簡述及使用中應(yīng)注意的問題.doc

1、簡述PLC應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問題作者：佚名     來源：本站原創(chuàng)     更新:2009-1-6     閱讀： 314     欄目：機械制造論文簡述PLC應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問題    摘要:介紹可編程控制器在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用以及PLC在應(yīng)用過程中,要保證正常運行應(yīng)該注意的一系列問題,并給出一些合理的建議。      關(guān)鍵詞：PLC 工業(yè)控制 抗干擾 布線

2、接地 建議     一、簡述     多年來，可編程控制器(以下簡稱PLC)從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強,實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越.今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運算、人機接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅提高,成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備,在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用。     二、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域     目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼

3、鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類：     1。開關(guān)量邏輯控制     取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線.如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。     2。工業(yè)過程控制     在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量(即模擬量）,PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模

4、塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量,完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。     3。運動控制     PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制.一般使用專用的運動控制模塊，如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。     4。數(shù)據(jù)處理     PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查

5、表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng).     5。通信及聯(lián)網(wǎng)     PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC都具有通信接口,通信非常方便。     三、PLC的應(yīng)用特點     1?？煽啃愿?抗干擾能力強     高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路

6、采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng),和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC帶有硬件故障自我檢測功能,出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中,應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)將極高的可靠性。     2.配套齊全，功能完善,適用性強     PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外,PLC大多具有

7、完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域.多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn),使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展,使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易.     3.易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎     PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備.它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。     4。系統(tǒng)的設(shè)計,工作量小

8、,維護方便,容易改造     PLC用存儲邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的接線,使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短,同時日常維護也變得容易起來,更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合.     (2)安裝與布線     動力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線,隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙膠線連接。將PLC的IO線和大功率線分開走線,如必須在同一線槽內(nèi),分開捆扎交流線、直流線,若條件允許,分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能

9、大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。     PLC應(yīng)遠離強干擾源如電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠離動力線(二者之間距離應(yīng)大于200mm）.與PLC裝在同一個柜子內(nèi)的電感性負載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈,應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。     PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10.     交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出

10、線應(yīng)盡量遠離高壓線和動力線,避免并行。     （3）I/O端的接線     輸入接線     輸入接線一般不要太長.但如果環(huán)境干擾較小,電壓降不大時,輸入接線可適當長些.     輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開。     盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致,便于閱讀。     輸出連接     輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出。在不同

11、組中,可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。     由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上,并且連接至端子板,若將連接輸出元件的負載短路,將燒毀印制電路板。     采用繼電器輸出時，所承受的電感性負載的大小,會影響到繼電器的使用壽命,因此,使用電感性負載時應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。     PLC的輸出負載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制,如直流輸出的續(xù)流管保護,交流輸出的阻容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護。  &#

12、160;  四、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，但當生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣,電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出,這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運行,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、安裝和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題,有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中

13、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055oC,安裝時不能放在發(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     應(yīng)使PLC遠離強烈的震動源,防止振動頻率為1055Hz的頻繁或連續(xù)振動。當使用環(huán)境不可避免震動時,必須采取

14、減震措施，如采用減震膠等.     NextPage     (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重的環(huán)境中,可以安裝一臺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，當輸入端使用外

15、接直流電源時,應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源.因為普通的整流濾波電源，由于紋波的影響,容易使PLC接收到錯誤信息.     2。控制系統(tǒng)中干擾及其來源     現(xiàn)場電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一,所謂治標先治本，找出問題所在，才能提出解決問題的辦法.因此必須知道現(xiàn)場干擾的源頭.(1)干擾源及一般分類     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

16、為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差,主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓疊加所形成。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,造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因)，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兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應(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上,直接影響測量與控制精度。     （2）PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源及途徑     強電干擾   

17、  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。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化,刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。     柜內(nèi)干擾     控制柜內(nèi)的高壓電器,大的電感性負載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。     來自信號線引入的干擾     與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵

18、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；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾,即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷.     來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾     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；而錯誤的接地,反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。     來自PLC系

19、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。     變頻器干擾     一是變頻器啟動及運行過程中產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾,引起電網(wǎng)電壓畸變,影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量;二是變頻器的輸出會產(chǎn)生較強的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。     3。主要抗干擾措施     (1）電源的合理處理，抑制電網(wǎng)引入的干擾  

20、60;  對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。     (4)正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)     良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個,其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。     PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等.接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位

21、分布不均,不同接地點間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差,有電流流過屏蔽層,當發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時，地線電流將更大.     此外,屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路,在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)又會出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數(shù)據(jù)存貯,造成數(shù)據(jù)混亂、程

22、序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。     安全地或電源接地     將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地。如電源漏電或柜體帶電,可從安全接地導(dǎo)入地下,不會對人造成傷害。     系統(tǒng)接地     PLC控制器為了與所控的各個設(shè)備同電位而接地,叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4，一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負端接在一起，作為控制系統(tǒng)地。     信號與屏蔽接地     一般要求信號線必須要有唯一的參考地,屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場合，也要在就地