PLC控制器EMC测试方法及国际认证标准详解

PLC控制器作为工业自动化领域的关键设备，其性能和可靠性至关重要。而EMC（电磁兼容性）测试则是确保PLC控制器能在复杂电磁环境下正常工作的重要手段。本文将详细阐述PLC控制器EMC测试方法以及国际认证标准相关内容，帮助读者深入了解这方面的知识，以便更好地应用和评估PLC控制器。

一、PLC控制器概述

PLC控制器，即可编程逻辑控制器，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC控制器具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等诸多优点，在工业自动化的各个领域如制造业、化工、电力等得到了广泛应用。

其基本组成包括中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出接口电路、电源等部分。CPU是PLC的核心，负责执行程序和处理数据；存储器用于存储程序和数据；输入输出接口电路则实现PLC与外部设备的连接，完成信号的输入和输出；电源为整个PLC系统提供稳定的电力供应。不同类型和规格的PLC控制器在功能和性能上会有所差异，但总体架构和工作原理是相似的。

二、EMC测试的重要性

在现代工业环境中，存在着各种各样的电磁干扰源，如电机、变频器、通信设备等。这些干扰源会产生不同频率和强度的电磁辐射以及传导干扰。PLC控制器若不具备良好的电磁兼容性，就很容易受到这些干扰的影响，从而导致其运行出现错误，比如程序失控、数据丢失、输出信号异常等情况。这不仅会影响生产过程的正常进行，甚至可能造成设备损坏和安全事故。

通过EMC测试，可以有效地评估PLC控制器在电磁干扰环境下的性能表现，确保其能够正常工作而不受外界电磁干扰的影响，同时也能保证其自身产生的电磁辐射和传导不会对周围其他电子设备造成干扰。这对于维持整个工业自动化系统的稳定运行以及保障生产安全和设备寿命都具有极为重要的意义。

三、PLC控制器EMC测试的基本项目

PLC控制器的EMC测试项目主要包括电磁辐射发射测试和电磁抗扰度测试两大部分。电磁辐射发射测试是检测PLC控制器在正常工作状态下向周围空间发射的电磁辐射强度是否符合标准要求。其测试频率范围通常涵盖了从低频到高频的较宽频段，比如几十kHz到数GHz的范围。测试时需要使用专业的电磁辐射测试设备，如频谱分析仪等，在规定的测试环境和测试距离下进行测量。

电磁抗扰度测试则是考察PLC控制器在受到外界电磁干扰时的耐受能力。常见的电磁抗扰度测试项目有静电放电抗扰度测试、射频电磁场辐射抗扰度测试、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试、浪涌（冲击）抗扰度测试等。例如静电放电抗扰度测试，是模拟人体或其他物体带静电后与PLC控制器接触时产生的放电现象，观察PLC控制器是否能够正常工作而不受影响；射频电磁场辐射抗扰度测试则是模拟PLC控制器在受到外界射频电磁场辐射时的响应情况。

四、电磁辐射发射测试方法

在进行PLC控制器的电磁辐射发射测试时，首先要搭建合适的测试环境。一般需要在半电波暗室或开阔场等符合电磁兼容性测试标准的场地进行。半电波暗室可以有效地屏蔽外界的电磁干扰，使得测试结果更加准确可靠。在测试场地内，要按照规定的布局摆放PLC控制器及其相关附属设备，如电源、输入输出模块等。

然后，将频谱分析仪等测试设备连接好，设置好合适的测试参数，如测试频率范围、分辨率带宽、扫描时间等。启动PLC控制器使其处于正常工作状态，通过频谱分析仪对其周围空间发射的电磁辐射进行实时监测和测量。在测量过程中，要注意记录不同频率点下的电磁辐射强度值，以便后续与标准值进行对比分析。同时，为了确保测试结果的准确性，可能需要进行多次重复测试，并取平均值作为最终的测试结果。

五、电磁抗扰度测试方法

静电放电抗扰度测试方法：通常采用静电放电模拟器来模拟静电放电现象。测试时，将PLC控制器放置在规定的测试台上，按照标准规定的放电点和放电电压等级，使用静电放电模拟器对PLC控制器进行静电放电操作。在每次放电后，观察PLC控制器的工作状态，如程序是否正常运行、输出信号是否有变化等，以此来判断PLC控制器的静电放电抗扰度性能。

射频电磁场辐射抗扰度测试方法：利用射频电磁场辐射模拟器来产生规定强度和频率的射频电磁场。将PLC控制器放置在模拟器产生的射频电磁场环境中，设置好不同的测试频率和场强参数，观察PLC控制器在受到射频电磁场辐射时的反应。例如，看其是否会出现程序中断、数据丢失、输出信号异常等情况，从而评估其射频电磁场辐射抗扰度性能。同样，对于电快速瞬变脉冲群抗扰度测试、浪涌（冲击）抗扰度测试等其他电磁抗扰度测试项目，也都有各自相应的专业测试设备和测试方法，按照标准规定的程序和参数进行操作即可。

六、国际认证标准概述

在全球范围内，针对PLC控制器的EMC性能有多种国际认证标准。其中比较著名的有欧盟的EN 61000系列标准，该系列标准涵盖了电磁兼容性的各个方面，包括电磁辐射发射、电磁抗扰度等的要求。例如，EN 61000-6-1规定了通用的电磁兼容性环境要求，适用于一般的工业环境；EN 61000-6-2则针对工业环境中的电气和电子设备的电磁兼容性提出了更具体的要求，PLC控制器在欧盟市场销售和使用，通常需要满足这些标准的相关规定。

美国的FCC Part 15标准也是重要的电磁兼容性认证标准之一。它主要侧重于电磁辐射发射的控制，规定了设备在不同频率范围内允许的电磁辐射发射限值。对于PLC控制器，如果要出口到美国市场，一般需要通过FCC Part 15标准的认证。此外，国际电工委员会（IEC）也制定了一系列相关的电磁兼容性标准，如IEC 61000系列标准，其内容与欧盟的EN 61000系列标准有一定的相似性，但在一些细节和适用范围上可能会有所不同。这些国际认证标准在全球贸易和工业自动化领域的设备规范方面都起到了非常重要的作用。

七、EN 61000系列标准详细解读

EN 61000系列标准是欧盟针对电磁兼容性制定的一套较为全面的标准体系。其中，EN 61000-6-1主要是对一般工业环境下的电磁兼容性提出了总体要求。它规定了设备在正常工作状态下应具备的电磁辐射发射限值以及电磁抗扰度的最低要求等。例如，在电磁辐射发射方面，明确了不同频率段对应的最大允许发射强度值；在电磁抗扰度方面，列举了常见的电磁干扰类型以及设备应对这些干扰的基本能力要求。

EN 61000-6-2则更加侧重于工业环境中电气和电子设备的具体情况。它对PLC控制器等设备的电磁辐射发射和电磁抗扰度的要求更为严格。比如在电磁辐射发射测试中，相比EN 61000-6-1，它进一步细化了不同频率区间的发射限值规定；在电磁抗扰度测试中，增加了一些针对工业环境特色干扰源的抗扰度测试项目，如对某些特定频率的电机干扰的抗扰度测试等。PLC控制器要在欧盟市场合法销售和使用，必须严格满足EN 61000-6-2标准的各项要求。

八、FCC Part 15标准详细解读

FCC Part 15标准主要关注电磁辐射发射的控制。它将设备的电磁辐射发射分为有意辐射和无意辐射两类。对于PLC控制器这类无意辐射设备，FCC Part 15标准规定了在不同频率范围内允许的电磁辐射发射限值。例如，在低频段（通常指低于30MHz），规定了一定的电场强度限值；在高频段（高于30MHz），规定了一定的功率密度限值。这些限值的设定旨在确保设备在正常工作时不会对周围的无线电通信等造成干扰。

在进行FCC Part 15标准认证时，需要按照规定的测试方法和程序进行电磁辐射发射测试。测试结果必须满足标准规定的限值要求，否则无法通过认证。同时，FCC Part 15标准还对设备的标识等方面有相关规定，比如要求在设备上标明符合FCC Part 15标准等相关信息，以便消费者和监管部门能够清楚地了解设备的电磁兼容性情况。PLC控制器如果要出口到美国市场，必须要通过FCC Part 15标准的认证，这是进入美国市场的重要条件之一。

九、IEC 61000系列标准详细解读

IEC 61000系列标准是由国际电工委员会制定的电磁兼容性标准。其内容与欧盟的EN 61000系列标准有一定的相似性，但也存在一些差异。IEC 61000系列标准同样涵盖了电磁辐射发射和电磁抗扰度等方面的内容。在电磁辐射发射方面，它规定了设备在不同频率范围内的发射限值，并且根据设备的不同类型和应用场景，对限值进行了细化和调整。例如，对于工业用PLC控制器，在某些特定频率段的发射限值可能会与其他类型设备有所不同。

在电磁抗扰度方面，IEC 61000系列标准也列举了常见的电磁干扰类型以及设备应对这些干扰的能力要求。它还注重与其他相关国际标准的衔接和协调，以便在全球范围内形成一个较为统一的电磁兼容性标准体系。PLC控制器在国际市场上的流通和应用，往往需要考虑是否符合IEC 61000系列标准的相关规定，这对于保障设备的电磁兼容性以及全球贸易的顺利进行都具有重要意义。