谈谈PLC的抗干扰能力

PLC 为何如此可靠？
这不是一个简单问题，要回答清楚不是一两篇文章就行的。这里，仅作为STI PLC总工程师多年
的经验与朋友们交流一些：
1，搞清可靠性包括那些内容？
  可靠性是指产品能在规定的条件下，能准确完成所设计的全部功能。电子产品一般包括：
  （1）机械性能
  （2）电气性能
  （3）热力性能
  （4）化学性能
  （5）生物性能
  （6）使用性能
   等方面的可靠性，只要从这几个方面全方位的仔细的科学的落实，产品一定可靠。
  机械性能：主要考虑在各种工况下连接的可靠性，如震动，冲击，摔落，冷热涨缩，
            腐蚀，霉烂，粉尘。还有机械接口的电气强度，通流能力，插拔寿命等。
            重要的应该冗余（一个电信号连几个针）。
            按试验标准规定的振动频率范围内，最好无共振点，如有，应确保连接
            可靠。
  热力性能：主要考虑功率部件的热设计，考虑最坏情况下，功率元器件的结温在允许
            值之下。这主要应熟悉传热学。此外，功率元器件的驱动边沿要抖，减少开关
            功耗。
            要注意元器件在产品规定的温度范围内的参数变化，要有足够余量。
            对精密检测要从设计上消除温漂。
  化学性能：要根据可能场合，如酸碱，盐雾（如海轮，港口），进行处理。
  生物性能：对潮湿高温场合（如海轮），霉菌侵蚀是常见的，所用一些材料应符合
            标准（如船用标准），并进性相关处理。
  使用性能：要考虑用户错误使用时（如接错，接反），尽可能不坏。
  电气性能：（1）要满足基本性能：电气强度（耐压），绝缘电阻，电压波动（如
               +25%--- -30%），频率波动。
              要注意PCB布线，及内部连线的爬电距离（高湿度下），内部线缆，PCB印刷线的通流
              能力。
            （2）特别注意电源的设计：容量足够（在高温满载下），负载很轻很重及
              从小容性到大容性下，要动态静特性好，上断电无过冲（或少量）（软起动），
              要能抵抗电网电压瞬时中断（如能不间断维持240毫秒供电），
              要能抵抗过滤浪涌电压，电快速脉冲群，等的工模与差模干扰及破坏。
             还要有过载短路保护能力。
             （3）地线设计是极为重要的，一点共地原则永远记牢。
              大电流与小电流，模拟与数字，强电与弱电分开（必须分区域）布线。可不共地也可
             一点共地。
            （4）驱动感性负载应加缓冲隔离，不要用触发器或锁存器直接驱动。感性负栽在加续流。
            （5）对大电流负载不要与逻辑电路共电源。要保正大电流负载动作时拉低总电源时，其它
                电路供电正常。
            （6）输出采用：密码刷新，3中取2。
            （7）输入采用：滤波，3中取2。
            （8）尽可能减小输入（从抗干扰角度）阻抗，输出阻抗
            （9）共地时，如有多个电源，设计做到尽量同步上断电。做不到时，应确保
                MOS电源先上电后断电。
            （10）大功率元器件要注意DV/DT，DI/DT，开关损耗
            （11）输入输出口要有放电回路，以防静电。
            （12）经常有这样的情况：当本装置无电时，但与它的输入输出连接的其它设备有电
                 ，设计时要注意保护（尤其是MOS）。
            （13）输入往往设计了滤波电路，但要注意上电后的暂态逻辑与无输入信号时的逻辑
                  要一致，这一点很多人不大注意。
            （14）输出电路要确保在上电和断电过程中不会发生误动作。
            （15）处理器CPU的复位时见间应晚于输入复位时间，但输出复位时间要晚于CPU 上电复
                  位时间，早于CPU断电复位。
            （16）为防止CPU因干扰误输出，重要输出加延时，CPU 因看门狗而复位的时间小于输出
                  延时，这样输出得到及时纠正而没来得及误动。
            （17）串行通讯要加检错能力强的校验
            （18）网络控制系统，在未收到全部有效输入信号前，不得进行运算输出。
            （19）弱信号尽量采用差分输入输出
            （20）长线接口尽量加浪涌和静电保护
            （21）板卡或模块的外接电路与总线母板间用光藕隔离，而且外接电路的供电最好由
                  外部供电（不要用带变压器一类的DC/DC由母板供电），这样当一块板卡或模
                  块因用户不慎强电进入而破坏整机。
            （22）为防辐射干扰和磁场干扰，布线时防止形成闭环，非闭环时的闭环面积要尽量小。
            （23）为防共模干扰和静电放电干扰，机内要注意合理接地与浮地。原则是不能有干扰
                  电流或电压加到内部电路元器件上。
            （24）元器件要降额设计（电参数和热参数）
            （25）注意分协：元器件故障会造成的后果与设计上的安全措施，各种可能的外接设备故障
                  的后果及安全措施。
            （26）必要的冗余设计
            （27）串行通讯中的命令采用密码开/密码关，不能只用简单的1/0
            （28）尽量不要采用变化才发送，不变不发送（为了减少通讯量），这样有可能接收者没来及
                  接收就没了，必须这样时，一定要有应答和重发机制。
                  最好采用不管变不变都定时发送。
            （29）最好不采用主从方式通讯，应采用无主或多主或全主全从方式。
                  因一主多从时，当主站故障时，通讯失效。
            （30）总线网应注意尽可能的监视节点机故障并能自动与总线脱离
            （31）网络必须有很强的韧性，任一节点的上电关电插拔，都不影响网络运行
            （32）输入信号线短路断路，应能检出，并使结果满量程，而不能浮动不定
2，可靠性设计的实现
     （1）要吃透影响可靠性的机理 ，解决问题的原理与方法
     （2）要细致周到全面，尽可能的滴水不漏
     （3）要有定性分协，更要定量研究推敲
     （4）严格按标准和适当超标准设计
     （5）吃透每种元器件用法，读透其数据手册
     （6）加宽加深知识
     （7）多积累，多实践
     （8）求精
以上是本人的一些经验，如不足，请指教！
      彭建学 上海 

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