PLC應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問題

1、、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

2、、 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(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），PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模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，

3、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可靠性高，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(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路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

4、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

5、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(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，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

6、）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大的空間距離， 并能將干擾降到最低限度。 PLC 應(yīng)遠(yuǎn)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(yuǎn)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(fù)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。1/10 。 PLC 的輸入與輸出最好分開走線，開

7、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)小于屏蔽層電阻的交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)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(dāng) 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

8、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(fù)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(fù)載的大小，會影響到繼電器的使用壽命， 因此，使用電感性負(fù)載時應(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，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。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(dāng)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(dāng)

9、，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(yuǎn)離強烈的震動源，防止振動頻率為1055Hz的頻繁或

10、連續(xù)振動。 當(dāng)使用 環(huán)境不可避免震動時，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，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

11、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(biāo)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

12、/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(fù)載，混亂的布線都容易對 PLC造成一定

13、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(yán)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(yán)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(yán)重的干擾信號， 使PL

14、C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。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

15、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(dāng)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

16、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(yán)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 Q, 般

17、需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負(fù)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，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環(huán)路”。信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地；不接地時，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進行絕 緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時， 各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理，選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c接點。5）對變頻器干擾的抑制變頻器的干擾處理一般有下面幾種方式：加隔離變壓器， 主要是針對來自電源的傳導(dǎo)干擾， 可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔 在隔離變壓器之前。使用濾波器， 濾波器具有較強的抗干擾能力， 還具有防止