摘要：可编程序控制器的每一个I／O点的平均价格高达数十元，减少所需I／O点数是降低系统硬件费用的主要措施。为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，应从抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提高装置和系统的抗干扰能力等方面采取抑制措施。介绍了PLC在工业控制系统应用中节省PLC输入输出点数的方法与抗干扰技术。
关键词：PLC 输入输出点 可靠性 抗干扰技术
Several Issues in Application of Programmable Controller
Liu Yi Li Zhitie
Abstract: PLC every one I / O points in the average price up to several tens yuan，reduce the amount of I / O points system is to reduce the cost of hardware of the main measures. To ensure system averts or cuts down the inside and outside electromagnetism disturbance in industry electromagnetism environment，Should from the suppression noise source, shut off or weaken electronmagetic interference dissemination way, enhancement installment and system aspect and so on antijamming ability takes thesuppression measure. This paper introduces the PLC in industrial control system applications save PLC I / O points with the anti-jamming technology.
Keywords: PLC I / O points reliability anti-jamming technology
1 节省PLC输入输出点数的方法
可编程序控制器的每一个I／O点的平均价格高达数十元，减少所需I／O点数是降低系统硬件费用的主要措施。
1.1 减少所需输入点数的方法
1.1.1 分时分组输入
自动程序和手动程序不会同时执行，自动和手动这两种工作方式使用的输入量可以分成两组输入、如图1所示。 各开关串联了二极管后，切断了寄生回路，避免了错误输入的产生。
图1 分时分组输入 如果某些外部输入信号总是以某种“与或非”组合的整体形式出现在梯形图中，可以将它们对应的触点在PLC外部串、并联后作为一个整体输入PLC，只占PLC的一个输入点。
例如，某负载可在多处起动和停止，可以将3个起动信号并联，将3个停止信号串联，分别送给PLC的两个输入点，如图2所示。
图2 输入触点合并
与每一个起动信号和停止信号各占用一个输入点的方法相比，不仅节约了输入点，还简化了梯形图电路。
1.1.3 将信号设置在PLC之外
系统的某些输入信号，如手动操作按钮复位后电动机热继电器FR常闭触点提供的信号，可以设置在PLC外部的硬件电路中，如图3所示。
图3 信号设置在PLC之外
某些手动按钮需要串接一些安全连锁触点，如果外部硬件连锁电路过于复杂，则应考虑仍将有关信号送入PLC，用梯形图实现连锁。1.2.1 减少所需数字量输出点数的方法
在PLC的输出功率允许的条件下，通／断状态完全相同的多个负载并联后，可以共用一个输出点，通过外部的或PLC控制的转换开关的切换，一个输出点可以控制两个或多个不同时工作的负载。与外部元件的触点配合，可以用一个输出点控制两个或多个有不同要求的负载。用一个输出点控制指示灯常亮或闪烁，可以显示两种不同的信息。系统中某些相对独立或比较简单的部分可以不用PLC，直接用继电器电路来控制。 如果直接用数字量输出点来控制多位LED7段显示器，所需的输出点是很多的。
图4 PLC控制的数字显示电路
在如图4所示电路中，用具有锁存、译码、驱动功能的芯片CD4513驱动共阴极LED7段显示器，两只CD4513的数据输入端A～D共用PLC的4个输出端，其中A为最低位，D为最高位。LE是锁存使能输入端，在LE信号的上升沿将数据输入端输入的BCD数锁存在片内的寄存器中，并将该数译码后显示出来。如果输入的不是十进制数，显示器熄灭。 LE为高电平时，显示的数不受数据输入信号的影响。显然，N个显示器占用的输出点数：P=4+N
2 PLC控制系统抗干扰技术
电磁干扰源、被干扰接收机及传输通道是产生电磁干扰的主要因素，为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，应从抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提高装置和系统的抗干扰能力等方面采取抑制措施。
2.1 选择抗干扰性能好的设备
1）选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统。
2）了解生产厂家给出的抗干扰指标，如共模抑制比、差模抑制比、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。
3）考查其在类似工作中的应用实绩。 2.2 综合抗干扰设计
主要考虑来自系统外部的几种抑制措施，内容包括：对PLC系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆应分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利
用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性
2.3 电源的选择
在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源(如CPU电源、I/O电源等)、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的。现在对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好的电源，而对于变送器供电电源以及和PLC系统有直接电气连接的仪表供电电源，并没受到足够的重视。虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器，以减少PLC系统的干扰。 此外，为保证电网馈电不中断，可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电，提高供电的安全可靠性。而且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。
2.4 电缆的选择和布置
为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰， 不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。
2.5 硬件滤波及软件抗干扰措施
信号在接入（PLC）前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。 在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些提高软件结构可靠性的措施包括：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件保护等，以提高软件结构可靠性。
2.6 完善接地系统
接地的目的通常有两个，一为了安全，二为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。 信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地。多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接地。
3 结束语
1）可编程控制器的每一个I／O点的平均价格高达数十元，减少所需I／O点数是降低系统硬件费用的主要措施。
2）随着工业自动化程度的不断提高，PLC控制系统的应用越来越广泛。采取合理、有效地抑制干扰措施，尽量减少干扰对PLC控制系统的影响，对保证PLC控制系统正常工作及工业设备安全高效运行是非常重要的。
参考文献
1 欧姆龙公司，欧姆龙PLC使用手册
2 西门子公司，西门子PLC使用手册
3常斗南. 可编程序控制器原理及应用.北京:机械工业出版社，2004
4 廖常初. S7-200PLC基础教程, 北京:机械工业出版社，2003
