磁干擾而產生持續的高頻諧波干擾。特別在斷開電網中的感性負載時產生的瞬時電壓峰值是額定值的幾十倍，其脈沖功率足以損壞PLC半導體器件，并且含有大量的諧波可以通過半導體線路中的分布電容、絕緣電阻等侵入邏輯電路，引起誤動作。
（2）來自信號傳輸線上的干擾
除了傳輸有效的信息外，PLC系統連接的各類信號傳輸線總會有外部干擾信號的侵入。此干擾主要有2種途徑：① 通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串人的電網干擾；② 信號線上的外部感應干擾，其中靜電放電、脈沖電場及切換電壓為主要干擾來源。由信號線引入的干擾會引起I／O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。若系統隔離性能較差，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統總線回流，造成邏輯數據變化、誤動作甚至死機。
1.3 地電位的分布干擾
PLC控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。地電位的分布干擾主要是各個接地點的電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，從而引起了地環路電流，該電流可能在地線上產生不等電位分布，影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。由于PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存貯，造成數據混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。
1.4 PLC系統內部產生的干擾
產生這種干擾的主要原因是系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射。如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響；模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。
硬件抗干擾技術是系統設計時應首選的措施，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸通道。
2.1 供電電源
電源波動造成的電壓畸變或毛刺，將對PLC及I／O模塊產生不良影響。據統計分析，PLC系統的干擾中有70％是從電源耦合進來的。為了抑制干擾，保持電壓穩定，常采用以下幾種抗干擾方法：
（1）使用隔離變壓器衰減從電源進線的高頻干擾信號，輸入、輸出線應用雙絞線以抑制共模干擾。其屏蔽層接地方式不同，對干擾抑制的效果也不一樣，一般做法是將初、次級屏蔽層均接地。
（2）用低通濾波器抑制高次諧波。低通濾波器的內部電容上電感組合方式不同，其高次諧波的抑制效果也有一定區別。另外其電源輸入、輸出線應分隔開，屏蔽層應可靠接地。一般是在電源系統中既使用濾波器又使用隔離變壓器，但要注意先將濾波器接人電源再接隔離變壓器。
圖1 隔離變壓器供電系統
2.2 接地
良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件之一，可以避免偶然發生的電壓沖擊危害。接地線與機器的接地端相聯，基本單元必須接地，如果選用擴展單元，其接地點與基本單元接地點接在一起。為了抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾，應給PLC接以專用地線，接地線與動力設備（如電動機）的接地點應分開，若達不到此要求，則可與其它設備公共接地，嚴禁與其它設備串聯接地，具體接地方式如圖2。接地電阻要小于5Ω，接地線要粗，面積要大于2平方毫米，而且接地點最好靠近PLC裝置，其間的距離要小于50米，接地線應避開強電回路，若無法避開時，應垂直相交，縮短平行走線的長度。
圖2 PLC系統接地方式
2.3 輸入/輸出部分
2.3.1 輸入信號的抗干擾
輸入信號的輸入線之間的差模干擾可以利用輸入模塊濾波來減小干擾，而輸入線與大地間的共模干擾可通過控制器的接地來抑制。在輸入端有感性負載時，為了防止電路信號突變而產生感應電勢的影響，可采用硬件的可靠性容錯和容差設計技術，對于交流輸入信號，可在負載兩端并聯電容C和電阻R，對于直流輸入信號，可并接續流二極管D。一般負載容量在10VA以下時，應選C為0.1μF，R為120 ，當負載容量在10VA以上時，應選C為0.47μF，R為47 。具體電路如圖3所示.
圖3 輸入信號的抗干擾設計
2.3.2 輸出電路的抗干擾
對于PLC系統為開關量輸出，可有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出三種形式。具體選擇要根據負載要求來決定。若負載超過了PLC的輸出能力，應外接繼電器或接觸器，才可正常工作。
PLC輸出端子若接有感性負載，輸出信號由OFF變為ON或從ON變為OFF時都會有某些電量的突變而可能產生干擾，故應采取相應的保護措施，以保護PLC的輸出觸點，對于直流負載，通常是在線圈兩端并聯續流二極管D，二極管應盡可能靠近負載，二極管可為1A的管子。對于交流負載，應在線圈兩端并聯RC吸收電路，根據負載容量，電容可取0.1-0.47 μF，電阻可取47-120 ，且RC盡可能靠近負載。如圖4所示。
圖4 PLC 輸出觸點的保護
2.4 外部配線的抗干擾設計
外部配線之間存在著互感和分布電容，進行信號傳送時會產生竄擾。為了防止或減少外部配線的干擾，交流輸入、輸出信號與直流輸入、輸出信號應分別使用各自的電纜。集成電路或晶體管設備的輸入、輸出信號線要使用屏蔽電纜，屏蔽電纜在輸入、輸出側要懸空，而要在控制器側要接地。配線時在30米以下的短距離，直流和交流輸入、輸出信號線最好不要使用同一電纜，如果要走同一配線管時，輸入信號要使用屏蔽電纜。如圖5所示。30-300米距離的配線時，直流和交流輸出、輸入信號線要分別使用各自電纜，并且輸入信號線一定要用屏蔽線。對于300米以上長距離配線時，則可用中間繼電器轉換信號，或使用遠程I/O通道。對于控制器的接地線要與電源線或動力線分開，輸入、輸出信號線要與高電壓、大電流的動力線分開配線。
圖 5 屏蔽電纜處理法
盡管硬件抗干擾可濾除大部分干擾信號，但因干擾信號產生的原因很復雜。且具有很大的隨機性，很難保證系統完全不受干擾。因此往往在硬件抗干擾措施的基礎上．采取軟件抗干擾技術加以補充，作為硬件措施的輔助手段。軟件抗干擾方法沒計簡單、修改靈活、耗費資源少，在PLC測控系統中同樣獲得了廣泛的應用。對于PLC測控裝置，其數據輸入、輸出、存儲等系統屬于弱電系統，如果工作環境中存在干擾，就有可能使數據受干擾而破壞，從而造成數據誤差、控制狀態失靈、程序狀態和某些器件的工作狀態被改變，嚴重時會使系統程序破壞。因此，數據抗干擾同樣十分重要。
3.1 指令重復執行
指令重復執行就是根據需要使作用相同的指令重復執行多次，一般適用于開關量或數字量輸入，輸出的抗干擾。在采集某些開關量或數字量時，可重復采集多次，直到連續兩次或兩次以上的采集結果完全相同時才視為有效。若多次采集后，信號總是變化不定，可停止采集，發出報警信號。在滿足實時性要求的前提 ，如果在各次采集數守信號之間插入一段延時，數據的可靠性會更高。如果在系統實時性要求不是很高的情況下，其指令重復周期盡可能長些。
3.2 數字濾波
在某些信號的采集過程中，由于存在隨機干擾而可能使被測信號的隨機誤差加大。針對這種情況，可以采用數字濾波技術。該方法具有可靠性高和穩定性好的特點，廣泛應用于工業計算機測控系統中。此外，數字濾波的常用方法還有：程序判斷濾波法、中值濾波法、算術平均濾波法、遞推平均濾波法等。
隨著PLC應用范圍的逐漸擴大，加之系統惡劣的工作環境，它所要克服的干擾就會越來越多，因此研究PLC系統的抗干擾問題就變得越來越重要。只有對工作環境作全面的分析，確定干擾性質，并采取相應的抗干擾措施，才能保證系統長期穩定地工作。