芻議PLC的發(fā)展

文/李瑩瑩 代陽

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芻議PLC的發(fā)展

文/李瑩瑩1代陽2

1.沈陽陸勝航空設(shè)備有限公司；2.沈陽地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司

本文對PLC的內(nèi)涵、發(fā)展過程、優(yōu)勢與劣勢及其未來的發(fā)展趨勢四個(gè)方面進(jìn)行了介紹。

PLC；發(fā)展過程；優(yōu)勢與劣勢；發(fā)展趨勢

1 PLC的發(fā)展過程

PLC誕生在20世紀(jì)60年代末期，PLC第一次被提出，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)器件的主要目的是為了降低當(dāng)時(shí)使用復(fù)雜的繼電器控制的電機(jī)控制系統(tǒng)的巨額成本。美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，隨后美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺PLC。PLC的發(fā)展過程可以劃分為以下幾個(gè)階段。

第一階段(1969-1972年):數(shù)字電路構(gòu)成的形PLC階段。其裝置主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，僅可以完成簡單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。代表產(chǎn)品有:美國研制的世界上第一臺PDP-14/L，日本立石電機(jī)公司的SCY-022。

第二個(gè)階段(1973-1975年):微處理器構(gòu)成的實(shí)用產(chǎn)品階段。20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了微處理器，很快被引人可編程序控制器，使PLC成為真正其有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。代表產(chǎn)品有:美國GE公司的LOGISTROT ,德國SIEMENS公司的SIMATIC S3 ,S4系列，日本富士電機(jī)公司的SC系列。

第三個(gè)階段(1976-1983年):大規(guī)模應(yīng)用的成熟產(chǎn)品階段。20世紀(jì)80年代初，PLC在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得了廣泛的應(yīng)用。1982年，大量應(yīng)用PLC的工業(yè)廠家占美國重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)廠家總數(shù)的 820Ic。代表產(chǎn)品有:美國COULD公司的M84 ,484 ,584,684,884,德國SIEMENS公司的SIMATIC SS系列。

第四個(gè)階段(1983-現(xiàn)在):通用的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品階段。近年來可編程控制器發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)功能。

2 PLC的優(yōu)勢與劣勢

2.1PLC的優(yōu)勢

PLC其有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng);編程直觀、簡單;環(huán)境要求低，適應(yīng)性好;功能完善，接口能力強(qiáng)的特點(diǎn)。因此PLC應(yīng)用相當(dāng)廣泛，而且發(fā)展良好，有很強(qiáng)的生命力。

2.2PLC的劣勢

盡管PLC制造廠采取了一些措施，使得它的可靠性較高，但還有許多外部因素對它產(chǎn)生干擾，造成程序誤變或運(yùn)算錯(cuò)誤。由于PLC的應(yīng)用場合越來越廣，應(yīng)用環(huán)境越來越復(fù)雜，所受到的干擾也越來越多。因此，研究PLC控制系統(tǒng)干擾信號的來源、成因及抑制措施，對于提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性具有重要作用。

2.2.1影響PLC的干擾源及其分類

影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動(dòng)的部位就是噪聲源，即干擾源。干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分。按噪聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等;按噪聲的波形、性質(zhì)不同，分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等;按噪聲干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。

2.2.2PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源及措施

A、供電電源

由于PLC本身抗干擾的能力很強(qiáng)，通常只要將PLC電源與系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備分開配線，對于從電源來的干擾，具有足夠強(qiáng)的抑制能力。但是，如果遇到特殊情況，電源干擾特別嚴(yán)重，可采用帶屏蔽層的隔離變壓器供電，甚至加接線路濾波器，以抑制從交直流電源侵入的差模和共模瞬變干擾，還可抑制PLC內(nèi)部開關(guān)電源向外輻射噪聲。在有較強(qiáng)干擾源的環(huán)境中使用PLC，或?qū)LC工作可靠性要求特別高時(shí)，應(yīng)將屏蔽層和PLC浮動(dòng)的端子接地。

B、接地

在PLC控制系統(tǒng)中，具有多種形式的“地”，主要有:

(1)信號地:是輸入端信號元件一一傳感器的地。

(2)交流地:交流供電電源的N線，通常它是產(chǎn)生噪聲的主要地方。

(3)屏蔽地:一般為防止靜電、磁場感應(yīng)而設(shè)置的外殼或金屬絲網(wǎng)，通過專門的銅導(dǎo)線將其與地殼連接。

(4)保護(hù)地:一般將機(jī)器設(shè)備外殼或設(shè)備內(nèi)獨(dú)立器件的外殼接地，用以保護(hù)人身安全和防護(hù)設(shè)備漏電。

為了抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾，應(yīng)對PLC系統(tǒng)進(jìn)行良好的接地。一般情況下，接地方式與信號頻率有關(guān)，當(dāng)頻率低于1MHZ時(shí)，可用一點(diǎn)接地;高于10MHZ時(shí)，采用多點(diǎn)接地;在1-10MHZ間采用哪種接地視實(shí)際情況而定。

C、輸入、輸出配線

(1)PLC電源線、輸入輸出信號線、交流線、直流線都應(yīng)盡量分開布線。開關(guān)量信號線與模擬量信號線也應(yīng)分開布線，且后者應(yīng)采用屏蔽線，并且將屏蔽層接地。數(shù)字傳輸線也要用屏蔽線，并且要將屏蔽層接地。

(2)輸入、輸出信號的防錯(cuò)。

2.2.3從軟件設(shè)計(jì)方面提高系統(tǒng)抗干擾能力

PLC內(nèi)部具有豐富的軟元件，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等，利用它們設(shè)計(jì)一些程序，可以屏蔽輸入元件的誤信號，防止輸出元件的誤動(dòng)作，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

A、利用PLC內(nèi)部定時(shí)器，屏蔽輸入端可能出現(xiàn)的誤信號。B、利用PLC內(nèi)部計(jì)數(shù)器，消除輸入元件觸點(diǎn)“抖動(dòng)”干擾。

3 PLC的發(fā)展趨勢

20世紀(jì)末期，工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展大大推動(dòng)了PLC在各個(gè)方面的發(fā)展，PLC的發(fā)展進(jìn)人到了一個(gè)新的階段，PLC的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要、PLC的發(fā)展正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步朝著高速度、大儲容量、多品種、規(guī)范化、低價(jià)格、聯(lián)網(wǎng)通信能力等方面的發(fā)展、其發(fā)展趨勢主要有以下幾個(gè)方面。

4 結(jié)語

PLC這個(gè)工業(yè)的有效工具正在許多方面不斷發(fā)展，自動(dòng)化供應(yīng)商正不斷地致力于PLC的開發(fā)，以迎合市場和特殊用戶的需求，功能的增強(qiáng)促使新系列的系統(tǒng)浮出水面。

[1]梁小布.可編程控制器.水利水電出版社.