摘要: 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,可編程序控制器plc在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用,它的可靠性直接關(guān)系到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行。而plc控制系統(tǒng)的抵抗干擾的能力是整個生產(chǎn)系統(tǒng)可靠運行的關(guān)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(chǎn)現(xiàn)場,它們大都處在強電電路和強電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。所以,要提高plc控制系統(tǒng)的可靠性,一是需要plc生產(chǎn)廠家提高plc硬件的抗干擾能力,二是需要工程設(shè)計人員充分利用plc組態(tài)軟件來消除干擾,這樣才能有效地增強系統(tǒng)的抗干擾的性能。
關(guān)鍵字:抗干擾的方法 plc
引言:
plc控制系統(tǒng)由于具有功能強、程序設(shè)計簡單、擴展性好、維護方便、可靠性高、能適應(yīng)比較惡劣的工業(yè)環(huán)境的特點,因此在工業(yè)企業(yè)廣泛應(yīng)用。但是由于工業(yè)環(huán)境條件惡劣,以及各種工業(yè)電磁,輻射干擾等,影響plc控制系統(tǒng)的正常工作,因此必須重視plc控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計。為防止干擾,可以采用硬件和軟件相結(jié)合的抗干擾方法。 防止硬件干擾的方法有:1采用性能優(yōu)良的電源來抑制電網(wǎng)引入的干擾2電纜的選擇與鋪設(shè)來降低電磁干擾3完善接地系統(tǒng)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(tǒng)正常、穩(wěn)定工作的重要環(huán)節(jié)。下面主要分析在生產(chǎn)實踐中應(yīng)用的利用plc組態(tài)軟件來減少干擾的方法:
一、減少數(shù)字量輸入擾動的方法
1、 計數(shù)器法
圖1
con—計數(shù)器
not—非門
rs—復(fù)位優(yōu)先觸發(fā)器
in—輸入
out—輸出
n—脈沖采樣個數(shù)
注釋:當(dāng)外部有信號輸入時,控制系統(tǒng)采集連續(xù)的n個脈沖使rs觸發(fā)器輸出為“1”,只有當(dāng)外部輸入信號由“1”變成“0”時,rs觸發(fā)器的復(fù)位端為 “1”,將rs觸發(fā)器的輸出復(fù)位成“0”。而當(dāng)有瞬間干擾脈沖時,con計數(shù)器將采集不到連續(xù)的n個脈沖,con計數(shù)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(yōu)點:響應(yīng)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(shù)器采樣時間的干擾。
2、延遲輸入法
圖2
in—輸入
out—輸出
time(et)—延時時間
ton—延時輸出(其曲線如下圖)
圖3
注釋:當(dāng)輸入in=1時,啟動計數(shù)器直到計時時間(pt)=延時時間,out=1。當(dāng)計數(shù)器計時時間〈延時時間,out=0。延時時間 好取1s以內(nèi)。
優(yōu)點:消除了短時的周期干擾。
缺點:響應(yīng)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
圖4
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,if in1≥in2)
le—小于等于指令(out=1,if in1≤in2)
hl—上限設(shè)定值
ll—下限設(shè)定值
注釋:當(dāng)模擬量輸入信號在hl和ll之間時,out=in。當(dāng)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(shè)定值。也就起到了限幅的作用。
優(yōu)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
圖5
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,if in1≥in2)
le—小于等于指令(out=1,if in1≤in2)
hl—上限設(shè)定值
ll—下限設(shè)定值
lg—延遲濾波指令(其曲線如下圖)
time—延遲濾波時間
圖6
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(yōu)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(yīng)速度減緩。
3、延遲濾波比較法
圖7
lg—延遲濾波器
sub—減法指令
abs—絕對值指令
ge—大于等于指令
hl— 大偏差值
time—延遲濾波時間
注釋:正常情況輸入信號in-ai經(jīng)過一階延遲濾波后直接輸出,out=in-ai的值;當(dāng)有突變信號時,輸入信號in-ai經(jīng)過一階延遲濾波后與含有突變信號的輸入信號in-ai相減取絕對值(無論出現(xiàn)正偏差還是負(fù)偏差),與hl值比較,若大于等于hl的預(yù)設(shè)值,out1=1,將lg—延遲濾波器切換成跟蹤狀態(tài)www.plcs.cn,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(yōu)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。
4、積分消抖濾波法
圖8
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(diào)節(jié)器
hl— 大正向偏差值
ll— 大負(fù)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(shù)設(shè)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(diào)節(jié)器)
一、 小信號在變化幅度中變化時
1、 終狀態(tài):此時為穩(wěn)態(tài),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(tài)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(tài)。
二、 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
三、 總結(jié):
1、 小信號在10秒之內(nèi),經(jīng)過lg(time=1s),pi的積分作用,跳過lg1(time=30s),直接輸出,實現(xiàn)輸入信號的濾波和跟蹤狀態(tài)。
2、 小信號在10秒之后,經(jīng)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(yōu)點: 對于被測參數(shù)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(yīng)慢。
結(jié)束語
上述所分析的方法,均在生產(chǎn)實際中得到檢驗,取得了一定的效果,并隨著生產(chǎn)實際的需要和經(jīng)驗的積累,不斷完善其對干擾的軟件處理方法。