PLC控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

1、PLC控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)    本文主要論述了PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展方向、應(yīng)用領(lǐng)域，以及PLC系統(tǒng)自身的一些特點(diǎn)，并重點(diǎn)論述了其在安裝、使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)和對(duì)系統(tǒng)、設(shè)備、環(huán)境的要求、標(biāo)準(zhǔn)。分析了PLC在實(shí)際使用過(guò)程中出現(xiàn)的一些常見(jiàn)問(wèn)題，為PLC系統(tǒng)今后的應(yīng)用和普及總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)和方法。          多年來(lái)可編程控制器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線(xiàn)邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)

2、了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)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(yùn)算、人機(jī)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(lái)越大的作用。    1 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域          目前PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。在運(yùn)城電廠(chǎng)主要有化學(xué)制水、生活污水處理、工業(yè)廢水處理、凝結(jié)水精處理等。有關(guān)PLC的使用情況主要

3、分為如下幾類(lèi)。    11 開(kāi)關(guān)量邏輯控制          取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控。如水泵的啟停、閥門(mén)的開(kāi)關(guān)、制水系統(tǒng)順控、干除灰系統(tǒng)等。    12 工業(yè)過(guò)程控制          在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)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)，PL

4、C采用相應(yīng)的AD和DA轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來(lái)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(guò)程控制在冶金、化工等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用，運(yùn)城電廠(chǎng)主要應(yīng)用在中央空調(diào)、采暖加熱系統(tǒng)。    13 運(yùn)動(dòng)控制          PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。   

5、60;14 數(shù)據(jù)處理          PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集,分析及處理。    15 通信及聯(lián)網(wǎng)          PLC通信含PLC間的通信及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。隨著工廠(chǎng)自動(dòng)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。    

6、;2 PLC的應(yīng)用特點(diǎn)    21 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)          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    22 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)          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(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能

7、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(qiáng)及人機(jī)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。    23 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(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。

8、    24 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作量小，維護(hù)方便，容易改造    (1) 設(shè)計(jì)與維護(hù)          PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線(xiàn)邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線(xiàn)，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來(lái)，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。    (2) 安裝與布線(xiàn)    &#

9、160;     動(dòng)力線(xiàn)、控制線(xiàn)以及PLC的電源線(xiàn)和IO線(xiàn)應(yīng)分別配線(xiàn)，隔離變壓器與PLC和IO之間應(yīng)采用雙絞線(xiàn)連接。將PLC的IO線(xiàn)和大功率線(xiàn)分開(kāi)走線(xiàn)，如必須在同一線(xiàn)槽內(nèi)，分開(kāi)捆扎交流線(xiàn)、直流線(xiàn)，若條件允許，分槽走線(xiàn)最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。          PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線(xiàn)(二者之間距離應(yīng)大于200 mm)。與PLC裝在

10、同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載，如功率較大的繼電器、接觸器的線(xiàn)圈，應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。          PLC的輸入與輸出最好采用分開(kāi)走線(xiàn)，開(kāi)關(guān)量與模擬量也要分開(kāi)敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線(xiàn)，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110。          交流輸出線(xiàn)和直流輸出線(xiàn)不要用同一根電纜，輸出線(xiàn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線(xiàn)和動(dòng)力線(xiàn)，避免并行。    (3)IO端的接線(xiàn)

11、          輸入接線(xiàn)：輸入接線(xiàn)一般不要太長(zhǎng)。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線(xiàn)可適當(dāng)長(zhǎng)些；輸入輸出線(xiàn)不能用同一根電纜，輸入輸出線(xiàn)要分開(kāi)；盡可能采用常開(kāi)觸點(diǎn)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(xiàn)分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類(lèi)型和電壓等級(jí)的輸出電壓，但在同一組中的輸出只能用同一類(lèi)型、同一電壓等級(jí)的電源。由于PLC的輸出元件被

12、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(fù)載短路，將燒毀印制電路板。采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。PLC的輸出負(fù)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(hù)，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(hù)。     3 PLC應(yīng)用中需要注意的問(wèn)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

13、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(guò)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(chǎng)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(wèn)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(wèn)題。    31 工作環(huán)境    (1)溫度：PLC要求

14、環(huán)境溫度在055，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(duì)濕度應(yīng)小于85(無(wú)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1055 Hz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。    (4)空氣：避免有腐蝕和易燃的氣體，例如化學(xué)的酸堿等。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。例如電廠(chǎng)的干排渣、

15、干除灰等，在基建后期增加了封閉小屋。    32 控制系統(tǒng)中干擾及其來(lái)源          現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一。    (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，

16、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，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號(hào)線(xiàn)上感應(yīng)的共態(tài)(同方向)電壓疊加所形成。共模電壓通過(guò)不對(duì)稱(chēng)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(這就是一些系統(tǒng)IO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(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)PLC系統(tǒng)中干擾的主要來(lái)源及途徑 &#

17、160;        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(xiàn)路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線(xiàn)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(fù)載，混亂的布線(xiàn)都容易對(duì)PLC造成一定程度的干擾。     &#

18、160;    來(lái)自信號(hào)線(xiàn)引入的干擾：與PLC控制系統(tǒng)連接的各類(lèi)信號(hào)傳輸線(xiàn)，除了傳輸有效的各類(lèi)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(guò)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(xiàn)受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線(xiàn)上的外部感應(yīng)干擾，這是很?chē)?yán)重的。由信號(hào)引入干擾會(huì)引起IO信號(hào)工作異常和測(cè)量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。          來(lái)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

19、。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。          來(lái)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(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。          變頻器干擾：一是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸

20、變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。    33 主要抗干擾措施    (1)電源的合理處理，抑制電網(wǎng)引入的干擾對(duì)于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺(tái)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。    (2)正確選擇接地點(diǎn)，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    &

21、#160;     兩個(gè)，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(xiàn)包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)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(diǎn)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(guò)屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線(xiàn)電流將更大。  

22、;        此外，屏蔽層、接地線(xiàn)和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過(guò)屏蔽層與芯線(xiàn)之間的耦合，干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與其他接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線(xiàn)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(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測(cè)量精度下降，引起對(duì)信號(hào)測(cè)控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。          安全地或電源接地：將電源線(xiàn)接地端和柜體連線(xiàn)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(huì)對(duì)人造成傷害。          系統(tǒng)接地：PLC控制器為了與所控的各個(gè)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(kāi)關(guān)電源負(fù)端接在一起，作為控制系統(tǒng)地。          信號(hào)與屏蔽接地：一般要