探究PLC技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用

李志遠(yuǎn)+韓亮

摘要：21世紀(jì)是科技時(shí)代是信息時(shí)代，是一個(gè)講求時(shí)間講求效率講求發(fā)展和創(chuàng)新的時(shí)代，在新時(shí)代的工業(yè)領(lǐng)域中，PLC引領(lǐng)者行業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，主要由于PLC技術(shù)能夠適應(yīng)工業(yè)控制領(lǐng)域中的各種現(xiàn)場(chǎng)狀況，并且其設(shè)計(jì)思想以計(jì)算機(jī)作為基礎(chǔ)，也適應(yīng)了當(dāng)下飛速發(fā)展的電子實(shí)業(yè)。PLC能夠?qū)Σ煌目蛻粜枨筮M(jìn)行調(diào)整，正是以這種強(qiáng)大的靈活性和應(yīng)變能力，PLC技術(shù)已經(jīng)逐步的成為工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；應(yīng)用；工業(yè)控制

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)人力進(jìn)行設(shè)備的操作已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的質(zhì)量要求，無(wú)論在鏟平的質(zhì)量還是系統(tǒng)的控制水平上，手動(dòng)操面對(duì)現(xiàn)代化的高要求已經(jīng)越來(lái)越力不從心。而在電氣控制領(lǐng)域中，PLC以其強(qiáng)大的性能和優(yōu)點(diǎn)成為了國(guó)內(nèi)外采用的最普遍的控制技術(shù)。尤其在一些生產(chǎn)環(huán)境惡劣額的領(lǐng)域中，該技術(shù)能夠在惡劣的環(huán)境中仍舊保持穩(wěn)定可靠的工作性能，并且對(duì)于外界的干擾抗性較高，因此受到了追捧。PLC技術(shù)集中了傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中控制、儀表以及電氣于一體，能夠根據(jù)控制系統(tǒng)實(shí)際的要求以及規(guī)模進(jìn)行靈活的組成，從而滿足工業(yè)化生產(chǎn)中的不同需求。從本質(zhì)上講PLC為工業(yè)控制而生，無(wú)論是結(jié)構(gòu)還是體積都具有極大的優(yōu)勢(shì)，是目前機(jī)電一體化中控制設(shè)備的理想選擇。微電子技術(shù)是PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展基礎(chǔ)，隨著電子技術(shù)的發(fā)揮在那PLC的成本也越來(lái)越低，但是功能上卻更加的強(qiáng)大。國(guó)際工業(yè)領(lǐng)域中PLC已經(jīng)成為了控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置，在所有工業(yè)企業(yè)中都會(huì)看見(jiàn)PLC系統(tǒng)的身影，可以說(shuō)，PLC系統(tǒng)已經(jīng)成為了當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化的支柱。

1 技術(shù)特點(diǎn)

1.1 可靠

工業(yè)生產(chǎn)中由于生產(chǎn)環(huán)境相對(duì)于通用計(jì)算機(jī)工作環(huán)境而言相對(duì)，因此PLC系統(tǒng)必須具備較強(qiáng)的干擾抗性，且能夠穩(wěn)定的在惡劣環(huán)境中平穩(wěn)運(yùn)行，例如高濕高溫以及電氣干擾強(qiáng)等環(huán)境下，PLC系統(tǒng)仍舊可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 方便

（1） 便捷的操作：針對(duì)PLC系統(tǒng)而言，其操作的方便性主要體現(xiàn)在程序的更改以及輸入等操作的便捷上。PLC程序的編輯通常都會(huì)采用編程器，并且直接根據(jù)需要順序?qū)ふ依^電器編號(hào)、接點(diǎn)號(hào)以及地址編號(hào)便可以進(jìn)行更改。

（2） 方便的編程：在PLC的程序設(shè)計(jì)中可以選擇不同的控制設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

（3） 維修簡(jiǎn)單：若系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則通過(guò)使用系統(tǒng)的自我診斷便可以判斷系統(tǒng)的故障出自軟件還是硬件，根據(jù)相關(guān)的故障信號(hào)指示燈以及代碼，維修人員能夠快速的尋找到故障產(chǎn)生的部位，或者通過(guò)顯示屏顯示的信息或者編程器現(xiàn)實(shí)的信息，對(duì)故障進(jìn)行定位，節(jié)省了維修的時(shí)間，提高了維修的效率。

1.3 靈活

（1）編程方面：在PLC的編程中可供選擇的編程語(yǔ)言多種多樣，只需要其中一種便能夠完成系統(tǒng)的編程。

（2）擴(kuò)展方面：根據(jù)應(yīng)用規(guī)模的發(fā)展PLC會(huì)適應(yīng)這種發(fā)展?fàn)顟B(tài)，從而對(duì)輸入卡件、輸出卡件的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行增加，從而使得單元容量以及功能得以擴(kuò)展，此外容量的擴(kuò)大功能的增強(qiáng)也可以通過(guò)多臺(tái)PLC之間的連接予以實(shí)現(xiàn)。

（3）操作方面：該種特性可以大大降低設(shè)計(jì)工作量，并對(duì)安裝施工以及編程的工作量予以降低，具有較為靈活的操作特點(diǎn)，便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理控制。

1.4 機(jī)電一體化

PLC的產(chǎn)生本身就具有針對(duì)性，是為工業(yè)控制而生，因而在體積上更小，并且功能越來(lái)越強(qiáng)大，擁有較強(qiáng)的干擾抗性，有機(jī)聯(lián)合了電氣部件同機(jī)械部件，并綜合了計(jì)算機(jī)以及電子儀表。

2 實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題

2.1 工作環(huán)境

（1）溫度。系統(tǒng)的工作環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)大于零度小于55攝氏度，并且避免同發(fā)熱嚴(yán)重的器件相鄰，保證具有足夠的通風(fēng)散熱空間。

（2）濕度。以控制系統(tǒng)的絕緣性保護(hù)為目的應(yīng)當(dāng)保證系統(tǒng)工作環(huán)境濕度小于85%。

（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(duì)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(duì)于電源線帶來(lái)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。

2.2 控制系統(tǒng)中干擾及其來(lái)源

（1）干擾源及一般分類(lèi)。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(chǎng)，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；磁場(chǎng)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(duì)地的電位差，共模電壓通過(guò)不對(duì)稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測(cè)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(chǎng)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(cè)量與控制精度。

（2）干擾來(lái)源分析

a. 強(qiáng)電干擾：電網(wǎng)供電是PLC系統(tǒng)的電源來(lái)源，由于電網(wǎng)會(huì)覆蓋在較廣的范圍中，因而會(huì)在磁場(chǎng)的作用下在電路中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

b. 柜內(nèi)干擾：若控制柜中布線較亂則容易在PLC系統(tǒng)中產(chǎn)生干擾，另外負(fù)載的大電感性以及高壓電器也同樣會(huì)產(chǎn)生干擾。

c. 信號(hào)線引入：各類(lèi)同PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)線，除了能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行有效傳輸外，還會(huì)有外界的干擾信號(hào)對(duì)線路進(jìn)行侵襲。干擾產(chǎn)生主要有兩種：一種是通過(guò)變送器的電源或者儀表電源產(chǎn)生的電網(wǎng)干擾，這些往往不受到重視；另一種是受到空間環(huán)境中的電磁輻射而出現(xiàn)的感應(yīng)干擾，即外部感應(yīng)干擾，這種干擾往往會(huì)造成較為嚴(yán)重的后果，引發(fā)I/O信號(hào)異?；蛘邷y(cè)量精度的下降，甚至?xí)p傷元器件。

d. 來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾：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(wú)法正常工作。

e. 內(nèi)部干擾：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(duì)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。

3 結(jié)束語(yǔ)

干擾是PLC系統(tǒng)中相對(duì)較為復(fù)雜的難題，在進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)中需要綜合的對(duì)各種影響因素予以考慮，如此才能有效的消除干擾對(duì)控制系統(tǒng)的不利影響，才能保證控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，并且隨著PLC技術(shù)不斷的成熟，其可應(yīng)用領(lǐng)域更加的廣闊，如何才能夠使得PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮最大的價(jià)值是新時(shí)期研究的重要課題，但是不得不承認(rèn)，PLC技術(shù)的發(fā)展?jié)摿薮?，并且隨著技術(shù)的完善其鏟平種類(lèi)將會(huì)更多，規(guī)格也會(huì)更加齊全，作為目前通用網(wǎng)絡(luò)以及自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的核心組成，其在工業(yè)中的發(fā)展前景也更為廣闊。

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