如何滤波 PLC 中的数字量输入

1  引言

当在 PLC（可编程逻辑控制器）系统中处理数字量信号时，数字量信号可能受到噪声、干扰或其他不稳定因素的影响，因此需要采取适当的滤波方法来确保系统的稳定性和可靠性。

滤波是一种消除 PLC 中接收信号中不需要的尖峰的方法。它的作用是消除波动，只在特定时间将适当的信号变化传递给 PLC。在 PLC 内部，首先是滤波电路，然后是 PLC 输入处理电路，该电路接受最终的滤波输入并将其应用于其逻辑。

2  数字量信号的特点和挑战

数字量信号通常代表着“0”和“1”两种状态，例如开关、传感器输出等。然而，由于环境因素和信号采集设备的限制，数字量信号可能会出现抖动、干扰或突发的变化，这可能导致系统误判或不稳定运行。

3  常见的数字量信号滤波方法

3.1  硬件滤波

硬件滤波通常通过电子元件（如 RC 电路、滤波器芯片等）来对信号进行滤波处理，以抑制高频噪声或去除干扰。

3.2  软件滤波

软件滤波则是在 PLC 程序中通过算法对数字量信号进行处理，过滤由时间因子定义。假设您设置的滤波时间为 3 秒。筛选器的作用是仅接受高于 3 秒的输入变化。如果输入在 3 秒之前发生变化，则不会激活该输入，并且输入将被忽略。这意味着短频和高频干扰脉冲将被忽略。

4  案例介绍

4.1  案例背景

某工厂的自动化生产线上使用传感器监测物料厚度，传感器输出的数字量信号会受到振动、电磁干扰和物料不均匀等影响，导致信号不稳定。

4.2  解决方案

工程师针对该问题采用了软件滤波的方法，在 PLC 程序中增加了时间滤波方案。如下图，只有在数字量输入信号持续时间超过 5s 时，信号才有效（下图绿框部分），否则为无效（下图红框部分）。

4.3  PLC 编程

输入 IX 为未处理输入，

IEC_Timer_0_Instance为延时通计时器，

输出 QX 为滤波后输出，

程序如下图：

只有当 IX 输入保持高电平超过 5 秒时，QX 才会有输出。只有当输入在设定的时间内保持高电平状态时，它才会将输入变化传递给处理部分。该 PT 时间因子决定过滤等级。时间因子值越高，过滤能力越高，但延迟也更大。

4.4  案例效果

经过滤波处理后，传感器输出的信号稳定性得到明显改善，系统对物料厚度判断的准确性和稳定性有了显著提升，大大降低了误判率的概率。

5  结论

在处理 PLC 中的数字量信号时，滤波是确保系统稳定运行的关键步骤。工程师可以根据实际情况选择合适的滤波方法，并结合硬件和软件手段来提高系统的抗干扰能力，确保数字量信号的稳定性和可靠性。

通过本文的介绍和案例分析，相信读者对在 PLC 中滤波数字量信号有了更深入的理解，并能在实际工程应用中更加灵活地运用滤波技术来解决相关问题。

2024年05月