加強(qiáng)PLC控制系統(tǒng)抗干擾能力的措施

張家濱 喬宏琦 王鑫

摘? 要：近年來(lái)，隨著各種新技術(shù)的層出不窮，在很大程度上推動(dòng)了我國(guó)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(lái)的問題也越來(lái)越明顯，尤其是電子產(chǎn)品的發(fā)展對(duì)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(duì)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(guó)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：?jiǎn)纹瑱C(jī);PLC;抗干擾能力

中圖分類號(hào)：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(huì)受到多種因素的限制而產(chǎn)生諧波、噪聲等現(xiàn)象，長(zhǎng)此以往PLC系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)電源波形畸形的現(xiàn)象，最終則會(huì)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(dòng)干擾

PLC在運(yùn)行的過程中，因?yàn)闀?huì)受到外界自然因素的影響而產(chǎn)生一定的振動(dòng)，這是一種正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。但是如果說(shuō)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(huì)使得振動(dòng)產(chǎn)生激烈的現(xiàn)象，而發(fā)出一種錯(cuò)誤的信號(hào)，進(jìn)而影響PLC的正常運(yùn)行，這種影響是相對(duì)較大的。

1.4 電容性和電感性干擾

干擾源和干擾對(duì)象主要就是指一般情況下我們所說(shuō)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(chǎng)干擾的時(shí)候就會(huì)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(huì)存在干擾對(duì)象影響PLC的運(yùn)行，所以無(wú)論針對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)硬件的處理來(lái)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(lái)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(cè)故障的出現(xiàn)，使得后果將極其嚴(yán)重。

2.2.1 屏蔽錯(cuò)誤信號(hào)

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(dòng)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(hào)。利用該工作原理，通過對(duì)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(duì)干擾信號(hào)的判別、規(guī)避。

2.2.2 消除“抖動(dòng)”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(huì)發(fā)生觸點(diǎn)時(shí)斷時(shí)續(xù)、連接不暢的“抖動(dòng)”現(xiàn)象，由于PLC控制系統(tǒng)掃描工作速度快，掃描動(dòng)作時(shí)間較短，故抖動(dòng)信號(hào)很可能會(huì)被系統(tǒng)檢測(cè)并接收到，從而造成系統(tǒng)運(yùn)行錯(cuò)誤的不良后果。因此，必須對(duì)某些“抖動(dòng)”信號(hào)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(cè)

自動(dòng)化設(shè)備在各工作步驟的動(dòng)作所需的時(shí)間通常是不變或以固定規(guī)律少量變化的?？梢該?jù)此原理，在PLC控制系統(tǒng)發(fā)出輸出信號(hào)、對(duì)應(yīng)外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)（自動(dòng)化設(shè)備）開始動(dòng)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(dòng)作持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)20%左右，以此來(lái)完成對(duì)控制系統(tǒng)輸出信號(hào)的分析判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行后續(xù)動(dòng)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(duì)于抗干擾能力的提升無(wú)外乎也是從內(nèi)外部?jī)蓚€(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(hào)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(duì)抗干擾做出判斷，且消除可能出現(xiàn)的干擾信號(hào)。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(duì)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(duì)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(zhǎng)時(shí)間和封鎖干擾軟件程序來(lái)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(lái)完成，這樣就會(huì)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(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間疲勞作業(yè)的情況，針對(duì)出現(xiàn)的不良信號(hào)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(dòng)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(shuō)為了防止錯(cuò)誤信號(hào)的發(fā)出或是不正常運(yùn)行。一般可以針對(duì)內(nèi)容計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)進(jìn)行改良，縮短振動(dòng)的時(shí)間和速度，通過軟件程序編程來(lái)合理規(guī)避問題，增強(qiáng)信號(hào)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(lái)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(huì)有足夠的能力抗對(duì)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(huì)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(lái)運(yùn)行。這是最簡(jiǎn)單的一種方式，相比較而言，但是也會(huì)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(duì)隔離變壓器進(jìn)行合理的設(shè)置，改變?cè)械慕拥鼐€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(duì)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(duì)整體進(jìn)行評(píng)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(yǔ)

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(lái)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(lái)越明顯。作為相關(guān)技術(shù)人員必須要對(duì)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(lái)進(jìn)行合理編程，針對(duì)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。

參考文獻(xiàn)

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