保證機電系統(tǒng)穩(wěn)健運行的幾點注意

摘 要：本文從硬件及軟件的角度概括了設(shè)計機電系統(tǒng)時應(yīng)采用的保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的方法。

關(guān)鍵詞：硬件；軟件；穩(wěn)定；系統(tǒng)

一、軟件設(shè)計時應(yīng)注意的問題

通過硬件要根本消除干擾的影響是不可能的，因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計時，要進行抗干擾處理，從而進一步提高系統(tǒng)的可靠性。

當(dāng)使用按鈕、開關(guān)、繼電器接觸器觸點作為PLC輸入信號時，會不可避免產(chǎn)生抖動，引起系統(tǒng)誤動作。在這種情況下，可采用定時器延時方法來去掉抖動，定時時間根據(jù)觸點抖動情況和系統(tǒng)要求的響應(yīng)速度而定，這樣可保證觸點確實穩(wěn)定閉合（或斷開）后才執(zhí)行特定的處理任務(wù)。

對于模擬信號可采用多種軟件濾波方法來提高數(shù)據(jù)的可靠性。常用的數(shù)字濾波方法有程序判斷濾波、中值濾波、滑動平均值濾波、防脈沖干擾平均值濾波、算術(shù)平均值濾波、去極值平均濾波等。

程序判斷濾波適用于對采樣信號因受到隨機干擾或傳感器不穩(wěn)定而引起的失真進行濾波。設(shè)計時根據(jù)經(jīng)驗確定兩次采樣允許的最大偏差，如果先后兩次采樣的信號差值大于偏差，表明輸入是干擾信號，應(yīng)去掉，用上次采樣值作為本次采樣值；如果差值不大于偏差，則本次采樣值有效。

二、硬件設(shè)計時應(yīng)當(dāng)主要的問題

1.選擇抗干擾能力強的產(chǎn)品

根據(jù)各廠家PLC抗干擾性能的優(yōu)劣，選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品，其包括了電磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干擾的能力。其次是共模擬制比、耐壓能力、允許在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環(huán)境中工作等。特別要考察該型號PLC在類似工作環(huán)境中的使用情況。

2.采用性能好的電源

由于電網(wǎng)對PLC控制系統(tǒng)的干擾主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入。PLC系統(tǒng)的供電電源一般都采用隔離性能較好的電源，對變送器的電源及與PLC有直接電氣連接的儀表的供電電源應(yīng)選擇分布電容小、采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)的產(chǎn)品，以減少對PLC系統(tǒng)的干擾。此外，PLC電源要與整個供電系統(tǒng)的動力電源分開，一般在進入PLC系統(tǒng)時加屏蔽隔離變壓器。利用分離供電系統(tǒng)將控制器、I/O通道和其他設(shè)備的供電采用各自的隔離變壓器分離開來，也有助于抑制電網(wǎng)干擾。

3.電纜的選擇和敷設(shè)

PLC控制系統(tǒng)的電路中有電源線、輸入/輸出線、動力線和接地線，布線不當(dāng)則會造成電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)等干擾，因此必須按照特定的要求布線。布線時要將PLC的輸入輸出線與其他控制線分開，不要共用一條電纜。開關(guān)量信號線與模擬量信號線也應(yīng)分開布線，而且后者應(yīng)采用屏蔽線，并且將屏蔽層接地。數(shù)字傳送線也要采用屏蔽線，并且要將屏蔽層接地。

4.安裝中的抗干擾措施

（1）濾波器、隔離穩(wěn)壓器應(yīng)設(shè)在PLC控制柜的電源進線口處，不讓干擾進入控制柜內(nèi)，或盡量縮短進線距離。

（2）PLC控制柜應(yīng)盡可能遠離高壓柜、大動力設(shè)備和高頻設(shè)備。

（3）PLC要盡可能遠離繼電器之類的電磁線圈和容易產(chǎn)生電弧的觸點。

（4）PLC要遠離發(fā)熱的電氣設(shè)備或其他熱源，并放在通風(fēng)良好的位置上。

（5）PLC的外部要有可靠的防水措施，以防止雨水進入，造成機器損壞。

（6）PLC的基本單元與擴展單元之間電纜傳送的信號小、頻率高，很容易受干擾，不能其他的連線埋在同一線槽內(nèi)。

（7）PLC的IO回路配線，必須使用壓接端子或單股線，不宜用多股絞合線直接與PLC的接線端子連接，否則容易出現(xiàn)火花。

（8）與PLC安裝在同一控制柜內(nèi)，雖不是由PLC控制的感性元件，也應(yīng)并聯(lián)RC或二極管消弧電路。

5.輸入接線

PLC一般接收行程開關(guān)、限位開關(guān)等輸入的開關(guān)量信號。輸入接線端子是PLC與外部傳感器負載轉(zhuǎn)換信號的連接端口。輸入器件可以是任何無源的觸點或集電極開路的NPN型晶體管。輸入器件接通時，輸入端接通，輸入回路閉合，同時輸入指示的發(fā)光二極管亮。

6.輸出接線

輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出。當(dāng)PLC的輸出繼電器或晶閘管動作時，相應(yīng)的輸出端與公共端之間接通。在不同組中，可采用不同類型（直流或交流）和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級。

作者簡介：

趙建偉，男，高級工程師，從事機電一體化技術(shù)專業(yè)的教學(xué)與科研工作。

（作者單位：陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系）