張家濱 喬宏琦 王鑫

摘? 要：近年來，隨著各種新技術(shù)的層出不窮，在很大程度上推動了我國工業(yè)建設(shè)的發(fā)展和壯大。隨著PLC控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，其中所暴露出來的問題也越來越明顯，尤其是電子產(chǎn)品的發(fā)展對于它使用的穩(wěn)定性也有了更高的要求。所以本文希望通過對抗干擾能力的影響指出存在的不足并提出合理的解決措施，為相關(guān)人員在日后使用和創(chuàng)新的過程中提供一定的參考意見，也為我國工業(yè)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展建設(shè)貢獻(xiàn)一點(diǎn)力量。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);PLC;抗干擾能力

中圖分類號：TN973? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 PLC控制系統(tǒng)干擾因素

1.1 電源波形的畸變干擾

一般情況下，PLC控制系統(tǒng)多半是由半導(dǎo)體器件組成，且多數(shù)使用的是GRT、GTO這兩種組件。在運(yùn)行的過程中由于會受到多種因素的限制而產(chǎn)生諧波、噪聲等現(xiàn)象，長此以往PLC系統(tǒng)就會出現(xiàn)電源波形畸形的現(xiàn)象，最終則會影響PLC的正常使用。

1.2 電路耦合干擾

這種干擾因素的產(chǎn)生是由于PLC在回路過程中因受到阻力而產(chǎn)生的一種電流干擾。發(fā)生的主要原因多半是PLC在選擇地點(diǎn)進(jìn)行連接的過程中而出現(xiàn)的，一是地點(diǎn)選擇不正確;二是連接地接地不恰當(dāng)。

1.3 元器件觸點(diǎn)抖動干擾

PLC在運(yùn)行的過程中，因?yàn)闀艿酵饨缱匀灰蛩氐挠绊懚a(chǎn)生一定的振動，這是一種正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。但是如果說PLC組件及元器件內(nèi)部或是相應(yīng)的控制面板在銜接的過程中而沒有保證其質(zhì)量，這樣就會使得振動產(chǎn)生激烈的現(xiàn)象，而發(fā)出一種錯誤的信號，進(jìn)而影響PLC的正常運(yùn)行，這種影響是相對較大的。

1.4 電容性和電感性干擾

干擾源和干擾對象主要就是指一般情況下我們所說的電容性干擾，這種干擾主要產(chǎn)生于電容耦合的相互作用之間，當(dāng)干擾源受到外界磁場干擾的時(shí)候就會最終影響到電感性元件的正常運(yùn)行。此外，還有一些其他因素，如人員操作不當(dāng)或是其他原因也會存在干擾對象影響PLC的運(yùn)行，所以無論針對什么原因所產(chǎn)生的，作為工作人員都不應(yīng)該忽視該問題的存在，而是要進(jìn)行詳細(xì)的分析。

2 PLC控制系統(tǒng)抗干擾措施

2.1 確定合理的硬件設(shè)計(jì)

從上面的論述我們可以清晰地了解到影響PLC正常運(yùn)行的抗干擾因素，下面文章主要針對影響其正常運(yùn)行的影響因素進(jìn)行闡述，主要是指兩方面內(nèi)容：一是針對系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段可能出現(xiàn)的影響因素通過先進(jìn)的手段和技術(shù)手法盡量避免其可能存在的問題和電磁波等干擾因素，提升設(shè)計(jì)水平和系統(tǒng)的穩(wěn)定性;二是通過對硬件的處理來完善相應(yīng)的配供電選擇和原材料的使用，要求技術(shù)人員必須按照符合規(guī)定要求的，進(jìn)行輸入輸出的設(shè)置，并提供可行性的解決方案，提升抗干擾系統(tǒng)的能力。

2.2 合理的設(shè)計(jì)軟件

從某種角度上來講，電磁干擾的影響因素是很難從根本上進(jìn)行消除的。因程序運(yùn)行的復(fù)雜性和多種不確定性，都導(dǎo)致了問題可能出現(xiàn)的原因。所以我們只能從基礎(chǔ)的、合理的設(shè)計(jì)上盡量創(chuàng)新我們的設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是如果在設(shè)計(jì)的過程中我們不能保證定時(shí)器設(shè)計(jì)的合理性，就很難做出準(zhǔn)確的判斷，最終難以檢測故障的出現(xiàn)，使得后果將極其嚴(yán)重。

2.2.1 屏蔽錯誤信號

當(dāng)PLC控制系統(tǒng)所處環(huán)境電磁干擾較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)采用硬件與軟件措施相配合的方式，才能有效降低系統(tǒng)所受電磁干擾影響。在PLC控制系統(tǒng)工作循環(huán)中，各步驟的動作時(shí)間通常是固定不變的，行程開關(guān)、光電開關(guān)等敏感元件總是在該工作步驟進(jìn)行同時(shí)發(fā)出信號。利用該工作原理，通過對PLC運(yùn)行軟件進(jìn)行編程，增加分析判斷、延時(shí)確認(rèn)、封鎖干擾功能，可實(shí)現(xiàn)PLC對干擾信號的判別、規(guī)避。

2.2.2 消除“抖動”干擾

PLC控制系統(tǒng)因外部環(huán)境影響，有些輸入元件（例如行程開關(guān)或按鈕等）在接通時(shí)會發(fā)生觸點(diǎn)時(shí)斷時(shí)續(xù)、連接不暢的“抖動”現(xiàn)象，由于PLC控制系統(tǒng)掃描工作速度快，掃描動作時(shí)間較短，故抖動信號很可能會被系統(tǒng)檢測并接收到，從而造成系統(tǒng)運(yùn)行錯誤的不良后果。因此，必須對某些“抖動”信號進(jìn)行消除、屏蔽，以保證系統(tǒng)正常工作。

2.2.3 利用時(shí)間檢測

自動化設(shè)備在各工作步驟的動作所需的時(shí)間通常是不變或以固定規(guī)律少量變化的。可以據(jù)此原理，在PLC控制系統(tǒng)發(fā)出輸出信號、對應(yīng)外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)（自動化設(shè)備）開始動作時(shí)設(shè)置定時(shí)器。該定時(shí)器設(shè)定值較設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的動作持續(xù)時(shí)間延長20%左右，以此來完成對控制系統(tǒng)輸出信號的分析判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行后續(xù)動作。

3 提高PLC控制系統(tǒng)抗干擾能力的可行方法

3.1 軟件方面

對于抗干擾能力的提升無外乎也是從內(nèi)外部兩個(gè)方面進(jìn)行分析，下面重點(diǎn)分析一下在軟件方面的可行性：一是提高軟件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。如信號波形的采集、數(shù)字濾波等程序設(shè)計(jì)，這些都能夠在某種程度上定期對抗干擾做出判斷，且消除可能出現(xiàn)的干擾信號。比較常見的一種軟件技術(shù)則是冗余技術(shù)，隨著各種技術(shù)的層出不窮，冗余技術(shù)的推廣與使用，它能夠代替PLC在出現(xiàn)故障時(shí)而確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對于PLC的運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性有著很大的重要影響。不僅僅可以應(yīng)用于軟件方面，對于硬件的改善也是較好的。此外，在進(jìn)行程度調(diào)試的過程中，可以依據(jù)存在的問題進(jìn)行適當(dāng)?shù)木幊谈淖兒脱a(bǔ)充、修改等，不斷調(diào)整參數(shù)信息，從而滿足其正常運(yùn)行的條件。

二是可以通過延長時(shí)間和封鎖干擾軟件程序來增強(qiáng)PLC的運(yùn)行能力。在PLC運(yùn)行的過程中可以通過設(shè)定運(yùn)行的固定值來完成，這樣就會確保每個(gè)步驟都是在合理時(shí)間內(nèi)進(jìn)行操作完成的，不會出現(xiàn)長時(shí)間疲勞作業(yè)的情況，針對出現(xiàn)的不良信號和干擾信息做出反饋和屏蔽。

三是就元器件而出現(xiàn)的振動等新鄉(xiāng)可以通過設(shè)計(jì)合理的觸點(diǎn)解決存在的問題，也就是說為了防止錯誤信號的發(fā)出或是不正常運(yùn)行。一般可以針對內(nèi)容計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)進(jìn)行改良，縮短振動的時(shí)間和速度，通過軟件程序編程來合理規(guī)避問題，增強(qiáng)信號的抗干擾力，進(jìn)而維持PLC的正常運(yùn)行。

3.2 硬件方面

從硬件角度來考慮，PLC自身存在著一定的抗干擾性，在進(jìn)行硬件組接的過程中只要能夠確保自身電源與控制系統(tǒng)的電源分開進(jìn)行接線，就會有足夠的能力抗對一般的干擾因素。但是在極為特殊的情況下，這種抗干擾因素就會降低。就必須采取電源濾波器的形式代替原有的隔離變壓器裝置來運(yùn)行。這是最簡單的一種方式，相比較而言，但是也會存在其他現(xiàn)象，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)的電源產(chǎn)生了噪聲等直接干擾的情況，除采用上述的解決措施外，還要對隔離變壓器進(jìn)行合理的設(shè)置，改變原有的接地線路，兩者相統(tǒng)一才能更好地保證PLC的運(yùn)行。

不僅如此，還有一種方式可以有效改善PLC的運(yùn)行情況，主要是指接地系統(tǒng)。有其3種形式分別是浮地接地、電容接地和直接接地。所以要針對PLC自身的運(yùn)行情況進(jìn)行很好的選擇接地方式。頻率最低的時(shí)候適宜選擇一點(diǎn)接地的方式，頻率在10MHz時(shí)則適宜選擇多點(diǎn)接地的方式。如果是介于兩者之間，就需要對整體進(jìn)行評估，需要注意的是，PLC接地線路敷設(shè)應(yīng)盡量短，其內(nèi)部CPU必須采取接地處理。使用I/O接口電路的，其CPU可與I/O共同接地，但要保證PLC任一單元的保護(hù)接地電阻要小于100Ω。

結(jié)語

綜上所述，PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行及抗干擾的因素的降低都將是一項(xiàng)比較復(fù)雜的作業(yè)，尤其是近年來隨著PLC技術(shù)的不斷推廣和運(yùn)用，在工業(yè)建設(shè)中得到了人們較好的認(rèn)知度，但是與此同時(shí)出現(xiàn)的問題也越來越明顯。作為相關(guān)技術(shù)人員必須要對PLC原理進(jìn)行熟悉，能夠運(yùn)用多種設(shè)計(jì)方式和手段來進(jìn)行合理編程，針對存在的問題進(jìn)行合理優(yōu)化，從根本上解決PLC存在的問題，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

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