保证机电系统稳健运行的几点注意

摘 要：本文从硬件及软件的角度概括了设计机电系统时应采用的保证系统稳定运行的方法。

关键词：硬件；软件；稳定；系统

一、软件设计时应注意的问题

通过硬件要根本消除干扰的影响是不可能的，因此在PLC控制系统的软件设计时，要进行抗干扰处理，从而进一步提高系统的可靠性。

当使用按钮、开关、继电器接触器触点作为PLC输入信号时，会不可避免产生抖动，引起系统误动作。在这种情况下，可采用定时器延时方法来去掉抖动，定时时间根据触点抖动情况和系统要求的响应速度而定，这样可保证触点确实稳定闭合（或断开）后才执行特定的处理任务。

对于模拟信号可采用多種软件滤波方法来提高数据的可靠性。常用的数字滤波方法有程序判断滤波、中值滤波、滑动平均值滤波、防脉冲干扰平均值滤波、算术平均值滤波、去极值平均滤波等。

程序判断滤波适用于对采样信号因受到随机干扰或传感器不稳定而引起的失真进行滤波。设计时根据经验确定两次采样允许的最大偏差，如果先后两次采样的信号差值大于偏差，表明输入是干扰信号，应去掉，用上次采样值作为本次采样值；如果差值不大于偏差，则本次采样值有效。

二、硬件设计时应当主要的问题

1.选择抗干扰能力强的产品

根据各厂家PLC抗干扰性能的优劣，选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干扰的能力。其次是共模拟制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等。特别要考察该型号PLC在类似工作环境中的使用情况。

2.采用性能好的电源

由于电网对PLC控制系统的干扰主要通过PLC系统的供电电源、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入。PLC系统的供电电源一般都采用隔离性能较好的电源，对变送器的电源及与PLC有直接电气连接的仪表的供电电源应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的产品，以减少对PLC系统的干扰。此外，PLC电源要与整个供电系统的动力电源分开，一般在进入PLC系统时加屏蔽隔离变压器。利用分离供电系统将控制器、I/O通道和其他设备的供电采用各自的隔离变压器分离开来，也有助于抑制电网干扰。

3.电缆的选择和敷设

PLC控制系统的电路中有电源线、输入/输出线、动力线和接地线，布线不当则会造成电磁感应和静电感应等干扰，因此必须按照特定的要求布线。布线时要将PLC的输入输出线与其他控制线分开，不要共用一条电缆。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线，而且后者应采用屏蔽线，并且将屏蔽层接地。数字传送线也要采用屏蔽线，并且要将屏蔽层接地。

4.安装中的抗干扰措施

（1）滤波器、隔离稳压器应设在PLC控制柜的电源进线口处，不让干扰进入控制柜内，或尽量缩短进线距离。

（2）PLC控制柜应尽可能远离高压柜、大动力设备和高频设备。

（3）PLC要尽可能远离继电器之类的电磁线圈和容易产生电弧的触点。

（4）PLC要远离发热的电气设备或其他热源，并放在通风良好的位置上。

（5）PLC的外部要有可靠的防水措施，以防止雨水进入，造成机器损坏。

（6）PLC的基本单元与扩展单元之间电缆传送的信号小、频率高，很容易受干扰，不能其他的连线埋在同一线槽内。

（7）PLC的IO回路配线，必须使用压接端子或单股线，不宜用多股绞合线直接与PLC的接线端子连接，否则容易出现火花。

（8）与PLC安装在同一控制柜内，虽不是由PLC控制的感性元件，也应并联RC或二极管消弧电路。

5.输入接线

PLC一般接收行程开关、限位开关等输入的开关量信号。输入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的连接端口。输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN型晶体管。输入器件接通时，输入端接通，输入回路闭合，同时输入指示的发光二极管亮。

6.输出接线

输出端接线分为独立输出和公共输出。当PLC的输出继电器或晶闸管动作时，相应的输出端与公共端之间接通。在不同组中，可采用不同类型（直流或交流）和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级。

作者简介：

赵建伟，男，高级工程师，从事机电一体化技术专业的教学与科研工作。

（作者单位：陕西国防工业职业技术学院机电系）