保證機電系統穩健運行的幾點注意

摘 要：本文從硬件及軟件的角度概括了設計機電系統時應采用的保證系統穩定運行的方法。

關鍵詞：硬件；軟件；穩定；系統

一、軟件設計時應注意的問題

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

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

對于模擬信號可采用多種軟件濾波方法來提高數據的可靠性。常用的數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定而引起的失真進行濾波。設計時根據經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、硬件設計時應當主要的問題

1.選擇抗干擾能力強的產品

根據各廠家PLC抗干擾性能的優劣，選擇有較高抗干擾能力的產品，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境中工作等。特別要考察該型號PLC在類似工作環境中的使用情況。

2.采用性能好的電源

由于電網對PLC控制系統的干擾主要通過PLC系統的供電電源、變送器供電電源和與PLC系統具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入。PLC系統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選擇分布電容小、采用多次隔離和屏蔽及漏感技術的產品，以減少對PLC系統的干擾。此外，PLC電源要與整個供電系統的動力電源分開，一般在進入PLC系統時加屏蔽隔離變壓器。利用分離供電系統將控制器、I/O通道和其他設備的供電采用各自的隔離變壓器分離開來，也有助于抑制電網干擾。

3.電纜的選擇和敷設

PLC控制系統的電路中有電源線、輸入/輸出線、動力線和接地線，布線不當則會造成電磁感應和靜電感應等干擾，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。開關量信號線與模擬量信號線也應分開布線，而且后者應采用屏蔽線，并且將屏蔽層接地。數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、隔離穩壓器應設在PLC控制柜的電源進線口處，不讓干擾進入控制柜內，或盡量縮短進線距離。

（2）PLC控制柜應盡可能遠離高壓柜、大動力設備和高頻設備。

（3）PLC要盡可能遠離繼電器之類的電磁線圈和容易產生電弧的觸點。

（4）PLC要遠離發熱的電氣設備或其他熱源，并放在通風良好的位置上。

（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。

（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，否則容易出現火花。

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

5.輸入接線

PLC一般接收行程開關、限位開關等輸入的開關量信號。輸入接線端子是PLC與外部傳感器負載轉換信號的連接端口。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PLC的輸出繼電器或晶閘管動作時，相應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專業的教學與科研工作。

（作者單位：陜西國防工業職業技術學院機電系）