PLC和伺服组成的运动控制系统中的抗干扰设计

　　在PLC控制系统中,硬件上的抗干扰设计是基础也是抑制干扰的根本的措施。除此之外,还可以在软件设计上,可以采用数字滤波和软件容错等经济有效的方法,进一步进步系统的可靠性。
   
　　（1）数字滤波
   
　　现场的模拟量信号经A /D转换后变为数字量信号,存人PLC中,再利用数字滤波程序对其进行处理,滤往噪声信号从而获得所需的有用信号。工程上的数字滤波方法很多,常用的有:均匀值滤波法、中间值滤波法、加权滤波、滑动滤波法等。

　　（2）软件容错

　　尽管采用了各种抗干扰技术,但不能够完全杜尽干扰,干扰或多或少、或大或小总是存在的,并且在特定的条件下还有可能对控制系统造成大的干扰,因此,我们还应该在程序编制中采取软件容错技术。所谓容错,就是在干扰不能避免的情况下,万一其对控制系统造成大的干扰而使系统出现异常时,控制系统能对其及时的进行反应,并根据出错时的状态决定系统下一步补救措施。主要有以下容错技术:

　　①程序重复执行技术:在程序执行过程中,一旦发现现场故障或错误,在某些情况下可以重新执行被干扰的先行指令若干次。若重复执行成功,说明引起控制系统故障的原由于干扰,否则是干扰以外的原因,此时应输出软件失败（ Fault）并停机、报警。

　　②对死循环作处理:在程序中设计了定时狗（WDT）程序,当定时超过原定时间时,可以断定系统进进了死循环。当控制系统进进了死循环,可以根据程序的判定,决定下一步是停机还是进进相关的子程序进行系统的恢复。

　　③软件延时:为确保重要的开关量输人信号、易抖动信号的检测和控制回路数据采集的正确性,可采用软件延时15ms—20ms,并对同一信号多次读取,结果一致,才确认有效,这样可消除偶发干扰的影响。

　　2.2 伺服

　　伺服系统和PLC系统类似，PLC的外部干扰源和抗干扰措施同样适用于伺服系统。同时，伺服系统和PLC还有不同之处。伺服驱动器的抗干扰主要式防止干扰脉冲的输进。
   
　　（1）伺服驱动器的脉冲输进端口分为开路集电极方式和差分输进方式。由于开路集电极方式的抗干扰能力比差分输进方式的差的多，所以，选型的时候尽量选取含有差分输进方式的伺服驱动器。

　　（2）为了尽量减少伺服驱动器在没有上位定位指令的时候将干扰信号输进，在程序设计中要在没有脉冲输进时，将伺服驱动器的“脉冲输进禁止”信号激活，这样能有效的减少干扰脉冲的输进。

　　（3）伺服驱动器和伺服电机之间的连线要使用屏蔽线，线缆的拨开屏蔽层的部分不能大于75mm，屏蔽层要在伺服驱动器侧可靠接地。

　　（4）假如条件答应，应采用伺服的速度控制模式和上位控制器构成闭环控制。

三 实例

　　某公司生产了一种采用简易的数控钻床，控制系统为三菱公司的Fx系列的PLC，X、Y轴为伺服电机带动丝杠进行定位控制，Z轴为液压进给方式，主轴为变频器带动普通的三相异步电动机通过减速箱控制。在实际的调试中发现定位不正确。经检查发现，该机床的伺服电机在没有脉冲指令的时候仍然存在脉冲输进，且伺服驱动器收到的脉冲数和上位控制器PLC发出的脉冲数不相等，尤其是在变频器启动的瞬间，情况更为严重。所以判定此系统存在严重的干扰。

　　经过以上的分析，拟在PLC的电源处增加一个输进滤波器，PLC与伺服驱动器的脉冲信号连线采用屏蔽双绞线连接，并且使这根线尽量的短；在伺服驱动器的电源处增加一个输进滤波器；在直流电磁阀处增加续流二极管，在交流接触器处增加浪涌吸收器；信号线和动力线分别敷设在不同的走线槽中并且间隔200cm；变频器的输进端增加一个输进滤波器，把变频器和电动机的连接线改用屏蔽电缆，并且在变频器侧良好接地；修改PLC的控制程序，使伺服驱动器上的“脉冲输进禁止”信号在上位控制器没有脉冲输出的时候就生效。

　　经过改进，机床的性能完全符合要求。

四 结论
 
　　要进步设备的可靠性,一方面要求PLC和伺服的生产厂家进一步进步产品的抗干扰能力;另一方面要求在工程设计、安装施工和使用维护中,多方配合才能完善解决干扰题目,有效地增强系统的抗干扰能力。