概述

自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC着绷，有的是集中安裝在控制室佳珊，有的是分散安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各單機(jī)設(shè)備上池粘，雖然它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中戴悔，但PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制裝置繁触，在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力关揣、運(yùn)行穩(wěn)定性和較高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用土辩，但是由于它直接和現(xiàn)場(chǎng)的I/O設(shè)備相連支救，外來(lái)干擾很容易通過(guò)電源線或I/O傳輸線侵入，從而引起控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作拷淘。PLC受到的干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾各墨。在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境下，外部干擾是隨機(jī)的启涯，與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)贬堵，且干擾源是無(wú)法消除的，只能針對(duì)具體情況加以限制结洼；內(nèi)部干擾與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)黎做，主要通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)交流主電路叉跛，模擬量輸入信號(hào)等引起，可合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)線路來(lái)削弱和抑制內(nèi)部干擾和防止外部干擾蒸殿。要提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性筷厘，就要從多方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

分析硬件電路宏所，提出硬件抗干擾措施

1土汽、PLC控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境

PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用穴示。但是在PLC控制系統(tǒng)中奥挑，如果環(huán)境過(guò)于惡劣，或安裝使用不當(dāng)爽步，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性声锤。PLC使用環(huán)境溫度通常在0℃～55℃范圍內(nèi)，應(yīng)避免太陽(yáng)光直接照射婉肆，安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的器件咽行，同時(shí)應(yīng)保證有足夠大的散熱空間和通風(fēng)條件。環(huán)境濕度一般應(yīng)小于85%衰惜，以保證PLC有良好的絕緣差讼。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場(chǎng)合挤夕，需將PLC封閉安裝赫斥。此外，如果PLC安裝位置有強(qiáng)烈的振動(dòng)源沪么，系統(tǒng)的可靠性也會(huì)降低硼婿，所以應(yīng)采取相應(yīng)的減振措施。

2禽车、PLC的電源與接地

PLC本身的抗干擾能力一般都很強(qiáng)寇漫。通常，只能將PLC的電源與系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備電源分開配線殉摔，對(duì)于電源線來(lái)的干擾州胳，一般都有足夠強(qiáng)的抑制能力。但是逸月，如果遇上特殊情況栓撞，電源干擾特別嚴(yán)重，可加接一個(gè)帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設(shè)備與地之間的干擾碗硬，提高系統(tǒng)的可靠性瓤湘。如果一個(gè)系統(tǒng)中含有擴(kuò)展單元，則其電源必須與基本單元共用一個(gè)開關(guān)控制恩尾，也就是說(shuō)弛说，它們的上電與斷電必須同時(shí)進(jìn)行挽懦。良好的接地是保證PLC安全可靠運(yùn)行的重要條件。

接地的目的通常有兩個(gè)惰衬，其一為了安全铡碧，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗干擾的重要措施之一羔题。接地在消除干擾上起很大的作用愧蔬。這里的接地是指決定系統(tǒng)電位的地，而不是信號(hào)系統(tǒng)歸路的接地鉴何。在PLC控制系統(tǒng)中有許多懸浮的金屬架茴夯，它們是懼空中干擾的空中線，需要有決定電位的地線矢妄。交流地是PLC控制系統(tǒng)供電所必需的屁茁，它通過(guò)變壓器中心點(diǎn)構(gòu)成供電兩條回路之一。這條回路上的電流汇氛、各種諧波電流等是個(gè)嚴(yán)重的干擾源组伐。因此交流地線、直流地線呛靡、模擬地和數(shù)字地等必須分開硕帖。數(shù)字地和模擬地的共點(diǎn)地最好置懸浮方式。地線各點(diǎn)之間的電位差盡可能小铅鲤，盡量加粗地線划提，有條件可采用環(huán)形地線。系統(tǒng)地端子（LG）是抗干擾的中性端子邢享，通常不需要接地鹏往，可是，當(dāng)電磁干擾比較嚴(yán)重時(shí)骇塘，這個(gè)端子需與接大地的端子（GR）連接伊履。

3、PLC的輸入款违、輸出設(shè)備

輸入電路是PLC接受開關(guān)量湾碎、模擬量等輸入信號(hào)的端口，其元器件質(zhì)量的優(yōu)劣奠货、接線方式及是否牢靠也是影響控制系統(tǒng)可靠性的重要因素。以開關(guān)量輸入為例座掘，按鈕递惋、行程開關(guān)的觸點(diǎn)接觸要保持在良好狀態(tài)，接線要牢固可靠驳疚。機(jī)械限位開關(guān)是容易產(chǎn)生故障的元件炬伶，設(shè)計(jì)時(shí)浅腥，應(yīng)盡量選用可靠性高的接近開關(guān)代替機(jī)械限位開關(guān)。此外吻拼，按鈕觸點(diǎn)的選擇也影響到系統(tǒng)的可靠性鱼雇。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，應(yīng)盡量選用可靠性高的元器件局权，對(duì)于模擬量輸入信號(hào)來(lái)說(shuō)礼猪，常用的有4～20mA、0～20mA直流電流信號(hào)拒徐；0～5V硅盹、0～10V直流電壓信號(hào)，電源為直流24V.

對(duì)于開關(guān)量輸出來(lái)說(shuō)莽每，PLC的輸出有繼電器輸出又竞、晶閘管輸出、晶體管輸出三種形式辖备，具體選擇哪種形式的輸出應(yīng)根據(jù)負(fù)載要求來(lái)決定咸唇，選擇不當(dāng)會(huì)使系統(tǒng)可靠性降低，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作拷泽。如晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載疫鹊，晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。此外跌穗，PLC的輸出端子帶負(fù)載能力是有限的订晌，如果超過(guò)了規(guī)定的最大限值，必須外接繼電器或接觸器蚌吸，才能正常工作锈拨。外接繼電器、接觸器羹唠、電磁閥等執(zhí)行元件的質(zhì)量奕枢，是影響系統(tǒng)可靠性的重要因素。常見(jiàn)的故障有線圈短路佩微、機(jī)械故障造成觸點(diǎn)不動(dòng)或接觸不良缝彬。這一方面可以通過(guò)選用高質(zhì)量的元器件來(lái)提高可靠性，另一方面哺眯，在對(duì)系統(tǒng)可靠性及智能化要求較高的場(chǎng)合谷浅，可以根據(jù)電路中電流異常的情況對(duì)輸出單元的一些重點(diǎn)部位進(jìn)行診斷，當(dāng)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)止槽，系統(tǒng)按程序自動(dòng)轉(zhuǎn)入故障處理椅砸，從而提高系統(tǒng)工作的可靠性。若PLC輸出端子接有感性元件，則應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施嫡服，以保護(hù)PLC的輸出觸點(diǎn)桌偎。

為了防止或減少外部配線的干擾，交流輸入伴竹、輸出信號(hào)與直流輸入徊岂、輸出應(yīng)分別使用各自的電纜；對(duì)于集成電路或晶體管設(shè)備的輸入报叁、輸出信號(hào)線田漓、必須使用屏蔽電纜，屏蔽電纜在輸入公杰、輸出側(cè)懸空暮孕，而在控制側(cè)接地，其處理方式如圖2.

軟件抗干擾措施

硬件抗干擾措施的目的是盡可能地切斷干擾進(jìn)入控制系統(tǒng)许起，但由于干擾存在的隨機(jī)性十偶，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下，硬件抗干擾措施并不能將各種干擾完全拒之門外园细，這時(shí)惦积，可以發(fā)揮軟件的靈活性與硬件措施相結(jié)合來(lái)提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

1猛频、利用"看門狗"方法對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控

PLC內(nèi)部具有豐富的軟元件狮崩，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器鹿寻、輔助繼電器等睦柴，利用它們來(lái)設(shè)計(jì)一些程序，可以屏蔽輸入元件的誤信號(hào)毡熏，防止輸出元件的誤動(dòng)作坦敌。在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)，可以利用"看門狗"方法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各組成部分運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控痢法。如用PLC控制某一運(yùn)動(dòng)部件時(shí)狱窘，編程時(shí)可定義一個(gè)定時(shí)器作"看門狗"用，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視财搁。定時(shí)器的設(shè)定值愈饲，為運(yùn)動(dòng)部件所需要的最大可能時(shí)間。在發(fā)出該部件的動(dòng)作指令時(shí)蝉丧，同時(shí)啟動(dòng)"看門狗"定時(shí)器碴纺。若運(yùn)動(dòng)部件在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到指定位置，發(fā)出一個(gè)動(dòng)作完成信號(hào)就留，使定時(shí)器清零悴觅，說(shuō)明監(jiān)控對(duì)象工作正常；否則，說(shuō)明監(jiān)控對(duì)象工作不正常轰蜗，發(fā)出報(bào)警或停止工作信號(hào)。

2莉紊、消抖

在振動(dòng)環(huán)境中自葡，行程開關(guān)或按鈕常常會(huì)因?yàn)槎秳?dòng)而發(fā)出誤信號(hào)，一般的抖動(dòng)時(shí)間都比較短幼潮，針對(duì)抖動(dòng)時(shí)間短的特點(diǎn)恤仁，可用PLC內(nèi)部計(jì)時(shí)器經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)，得到消除抖動(dòng)后的可靠有效信號(hào)坯苹，從而達(dá)到抗干擾的目的隆檀。

3、用軟件數(shù)字濾波的方法提高輸入信號(hào)的信噪比

為了提高輸入信號(hào)的信噪比粹湃，常采用軟件數(shù)字濾波來(lái)提高有用信號(hào)真實(shí)性恐仑。對(duì)于有大幅度隨機(jī)干擾的系統(tǒng)，采用程序限幅法为鳄，即連續(xù)采樣五次裳仆，若某一次采樣值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它幾次采樣的幅值，那么就舍去之孤钦。對(duì)于流量歧斟、壓力、液面偏形、位移等參數(shù)静袖，往往會(huì)在一定范圍內(nèi)頻繁波動(dòng)，則采用算術(shù)平均法俊扭。即用n次采樣的平均值來(lái)代替當(dāng)前值队橙。一般認(rèn)為：流量n=12，壓力n=4最合適忿震。對(duì)于緩慢變化信號(hào)如溫度參數(shù)斗黍，可連續(xù)三次采樣，選取居中的采樣值作為有效信號(hào)肚浴。對(duì)于具有積分器A/D轉(zhuǎn)換來(lái)說(shuō)掷佑，采樣時(shí)間應(yīng)取工頻周期（20ms）的整數(shù)倍。實(shí)踐證明其抑制工頻干擾能力超過(guò)單純積分器的效果淡碟。

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