前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了單片機PLC控制系統(tǒng)抗干擾能力途徑淺析范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。
摘要:為有效提升單片機plc控制系統(tǒng)的抗干擾能力,指出了單片機PLC控制系統(tǒng)的干擾因素,包括電源波形的畸變干擾、電路耦合干擾、輸入元器件觸點的抖動干擾、電容性和電感性干擾、波干擾等。提出了提升單片機PLC控制系統(tǒng)抗干擾能力的途徑:制定合理的硬件設(shè)計方案,加強抗干擾能力。應(yīng)采用優(yōu)良電源,建立準(zhǔn)確的接地系統(tǒng),提出有效的輸入、輸出配線方法,采用科學(xué)的電纜敷設(shè)方式,減小空間電磁輻射的干擾。采用光電隔離技術(shù),進行合理的軟件設(shè)計,屏蔽可能出現(xiàn)的錯誤信號,利用時間檢測提示,有效消除觸點可能存在的抖動干擾。應(yīng)用數(shù)字濾波技術(shù),進行軟件冗余,設(shè)定軟件陷阱,做好數(shù)據(jù)備份。通過科學(xué)規(guī)劃硬件線路,嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求設(shè)計軟件,靈活多變地運用編程,增強PLC控制系統(tǒng)的抗干擾效果,確保其穩(wěn)定運行,促進工業(yè)設(shè)施的應(yīng)用發(fā)展。
關(guān)鍵詞:單片機;PLC控制系統(tǒng);抗干擾能力;途徑
各種電子產(chǎn)品的相繼出現(xiàn)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(tǒng)的抗干擾能力非常有必要,因為PLC控制系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用,其應(yīng)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(tài),也可以設(shè)置相應(yīng)的具體數(shù)據(jù)內(nèi)容。盡管PLC控制系統(tǒng)在單片機中應(yīng)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(tǒng)的抗干擾能力產(chǎn)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(fā)展。
1單片機PLC控制系統(tǒng)的干擾因素
單片機PLC控制系統(tǒng)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(shù)電網(wǎng)設(shè)施中包括PLC控制系統(tǒng),其主要應(yīng)用電力半導(dǎo)體零件,如GRT等,工作過程中容易出現(xiàn)噪聲等情況,這使得PLC控制系統(tǒng)會發(fā)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(tǒng)產(chǎn)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(xiàn)選擇不恰當(dāng)或接地不清楚的情況,會導(dǎo)致回路出現(xiàn)耦合現(xiàn)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(xiàn)明顯的震動對于PLC控制系統(tǒng)是極為不利的,這會造成輸入元器件觸點的抖動,出現(xiàn)抖動的位置大多是常閉觸點,如果進行錯誤引導(dǎo),則會形成對PLC控制系統(tǒng)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(tǒng)的干擾。電感性干擾是由干擾源產(chǎn)生的一種交變磁場,對控制系統(tǒng)的元件耦合會直接造成影響。
1.5波干擾
人們周圍環(huán)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(tǒng)造成一定的干擾,不僅如此,傳導(dǎo)波也會對PLC控制系統(tǒng)造成一定的波干擾。
2提升單片機PLC控制系統(tǒng)抗干擾能力的途徑
PLC控制系統(tǒng)中,要將設(shè)施和其他裝置有效連接,其工作過程中產(chǎn)生的頻率高、電壓低及現(xiàn)場環(huán)境將產(chǎn)生多種干擾。因此必須考慮到影響PLC控制系統(tǒng)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(tǒng)產(chǎn)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(shè)計方案,加強抗干擾能力
單片機PLC控制系統(tǒng)中,硬件是提高抗干擾能力的主要方法,制定有效的設(shè)計方案可以最大程度地避免PLC控制系統(tǒng)受到干擾,確??刂葡到y(tǒng)有一定的阻擋能力。為了達到這一效果,要采取相關(guān)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(tǒng),要重視設(shè)計過程,科學(xué)利用電源,合理選擇接地點,對相關(guān)內(nèi)容進行合理設(shè)計,加強控制系統(tǒng)的抗干擾能力。2.1.1采用優(yōu)良電源。電源在一定程度上決定著系統(tǒng)的抗干擾能力,部分工作人員不注重細節(jié),為了操作方便經(jīng)常會直接引入電網(wǎng),導(dǎo)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(yīng)的設(shè)施分別完成配線,有效降低對電源產(chǎn)生的干擾。根據(jù)不同情況采取具體措施,盡可能避免PLC控制系統(tǒng)受到較強的干擾[1]。如果電源受到的干擾較為嚴(yán)重,可以利用隔離變壓器供電來解決,設(shè)置相應(yīng)的設(shè)施阻擋交直流的侵入,避免控制系統(tǒng)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(tǒng),使控制器和其他系統(tǒng)由變壓器完成供電,與總電源分離,不能產(chǎn)生交集。使用交流電源時,如果出現(xiàn)設(shè)施容量大、電壓受到影響的情況,可以選擇適當(dāng)?shù)奈恢眉尤敕€(wěn)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(xù)為控制系統(tǒng)供電,有效解決控制系統(tǒng)的供電問題,提升PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力。2.1.2建立準(zhǔn)確的接地系統(tǒng)。面對不同的情況,要選擇適合準(zhǔn)確的接地系統(tǒng),以有效減少電磁干擾。選擇接地的原因是考慮到安全和預(yù)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(tǒng)要應(yīng)用不同的接地方法。單片機PLC控制系統(tǒng)一般選擇直接接地的方式,以達到抗干擾效果[2]。進行系統(tǒng)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(huán)境下,要在接線過程中做到一點接地和串聯(lián)。集中接地方式和以上方式有所不同,主要選擇并聯(lián)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(tǒng)受到干擾,應(yīng)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??刂葡到y(tǒng)中有著多種不同的線,應(yīng)按相關(guān)要求將線合理分開布線[3]。對于開關(guān)量和模擬量信號線而言,也應(yīng)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(shù)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(yīng)用晶體管,但其容易出現(xiàn)漏電情況,要提前準(zhǔn)備適合的材質(zhì),在輸出、輸入端解決,以并聯(lián)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(yīng)用具體信號,以免損壞相關(guān)構(gòu)件。要正確認識和應(yīng)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(xué)的電纜敷設(shè)方式。合理應(yīng)用電纜敷設(shè)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(yīng)根據(jù)具體的信號類型進行傳輸,敷設(shè)過程要有序進行,根據(jù)信號種類完成敷設(shè),按照相關(guān)要求和規(guī)定工作。如果采用同電纜的不同導(dǎo)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(yīng)嚴(yán)格要求敷設(shè)電纜的數(shù)量,確定一定的層數(shù),相繼進行敷設(shè),敷設(shè)時要考慮硬件設(shè)施,防止電磁干擾。2.1.5減小空間電磁輻射的干擾。應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)時,要充分考慮系統(tǒng)內(nèi)電路的干擾因素,盡量避免其接觸到電磁爐等容易產(chǎn)生干擾的環(huán)境。如果無法做到有效避免接觸環(huán)境,可嘗試?yán)媒饘俸袑ζ涮幚恚瑢饘俸羞M行相應(yīng)的設(shè)計,滿足一定的空間要求,使其有效進行散熱和通風(fēng),抑制其對單片機PLC控制系統(tǒng)的干擾。2.1.6采用光電隔離技術(shù)。光電隔離技術(shù)主要是發(fā)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(xiàn)形式是光電耦合器能夠?qū)a(chǎn)生的信號通過內(nèi)部構(gòu)件使其成為光信號,將其轉(zhuǎn)化為電信號,進一步使輸入、輸出信號進行相應(yīng)的電隔離,有效提升單片機PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力。根據(jù)光信號的作用,完成信號的順利傳輸,使其應(yīng)用更廣[4]。
2.2進行合理的軟件設(shè)計
工作過程中必然會受到一定的干擾影響,應(yīng)制定相應(yīng)的措施有效預(yù)防干擾影響。PLC控制系統(tǒng)中,應(yīng)科學(xué)合理地設(shè)計軟件,避免造成干擾,通過對系統(tǒng)的抗干擾處理,提高相應(yīng)的抗干擾能力。分析軟件構(gòu)造的可靠性,進行數(shù)字濾波,在一定時間內(nèi)預(yù)防干擾,按時對參考位置進行考查,防止出現(xiàn)電位漂移的情況,合理利用信息冗余技術(shù)。PLC控制系統(tǒng)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(tǒng)的抗干擾能力。2.2.1屏蔽可能出現(xiàn)的錯誤信號。具體工作過程中產(chǎn)生的電磁是較為復(fù)雜的,僅憑借硬件設(shè)施無法有效提升干擾能力,還需制定相應(yīng)的軟件措施。PLC控制系統(tǒng)中,循環(huán)過程中大多數(shù)物質(zhì)是多變的,但也有相對靜止的,如在一些環(huán)節(jié)中時間是固定的,且發(fā)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(yīng)的措施,完成對定時器數(shù)據(jù)信息的搜集,及時屏蔽可能會出現(xiàn)的錯誤信號。同時,要在有效時間內(nèi)進行,一般是在打開開關(guān)時進行搜集。2.2.2利用時間檢測提示。機器設(shè)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(fā)生較大改變??梢赃m當(dāng)參考這些時間,對控制器及時發(fā)出信號,當(dāng)外部結(jié)構(gòu)開始工作時,要將定時器打開,設(shè)置相關(guān)參數(shù),正常情況下,設(shè)置的參數(shù)要比原先的工作時間長,所占比例應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)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(tǒng)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(nèi)對觸點會產(chǎn)生相應(yīng)的作用,導(dǎo)致發(fā)生不同時間內(nèi)的抖動情況,這種情況的出現(xiàn)會直接導(dǎo)致傳出錯誤信號,應(yīng)有效消除觸點可能存在的抖動干擾。2.2.4可利用的相關(guān)技術(shù)。應(yīng)用數(shù)字濾波技術(shù)。此技術(shù)和硬件設(shè)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(gòu)件的穩(wěn)定性,要達到2次以上重復(fù)開關(guān)的操作動作。設(shè)定軟件陷阱。這是將失去作用的程序完成恢復(fù),使之處于起始狀態(tài)。一般情況下是利用NOP或跳轉(zhuǎn)方式完成軟件陷阱的設(shè)置。比如,在沒有應(yīng)用過的空間單元內(nèi)執(zhí)行數(shù)個操作指令,如果程序失去作用,當(dāng)PC對準(zhǔn)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(jù)可利用的環(huán)節(jié)自動跳轉(zhuǎn)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(tǒng)產(chǎn)生不利影響,設(shè)定軟件陷阱能夠提升PLC控制系統(tǒng)的可靠性。數(shù)據(jù)備份是比較常見的,為了確保控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,要將多個單獨的存儲器進行更為細化的信息內(nèi)容備份,充分利用數(shù)據(jù)存儲器多空間的優(yōu)勢完成數(shù)據(jù)存儲和備份。存儲和備份過程要以抗干擾能力為前提,堅持?jǐn)?shù)據(jù)安全的基本原則,確保在一定時間內(nèi)完整地對數(shù)據(jù)進行存儲和備份,要根據(jù)存儲器的實際情況合理利用,避免備份過程出現(xiàn)問題,以嚴(yán)謹(jǐn)和負責(zé)的態(tài)度合理設(shè)計軟件,維護軟件系統(tǒng)安全。
3結(jié)語
單片機PLC控制系統(tǒng)受到的干擾較多,為了有效提高抗干擾能力,必須重視系統(tǒng)硬件檢測和維護。要科學(xué)規(guī)劃硬件線路,嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求設(shè)計軟件,靈活多變地運用編程,不斷增強PLC控制系統(tǒng)的抗干擾效果,確保其能夠穩(wěn)定運行,進一步促進工業(yè)設(shè)施的應(yīng)用發(fā)展。
參考文獻:
[1]吳璇.淺談PLC與單片機技術(shù)的選用[J].電腦知識與技術(shù)(學(xué)術(shù)版),2019,15(03):2.
[2]朱笑天,倪健斌.PLC與單片機技術(shù)的應(yīng)用分析[J].集成電路應(yīng)用,2021,38(01):2.
[3]肖萍.芻議PLC控制技術(shù)的優(yōu)勢及抗干擾措施的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程,2021,(15):2.
[4]陳潔,嚴(yán)俊高.“用STC單片機制作板式PLC及其應(yīng)用實例”連載三、轉(zhuǎn)換軟件[J].電世界,2021,62(09):5.
[5]薛輝.基于PLC技術(shù)在電氣設(shè)備控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].休閑,2021,(14):1.
[6]姚儀遵.基于PLC技術(shù)的機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化[J].科學(xué)咨詢,2021,(14):2.
作者:劉成芳 單位:山東華宇工學(xué)院