实战案例二：流水线计数错误——高频LED灯光频闪干扰对射式传感器
大家好，我是老张。今天聊一个我当年在食品包装线上踩过的坑。
那是一条饮料灌装线，每分钟跑120瓶。客户反映计数总是多出来几个，有时候一天下来能差上百瓶。生产主管急得直跳脚，说这库存对不上，月底没法盘账。
我到现场一看，用的是对射式光电传感器，型号是欧姆龙的E3Z-T61。发射器和接收器隔着传送带对好光，瓶子过去就遮光，输出一个脉冲。按理说挺成熟的方案，怎么会多计数呢？
问题现象：计数比实际多，而且不稳定
我让产线先跑了一百个瓶子，手动数一遍。结果传感器报了103个。多出来的3个，不是每次都出现，有时候多2个，有时候多5个。你想想看，这要是跑一天，误差就大了。
我习惯先看波形。用示波器夹住传感器输出端，让产线空跑——就是传送带转着，但没有瓶子通过。结果你猜怎么着？示波器上居然有脉冲信号！
嗯，问题就出在这儿。没有瓶子遮挡，传感器不应该有输出。那这些脉冲是哪来的？
核心结论：干扰源是车间顶棚的LED照明灯。这些灯用的是PWM调光，频率在1kHz到2kHz之间。对射式传感器的接收器误把灯光闪烁当成了光束被遮挡。
干扰机理：为什么LED灯能骗过传感器？
说白了，对射式传感器的工作原理很简单：发射器一直发光，接收器一直收光。一旦有物体挡住光线，接收器收不到光，就输出一个信号。
但LED灯的PWM调光，会让灯光以人眼看不见的频率快速闪烁。当这个闪烁频率落在传感器响应带宽内时，接收器会误以为光线被周期性遮挡了。
我举个例子。假设LED灯以1kHz的频率闪烁，也就是每1毫秒亮灭一次。如果传感器的响应时间小于1毫秒，它就能捕捉到这种变化。每次灯灭的时候，接收器就以为有东西挡住了，于是输出一个脉冲。
我的经验：遇到这种问题，别急着换传感器。先拿手机摄像头对着LED灯看——如果屏幕上有明暗条纹滚动，说明这灯确实在频闪。这是最快速的现场诊断方法。
解决方案：三种思路，我推荐第二种
当时我给了客户三个方案，各有优劣。我直接说结论：
| 方案 | 做法 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 方案一：换传感器 | 改用调制光型对射传感器 | 彻底解决频闪干扰 | 成本高，需要更换发射器和接收器 |
| 方案二：加延时滤波 | 在PLC程序里做软件滤波 | 零成本，不改硬件 | 可能影响高速计数精度 |
| 方案三：改照明 | 换成无频闪的LED灯或直流供电灯 | 从源头消除干扰 | 涉及车间改造，工期长 |
我个人习惯优先考虑软件方案，因为不用动硬件，客户也容易接受。但这里有个前提——你的PLC扫描周期要够快。
实战代码：西门子S7-1200的软件滤波
我当时用的是西门子S7-1200，写了一段简单的延时滤波逻辑。核心思路是：只有信号持续稳定超过5毫秒，才认为是有效计数。
// 伪代码逻辑，适用于大多数PLC
// 输入：Sensor_In (传感器原始信号)
// 输出：Count_Pulse (有效计数脉冲)
// 定义变量
VAR
Filter_Time : TIME := T#5MS; // 滤波时间5毫秒
Pulse_Timer : TON; // 接通延时定时器
Last_State : BOOL := FALSE; // 上一次的传感器状态
Count_Pulse : BOOL := FALSE; // 输出脉冲
END_VAR
// 主逻辑
IF Sensor_In = TRUE AND Last_State = FALSE THEN
// 检测到上升沿，启动定时器
Pulse_Timer(IN := TRUE, PT := Filter_Time);
END_IF
IF Pulse_Timer.Q = TRUE THEN
// 定时器计时完成，且传感器仍为ON状态
Count_Pulse := TRUE;
// 这里可以触发计数器加1
END_IF
// 更新状态
Last_State := Sensor_In;
// 复位条件
IF Sensor_In = FALSE THEN
Pulse_Timer(IN := FALSE);
Count_Pulse := FALSE;
END_IF注意：滤波时间不能设得太长。如果瓶子通过传感器的遮挡时间只有10毫秒，你设个8毫秒的滤波，那就把正常信号也滤掉了。我一般取遮挡时间的30%~50%作为滤波时间。
验证结果：计数准确了
加上滤波之后，我又跑了一百个瓶子测试。这次计数是100，一个不多一个不少。连续跑了三个班次，误差率降到了零。
客户问我为什么之前没想到是LED灯的问题。我说，其实很多干扰问题，根源都在我们习以为常的环境里。LED灯省电又亮堂，谁会想到它还能干扰传感器呢？
避坑指南：我曾经在一个项目里，被日光灯的频闪坑过两次。后来我养成了一个习惯——凡是新装的产线，第一件事就是拿示波器看传感器输出波形，确认没有干扰脉冲再投产。这个习惯帮我省了不少售后麻烦。
知识体系：高频LED频闪干扰的核心逻辑
下面这张图，是我自己总结的干扰排查思路。你照着这个流程走，基本不会漏掉问题。
这张图的核心逻辑就一句话：先确认现象，再定位干扰源，最后选方案。别一上来就换传感器，那是最贵的办法。
写在最后
这个案例其实挺典型的。高频LED灯的频闪干扰，在食品、饮料、制药这些行业特别常见。因为车间照明越来越普及LED，而很多老式光电传感器并没有针对PWM调光做优化。
我个人的建议是：新项目选型时，优先考虑带调制光功能的传感器。它们发射的是特定频率的调制光，接收器也只认这个频率，对环境光干扰有天然的免疫力。虽然贵一点，但省心。
好了，这个案例就聊到这儿。下次你遇到计数不准的问题，记得先看看头顶的灯。