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 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— 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— 大正向偏差值
ll— 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、 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。