本文讲述了利用plc组态软件消除干扰的办法。
摘要: 随着科学技术的发展,可编程序控制器plc在工业控制中的广泛应用,它的可靠性直接关系到工业企业的安全生产和经济运行。而plc控制系统的抵抗干扰的能力是整个生产系统可靠运行的关键。目前,各种类型的可编程序控制器plc一般集中安装在集控室或是生产现场,它们大都处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。所以,要提高plc控制系统的可靠性,一是需要plc生产厂家提高plc硬件的抗干扰能力,二是需要工程设计人员充分利用plc组态软件来消除干扰,这样才能有效地增强系统的抗干扰的性能。
关键字:抗干扰的方法 plc
引言:
plc控制系统由于具有功能强、程序设计简单、扩展性好、维护方便、可靠性高、能适应比较恶劣的工业环境的特点,因此在工业企业广泛应用。但是由于工业环境条件恶劣,以及各种工业电磁,辐射干扰等,影响plc控制系统的正常工作,因此必须重视plc控制系统的抗干扰设计。为防止干扰,可以采用硬件和软件相结合的抗干扰方法。 防止硬件干扰的方法有:1采用性能优良的电源来抑制电网引入的干扰2电缆的选择与铺设来降低电磁干扰3完善接地系统4采用光电隔离来抑制输入输出电路引入的干扰等。
而利用plc软件来减少干扰是plc控制系统正常、稳定工作的重要环节。下面主要分析在生产实践中应用的利用plc组态软件来减少干扰的方法:
一、减少数字量输入扰动的方法
1、 计数器法
图1
con—计数器
not—非门
rs—复位优先触发器
in—输入
out—输出
n—脉冲采样个数
注释：当外部有信号输入时，控制系统采集连续的n个脉冲使rs触发器输出为“1”，只有当外部输入信号由“1”变成“0”时，rs触发器的复位端为 “1”，将rs触发器的输出复位成“0”。而当有瞬间干扰脉冲时，con计数器将采集不到连续的n个脉冲，con计数器无法输出，这就起到了减少干扰的作用。（n一般情况下取2）
优点：响应速度快，对周期性的瞬时干扰起到了一定的抑制作用。
缺点：不能消除超过con计数器采样时间的干扰。
2、延迟输入法
图2
in—输入
out—输出
time（et）—延时时间
ton—延时输出（其曲线如下图）
图3
注释：当输入in=1时，启动计数器直到计时时间（pt）=延时时间，out=1。当计数器计时时间〈延时时间，out=0。延时时间最好取1s以内。
优点：消除了短时的周期干扰。
缺点：响应速度慢，不利于信号的快速传输。
二、减少模拟量输入扰动的方法
1、限幅法
图4
move—移动保持指令（使能端en=1，out=in。en=0，out保持前次值）
ge—大于等于指令（out=1，if in1≥in2）
le—小于等于指令（out=1，if in1≤in2）
hl—上限设定值
ll—下限设定值
注释：当模拟量输入信号在hl和ll之间时，out=in。当in-ai信号超出或等于hl或ll时，ge或le判断in-ai信号，使out1或out2输出“1”去封锁move，从而保持move的输出为hl或ll的设定值。也就起到了限幅的作用。
优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。
缺点：平滑度差。
2、延迟滤波限幅法
图5
move—移动保持指令（使能端en=1，out=in。en=0，out保持前次值）
ge—大于等于指令（out=1，if in1≥in2）
le—小于等于指令（out=1，if in1≤in2）
hl—上限设定值
ll—下限设定值
lg—延迟滤波指令（其曲线如下图）
time—延迟滤波时间
图6
注释：功能基本和限幅法相同，只是在输入端增加了一个延迟滤波器，对输入信号起到了延迟缓冲的滤波。
优点：有效地抑制了周期性的脉冲干扰。平滑度比限幅法有所改善。
缺点：信号响应速度减缓。
3、延迟滤波比较法
图7
lg—延迟滤波器
sub—减法指令
abs—绝对值指令
ge—大于等于指令
hl—最大偏差值
time—延迟滤波时间
注释：正常情况输入信号in-ai经过一阶延迟滤波后直接输出，out=in-ai的值；当有突变信号时，输入信号in-ai经过一阶延迟滤波后与含有突变信号的输入信号in-ai相减取绝对值（无论出现正偏差还是负偏差），与hl值比较，若大于等于hl的预设值，out1=1，将lg—延迟滤波器切换成跟踪状态www.plcs.cn，此时out就保持了输入信号in-ai突变前的值。直到突变信号减弱，out1=0，out=in-ai。
优点：对周期性干扰具有良好的抑制作用。平滑度高。
缺点：灵敏度取决于time—延迟滤波时间的大小。
4、积分消抖滤波法
图8
lg—延迟滤波器
sub—减法指令
ge—大于等于指令
le—小于等于指令
or—或门（自做的dfb功能块）
not—非门
ton—延时输出
eor—异或门
mov—移动保持指令
pi—比例积分调节器
hl—最大正向偏差值
ll—最大负向偏差值
time—延迟滤波时间
time1—延迟输出时间
time2—延迟滤波时间
注释：参数设置：lg（time=1s），ton（time1=10s），lg1（time=30s），hl=0。2，ll=-0。2 ，pi（ti=10s，将p放开封锁成为纯积分调节器）
一、 小信号在变化幅度中变化时
1、 最终状态：此时为稳态，输入与输出相近。or输出为“0”，not=1，ton时间已超出10s，eor=0，mov不保持，pi不积分，sub=0，信号走pi的跟踪回路，lg1滤波后输出。正常的信号流向：in→lg→pi的跟踪→lg1（滤波30s）→输出
2、 小信号的暂态变化：（在ton=10s之前）or=0，not=1，ton未到10s，eor=1，mov保持，pi积分作
用，lg1未起作用，输出跨越lg1（time=30s），直接到输出端，此时为线性跟踪滤波状态。
二、 信号大幅度变化时（≥hl，≤ll）
or=1，not=0，ton不起作用，eor=0，所以lg1（time=30s）不起作用，pi不起作用走跟踪。正常的信号流向：in→lg→pi的跟踪→lg1的跟踪→输出
三、 总结：
1、 小信号在10秒之内，经过lg（time=1s），pi的积分作用，跳过lg1（time=30s），直接输出，实现输入信号的滤波和跟踪状态。
2、 小信号在10秒之后，经过lg（time=1s），pi的跟踪和lg1（time=30s）跟踪输入。
3、 大信号变化时，lg（time=1s）作用，lg1（time=30s）不起作用，此时为输出快速跟踪。
优点： 对于被测参数有较好的滤波效果， 对周期性干扰具有良好的抑制作用，平滑度高。
缺点： 对于变化缓慢的输入信号响应慢。
结束语
上述所分析的方法，均在生产实际中得到检验，取得了一定的效果，并随着生产实际的需要和经验的积累，不断完善其对干扰的软件处理方法。
