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PLC與人機(jī)界面的抗干擾設(shè)計(jì)應(yīng)注意哪些方面
防止干擾，可選用硬件和軟件的抗干擾辦法，其間，硬件抗干擾是根本和重要的抗干擾辦法，一般從抗和防兩方面下手來抑制和消除干擾源，堵截干擾對體系的耦合通道，下降體系對干擾信號的敏理性。plc操控體系的抗干擾性規(guī)劃是一個(gè)雜亂的體系工程，涉及到詳細(xì)的輸入輸出設(shè)備和工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境，在規(guī)劃抗干擾體系時(shí)要求要綜合考慮各方面的要素。

1、選用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引進(jìn)的干擾

關(guān)于PLC操控器供電的電源，應(yīng)選用非動(dòng)力線路供電，直接從低壓配電室的主母線上選用線供電。選用隔絕變壓器，且變壓器容量應(yīng)比實(shí)際需要大1.2～1.5倍左右，還可在隔絕變壓器前加入濾波器。

關(guān)于變送器和共用信號外表供電應(yīng)挑選分布電容小、選用多次隔絕和屏蔽及漏感技能的配電器。操控器和I/O體系分別由各自的隔絕變壓器供電，并與主電路電源分隔。PLC操控器的24V直流電源盡量不要給外圍的各類傳感器供電,以削減外圍傳感器內(nèi)部或供電線路短路毛病對PLC操控器的干擾。此外，為保證電網(wǎng)饋電不中斷，可選用在線式不間斷供電電源(UPS)供電，UPS具有過壓、欠壓維護(hù)功用、軟件監(jiān)控、與電網(wǎng)隔絕等功用，可進(jìn)步供電的安全牢靠性。關(guān)于一些重要的設(shè)備，溝通供電電路可選用雙路供電體系。

2、正確挑選電纜的和施行敷設(shè)，消除可編程操控器、人機(jī)界面的空間輻射干擾。

不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，選用遠(yuǎn)離技能，信號電纜按傳輸信號品種分層敷設(shè)，相同類型的信號線選用雙絞方法。嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號，防止信號線與動(dòng)力電纜接近平行敷設(shè)，增大電纜之間的夾角，以削減電磁干擾。為了削減動(dòng)力電纜尤其是變頻設(shè)備饋電電纜的輻射電磁干擾，從干擾途徑上隔絕干擾的侵入，要選用屏蔽電力電纜。

3、PLC操控器輸入輸出通道的抗干擾辦法。

輸入模塊的濾波能夠下降輸入信號的線間的差模干擾。為了下降輸入信號與大地間的共模干擾，PLC操控器要良好接地。輸入端有理性負(fù)載時(shí)，關(guān)于溝通輸入信號，可在負(fù)載兩頭并接電容和電阻，關(guān)于直流輸入信號可并接續(xù)流二極管。為了抑制輸入信號線間的寄生電容、與其他線間的寄生電容或耦合所發(fā)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，可選用RC浪涌吸收器。

輸出為溝通理性負(fù)載，可在負(fù)載兩頭并聯(lián)RC浪涌吸收器；若為直流負(fù)載，可并聯(lián)續(xù)流二極管，也要盡可能接近負(fù)載。關(guān)于開關(guān)量輸出的場合，能夠選用浪涌吸收器或晶閘管輸出模塊。別的，選用輸出點(diǎn)串接中心繼電器或光電耦合辦法，可防止PLC操控器輸出點(diǎn)直接接入電氣操控回路，在電氣上*隔絕。

4、PLC操控器抗干擾的軟件辦法。

因?yàn)殡姶鸥蓴_的雜亂性，僅采納硬件抗干擾辦法是不行的，要用PLC操控器的軟件抗干擾技能來加以合作,進(jìn)一步進(jìn)步體系的牢靠性。選用數(shù)字濾波和工頻整形采樣、守時(shí)校對參考點(diǎn)電位等辦法，有用消除周期性干擾、防止電位漂移。選用信息冗余技能，規(guī)劃相應(yīng)的軟件標(biāo)志位；選用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)置軟件維護(hù)等。例如對開關(guān)量輸入信號，選用守時(shí)器延時(shí)的方法多次讀入，成果共同再承認(rèn)有用，進(jìn)步了軟件的牢靠性。

5、正確挑選接地址，完善接地體系。

良好的接地是保證PLC操控器牢靠作業(yè)的重要條件，能夠防止偶爾發(fā)生的電壓沖擊危害，還能夠抑制干擾。完善的接地體系是PLC操控器抗電磁干擾的重要辦法之一。

PLC操控器屬高速低電平操控設(shè)備，應(yīng)選用直接接地方法。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給PLC操控器接上地線，接地址應(yīng)與動(dòng)力設(shè)備的接地址分隔。若達(dá)不到這種要求，也有必要做到與其他設(shè)備公共接地，制止與其他設(shè)備串聯(lián)接地。接地址應(yīng)盡可能接近PLC操控器。會集安置的PLC操控器適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方法，各設(shè)備的柜體中心接地址以獨(dú)自的接地線引向接地極。分散安置的PLC操控器，應(yīng)選用串聯(lián)一點(diǎn)接地方法。接地極的接地電阻小于2Ω，接地極埋在距建筑物10～15m遠(yuǎn)處，并且PLC操控器接地址有必要與強(qiáng)電設(shè)備接地址相距10m以上。假如要用擴(kuò)展單元，其接地址應(yīng)與根本單元的接地址接在一同。

信號源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地；信號源不接地時(shí)，應(yīng)在PLC操控器側(cè)接地。信號線中心有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)結(jié)實(shí)銜接并進(jìn)行絕緣處理，各屏蔽層應(yīng)相互銜接好。挑選恰當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接地，要防止多點(diǎn)接地。

6、正確挑選接地址，完善接地體系。

在挑選設(shè)備時(shí)，首先要了解國產(chǎn)PLC生產(chǎn)廠家給出的抗干擾目標(biāo)，如共模抑制比、差模抑制比、耐壓才干、答應(yīng)在多大電場強(qiáng)度和多高頻率的磁場強(qiáng)度環(huán)境中作業(yè)等，要挑選有較高抗干擾才干的產(chǎn)品，如選用浮地技能、隔絕性能好的可編程操控器、人機(jī)界面HMI。

可編程操控器、人機(jī)界面現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)的抗干擾問題，是雜亂而細(xì)致的?？垢蓴_性規(guī)劃是一個(gè)十分雜亂的體系性工程，涉及到詳細(xì)的輸入輸出設(shè)備和工業(yè)現(xiàn)場的詳細(xì)環(huán)境，要求我們要綜合考慮各方面的要素，有必要依據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，從削減干擾源、堵截干擾途徑等方面進(jìn)行全面的考慮，充分利用各種抗干擾辦法來進(jìn)行可編程操控器、人機(jī)界面的規(guī)劃。才干真實(shí)進(jìn)步可編程操控器、人機(jī)界面HMI現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)的抗干擾才干，確保體系安全安穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

PLC常見的輸入元件有按鈕、行程開關(guān)、挨近開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、撥碼器、各種傳感器等，輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、電磁閥等。正確地銜接輸入和輸出電路，是確保PLC安全可靠作業(yè)的條件。

1、與主令電器元件銜接

如下圖所示是與按鈕、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)等主令電器類輸入設(shè)備的接線示意圖。圖中的PLC為直流匯點(diǎn)式輸入，即一切輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端COM，一起COM端內(nèi)帶有DC24V電源。

2、與旋轉(zhuǎn)編碼器銜接

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種光電式旋轉(zhuǎn)丈量設(shè)備，它將被測的角位移直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號（高速脈沖信號）。因些可將旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖信號直接輸入給PLC，運(yùn)用PLC的高速計(jì)數(shù)器對其脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，以取得丈量結(jié)果。不同類型的旋轉(zhuǎn)編碼器，其輸出脈沖的相數(shù)也不同，有的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A、B、Z三相脈沖，有的只要A、B相兩相，簡略的只要A相。

輸出兩相脈沖的旋轉(zhuǎn)編碼器與FX系列PLC示例，編碼器有4條引線，其間2條是脈沖輸出線，1條是COM端線，1條是電源線。編碼器的電源能夠是外接電源，也可直接運(yùn)用PLC的DC24V電源。電源“-”端要與編碼器的COM端銜接，“+ ”與編碼器的電源端銜接。編碼器的COM端與PLC輸入COM端銜接，A、B兩相脈沖輸出線直接與PLC的輸入端銜接，銜接時(shí)要注意PLC輸入的呼應(yīng)時(shí)刻。有的旋轉(zhuǎn)編碼器還有一條屏蔽線，運(yùn)用時(shí)要將屏蔽線接地。

3、與傳感器銜接

傳感器的品種許多，其輸出辦法也各不相同。當(dāng)選用挨近開關(guān)、光電開關(guān)等兩線式傳感器時(shí)，因?yàn)閭鞲衅鞯穆╇娏鬏^大，可能呈現(xiàn)過錯(cuò)的輸入信號而導(dǎo)致PLC的誤動(dòng)作，此刻可在PLC輸入端并聯(lián)旁路電阻Ｒ。當(dāng)漏電流不足lmA時(shí)能夠不考慮其影響。

4、與多位撥碼開關(guān)銜接

假如PLC控制系統(tǒng)中的某些數(shù)據(jù)需求常常修正，可運(yùn)用多位撥碼開關(guān)與PLC銜接，在PLC外部進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)定。例如一位撥碼開關(guān)能輸入一位十進(jìn)制數(shù)的0～9，或一位十六進(jìn)制數(shù)的0～F。撥碼開關(guān)拼裝在一起，把各位撥碼開關(guān)的COM端連在一起，接在PLC輸入側(cè)的COM端子上。每位撥碼開關(guān)的4條數(shù)據(jù)線按一定次序接在PLC的4個(gè)輸入點(diǎn)上。由圖可見，運(yùn)用撥碼開關(guān)要占用許多PLC 輸入點(diǎn)，所以不是十分必要的場合，一般不要選用這種辦法。

PLC與輸出元件的銜接

PLC開關(guān)量輸出的有：

繼電器輸出：輸出交直流都能夠，電壓規(guī)模寬，電流大，動(dòng)作頻率低，一般1Hz左右。

晶體管輸出：只能輸出直流，一般是30V以下，電流小，動(dòng)作頻率高，高可達(dá)200KHz或更高。

晶閘管輸出：只能輸出溝通，一般是60-450V，電流大，動(dòng)作頻率高，價(jià)格貴。

模擬量輸出的有：

電壓輸出，一般是-10V到+10V電壓輸出。

電流輸出，一般是0-20mA、4-20mA電流輸出。

PLC與輸出設(shè)備銜接時(shí)，不同組（不同公共端）的輸出點(diǎn)，其對應(yīng)輸出設(shè)備（負(fù)載）的電壓類型、等級能夠不同，但同組（相同公共端）的輸出點(diǎn)，其電壓類型和等級應(yīng)該相同。要根據(jù)輸出設(shè)備電壓的類型和等級來決議是否分組銜接。如下圖所示以FX2N為例說明PLC與輸出設(shè)備的銜接辦法。圖中接法是輸出設(shè)備具有相同電源的狀況，所以各組的公共端連在一起，否則要分組銜接。

1、與理性負(fù)載元件銜接

PLC的輸出端常常銜接的是理性輸出設(shè)備（理性負(fù)載），為了按捺理性電路斷開時(shí)發(fā)生的電壓使PLC內(nèi)部輸出元件形成損壞。因而當(dāng)PLC與理性輸出設(shè)備銜接時(shí)，假如是直流理性負(fù)載，應(yīng)在其兩頭并聯(lián)續(xù)流二極管；假如是溝通理性負(fù)載，應(yīng)在其兩頭并聯(lián)阻容吸收電路。

2、與七段LED顯示器銜接

PLC可直接用開關(guān)量輸出與七段LED顯示器的銜接，但假如PLC控制的是多位LED七段顯示器，所需的輸出點(diǎn)是許多的。

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對象的復(fù)雜程度，進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)和I/O點(diǎn)的類型(數(shù)字量、模擬量等)統(tǒng)計(jì)，列出清單。適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存容量的估計(jì)，確定適當(dāng)?shù)牧粲熊浻布Y源余量而不浪費(fèi)資源的機(jī)型(小、中、大型機(jī)器)。

根據(jù)PLC輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點(diǎn)動(dòng)作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或品閘管輸出。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是很重要的。

電磁閥的開閉、大電感負(fù)載、動(dòng)作頻率低的設(shè)備，PLC輸出端采用繼電器輸出或者固態(tài)繼電器輸出;各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動(dòng)/停止應(yīng)采用晶體管輸出。

2.3 確定PLC編程工具

(1) 一般的手持編程器編程。手持編程器只能用商家規(guī)定語句表中的語句表(STL)編程。這種方式效率低，但對于系統(tǒng)容量小、用量小的產(chǎn)品比較適宜，具有體積小、價(jià)格低、易于現(xiàn)場調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。 這主要用于微型PLC的編程。

(2) 圖形編程器編程。圖形編程器采用梯形圖(LAD)編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內(nèi)就可應(yīng)用自如，但該編程器價(jià)格較高,主要用于微型PLC和中檔PLC。

(3) 計(jì)算機(jī)加PLC軟件包編程 。這種方式是效率高的一種方式，但大部分公司的PLC 開發(fā)軟件包價(jià)格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場調(diào)試，主要用于中高檔PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)和軟件編程。

3、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

硬件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)的至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，這關(guān)系著PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。主要包括輸入和輸出電路兩部分。

(1) PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計(jì)。PLC供電電源一般為AC85—240V，適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件(如電源濾波器、1:1隔離變壓器等);隔離變壓器也可以采用雙隔離技術(shù)，即變壓器的初、次級線圈屏蔽層與初級電氣中性點(diǎn)接大地，次級線圈屏蔽層接PLC 輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。

PLC輸入電路電源一般應(yīng)采用DC 24V, 同時(shí)其帶負(fù)載時(shí)要注意容量，并作好防短路措施，這對系統(tǒng)供電安全和PLC安全至關(guān)重要，因?yàn)樵撾娫吹倪^載或短路都將影響PLC的運(yùn)行，一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC輸入電路電源支路加裝適宜的熔絲，防止短路。

(2) PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計(jì)。依據(jù)生產(chǎn)工藝要求，各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動(dòng)停止應(yīng)采用晶體管輸出，它適應(yīng)于高頻動(dòng)作，并且響應(yīng)時(shí)間短;如果PLC 系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6 次以下，應(yīng)繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設(shè)計(jì)簡單，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。

如果PLC輸出帶電磁線圈等感性負(fù)載，負(fù)載斷電時(shí)會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護(hù)PLC。

前期的工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程中，由繼電器建立的操控體系逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)范疇早的操控體系，并且運(yùn)用越來越廣泛。但繼電器操控體系一般只能針對某一斷定的動(dòng)作次序或生產(chǎn)工藝而規(guī)劃，其操控功用也局限于邏輯操控、定時(shí)、計(jì)數(shù)等一些簡略的操控需求，還存在著布線多、接線復(fù)雜的狀況， 一旦動(dòng)作次序或生產(chǎn)工藝發(fā)作變化，就必須從頭進(jìn)行規(guī)劃、布線、設(shè)備和調(diào)試，構(gòu)成時(shí)刻和資金的嚴(yán)重因而隨著生產(chǎn)規(guī)劃的逐漸擴(kuò)展，繼電器操控體系由于其體積大、耗電多、牢靠性差、壽命短、運(yùn)轉(zhuǎn)速度慢、適應(yīng)性差等原因，已越來越難以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。

一、PLC 的產(chǎn)生和定義

1968年美國大的轎車制作商通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)轎車類型不斷更新的需求，并能在競爭劇烈的轎車工業(yè)中占有優(yōu)勢，提出要研制一種新型的

工業(yè)操控設(shè)備來替代繼電器操控設(shè)備，為此，擬定了10項(xiàng)公開招標(biāo)的技術(shù)要求，即：

1）編程簡略，可在現(xiàn)場修正程序。

2）維護(hù)便利，是插件式。

3）牢靠性高于繼電器操控柜。

4）體積小于繼電器操控柜。

5）可將數(shù)據(jù)直接送入辦理計(jì)算機(jī)。

6）在本錢上可與繼電器操控柜競爭。

7）輸入可所以溝通115V。

8）輸出可所以溝通115V，2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等。

9）在擴(kuò)展時(shí)，原有體系只需很小變更。

10）用戶程序存儲器容量至少能擴(kuò)展到4K。

依據(jù)招標(biāo)的技術(shù)要求，第二年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了上*臺PLC，并在通用轎車公司主動(dòng)設(shè)備線上試用成功。這種新型的工控設(shè)備，以其體積小、可變性好、牢靠性高、運(yùn)用壽命長、簡略易懂、操作維護(hù)便利等一系列長處，很快就在美國的許多行業(yè)里得到推廣運(yùn)用，也受到了上許多國家的高度重視。1971年，日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了他們的第1臺PLC。1973年，西歐國家也研制出他們的第1臺PLC。而我國也從1974年開端研制了相應(yīng)的產(chǎn)品，并于1977年開端運(yùn)用于工控范疇。

前期的PLC上選用了計(jì)算機(jī)的規(guī)劃思維，但功用上比較簡略，只能完成次序操控，僅有邏輯運(yùn)算等簡略功用，所以人們將它稱為可編程邏輯操控器（Programmable Logic Controller）簡稱為PLC。

到了20世紀(jì)70年代末至20世紀(jì)80年代初期，微處理器日趨老練，PLC的處理速度也大大進(jìn)步，一起添加了許多功用。例如：在軟件方面，堅(jiān)持了原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功用的基礎(chǔ)上，還添加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通訊、自確診等功用；在硬件方面，在堅(jiān)持原有的開關(guān)量模塊的基礎(chǔ)上，還添加了模仿量模塊、長途I/O模塊以及各種特殊功用的模塊，并擴(kuò)展了存儲器的容量，并且還供給一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，因而功用上有了較大的進(jìn)步，為此，美國電氣制作協(xié)會將可編程序邏輯操控器正式命名為可編程序操控器（Programmable Controller），簡稱PC。但由于PC簡單和個(gè)人計(jì)算機(jī)PC（Personal Computer）混雜，所以人們?nèi)赃m應(yīng)地用PLC作為可編程序操控器的簡稱。

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