單片機PLC控制系統抗干擾能力途徑探究

劉成芳

(山東華宇工學院，山東 德州 253034)

各種電子產品的相繼出現對單片機提出了更高的要求，因此需提升單片機處理效率和抗干擾效果。分析PLC控制系統的抗干擾能力非常有必要，因為PLC控制系統發揮著重要的作用，其應用也越來越廣。單片機利用PLC功能可以完成通信，清楚地在界面顯示工作狀態，也可以設置相應的具體數據內容。盡管PLC控制系統在單片機中應用較廣，但也存在著一些問題，特別是受到了較多干擾因素的影響，對PLC控制系統的抗干擾能力產生了一定的影響，因此需提出合理有效的抗干擾對策，促進單片機的發展。

1 單片機PLC控制系統的干擾因素

單片機PLC控制系統受到的干擾較多，主要包括以下幾個方面：

1.1 電源波形的畸變干擾

多數電網設施中包括PLC控制系統，其主要應用電力半導體零件，如GRT等，工作過程中容易出現噪聲等情況，這使得PLC控制系統會發生一定的變化，從而造成電源波形畸變，由電源線路直接對控制系統產生干擾。

1.2 電路耦合干擾

具體工作過程中，面對PLC接地點，如果出現選擇不恰當或接地不清楚的情況，會導致回路出現耦合現象，引起電流干擾。

1.3 輸入元器件觸點的抖動干擾

工作中出現明顯的震動對于PLC控制系統是極為不利的，這會造成輸入元器件觸點的抖動，出現抖動的位置大多是常閉觸點，如果進行錯誤引導，則會形成對PLC控制系統的干擾。

1.4 電容性和電感性干擾

電容性干擾不是干擾源直接引起的，而是分散的電容耦合造成了對PLC控制系統的干擾。電感性干擾是由干擾源產生的一種交變磁場，對控制系統的元件耦合會直接造成影響。

1.5 波干擾

人們周圍環境存在電磁場，其受到雷達、智能電話的影響，會對PLC控制系統造成一定的干擾，不僅如此，傳導波也會對PLC控制系統造成一定的波干擾。

2 提升單片機PLC控制系統抗干擾能力的途徑

PLC控制系統中，要將設施和其他裝置有效連接，其工作過程中產生的頻率高、電壓低及現場環境將產生多種干擾。因此必須考慮到影響PLC控制系統的所有干擾因素，對軟件和硬件同時進行分析，有效緩解對控制系統產生的干擾，從而確保其安全性和可靠性，達到更好的效果。

2.1 制定合理的硬件設計方案，加強抗干擾能力

單片機PLC控制系統中，硬件是提高抗干擾能力的主要方法，制定有效的設計方案可以最大程度地避免PLC控制系統受到干擾，確?？刂葡到y有一定的阻擋能力。為了達到這一效果，要采取相關措施有效提高抗干擾能力，包括控制干擾源、切斷電磁干擾的傳播渠道、完善裝置系統，要重視設計過程，科學利用電源，合理選擇接地點，對相關內容進行合理設計，加強控制系統的抗干擾能力。

2.1.1 采用優良電源

電源在一定程度上決定著系統的抗干擾能力，部分工作人員不注重細節，為了操作方便經常會直接引入電網，導致電源受到一定的干擾。選擇電源對隔離性能有一定的要求，實際工作中，可以將PLE電源和相應的設施分別完成配線，有效降低對電源產生的干擾。根據不同情況采取具體措施，盡可能避免PLC控制系統受到較強的干擾[1]。如果電源受到的干擾較為嚴重，可以利用隔離變壓器供電來解決，設置相應的設施阻擋交直流的侵入，避免控制系統中的電源傳出噪聲。要想提高抗干擾能力，可以嘗試將屏蔽層和PLE同時進行連接?？梢圆捎梅蛛x供電系統，使控制器和其他系統由變壓器完成供電，與總電源分離，不能產生交集。使用交流電源時，如果出現設施容量大、電壓受到影響的情況，可以選擇適當的位置加入穩壓電源，確保電源正常運行。使用UPS能夠確保在斷電情況下繼續為控制系統供電，有效解決控制系統的供電問題，提升PLC控制系統的抗干擾能力。

2.1.2 建立準確的接地系統

面對不同的情況，要選擇適合準確的接地系統，以有效減少電磁干擾。選擇接地的原因是考慮到安全和預防干擾，接地方式主要有浮地、直接接地和電容接地，不同系統要應用不同的接地方法。單片機PLC控制系統一般選擇直接接地的方式，以達到抗干擾效果[2]。進行系統接地時要考慮多方面的因素，確保裝置信號間的頻率處于同一環境下，要在接線過程中做到一點接地和串聯。集中接地方式和以上方式有所不同，主要選擇并聯一點接地方式，在柜體接線位置要單獨布線，如果中間差距過大，要及時改變方式。接地過程中要合理選擇接地線，通常是銅母線等接地線，確定中心接地點后，直接完成連接。

2.1.3 提出有效的輸入、輸出配線方法

有效輸入、輸出配線能夠避免單片機PLC控制系統受到干擾，應對此予以重視。實際操作中可以采取以下措施：布線過程中盡可能地將布線操作分開進行。控制系統中有著多種不同的線，應按相關要求將線合理分開布線[3]。對于開關量和模擬量信號線而言，也應采用分開布線方法。布線過程中，模擬量信號線一般是以屏蔽線為主，并進行接地，數字傳輸線也是同樣的布線方式。雙絞線可以消除噪聲，布線過程中要考慮到電流方向和其他因素。選擇類型時，大多應用晶體管，但其容易出現漏電情況，要提前準備適合的材質，在輸出、輸入端解決，以并聯旁路電阻的方式控制電流。進行輸入和輸出配線時，要避免輸入信號受到干擾，對控制器選擇性地應用具體信號，以免損壞相關構件。要正確認識和應用直流信號和交流信號，對于輸出信號而言，在負載前后要接入吸收器和二極管，要正確分辨負載場合，有效進行接入。

2.1.4 采用科學的電纜敷設方式

合理應用電纜敷設方式能夠減少一定的電磁干擾。實際操作過程中，采用電纜應根據具體的信號類型進行傳輸，敷設過程要有序進行，根據信號種類完成敷設，按照相關要求和規定工作。如果采用同電纜的不同導線進行傳輸，會拉近信號和電纜之間的距離，造成電磁干擾。為了有效解決這一問題，實際施工過程應嚴格要求敷設電纜的數量，確定一定的層數，相繼進行敷設，敷設時要考慮硬件設施，防止電磁干擾。

2.1.5 減小空間電磁輻射的干擾

應用PLC控制系統時，要充分考慮系統內電路的干擾因素，盡量避免其接觸到電磁爐等容易產生干擾的環境。如果無法做到有效避免接觸環境，可嘗試利用金屬盒對其處理，對金屬盒進行相應的設計，滿足一定的空間要求，使其有效進行散熱和通風，抑制其對單片機PLC控制系統的干擾。

2.1.6 采用光電隔離技術

光電隔離技術主要是發揮光電耦合器的作用，對輸入、輸出渠道與中心位置做到分開隔離，具體表現形式是光電耦合器能夠將產生的信號通過內部構件使其成為光信號，將其轉化為電信號，進一步使輸入、輸出信號進行相應的電隔離，有效提升單片機PLC控制系統的抗干擾能力。根據光信號的作用，完成信號的順利傳輸，使其應用更廣[4]。

2.2 進行合理的軟件設計

工作過程中必然會受到一定的干擾影響，應制定相應的措施有效預防干擾影響。PLC控制系統中，應科學合理地設計軟件，避免造成干擾，通過對系統的抗干擾處理，提高相應的抗干擾能力。分析軟件構造的可靠性，進行數字濾波，在一定時間內預防干擾，按時對參考位置進行考查，防止出現電位漂移的情況，合理利用信息冗余技術。PLC控制系統中，零件較多，如定時器等，可以嘗試不同的思路控制干擾能力，從這些零件入手，屏蔽錯誤的信號，防止輸出有誤信號，逐步提升控制系統的抗干擾能力。

2.2.1 屏蔽可能出現的錯誤信號

具體工作過程中產生的電磁是較為復雜的，僅憑借硬件設施無法有效提升干擾能力，還需制定相應的軟件措施。PLC控制系統中，循環過程中大多數物質是多變的，但也有相對靜止的，如在一些環節中時間是固定的，且發出不變的信號[5]。具體工作過程中，可以利用這一特征提出相應的措施，完成對定時器數據信息的搜集，及時屏蔽可能會出現的錯誤信號。同時，要在有效時間內進行，一般是在打開開關時進行搜集。

2.2.2 利用時間檢測提示

機器設施在進行工作時所花費的時間是固定的，遇到特殊情況也不會發生較大改變?？梢赃m當參考這些時間，對控制器及時發出信號，當外部結構開始工作時，要將定時器打開，設置相關參數，正常情況下，設置的參數要比原先的工作時間長，所占比例應根據具體情況設定[6]。

2.2.3 有效消除觸點可能存在的抖動干擾

PLC控制系統會受到不同程度干擾的影響，一些輸入元件在接地后，在一定時間內對觸點會產生相應的作用，導致發生不同時間內的抖動情況，這種情況的出現會直接導致傳出錯誤信號，應有效消除觸點可能存在的抖動干擾。

2.2.4 可利用的相關技術

應用數字濾波技術。此技術和硬件設施功能較為接近，實際工作過程中采用具體方法，如平均法、取舍法等，以起到一定的作用。

進行軟件冗余。為了確保安全性和可靠性，必須保證每個構件的穩定性，要達到2次以上重復開關的操作動作。

設定軟件陷阱。這是將失去作用的程序完成恢復，使之處于起始狀態。一般情況下是利用NOP或跳轉方式完成軟件陷阱的設置。比如，在沒有應用過的空間單元內執行數個操作指令，如果程序失去作用，當PC對準這些空間單元時則是進行軟件陷阱，進行多次不同的動作后，程序會根據可利用的環節自動跳轉到需要的位置或自動運行。正常情況下，軟件陷阱并不會對系統產生不利影響，設定軟件陷阱能夠提升PLC控制系統的可靠性。

數據備份是比較常見的，為了確?？刂葡到y的穩定性，要將多個單獨的存儲器進行更為細化的信息內容備份，充分利用數據存儲器多空間的優勢完成數據存儲和備份。存儲和備份過程要以抗干擾能力為前提，堅持數據安全的基本原則，確保在一定時間內完整地對數據進行存儲和備份，要根據存儲器的實際情況合理利用，避免備份過程出現問題，以嚴謹和負責的態度合理設計軟件，維護軟件系統安全。

3 結語

單片機PLC控制系統受到的干擾較多，為了有效提高抗干擾能力，必須重視系統硬件檢測和維護。要科學規劃硬件線路，嚴格按照相關標準和要求設計軟件，靈活多變地運用編程，不斷增強PLC控制系統的抗干擾效果，確保其能夠穩定運行，進一步促進工業設施的應用發展。