0引言
干混搅拌站作为干混砂浆生产的重要设备，其自动化控制系统在生产质量、生产安全和稳定运行中起着非常重要的作用。在干混搅拌站的电气设备控制中，目前主要应用了PLC控制系统，因此PLC的抗干扰能力是整个系统可靠运行的关键。
可编程控制器(PLC)是在工业生产现场经常使用的控制装置，因此在设计制造时已采取了很多措施，其环境适应能力比较强。但干混搅拌站现场环境条件过于恶劣，如温度过高、粉尘过多、振动过大、冲击过强，以及电磁干扰严重等问题都会直接影响整个控制系统的正常、安全和可靠运行。如果不在控制系统的设计阶段就进行可靠性设计，那么用于工业现场时其可靠性就会大打折扣。因此，必须针对干混搅拌站所采用的工艺、电气设备的特点，对可能影响控制系统工作的干扰源进行认真分析，在设计和安装调试过程中采用相应的抗干扰措施，以确保系统运行的稳定性和可靠性。
1耐环境干扰设计
恶劣的工况会影响电气元件正常的动作，从而出现无法接通、接触不良等情况。例如灰尘对执行元件触点的影响会使元件出现接触不良，从而影响执行元件的正常动作，造成控制系统不稳定运行，严重时会损坏系统。
1．1防振设计
搅拌机、分级筛运行时会使主楼产生振动，振动超过容许值而加在PLC电控系统上，将产生结构件紧固部分的松动、接线材料机械疲劳而引起的折损、PLC主控印制电路板上焊接元器件的脱焊以及继电器、接触器等松动、滑脱，造成接触不良或短路，还可能使电磁阀等执行元件误动作，往往导致整个PLC电控系统不能稳定运行。
电控设备设置场所的振动加速度应限制在5 m/s2以内，当电控系统的设置场所振动超过容许值时，应在振源侧加装减振器或变更设置场所来减小周围振源对它的影响。比如在结构设计上主楼和主控室分离，分级筛可以通过反接制动来减小其振动产生的影响等。
1．2防尘设计
干混搅拌站现场由于物料都是粉料，现场粉尘较多。散装卸料，收尘效果不佳或接口密封不严等，都会使粉尘弥漫在空气中，尘埃可能导致电器触点接触不良，电路绝缘性能变差，甚至形成短路;尘埃还会使通风过滤网的网眼堵塞，降低通风效果，使电气柜内温度升高。可以采用以下技术措施进行防尘设计。
1)控制室采用整体结构，门窗加密封装置，减少粉尘进入量，控制室内加排气扇，使控制室粉尘浓度控制在3 mg/m3以内。
2)电控柜下方要有进气孔，上方要有排气孔，进排气孔要装上过滤网以避免灰尘和异物进入柜内。过滤网的目孔疏密决定除尘的效果，其目孔要较细，以确保灰尘不能吸入柜内。电控柜上方排气孔要加装排气扇，并确保足够的排气气压，使空气对流畅通。
3)主楼配置除尘装置，提高楼内除尘能力，使主楼粉尘浓度减小到6 mg/m 3以下。
1．3散热设计
PLC使用的环境温度容许值为0℃～45℃，在一般的电气室内使用没问题。PLC属小发热量装置，单独应用时，其自然散热不成问题。但干混搅拌站现场使用的PLC控制系统有大容量接触器、变压器、变频器等，均属大发热量装置，如不考虑整个控制系统的散热，尤其是夏季，楼内温度超过40℃，势必造成控制系统无法正常运行，因此设计中要采用下述方法降低环境温度，使它在容许温度内。
1)要降低操作台、电控柜内的温升，则需要加大电控柜的尺寸，或者采用增加冷却风扇换气量的方法。在操作台，电控柜内安装冷却风扇时，应让大发热量器件尽量靠近冷空气进风口，提高散热效率，尽量避免将PLC安装在热源的上方。
2)控制室内加装空调，降低环境温度。
2电磁干扰的主要来源
2．1来自空间的辐射干扰
空间的辐射电磁场(EMI)主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于射频场内，就会受到辐射干扰。其影响主要通过两条路径:1)直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰;2)对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别与频率有关［1］。
2．2来自系统外引线的干扰
1)来自电源的干扰。因电源引入的干扰造成控制系统故障的情况很多，可更换隔离性能更高的电源来解决。通常PLC系统均由电网供电。电网内部的变化、开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。
2)来自信号线引入的干扰。与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:1)通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源窜入的电网干扰，这往往被忽视，但在生产中却经常出现;2)信号线受空间电磁辐射的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号线引入的干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动作和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模块损坏的情况相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。
3)来自接地系统混乱的干扰。接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。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;而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统无法正常工作。
4)来自变频器的干扰。由于变频器是利用电力电子器件的高频通断而构成的非线性电路，变频器输出侧产生的谐波会沿电缆进行传导，并向周围进行辐射，影响到周边其他设备的正常运行。
2．3来自PLC系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响、模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
3抗电磁干扰设计
3．1采用性能优良的电源
采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰。在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰信号主要是通过耦合进入PLC系统的供电电源(如CPU电源、I/ O电源等)。虽然采取了一定的隔离措施，但隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差。为了提高电源的隔离效果和保证电网馈电不中断，需采用在线式不间断供电电源(UPS)供电。
3．2安装与布线
1)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之间应采用双绞线连接。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［2］。
2) PLC应远离强干扰源，如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200 mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联ＲC消弧电路。
3) PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。
4)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。
3．3 I/O端的接线
a)输入接线
1)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。
2)输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。
3)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。
b)输出连接
1)输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。
2)由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。
3)采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。
4) PLC的输出负载可能产生干扰，要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。
3．4正确选择接地点，完善接地系统
为了安全，抑制干扰，完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。在干混搅拌站的接地技术中有两种接地方式:1)为人身或设备的安全目的，保证在发生漏电的情况下使漏电的电压迅速降低，电流不通过人体或设备而直接流向大地的接地方式，称为保护接地;
2)为工作电路提供一个工作零点的接地方式，称为工作接地。这两种接地方式不可以相混。
为抑制附加在电源及输入、输出端的干扰，应给PLC接以专用地线，接地线与动力设备(如电动机)的接地点应分开，若达不到此要求，则可与其他设备公共接地，严禁与其他设备串联接地。接地电阻要＜5Ω，接地线要粗，面积要＞2 mm 2，而且接地点最好靠近PLC装置，其间的距离要＜50 m，接地线应避开强电回路，若无法避开时，应垂直相交，缩短平行走线的长度。
3．5对变频器干扰的抑制
对变频器的干扰处理一般有下面几种方式:
1)加隔离变压器，主要是针对来自电源的传导干扰，可将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。
2)使用滤波器，滤波器具有较强的抗干扰能力，还可防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。
3)使用输出电抗器，在变频器到电动机之间增加交流电抗器，主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，防止影响其他设备正常工作。
4结语
随着干混搅拌站应用越来越广泛，人们对其控制系统的稳定性提出了更高的要求，所要克服的干扰越来越多，因此在设计中应充分考虑各方面的因素，合理有效抑止抗干扰，才能确保控制系统安全可靠，长期稳定地工作。
 

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