摘 要:本文從硬件及軟件的角度概括了設(shè)計(jì)機(jī)電系統(tǒng)時(shí)應(yīng)采用的保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的方法。
關(guān)鍵詞:硬件;軟件;穩(wěn)定;系統(tǒng)
一、軟件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
通過(guò)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(jì)時(shí),要進(jìn)行抗干擾處理,從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。
當(dāng)使用按鈕、開(kāi)關(guān)、繼電器接觸器觸點(diǎn)作為PLC輸入信號(hào)時(shí),會(huì)不可避免產(chǎn)生抖動(dòng),引起系統(tǒng)誤動(dòng)作。在這種情況下,可采用定時(shí)器延時(shí)方法來(lái)去掉抖動(dòng),定時(shí)時(shí)間根據(jù)觸點(diǎn)抖動(dòng)情況和系統(tǒng)要求的響應(yīng)速度而定,這樣可保證觸點(diǎn)確實(shí)穩(wěn)定閉合(或斷開(kāi))后才執(zhí)行特定的處理任務(wù)。
對(duì)于模擬信號(hào)可采用多種軟件濾波方法來(lái)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(dòng)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(duì)采樣信號(hào)因受到隨機(jī)干擾或傳感器不穩(wěn)定而引起的失真進(jìn)行濾波。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定兩次采樣允許的最大偏差,如果先后兩次采樣的信號(hào)差值大于偏差,表明輸入是干擾信號(hào),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(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)主要的問(wèn)題
1.選擇抗干擾能力強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)度和多高頻率的磁場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)境中工作等。特別要考察該型號(hào)PLC在類(lèi)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(duì)PLC控制系統(tǒng)的干擾主要通過(guò)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(jìn)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(duì)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(duì)PLC系統(tǒng)的干擾。此外,PLC電源要與整個(gè)供電系統(tǒng)的動(dòng)力電源分開(kāi),一般在進(jìn)入PLC系統(tǒng)時(shí)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(kāi)來(lái),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(dòng)力線和接地線,布線不當(dāng)則會(huì)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(shí)要將PLC的輸入輸出線與其他控制線分開(kāi),不要共用一條電纜。開(kāi)關(guān)量信號(hào)線與模擬量信號(hào)線也應(yīng)分開(kāi)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(jìn)線口處,不讓干擾進(jìn)入控制柜內(nèi),或盡量縮短進(jìn)線距離。
(2)PLC控制柜應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離高壓柜、大動(dòng)力設(shè)備和高頻設(shè)備。
(3)PLC要盡可能遠(yuǎn)離繼電器之類(lèi)的電磁線圈和容易產(chǎn)生電弧的觸點(diǎn)。
(4)PLC要遠(yuǎn)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(jìn)入,造成機(jī)器損壞。
(6)PLC的基本單元與擴(kuò)展單元之間電纜傳送的信號(hào)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(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)等輸入的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。輸入接線端子是PLC與外部傳感器負(fù)載轉(zhuǎn)換信號(hào)的連接端口。輸入器件可以是任何無(wú)源的觸點(diǎn)或集電極開(kāi)路的NPN型晶體管。輸入器件接通時(shí),輸入端接通,輸入回路閉合,同時(shí)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(dú)立輸出和公共輸出。當(dāng)PLC的輸出繼電器或晶閘管動(dòng)作時(shí),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(lèi)型(直流或交流)和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類(lèi)型、同一電壓等級(jí)。
作者簡(jiǎn)介:
趙建偉,男,高級(jí)工程師,從事機(jī)電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)與科研工作。
(作者單位:陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系)