利用PLC組態軟件消除干擾的方法解析

　　摘要：隨著科學技術的發展,可編程序控制器PLC在工業控制中的廣泛應用,它的可靠性直接關系到工業企業的安全生產和經濟運行。而PLC控制系統的抵抗干擾的能力是整個生產系統可靠運行的關鍵。目前,各種類型的可編程序控制器PLC一般集中安裝在集控室或是生產現場,它們大都處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環境中。所以,要提高PLC控制系統的可靠性，一是需要PLC生產廠家提高PLC硬件的抗*力,二是需要工程設計人員充分利用PLC組態軟件來消除干擾,這樣才能有效地增強系統的抗干擾的性能。
　　　　
　　引言：
　　
　　PLC控制系統由于具有功能強、程序設計簡單、擴展性好、維護方便、可靠性高、能適應比較惡劣的工業環境的特點,因此在工業企業廣泛應用。但是由于工業環境條件惡劣,以及各種工業電磁,輻射干擾等,影響PLC控制系統的正常工作,因此必須重視PLC控制系統的抗干擾設計。為防止干擾,可以采用硬件和軟件相結合的抗干擾方法。防止硬件干擾的方法有：1采用性能優良的電源來抑制電網引入的干擾2電纜的選擇與鋪設來降低電磁干擾3完善接地系統4采用光電隔離來抑制輸入輸出電路引入的干擾等。
　　
　　而利用PLC軟件來減少干擾是PLC控制系統正常、穩定工作的重要環節。下面主要分析在生產實踐中應用的利用PLC組態軟件來減少干擾的方法:
　　
　　一、減少數字量輸入擾動的方法
　　
　　1、計數器法

　　　　
　　CON—計數器
　　
　　NOT—非門
　　
　　RS—復位優先觸發器
　　
　　IN—輸入
　　
　　OUT—輸出
　　
　　N—脈沖采樣個數
　　
　　注釋：當外部有信號輸入時，控制系統采集連續的N個脈沖使RS觸發器輸出為“1”，只有當外部輸入信號由“1”變成“0”時，RS觸發器的復位端為“1”，將RS觸發器的輸出復位成“0”。而當有瞬間干擾脈沖時，CON計數器將采集不到連續的N個脈沖，CON計數器無法輸出，這就起到了減少干擾的作用。（N一般情況下取2）
　　
　　優點：響應速度快，對周期性的瞬時干擾起到了一定的抑制作用。
　　
　　缺點：不能消除超過CON計數器采樣時間的干擾。
　　
　　2、延遲輸入法

　　　　
　　IN—輸入
　　
　　OUT—輸出
　　
　　TIME（ET）—延時時間
　　
　　TON—延時輸出（其曲線如下圖）　　　　
　　注釋：當輸入IN=1時，啟動計數器直到計時時間（PT）=延時時間，OUT=1。當計數器計時時間〈延時時間，OUT=0。延時時間取1S以內。
　　
　　優點：消除了短時的周期干擾。
　　
　　缺點：響應速度慢，不利于信號的快速傳輸。
　　
　　二、減少模擬量輸入擾動的方法
　　
　　1、限幅法

　　　　
　　MOVE—移動保持指令（使能端EN=1，OUT=IN。EN=0，OUT保持前次值）
　　
　　GE—大于等于指令（OUT=1，IFIN1≥IN2）
　　
　　LE—小于等于指令（OUT=1，IFIN1≤IN2）
　　
　　HL—上限設定值
　　
　　LL—下限設定值
　　
　　注釋：當模擬量輸入信號在HL和LL之間時，OUT=IN。當IN-AI信號超出或等于HL或LL時，GE或LE判斷IN-AI信號，使OUT1或OUT2輸出“1”去封鎖MOVE，從而保持MOVE的輸出為HL或LL的設定值。也就起到了限幅的作用。
　　
　　優點：能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾。
　　
　　缺點：平滑度差。
　　
　　2、延遲濾波限幅法

　　　　
　　MOVE—移動保持指令（使能端EN=1，OUT=IN。EN=0，OUT保持前次值）
　　
　　GE—大于等于指令（OUT=1，IFIN1≥IN2）
　　
　　LE—小于等于指令（OUT=1，IFIN1≤IN2）
　　
　　HL—上限設定值
　　
　　LL—下限設定值
　　
　　LG—延遲濾波指令（其曲線如下圖）
　　
　　TIME—延遲濾波時間　　　　
　　注釋：功能基本和限幅法相同，只是在輸入端增加了一個延遲濾波器，對輸入信號起到了延遲緩沖的濾波。
　　
　　優點：有效地抑制了周期性的脈沖干擾。平滑度比限幅法有所改善。
　　
　　缺點：信號響應速度減緩。
　　
　　3、延遲濾波比較法

　　　　
　　LG—延遲濾波器
　　
　　SUB—減法指令
　　
　　ABS—值指令
　　
　　GE—大于等于指令
　　
　　HL—zui大偏差值
　　
　　TIME—延遲濾波時間
　　
　　注釋：正常情況輸入信號IN-AI經過一階延遲濾波后直接輸出，OUT=IN-AI的值；當有突變信號時，輸入信號IN-AI經過一階延遲濾波后與含有突變信號的輸入信號IN-AI相減取值（無論出現正偏差還是負偏差），與HL值比較，若大于等于HL的預設值，OUT1=1，將LG—延遲濾波器切換成跟蹤狀態，此時OUT就保持了輸入信號IN-AI突變前的值。直到突變信號減弱，OUT1=0，OUT=IN-AI。
　　
　　優點：對周期性干擾具有良好的抑制作用。平滑度高。
　　
　　缺點：靈敏度取決于TIME—延遲濾波時間的大小。
　　

　　
　　LG—延遲濾波器
　　
　　SUB—減法指令
　　
　　GE—大于等于指令
　　
　　LE—小于等于指令
　　
　　OR—或門（自做的DFB功能塊）
　　
　　NOT—非門
　　
　　TON—延時輸出
　　
　　EOR—異或門
　　
　　MOV—移動保持指令
　　
　　PI—比例積分調節器
　　
　　HL—zui大正向偏差值
　　
　　LL—zui大負向偏差值
　　
　　TIME—延遲濾波時間
　　
　　TIME1—延遲輸出時間
　　
　　TIME2—延遲濾波時間
　　
　　注釋：參數設置：LG（TIME=1S），TON（TIME1=10S），LG1（TIME=30S），HL=0。2，LL=-0。2，PI（TI=10S，將P放開封鎖成為純積分調節器）
　　
　　四、小信號在變化幅度中變化時
　　
　　1、zui終狀態：此時為穩態，輸入與輸出相近。OR輸出為“0”，NOT=1，TON時間已超出10S，EOR=0，MOV不保持，PI不積分，SUB=0，信號走PI的跟蹤回路，LG1濾波后輸出。正常的信號流向：IN→LG→PI的跟蹤→LG1（濾波30S）→輸出
　　
　　2、小信號的暫態變化：（在TON=10S之前）OR=0，NOT=1，TON未到10S，EOR=1，MOV保持，PI積分作
　　
　　用，LG1未起作用，輸出跨越LG1（TIME=30S），直接到輸出端，此時為線性跟蹤濾波狀態。
　　
　　五、信號大幅度變化時（≥HL，≤LL）
　　
　　OR=1，NOT=0，TON不起作用，EOR=0，所以LG1（TIME=30S）不起作用，PI不起作用走跟蹤。正常的信號流向：IN→LG→PI的跟蹤→LG1的跟蹤→輸出
　　
　　六、總結：
　　
　　1、小信號在10秒之內，經過LG（TIME=1S），PI的積分作用，跳過LG1（TIME=30S），直接輸出，實現輸入信號的濾波和跟蹤狀態。
　　
　　2、小信號在10秒之后，經過LG（TIME=1S），PI的跟蹤和LG1（TIME=30S）跟蹤輸入。
　　
　　3、大信號變化時，LG（TIME=1S）作用，LG1（TIME=30S）不起作用，此時為輸出快速跟蹤。
　　
　　優點：對于被測參數有較好的濾波效果，對周期性干擾具有良好的抑制作用，平滑度高。
　　
　　缺點：對于變化緩慢的輸入信號響應慢。
　　
　　七、結束語
　　
　　上述所分析的方法，均在生產實際中得到檢驗，取得了一定的效果，并隨著生產實際的需要和經驗的積累，不斷完善其對干擾的軟件處理方法。