为了实现输入输出电路上的隔离,近年来在控制系统中光电耦合得到广泛应用,已成为防止干扰的措施之一。光电耦合器具有以下特点:首先,由于是密封在一个管壳内,不会受到外界光的干扰;其次,由于靠光传送信号,切断了各部件电路之间地线的联系;第三,发光二极管动态电阻非常小,而干扰源的内阻一般很大,能够传送到光电耦合器输入输出的干扰信号就变得很小;第四,光电耦合器的传输比和晶体管的放大倍数相比,一般很小,远不如晶体管对干扰信号那么灵敏,而光电耦合器的发光二极管只有在通过一定的电流时才能发光。因此,即使是在干扰电压幅值较高的情况下,由于没有足够的能量,仍不能使发光二极管发光,从而可以有效地抑制掉干扰信号。由于光电耦合器的线性区一般只能在某一特定的范围内,因此,应保证被传信号的变化范围始终在线性区内。为了保证线性耦合,既要严格挑选光电耦合器,又要采取相应的非线性较正措施,否则将产生较大的误差。
(1) 光电耦合输入电路如图2所示。其中图2(a)、图2(b)用的较多,高电平时接成形式,低电平输入时接成形式。图2(c)为差动型接法,它具有两个约束条件,对于防止干扰有明显的优越性,适用于外部干扰严重的环境,当外部设备电流较大时,其传输距离可达100~200m,图2(d)考虑到COMS电路的输出驱动电流较小,不能直接带动发光二极管,所以加接一级晶体管作为功率放大,需要注意的是图中发光二极管和光敏三极管应分别由两个电源供电,电阻值视电压高低选取。
图2 光电耦合输入电路
(2) 光电耦合输出电路如图3所示。为了得到和输入同相的信号,可以采用图3(a)形式。若要求输出和输入反相,可以接成图3(b)形式。当输出电路所驱动的元件较多时,可以加接一级晶体管作为驱动功率放大,其接法如图3(c)所示。有时为了获得更好的输出波形,输出信号可经施密特电路整形。
图3 光电耦合输出电路
以上两点是对开关量输入输出信号的处理方法,而对模拟输入输出信号,为了消除工业现场瞬时干扰对它的影响,除加A/D、D/A转换电路和光电耦合外,可根据需要采取软件的数字滤波技术如中值法、一阶递推数字滤波法等算法。
3 结束语
PLC控制系统的抗干扰性设计是一个复杂的系统工程,涉及到具体的输入输出设备和工业现场的环境,在设计抗干扰系统时要求要综合考虑各方面的因素
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