PLC應(yīng)用技術(shù)以及應(yīng)用中注意事項(xiàng)

孟祥暉

山東港口工程高級(jí)技工學(xué)校，山東煙臺(tái) 264001

0 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代化工生產(chǎn)領(lǐng)域，為獲得更好的控制品質(zhì)，世界上很多國家已經(jīng)普遍采用PLC（Programmable Logical Controller）技術(shù)來進(jìn)行品質(zhì)的控制；由于PLC 技術(shù)具有強(qiáng)抗干擾能力、使用方便及可靠性高等特點(diǎn)，因此在一些高危工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)料，諸如那些具有易燃易爆潛在威或者高溫高壓工作環(huán)境的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，PLC 技術(shù)更是得到廣泛的應(yīng)用。作為現(xiàn)代自動(dòng)控制重要組成部分的PLC（可編程控制器），已經(jīng)成為絕大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)，它集控制、儀表及電氣等三電于一身，可以把各種規(guī)模不同、要求不一樣的控制系統(tǒng)既方便又靈活地組合出來，這樣對(duì)于工業(yè)控制的各種需要，就可以做到很好的適應(yīng)。在現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展下，專門為工業(yè)控制而進(jìn)行設(shè)計(jì)的PLC，不僅具有極其緊密、堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，而且其體積也極其小巧，因此對(duì)于推進(jìn)機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)來說，其最理想最可靠的控制設(shè)備就是PLC。特別是伴隨著快速發(fā)展的微電子技術(shù)，在帶來了制造成本不斷降低PLC 的基礎(chǔ)上，卻大大增強(qiáng)和提高了PLC 的各項(xiàng)功能，因而在當(dāng)今國外很多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、工業(yè)技術(shù)先進(jìn)的國家中，其工業(yè)控制的最標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，就是PLC，而且有關(guān)PLC 技術(shù)的應(yīng)用，基本上把全部工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)都覆蓋進(jìn)去，特別是隨著PLC 技術(shù)的快速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱(PLC，ROBOT，CAD/CAM)中，其主導(dǎo)地位日益被PLC 所占據(jù)著。

1 關(guān)于PLC 應(yīng)用技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 具有極高的可靠性和超強(qiáng)的抗干擾能力

電氣控制設(shè)備最關(guān)鍵的一個(gè)性能就是高可靠性。由于現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)被廣泛應(yīng)用于PLC，其制造過程在生產(chǎn)工藝上極為嚴(yán)格，且把當(dāng)今最為先進(jìn)的抗干擾技術(shù)應(yīng)用于電路內(nèi)部，故其可靠性極高。相比于規(guī)模相同的繼電接觸系統(tǒng)，以PLC 所構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其開關(guān)接點(diǎn)及相關(guān)電氣接線已大為減少，故大大降低了故障率。同時(shí)，PLC 在硬件故障方面還具有此功能—自我檢測(cè)，因而若有故障出現(xiàn)將有警報(bào)信息及時(shí)發(fā)出；在相關(guān)軟件應(yīng)用中，其外圍器件自我診斷故障程序還可被應(yīng)用者所編入，這就使得不僅僅PLC 電路具有故障自我診斷保護(hù)功能，其他的電路同樣也具備，因此，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來說，其安全可靠性都極其高。

1.2 具有極高的靈活性

關(guān)于PLC 極高的靈活性，具體體現(xiàn)在以下幾方面：第一，編程靈活；由于PLC 進(jìn)程編程所采用的語言不僅類型較多，而且容易掌握容易操作，諸如功能表圖、梯形圖、布爾助記符以及功能模塊圖等，進(jìn)行編程語言時(shí)只要應(yīng)用其中的一種即可。第二，擴(kuò)展靈活；隨著不斷擴(kuò)大的應(yīng)用規(guī)模，相應(yīng)的PLC在功能和容量方面也要跟著擴(kuò)大；PLC 對(duì)于其容量和功能的擴(kuò)大，不僅可通過多臺(tái)PLC 來實(shí)現(xiàn)，而且也可以通過單元的擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)，還可以通過輸入、輸出卡件的增加來實(shí)現(xiàn)，故PLC在擴(kuò)展上具有很高的靈活性。第三，操作靈活；由于PLC 所固有的特點(diǎn)，帶來了大大減少的設(shè)計(jì)工作量以及大大減少的編程工作量和安裝工作量，在具體進(jìn)行操作過程中，不管是進(jìn)行監(jiān)視，還是進(jìn)行控制都變得極其輕松，因而PLC 在操作上具有很高的靈活性。

1.3 在使用上極其方便

關(guān)于PLC 使用上的方便性，具體體現(xiàn)在以下這幾方面：第一，可方便進(jìn)行操作；有關(guān)程序輸入的操作和程序更改的操作，這是PLC 的兩大主要操作。對(duì)于程序的輸入和更改這個(gè)操作，多數(shù)PLC 是以編程器來實(shí)施；對(duì)于程序更改這個(gè)操作，也可通過搜索或按順序?qū)ふ宜枰慕狱c(diǎn)號(hào)、繼電器編號(hào)或者地址編號(hào)來進(jìn)行更改，故在操作上對(duì)于PLC 來說，是極其方便的。第二，可方便進(jìn)行編程；由于PLC 在編程上具有多種程序控制設(shè)計(jì)語言，諸如諸如功能表圖、梯形圖、布爾助記符以及功能模塊圖等，其中的任何一種都可完成相應(yīng)的編程，因而PLC 在編程上極其方便。第三，可方便進(jìn)行維修；由于PLC 的硬件和軟件具有自我診斷這個(gè)功能，如系統(tǒng)出現(xiàn)故障等問題，相應(yīng)的就會(huì)出現(xiàn)故障燈指示或者在屏幕上顯示故障代碼，相關(guān)維修人員就可根據(jù)這些故障提示通過編程器，在極短的時(shí)間內(nèi)把這些出現(xiàn)故障的位置確定出來，這樣在進(jìn)行故障排除和維修方面，就可把時(shí)間大大節(jié)省下來，因?yàn)镻LC 在維修上是極其方便的。

1.4 具有齊全的配套和完善的功能

隨著PLC 的快速發(fā)展，當(dāng)前PLC 已經(jīng)具有規(guī)模不同的各種系列化產(chǎn)品，對(duì)于規(guī)模不同的各種工業(yè)控制場(chǎng)合均可適用。PLC 不僅具有邏輯處理功能，還具有數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，而且這個(gè)能力相當(dāng)完善，故在各種數(shù)字場(chǎng)合均可應(yīng)用。近年來，由于大量涌現(xiàn)出類型多樣的功能單元，這就讓有機(jī)會(huì)滲透到各工業(yè)領(lǐng)域，諸如CNX 領(lǐng)域、溫度領(lǐng)域以及位置領(lǐng)域等等，特別是隨著不斷增強(qiáng)的PLC 通信能力，帶來了能夠更容易操作由PLC所構(gòu)成的各種控制系統(tǒng)。

2 PLC 應(yīng)用中必須引起注意的幾個(gè)事項(xiàng)

PLC 是一種控制設(shè)備，主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化當(dāng)中。通常不必制定或者應(yīng)用什么相關(guān)措施，在工業(yè)環(huán)境當(dāng)中就可以直接進(jìn)行應(yīng)用。但是在應(yīng)用當(dāng)中也必須注意，雖然PLC 具有上面所述的一系列優(yōu)點(diǎn)，諸如具有強(qiáng)抗干擾能力、高可靠性等等，但是對(duì)于以下這幾種情況就有可能引起控制設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)算錯(cuò)誤或者程序出現(xiàn)錯(cuò)誤：1）電磁干擾特別強(qiáng)烈；2）特別惡劣的生產(chǎn)環(huán)境；3）在安裝和使用上不規(guī)范，從而致使輸入出現(xiàn)錯(cuò)誤而帶來輸出上的錯(cuò)誤，這就將引起控制設(shè)備出現(xiàn)失去控制或者產(chǎn)生誤動(dòng)作，從而無法讓PLC 進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了促使PLC 控制系統(tǒng)性能的大幅度提高，除了相關(guān)生產(chǎn)廠家要把設(shè)備抗干擾性能進(jìn)行相應(yīng)提高以外，更為重要的是對(duì)于PLC 的相關(guān)設(shè)計(jì)、安裝及使用維護(hù)過程中要引起足夠重視，對(duì)于問題的解決和完善，要注意多方的協(xié)調(diào)和配合，這對(duì)于系統(tǒng)抗干擾性能的特高和增強(qiáng)才有實(shí)際意義。因此在PLC 應(yīng)用中必須主要以下這幾個(gè)事項(xiàng)：

2.1 關(guān)于工作環(huán)境方面

第一，溫度；把溫度維持在0℃～55℃之間，這是PLC 最適宜運(yùn)行的環(huán)境溫度，因此發(fā)熱量特別大的元件下面不宜安裝PLC，并且在PLC 的四周，其空間必須足夠大，以便于通風(fēng)散熱。第二，濕度；盡可能地創(chuàng)造條件，讓PLC 周圍空氣濕度<85%，這是促使PLC 具有良好絕緣性能的最佳濕度條件。第三，震動(dòng)；能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)的那些震動(dòng)源，必須遠(yuǎn)離PLC，盡可能不讓PLC 出現(xiàn)連續(xù)振動(dòng)，若較大的震動(dòng)在使用環(huán)境之中無法避免，則必須采取一些措施來減小、減輕這些震動(dòng)。第四，空氣；對(duì)于諸如硫化氫、氯化氫等易燃和有腐蝕性的氣體，一定要避開；若有較多粉塵出現(xiàn)在空氣中或者腐蝕性氣體出現(xiàn)在使用環(huán)境中，則要在封閉性較好的控制柜或者控制室進(jìn)行安裝PLC。第五，電源；PLC 能在一定程度上抵制電源線所產(chǎn)生的干擾。對(duì)于以下這兩種環(huán)境特征，必須把帶有屏蔽層的隔離變壓器安裝上去；1）對(duì)可靠性要求很高的環(huán)境；2）電源干擾尤為嚴(yán)重的環(huán)境；以達(dá)到把設(shè)備與地之間的干擾大大降低下來；為減少電源帶來的干擾，在使用外接直流電源時(shí)，必須使用直流穩(wěn)壓電源。

2.2 關(guān)于控制系統(tǒng)中的干擾及來源

在PLC 控制系統(tǒng)中，其干擾源多產(chǎn)生于電流或者電源劇烈變化的部位；基于不同的干擾模式，可把電磁干擾分為這兩種類型：1）共模干擾；2）差模干擾；其中共模干擾會(huì)直接對(duì)測(cè)控信號(hào)產(chǎn)生影響，差模干擾會(huì)對(duì)測(cè)量和控制精度產(chǎn)生直接影響。

總的看來，有關(guān)PLC 系統(tǒng)中干擾的主要來源及途徑主要包括以下這些：1）來自強(qiáng)電干擾的；2）來自柜內(nèi)干擾的；3）來自所引入的信號(hào)線干擾；4）來自接地系統(tǒng)出現(xiàn)混亂時(shí)所產(chǎn)生的干擾；5）來自PLC 系統(tǒng)內(nèi)部的干擾；6）來自變頻器所產(chǎn)生的干擾。

2.3 關(guān)于抗干擾措施的制定

2.3.1 選擇接地點(diǎn)要正確

接地良好，這是確保PLC 穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件，可把因電壓沖擊所帶來的危害進(jìn)行有效地避免。安全和抑制干擾，這是進(jìn)行接地所要達(dá)到的主要目的；因此，正確選擇接地點(diǎn)，促使接地系統(tǒng)完善，這是PLC 控制系統(tǒng)有效抗電磁干擾的一個(gè)重要途徑?？傮w看來，進(jìn)行接地點(diǎn)的正確選擇，主要包括這幾方面：第一，電源接地或安全地；所謂安全接地就是把電源線街東段與柜體連線進(jìn)行接地；若出現(xiàn)柜體帶電或者電源漏電，可把這些電通過安全接地向地下導(dǎo)入，從而避免危害人；第二，系統(tǒng)接地；為與所控設(shè)備同電位而把PLC控制器進(jìn)行接地，這就是系統(tǒng)接地；其接地電阻值必須小于4 歐，通常要把控制柜內(nèi)開關(guān)電源負(fù)端與PLC 設(shè)備系統(tǒng)地接在一塊，這就是所需的控制系統(tǒng)地；第三，信號(hào)與屏障接地；對(duì)于信號(hào)線和屏障電纜來說，都要進(jìn)行唯一的接地；進(jìn)行信號(hào)源接地時(shí)，要在信號(hào)側(cè)把屏障層進(jìn)行接地，若信號(hào)源不接地，則屏障層應(yīng)在PLC側(cè)接地。

2.3.2 合理處置電源

若引入電源會(huì)帶來電網(wǎng)干擾的，可以把帶有屏蔽層的隔離器變壓器安裝進(jìn)去，這樣可把地與設(shè)備之間的干擾大大減少下來，此外，也可把LC 濾波電路串接在電源輸入端，以達(dá)到抑制電網(wǎng)引入而帶來的干擾。

2.3.3 抑制變頻器的干擾

對(duì)于變頻器干擾進(jìn)行抑制，通常有這幾種方式：第一，家隔離變壓器；第二，采用濾波器；第三，運(yùn)用輸出電抗器。

3 結(jié)論

總而言之，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)重要組成部分的PLC，也將獲得更大的發(fā)展，特別是在工業(yè)控制方面，其作用也將越來越突出和重要；因此，加強(qiáng)研究和探討PLC 在應(yīng)用中的那些注意事項(xiàng)，這對(duì)于更有效抑制PLC 控制系統(tǒng)中的干擾、更大幅度提高PLC 的穩(wěn)定可靠性能都將起到積極的促進(jìn)作用。

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[2]王冬春.可編程控制器原理及應(yīng)用[J].人民郵電出版社，2009，2.

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