關(guān)于PLC應(yīng)用技術(shù)的一些探討

夏珺璋

引言：伴隨著時(shí)代的發(fā)展，科技進(jìn)入了21世紀(jì)嶄新的工業(yè)控制領(lǐng)域，PLC已經(jīng)能夠引導(dǎo)自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展。由于在最初其采用計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想和適應(yīng)各種現(xiàn)場應(yīng)用，所以隨著電子事業(yè)的飛速發(fā)展，PLC已經(jīng)可以在各個(gè)領(lǐng)域去適應(yīng)不同的客戶要求。這就是PLC的生命力，具有一個(gè)非常靈活的大腦和可以隨時(shí)變化和更新的身體部件。

現(xiàn)代化工生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的手動(dòng)操作已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能獲得好的控制品質(zhì)。目前，在電氣控制領(lǐng)域，國內(nèi)外普遍采用PLC。特別是在高溫高壓、易燃易爆高危生產(chǎn)領(lǐng)域，PLC以其在工業(yè)惡劣環(huán)境下仍能高可靠性工作，及抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)而獲得更為廣泛的使用。PLC將電氣、儀表、控制這三電集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。由于PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)緊密、堅(jiān)固、體積小巧，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，PLC的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強(qiáng)。在先進(jìn)工業(yè)國家中PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，日益躍居現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱(PLC,ROBOT,CAD/CAM)的主導(dǎo)地位。

一、PLC具有的顯著特點(diǎn)

1.極高的可靠性

由于工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境條件遠(yuǎn)比通用計(jì)算機(jī)所處的環(huán)境差，因此要求PLC具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并且應(yīng)能在比較惡劣的運(yùn)行環(huán)境中(如高溫、過電壓、強(qiáng)電磁干擾和高濕度等)長期可靠地運(yùn)行。

2.使用的便捷性

（1）操作方便：對PLC的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行程序輸入和更改的操作。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需的地址編號(hào)繼電器編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。（2）編程方便：PLC有梯形圖、布爾助記符、功能表圖多種程序控制設(shè)計(jì)語言可供使用。（3）維修方便：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據(jù)有關(guān)故障信號(hào)燈的指示和故障代碼的顯示，或通過編程器和CRT屏幕的顯示，很快地找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時(shí)間。

3.較高的靈活性

PLC的靈活性表現(xiàn)在三個(gè)方面。（1）編程的靈活性：PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖等，只要掌握其中一種語言就可進(jìn)行編程。（2）擴(kuò)展的靈活性：PLC根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模的不斷擴(kuò)展，它不僅可以通過增加輸入、輸出卡件增加點(diǎn)數(shù)，通過擴(kuò)展單元來擴(kuò)大容量和功能，也可通過多臺(tái)PLC的通信來擴(kuò)大容量和功能。（3）操作的靈活性：操作的靈活性指設(shè)計(jì)的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得容易。

4.機(jī)電的一體化

PLC是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，它的體積大大減小，功能不斷完善，抗干擾性能增強(qiáng)，機(jī)械和電氣部件被有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表電子和計(jì)算機(jī)的功能綜合在一起。

二、PLC應(yīng)用中需要注意的問題

PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制的設(shè)備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強(qiáng)，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應(yīng)注意以下問題：

1.工作環(huán)境

（1）溫度，PLC要求環(huán)境溫度在0～55℃，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。（2）濕度，為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85%（無凝露）。（3）震動(dòng)，應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為10～55Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等。（4）空氣，避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。（5）電源 ， PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。

2.控制系統(tǒng)中的干擾源

影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產(chǎn)生磁場，對設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；磁場改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號(hào)對地的電位差，共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測控信號(hào)，造成元器件損壞，這種共模干擾可為直流，亦可為交流。差模干擾是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號(hào)間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號(hào)上，直接影響測量與控制精度。

PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源有如下幾種：

強(qiáng)電干擾，PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓。

柜內(nèi)干擾，控制柜內(nèi)的高壓電器，大的電感性負(fù)載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。

來自信號(hào)線引入的干擾 ，與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號(hào)引入干擾會(huì)引起I/O信號(hào)工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。

來自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾，接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。

來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾，主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。

三、結(jié)束語

PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，因此在抗干擾設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作。隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，如何高效可靠的使用PLC也成為其發(fā)展的重要因素。21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，PLC作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。

參考文獻(xiàn)

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