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摘要：供电电源是PLC控制系统受到信号干扰的主要来源，因此为了更好保证PLC控制系统的运行稳定性，需要对PLC控制系统的电源抗干扰问题进行研究分析。本文主要对PLC控制系统的电源干扰原理进行简单说明，在对电源抗干扰方法进行探讨分析，最终提出一个较为完备的PLC控制系统的供电方案。
关键词：PLC控制系统；电源抗干扰；工业自动化
随着我国经济的不断发展，工业的发展形势也在不断的改变，自动化程度不断提高，在工业自动化发展的过程中，数控制造设备已经成为工业领域的支柱，而可编程序控制器（PLC）是新型工业控制装置的一种，具有优秀的工业性能，可靠性高、通用性强，可以进行实时编程修改，已经在工业制造中广泛使用。据统计已有八成的工业控制由PLC控制系统完成，其可靠性也得到业内公认。但是由于工业生产的环境较为复杂，设备线路连接方式没有一个较为完善的标准，电磁干扰状况严重，而供电电源是电磁干扰信号对PLC控制系统的主要途径，对于电源抗干扰问题的分析探讨具有重要的意义。
一、电源干扰对PLC控制系统的作用原理
我国的主要应用电源为220V交流电源，为了避免交流电源的干扰，也有一些PLC控制系统运用直流电源，不仅仅交流干扰消失，PLC控制系统依旧可以正常运行。对于PLC控制系统而言，电源电磁干扰最易对控制系统的正常工作产生影响，因此需要重视电源抗干扰工作的进行，交流电电源的电磁干扰通过供电线路的阻抗耦合产生进入，其中涉及多种电气设备的电源，并且一些大功率的用电设备在运行时也会产生较大的交流磁场。内部电网的开关变换对于内部电源产生较大的干扰。
二、PLC控制系统的电源抗干扰措施
PLC控制系统的稳定性受到电源干扰的影响，因此需要利用抗干扰措施，抑制电源的波动干扰。主要手段有隔离变压器与交流稳压器，并且为了进一步保证抗干扰措施的效果，需要增加滤波环节，并且需要严格做好接地处理。而在PLC电源干扰中，危害最大的是电网尖脉冲干扰，其幅度较大，且频谱宽，破坏力较强，甚至于对PLC控制系统的其他单元也造成一定危害，下面主要对于电网尖脉冲干扰的处理措施进行分析说明。
2.1滤波法
对于供电电源的高频电磁干扰噪声，可以在隔离变压器前增加高频滤波器，消除电源的
高频噪声。单相交流电源噪声滤波器结构如图
其中的主要元器件有共模电感L1与L2，差模电感L3与L4，电容模块也有共模差模之分，其滤波原理主要是利用共模部分形成低通滤波器，将高频干扰信号过滤，再通过差模模块形成的低通滤波器抑制差模干扰信号，保证电源设备的稳定运行。
2.2隔离法
对于噪声信号的最佳方法就是利用物理手段将噪声信号进行隔离，由于分布电容存在于电源的各级连接线路中，因此利用隔离变压器对高频信号进行隔离，通过在绕组中增加屏蔽层，也就是通过屏蔽变压器装置将噪声信号干扰抑制在可接受范围，提高设备的电磁兼容性。常见电路如下图
2.3吸收法
对于电源不稳定造成的涌浪电压，可采用压敏电阻瞬间电压抑制二极管进行吸收，达到稳定电源电压的目的。压敏电阻主要运用于直流与交流电源，而瞬态电压抑制二极管分单向与双向两种，分别对直流电源与交流电源的涌浪电压干扰进行抑制处理，并且对电网尖峰脉冲电压与雷雨天气造成的叠加电压干扰有效抑制。
3.4回避法
回避法是指将关键设备单元进行独立专线供电，避免其他设备电源的开闭对PLC系统造成影响。这一方法主要运用于大型电力设备，这一类设备的生产车间的干扰较为集中，利用独立专线供电可以有效减少同一电网的其他用电设备对系统供电电源的干扰。
三、PLC控制系统供电解决方案
3.1PLC系统的PLC供电方案
PLC系统为了更稳定的进行供电，主要应用内部电源与外部电源的配合。PLC系统的内部I/O电路具备一定较强的滤波、隔离功能，因此外部电源的干扰可以不予考虑。而内部电源是PLC控制系统的主单元的工作电源，其电源的稳定性与可靠性都直接影响到PLC系统的稳定运行。为了稳定电源电压，一般使用开关式稳压电源与自带低通滤波器的稳压电源，一般使用的是交流电源，电压为220V，此外还需要使用一定的净化元件如电源滤波器与隔离变压器。为了达到较好的噪声信号抑制，隔离变压器的容量要与标准值大1-2倍。最终的PLC系统供电方案为：利用独立的隔离变压器将控制器、I/O电源与主电源隔离供电，如此可以有效保证电源之间不会出现干扰，提高PLC系统的可靠性。
3.2PLC的I/O模板二次电源供电方案
PLC的I/O模板二次电源对于PLC控制系统极为重要，是现场开光、传感器等与I/O模块连接的现场供电元器件。主要分为两部分：第一，直流电源，主要用于工作环境较为恶劣的设备，如防爆、防火，电压为24V。其供电方案为：在已有的220V交流电源回路中布置一个直流稳压电源，在利用整流电路对电流进行高频滤波处理，即利用并联电容形成的低通电路进行高频滤波。第二，交流电源，主要是为了解决远距离传输问题，其可以进一步简化现场设计。在原有交流电路中布置交流稳压电源，可以有效满足供电需求。
3.3PLC电的UPS解决方案
PLC控制系统对于电源的稳定性要求较高，为了进一步保证供电的稳定性，在系统中配备UPS，其使用方法如图
在电路正常运行的情况下，电子开关处在触点1位置，PLC系统的主要电源是UPS，但是当UPS出现故障之后，电子开关会有所反应，连接触点2，由市电直接供电。UPS的逆变输出电压十分稳定，可以较好地兼容工业现场的电磁信号污染，而通过市电的锁相，进一步减少了干扰对于供电稳定性的影响，但是其主要限制在于电力容量有限，因此仅仅对PLC主机等关键外部设备进行供电。
四、结语
PLC控制系统对于当前的工业生产具有极为重要的意义，这一技术的完善发展是我国工业进一步发展的重要条件，而解决PLC控制系统的电源干扰问题是PLC控制系统设计运用的一项重要技术难点，需要从系统设计阶段就开始进行全盘考虑。不仅仅要通过屏蔽、隔离、滤波等外部抑制手段，还需要充分对电源电磁干扰的源头机芯研究探索，找到一个较为完善的从电源干扰源头的解决办法，从根本上解决PLC控制系统的电源干扰问题，以确保PLC控制系统安全稳定运行。
参考文献:
[1]黄海龙.PLC控制系统的干扰源分析与抗干扰措施[J].科技展望,2016,26(8).
[2]郑溢辉.PLC控制应用系统的干扰源分析及抗干扰措施探究[J].科技创新与应用,2016(4):84-84.
[3]郑劲,何永春.PLC控制技术的优势及抗干扰措施研究[J].工业,2016(8):00212-00212.