SIEMENS西门子云南省德宏傣族景颇族自治州（授权）伺服电机一级代理商——西门子西南总代理

我们大家可能经常遇到或者听到现场有这样的情况发生：

1. PLC现场模拟量数据采集总是不稳定，或者与实际的差值比较大；

2. 系统可以工作，但当变频器启动时， 会影响到系统中其他设备的正

常通讯，比如出现某条线路通讯不稳定的情况，或者会影响到某几台设

备的正常工作；

3. 现场通讯会莫名其妙的突然中断，然后又自动恢复，而有的系统则需

要重新上电才能恢复；

---EMC的问题。

EMC问题的几个特点：

1. 出现EMC 问题往往都会导致系统工作不正常；

2. EMC 问题的发生往往会难以预期（当然，有些情况下，经过一段时

间的观察也能发现一些规律，但前期一般很难预期）；

3. EMC 导致问题发生之后，一般不容易及时、准确的判断原因，因而

短期内很难处理；而有时即便知道原因，由于现场布线或者安装位置

已经确定等等因素，处理的周期也会很长，而且处理的成本也比较

高；

4. 大多数的EMC问题往往是有看似很简单的一些问题所导致的—比如

现场的布线不规范，设备没有做接地等等，而这些问题是完全可以在

早期及时发现并避免的。

5. EMC 的问题如果不及时处理，往往会导致更严重的问题出现。

--必须了解EMC，才能正确的处理EMC。

1 什么是EMC？

EMC即电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）是指电子、

电气设备共处一个环境中能互不干扰、兼容工作的能力。对于一个设

备，要求它不产生过大的干扰使其它设备工作失常，也要求它具有一

定的抗干扰能力，以保证在其它设备所产生的干扰环境下能正常工作。

对于PLC产品来讲，我们更多关注的是我们的PLC系统如何能够防止被

其他的信号所干扰。我们应如何采取措施保证我们的PLC系统在比较

差的电磁环境中能够正常工作—即PLC系统如何实现电磁兼容。

2 电磁干扰是怎样发生的？

形成电磁干扰须具备三个基本要素：

1）电磁骚扰源

2）耦合路径

3）敏感设备

1）电磁骚扰源

电磁骚扰源，是指其发射的电磁能量，能使共享同一环境的人或其它生

物受到伤害，或使其它设备、分系统或系统发生电磁危害，导致性能

降级或失效的任何形式的自然或电能装置。

--对于PLC系统来讲，所有外部对其产生电磁方面的影响的设备或环境

都是骚扰源；而其本身对于其他用电设备来讲，也有可能成为骚扰源。

2）耦合路径

部分或全部电磁能量从规定源传输到另一电路或装置所经由的路径称为

耦合路径。

--对于PLC系统，所有的连线、通讯电缆、甚至空间都是干扰信号进入

我们系统的可能的途径。

3）敏感设备

敏感设备是电气系统中被干扰对象的总称。敏感设备可以是一个很小的

电子元件、电路板组件，也可以是一个单独的用电设备，甚至可以是

一个大型系统。

一般来讲，敏感设备在某些情况下往往也是骚扰源。

--我们主要考虑的是PLC系统在工作时，如何避免来自于其他设备对其

的影响。

处理EMC的方法：

1 减小骚扰源发出的骚扰信号

一般来讲，从设备自身的角度来考虑就是提高产品设计的EMC的特

能，使之尽量的减少自身产生的骚扰信号。

2 切断耦合途径

对于切断耦合路径的方式，则应该针对干扰耦合的方式进行区别对

待，比如骚扰信号如果是通过传导的方式进行传播的，则可以在线路

上进行处理；如果是通过空间辐射进行传播的，则需要考虑如何减小

空间辐射的强度。

3 保护敏感设备

保护敏感设备，一方面需要加强设备自身的抗干扰设计，提高设备自

身的抗干扰的能力，另外还需要根据不同的干扰采取相应的外部措施

来对敏感设备进行防护，比如加屏蔽罩，进行接地处理等等。

3 应该如何看待EMC问题的处理？

一般在工程应用上，处理EMC的问题主要是三种方式：屏蔽、滤波和接地。接下来我们会

针对这几种方式进行探讨。

但这里我们想强调的是：我们目前的情况往往是，当问题出现的时候才会考虑到如何处理

EMC的问题，而此时要想彻底的解决问题，往往会造成较大的成本支出，而且常常由

于许多外部因素，导致真正能够解决问题的情况很少，比如现场的设备已经到位，布

线工作都已经结束，甚至已经开始生产，此时如果需要更换所有的屏蔽电缆，则可以

想象是什么样的难度，因而对于EMC问题的处理，应当是“亡羊补牢不如未雨绸缪”，

尽量在前期进行。

因而我们认为，EMC问题的处理应当从2个方面入手：技术方面和组织方面。所谓技术方

面，就是要从分析电磁骚扰源、耦合路径以及保护敏感设备入手，采取相应的措施和

技术手段来抑制骚扰源、切断电磁骚扰的耦合路径、降低被骚扰设备的敏感度等方面。

而组织方面指的是：

1）组织对相关人员进行EMC方面的培训，制定和遵循完整的标准和规范；

2）设计人员在产品设计或者系统集成的过程中，将EMC做为专门的设计内容进行设计；

3）指定专门的组织或人员对EMC的防护措施进行检查或监督。

PLC系统框图

这个系统中哪些部分可能会对PLC产生干扰？

1） 电源

电源系统是PLC工作的基础，没有电源供电，PLC是无法工作的。而我

们知道，电源系统中往往存在着许多的谐波成分，这些谐波成分往往

都会对设备或系统造成一定的影响，而电源系统是直接连接到PLC

的，因而其对PLC设备的影响是Zui直接的。

--电源系统是一个骚扰源。

2） IO信号

IO信号部分可以具体的分为数字量的输入和输出设备，以及模拟量的输

入和输出设备。对于数字量信号，这里主要指的是输入设备。

--对于数字量的输入（比如按钮盒），这些设备一般是直流24V的低压

设备，这些信号一般都不会对PLC产生影响。

--模拟量的输入或者输出往往会在传输的过程中受到干扰，因此这部分

设备本身一般不会产生干扰，但由于耦合线路的存在，这部分信号往

往是可以考虑作为敏感设备。

3） 继电器等设备

数字量的输出一般会连接到继电器、接触器、电机启动器等等元件或设

备，这些设备由于带有线圈，可以把它们看作感性负载，因此这些设

备在线圈动作的过程中，往往会产生许多高频的杂波。这些杂波如果

处理的不好，很有可能会反过来影响到PLC的工作，因此这部分可以

看作是骚扰源。

4）显示屏

显示屏与PLC之间一般都是通过通讯进行数据交换的，这部分设备一般

不会对PLC产生干扰，但由于通讯电缆的存在，这部分设备往往也可

以作为敏感设备来考虑。

因此，经过分析，我们得到：

1）PLC系统的骚扰源是电源系统、数字量的输出（继电器等感性负载）

设备；

2）敏感设备除了PLC本身，其IO部分、显示屏部分也都可能成为敏感

设备；

3）所有的线路部分有可能成为耦合路径。

1电源系统可能对PLC产生的影响。

1.1 供电系统

按照接地方式的不同，电源系统一般可以分为以下几种类型：

1）TN-C 系统

2）TN-C-S 系统

3）TN-S 系统

4）TT 系统

5）IT 系统

--考虑到用电安全的因素，一般推荐采用TN-S系统(3相5线制)为PLC以及整个控

制系统供电。

1.2 电源的质量

系统对电网的质量要求比较高。保证PLC电源稳定工作，这是PLC系统正常工

作的前提。

例如我国对于电网的波动等级是有规定的：

C级 -10%~+10%

B级 -10%~+7%

A级 -5%~+5%

电压等级 波动范围

• 过压或欠压都有可能导致PLC的电源部分工作不正常。

• 三相不平衡、电源缺相、电源的频率波动、电压波形畸变等等现象都属于电

源异常。另外，雷击、电源短路等外部故障也会导致电网出现异常。这些对

于PLC系统来讲，都是非常有害的。

--电网质量的好坏，对于PLC系统来讲，有着非常重要的意义。为了防止电网的

波动对系统造成影响，我们可以考虑在PLC的电源上增加稳压器或者UPS。

问题：如何保证电源的稳定？

• 为了防止电网的波动对系统造成影响，除了一些用电防护设施（比如有些场

合需要安装避雷器），一般可以考虑在PLC的电源上增加稳压器或者采用

UPS供电。

• 另外，在设计PLC的配电系统时，应当注意：

1）总的三相电源上，每个单相上的负荷应均匀分配；

2）尽量不要在电源中接入非线性负载；

3）PLC的供电应单独分配，采用专用的低压馈电线路，与其他种类的负荷分开。

--通过这些措施，保证PLC的供电系统工作稳定。

1.3 电源系统的浪涌保护

还有一种电源系统存在的比较常见的干扰就是浪涌。

浪涌指的是：瞬间出现超出稳定值的峰值，它包括浪涌电压和浪涌电流。

当电网发生雷击或者投切大负荷时，都会产生电压浪涌。浪涌会对电子元件产

生较为严重的危害，而大的浪涌甚至直接将元件击坏。

--采用浪涌保护器。

总结：

• 在PLC系统中，电源部分是骚扰源，要想解决工控现场电源部分所产生的干

扰问题，除了之前我们提到过的在电源系统的设计上需要考虑的问题之外，

现场一般可以采用在电源线上增加隔离变压器（有时是带屏蔽的隔离变压器）

或者滤波器的方法，这样能够从源头上保证我们PLC系统的供电是相对干净

的，从而对于减小整个系统的EMC问题起到关键的作用。