1、智能制造技术模具制造 2023年第9期单片机PLC控制系统抗干扰能力途径研究李晶（景德镇昌航航空高新技术有限责任公司，江西景德镇333000）【摘要】PLC控制具备稳定性、技术性、控制性强等优势，使其被广泛应用于各个领域。此系统已成为单片机主要构成部分之一，单片机运行期间，需要通过PLC控制系统的编程接口完成通信，用户界面能实时显示PLC控制系统的工艺参数和运行状态。但在实际运用阶段存在干扰因素，应根据干扰因素形成原因，采取有效的抗干扰策略，提升PLC控制系统的抗干扰效果,确保其稳定运行。关键词：抗干扰能力；PLC控制系统；单片机中图分类号：TP273文献标识码：BDOI：10.12147/k
2、i.1671-3508.2023.09.055Research on Anti-interference Ability of Scm Plc Control SystemLi Jing（Jingdezhen Changhang Aviation High-tech Co.,Ltd.,Jingdezhen,Jiangxi 333000,CHN）【Abstract】PLC control has the advantages of stability,technology and strong control,so that itis widely used in various fields.
3、This system has become one of the main components of thesingle chip microcomputer.During the operation of the single chip microcomputer,it is necessary to complete the communication through the programming interface of the PLC control system.The user interface can display the process parameters and
4、running state of the PLC controlsystem in real time.However,there are interference factors in the actual application stage,weshould take effective anti-interference strategies according to the formation of interference factors,enhance the anti-interference effect of PLC control system,to ensure its
5、stable operation.Key words:anti-interference ability；PLC control system；single chip microcomputer1引言科技水平大幅度提升，PLC控制系统广泛运用于各个领域，应用价值充分显现出来。随着电子产品的基本性能、功能不断完善，单片机的抗干扰能力、处理能力等得到有效提升，但常常受到其他因素的影响，造成系统运行效果较差，因此需提升单片机PLC控制系统抗干扰能力，维护计算机系统稳定化运行。2PLC控制系统所谓 PLC 控制系统，属于一种可编程逻辑控制器，有助于实现数字运算操作的电子系统，主要运用工业领域。系统运行
6、期间，借助具有编程能力的存储器，执行逻辑运算、计数与算数等操作命令，再利用模拟式或数字式输出、输入模式，对不同类型的机械设备和生产流程严格管理。20世纪60年代美国率先推行可编程逻辑控制器，加快了PLC的发展脚步，传统形式的继电器控制装置逐渐被取代，并且随着时代的进步，PLC功能趋于多样化。同时，信号处理技术、计算机技术等先进技术的出现，用户需求发生改变，PLC控制系统增设了运动控制、处理模拟量等多种功能，运用范围日渐扩大。就目前状况而言，市场PLC控制器类型多种多样，不同制造厂商所生产的设备在运用场所、型号等方面存在差异化，其中以机组复杂程度为依据，每种厂牌分成大型、中型、小型，学校和工厂主
7、要运用小型PLC系统1。178智能制造技术模具制造 2023年第9期3影响系统稳定运行的主要干扰因素单片机 PLC 控制系统中，由于运用范围日渐广泛，存在较多不确定因素，严重影响系统运行效果，故此需要从多个角度入手，仔细分析各种干扰因素，再根据干扰因素的基本特点和来源，采取科学化的解决对策，以此提升单片机PLC控制系统的抗干扰能力。系统正常运行过程中，会受到电源波形畸变现象的干扰，由于系统运行期间需运用GTO、GRT等多个器材，并且都会运用电力半导体器材，出现噪声、谐波等现象，造成电源波形发生异常变化，系统频繁出现各种各样的问题2。同时，受到电路耦合的影响。若回路中公共阻抗较高将出现耦合现象，
8、形成异常电流，导致系统电流感染，出现安全运行隐患。通过具体研究和查阅相关资料显示，阻抗的形成多是由于接地线的运行效果较低，或者接地点不符合要求。另外，受到输入元器件触点抖动的影响。单片机PLC控制系统运行期间，若控制区域振动较为明显，则输入元器件也会出现触点异常抖动，导致信号发出错误，最终影响PLC控制系统运行的稳定性。此外，受到电感性、电容性的影响。其中电感性干扰指：干扰源的交变磁场对电感性元件进行耦合，间接性影响系统稳定运行，电容性干扰：在干扰源和干扰对象的作用下，电容形成电容耦合。4强化单片机PLC控制系统抗干扰能力的途径4.1加强输入和输出硬件的抗干扰处理对于单片机PLC控制系统来说，
9、输入硬件是一种接收模拟量和开关量等输入信号的端口硬件，实际抗干扰能力将直接影响系统运行的稳定性。处于输入开关量信号阶段时，需要保障按钮和开关触点处于良好状态，满足系统稳定运行的要求。并重点分析机械限拉开关时极易出现故障的硬件，选择可靠性良好的接近开关，降低各类问题发生的概率3。同时，优先选用密封性良好的按钮触点，考虑元件电流电压的参数要求，针对性制订系统感控方案，其模拟量输入信号的元件电流电压参数可如表1所示。表1模拟量输入信号的元件电流电压参数元件电流电压电源直流直流电流信号直流电压信号参数24V2-20mA0-10VPLC控制系统的开关量输出，包含晶体管、继电器、晶闸管等几个方面，要求具体
10、输出形式满足系统负载的综合要求，确定输出形式内容，防止由于选择不正确而影响系统可靠性。如，交流负载情况下，采用晶闸管输出形式；直流负载情况下，采用晶体管形式，并遵守相关注意事项。PLC控制系统的输出端子负载性能具有局限性的特征，一旦超过规定范围内，需要连接继电器和接触器。另外，输出硬件运行时，可能发生线圈短路的情况或者机械设备故障，造成接触不良。此种状态下要选用可靠性较高的元器件，若智能化水平要求较高，需系统化分析电路电流异常的主要原因，找到输出硬件的故障位置，再根据程序流程处理故障。此外，若输出端子与感性器件相连接，为了保护系统输出触点，应设计完整的保护方案和保护模式，避免影响硬件的抗干扰性
11、。具体而言，为直流和交流输入、输出硬件的设计独立性电缆，利用屏蔽电缆材料展开科学化处理。4.2增设故障检测功能单片机PLC控制系统软件设计阶段，设计人员需进行全面化考虑，以软件故障处理为核心，多方面入手分析故障检测和处理措施，尽可能降低故障出现的概率。实际工作中，应增设故障检测功能，利用大数据、云计算技术等，设计超时故障自动检测模式，编制定时自动启动程序，当电动阀稳定运行10秒后，驱动部件能够操控限位开关自动操作，发出全开或全关的信号。一旦12秒内未发出信号，定时器的常开触点将自动发出信号，循环程序立刻停止运行，故障检测和处理程序自动运行，帮助技术人员快速发现系统故障，短时间内制订故障解决方案
12、。此外，处于软件编程阶段，技术人员应将分析功能和检测功能的优化作为重点，分析故障问题异常逻辑关系，之后根据分析结果制订处理方案。4.3强化硬件设计的合理性目前，单片机PLC控制系统多运用于工业生产环境，会受到内部和外部电磁的干扰，故此应不断强化硬件设计的合理性，从系统设计、硬件设计方案两个方面着手，探寻抑制干扰源、切断干扰因素的最佳方法，再选择最恰当的接地点、供电电源等，达到预期硬件设计效果。为了有效强化单片机PLC控制系统的抗干扰能力，降低其他因素带来的影响，应在掌握系统运行原理和运用需求的基础上，优先选用性能良好的电源，保障电源的稳定性，避免受到电磁干扰影响。由于PLC元件自身抗干扰能力强
13、，对此需采取分开配线的工作方法，结合系统动力设备电源要求和PLC电 179智能制造技术模具制造 2023年第9期源要求，选择不同的电源配线方法，以此进一步提升PLC元件的抗干扰能力。若遇到电源干扰异常强烈的情况，可以选用具有屏蔽层的隔离变压器，实现电源稳定供电，或者增设线路滤波器，正确抵御交流电源和直流电源异常侵入时，共模瞬变和常模瞬变带来的影响，并降低开关电源的向外辐射声音。同时，制订完整的接地系统。单片机PLC控制系统运行期间，接地作业主要为了抑制干扰以及维护系统安全，并明确实际标准要求，构建安全稳定的运行环境。若未能做到合理接地，极易在雷电波的作用下，出现安全隐患。鉴于此，应采取有效的接
14、地措施，重点检验接地线的直径是否满足要求，并单独处理硬件设备和PLC控制系统的接地装置。如，选择电位接地方式时，传统信号被转变，主要由于系统内悬浮金属结构较多，极易被空中线所干扰，对此应保障电位地线接地的科学性，确保系统的稳定性，其控制系统硬件环境要求可如表2所示。系统稳定供电时，交流通路的参考地属于关键，可借助变压器中心点构建完整的供电回路，但回路存在主要电流与谐波电流等干扰源，降低系统的抗干扰能力。因此要将模拟地线、交流、数字地线等分开处理，以悬浮形式搭配数字地线和模拟地线，最大程度上扩大地线直径。不仅如此，还需增设系统接地端子，如中性端子等，省略接地处理流程，若发现电磁干扰较为严重，则应
15、将LG端子与接大地端子相连接。表2单片机PLC控制系统硬件应用环境环境气体湿度温度要求不存在浓雾和腐蚀性气体不超过84%管控在1-50之间4.4做到软件设计合理化通过合理化设计软件，不仅可以规避干扰因素，还能提升系统的抗干扰能力。实际工作中，应仔细分析软件的基本构造，通过数字滤波能够在规定时间内，高质量预防其他因素的干扰，做到定期考查参考位置，运用信息冗余技术，避免电位飘移情况的出现。由于控制系统零部件数量较多，不同零部件所带来的影响差异化明显，对此应采取多种管控措施，且技术人员学会转变思路，精准屏蔽一些错误的信号。单片机PLC控制系统正常运行期间，形成复杂化的电磁，若仅仅对硬件设施展开合理化
16、设计，将难以达到提升抗干扰能力的目的，还需保证系统软件设计的合理化。系统循环期间，多数物质处于多变状态，只有少部分物质处于相对静止状态，如，特定条件下时间不变、信号不变。对此可以借助这一特点，全面化搜集和处理定时数据，精准屏蔽一些错误信号。正常情况下，系统机械设备每天完成工作所消耗的时间不变，即便遇到一些突发事件或发生其他情况，时间变化也不明显，故此应利用时间不变这一特征，对控制器展开合理化设计。另外，干扰因素形成的根本原因不同，导致干扰程度也不同，一部分输入元件接地后，将与触点发生相互作用，引起异常抖动现象，造成信号传输错误。此种情况下，应重点消除接触点异常抖动情况。不仅如此，软件设计期间还
17、需融入现代化技术，促使系统运行更加可靠和安全。具体而言：软件冗余技术，维护各个基本构件的安全性，重复开关操作，至少2次；数字滤波技术，主要借助取舍法、平均法；软件陷阱设定技术，可以恢复丧失作用的一部分程序，将其恢复至起始状态。多数情况下，主要通过跳转或者NOP的方法，设置完整的软件陷阱。如，未经运用的空间单元，按照要求执行操作命令，若存在失去作用的程序，则根据空间单元设置软件陷阱，之后展开自动化运行。并且软件陷阱不会对系统稳定运行造成影响，单片机PLC控制系统可靠性将进一步提高。5结束语综上所述，技术人员需要根据相关规范和标准，全面化检测和维护系统软件，并系统化分析单片机PLC控制系统运行原理
18、，探讨影响系统稳定运行的原因，之后采取多样化的强化措施，提升抗干扰能力。如，软件设计合理化、强化硬件设计的合理性、增设故障检测功能、加强输入和输出硬件的抗干扰处理，以此保障硬件线路设计的科学性，为工业领域发展创造有利条件。参考文献1姜坤.一种用于单片机开关电源的节能控制系统设计J.电子世界,2021(02):192193.2刘成芳.单片机PLC控制系统抗干扰能力途径探究J.黑龙江科学,2022,13(18):5759.3赵辉.基于PLC的矿井水泵自动化控制系统探究J.机械管理开发,2021,36(12):263264，269.作者简介：李晶，女，1981年9月生，汉族，河南灵宝人，本科，工程师，技术员，研究方向：电气自动化弱电控制。（收稿日期：2023-04-24）DMM 180