PLC應（yīng）用（yòng）及使用中應注意的問題
一（yī）、簡述
多年來，可編程控製器（以下簡稱PLC）從其產生到現在，實現（xiàn）了接線（xiàn）邏（luó）輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱（ruò）到（dào）強，實現了邏輯控製到數字控製的進步；其應用領域從小到大，實現了單體設備簡單控製（zhì）到勝任運動控製、過程（chéng）控（kòng）製及集散控製等各種任務的跨（kuà）越。今天的PLC在處（chù）理模（mó）擬（nǐ）量、數字運算、人機接口和網絡的各方麵（miàn）能力都已大幅（fú）提高，成為工業控製領域的主流控製設備，在各（gè）行各業發揮著越來越大的作用。
二、PLC的應用領（lǐng）域
目前，PLC在國內外已廣泛應用於鋼（gāng）鐵、石油、化工、電力、建材、機械製（zhì）造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況主要（yào）分為如下幾類：
1、開關量邏（luó）輯控製
取（qǔ）代傳統的繼電器電路，實現邏輯控製、順序控製，既可用於單台設備的控製，也可用（yòng）於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、包裝生產線、電鍍流水線（xiàn）等。
2、工業過程控製
在工業生產過程（chéng）當中，存在（zài）一些如溫度（dù）、壓（yā）力、流量、液位和速度（dù）等連續變化的量（即模擬量），PLC采用相應的A/D和（hé）D/A轉換模塊及各（gè）種各樣的控製算法程序來處理模擬（nǐ）量，完成閉環控製。PID調（diào）節是一般閉環控製係統（tǒng）中用得較多的一種調節方法。過程控製在（zài）冶金、化工、熱處（chù）理、鍋爐控製等場合有非（fēi）常廣泛的應用。
3、運動控製
PLC可以用於圓周運動或（huò）直（zhí）線（xiàn）運（yùn）動的控製。一般使（shǐ）用的（de）運動控製模塊，如可驅動步進電機或伺服電機的單（dān）軸或多（duō）軸位置控（kòng）製模塊，廣泛用（yòng）於各種機械（xiè）、機床、機器人（rén）、電梯等（děng）場合。
4、數據處理
PLC具有數學運算（含矩（jǔ）陣運算（suàn）、函數運算（suàn）、邏輯運算）、數（shù）據傳送、數據轉換、排序、查表、位（wèi）操（cāo）作等功能，可以完成數據的采（cǎi）集、分析及處理。數據處理一般（bān）用於（yú）如造（zào）紙、冶金（jīn）、食品工業中的一些大型控製係統。
5、通信及聯網
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著工廠自動化網絡的發展，現（xiàn）在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
三、PLC的應用特點
1、可靠性（xìng）高，抗*力強
高可靠性是電氣控製設備的（de）關鍵性能。PLC由於采用現代大規模集成電路技術，采用嚴（yán）格（gé）的生（shēng）產工藝製造，內部電路（lù）采取了先進的抗幹擾技術，具有很高的可靠性。使用PLC構成控製（zhì）係統，和同等規模的繼電（diàn）接觸器係統相比，電氣接線及開關（guān）接點已減少到數百甚至數千分（fèn）之（zhī）一（yī），故障也就（jiù）大大降低。此（cǐ）外，PLC帶有硬件故障自我（wǒ）檢測（cè）功能，出現故障時可及時發出警報信息。在（zài）應用（yòng）軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序（xù），使係統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自（zì）診斷保護。這樣，整個係統（tǒng）將極高的可靠性。
2、配套齊全，功能完善，適用性強
PLC發展（zhǎn）到今天，已經形成了各種規模的係（xì）列化產（chǎn）品，可以用於（yú）各種規模的（de）工業控製場合。除了邏輯處（chù）理功能以外，PLC大多具有完善的數據運算能力，可用於各種數字控製領域。多種多樣的功（gōng）能單元大量湧現，使PLC滲透到了位置控製（zhì）、溫度控製、CNC等各種工（gōng）業控製中。加上PLC通信（xìn）能力的增強（qiáng）及人機界麵技術（shù）的發展，使用PLC組成各（gè）種控製係統變得非（fēi）常容易。
3、易學易用，深受工程技術（shù）人員歡迎
PLC是麵向工礦企業的（de）工控設備。它（tā）接口容易，編程語言易於為工程技術人（rén）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（yán）的（de）人從事工（gōng）業控製打開了方便（biàn）之門。
4、係（xì）統的設計，工作（zuò）量小，維護方便，容易改造
PLC用存（cún）儲邏（luó）輯代替接線邏輯，大大減少了控製設備外部的接線，使（shǐ）控製（zhì）係統設計及建造（zào）的周期大為縮短，同時（shí）日常（cháng）維護（hù）也變得容易起來，更（gèng）重（chóng）要的是使同一（yī）設（shè）備經（jīng）過改（gǎi）變程序而改變生產（chǎn）過程成為可能。這特別適合（hé）多品種、小批量的生（shēng）產場（chǎng）合。
（2）安裝與布線
● 動（dòng）力線、控製線以及PLC的電源（yuán）線和I/O線應（yīng）分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應采用雙膠線連（lián）接。將PLC的IO線和（hé）大功（gōng）率線分開走線，如必須在同一線槽內，分（fèn）開捆紮交流線、直流線，若條件允許，分槽（cáo）走（zǒu）線，這不（bú）僅能使其（qí）有盡可能大的空間距離，並能將幹擾降到zui低限度（dù）。
● PLC應（yīng）遠（yuǎn）離強幹擾源如電焊機（jī）、大功率矽整流裝置和（hé）大型動力設備，不能與高壓電器安裝在同一個（gè）開關櫃內。在櫃內PLC應遠離動力線（二者之間距離應（yīng）大於200mm）。與（yǔ）PLC裝在（zài）同一個櫃子內的電感性負載（zǎi），如功率較大的繼電（diàn）器、接觸器（qì）的線圈，應並聯RC消弧電路。
● PLC的（de）輸入與輸出（chū）分開走線，開關量與模擬量也要分（fèn）開敷設。模（mó）擬量（liàng）信號的傳送應采用屏蔽線，屏蔽層應一端或兩端接地，接地電阻應小於屏（píng）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（lǎn），輸出線應盡量遠離高壓線和動力線，避免並行。
（3）I/O端的接線
輸入（rù）接線
● 輸入接線一般不（bú）要太長。但如果環境（jìng）幹擾較小，電壓降不（bú）大時，輸（shū）入接線可適當長（zhǎng）些。
● 輸入/輸出線不（bú）能用同一（yī）根電纜，輸入/輸出線要分開。
● 盡（jìn）可（kě）能采用（yòng）常開觸點形式連（lián）接到輸入端，使（shǐ）編製的梯形圖與繼電器原理圖一致，便於閱讀。
輸出連接
● 輸出端接線分（fèn）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（zài）同一組（zǔ）中的輸（shū）出（chū）隻能用同一類型、同一（yī）電壓（yā）等（děng）級的電（diàn）源。
● 由（yóu）於PLC的輸出元件被封（fēng）裝在印製電路板上，並且連接至端子板，若將（jiāng）連接輸出元件的負載短路，將燒毀印製電路板。
● 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（diàn）器的使用壽命，因此，使用電感性負載時應合理（lǐ）選擇，或（huò）加隔離繼電器。
● PLC的輸出負載可（kě）能產生幹擾，因（yīn）此要采（cǎi）取措施加以（yǐ）控（kòng）製，如直流輸出的續流（liú）管保護，交流輸出的阻（zǔ）容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保（bǎo）護。
四、PLC應用中需要注意的（de）問題
PLC是一種用於工業生產自動化（huà）控製的設備（bèi），一般不需要（yào）采取什（shí）麽措施，就可以直接在工（gōng）業環境中使用。然而，盡管有（yǒu）如（rú）上所述（shù）的可靠性較高，抗*力較強，但當生產環境過於惡劣，電磁幹擾特（tè）別強烈（liè），或安裝使用不當，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產生誤輸入（rù）並引起誤輸出，這（zhè）將會造（zào）成設備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的（de）正常（cháng）運行，要提高PLC控製（zhì）係統（tǒng）可靠性，一方麵要求PLC生產廠家提高設備的抗*力；另（lìng）一方麵，要求設（shè）計（jì）、安裝和使（shǐ）用維護中引起高度重視，多方配（pèi）合才能完善解決問題，有效（xiào）地增強係統的（de）抗幹擾性能（néng）。因此（cǐ）在使用中（zhōng）應注意以下問題：
1、工作（zuò）環境
（1）溫度
PLC要求環（huán）境（jìng）溫度在0~55oC，安裝（zhuāng）時不（bú）能放在發熱量大的元件下麵，四周通風散熱（rè）的空間應足夠大。
（2）濕度
為了保證（zhèng）PLC的絕緣性能（néng），空氣的相對濕度應小於85%（無凝露（lù））。
（3）震動
應使（shǐ）PLC遠離強（qiáng）烈的震動源，防止振（zhèn）動頻率為10~55Hz的頻（pín）繁或連（lián）續振動（dòng）。當使用環境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減（jiǎn）震膠（jiāo）等（děng）。
（4）空氣
避免有腐蝕和易燃的氣體，例如*、硫（liú）化氫等。對（duì）於空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環境，可將PLC安裝在封閉性較好的（de）控製（zhì）室（shì）或控製櫃中（zhōng）。
（5）電源
PLC對於電源線帶來的幹擾具有一定的（de）抵製能力。在可靠性要求很高或電源幹擾特別嚴重的環境中，可以安裝一台帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設備與地之間的幹擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端，當輸入端使用外接直流電源時，應選用直流穩壓電源。因為普通的整流濾波電源，由於紋波的影響，容易（yì）使PLC接收到錯誤信息。
2、控製係統中幹擾及其來源
現場電磁幹擾是PLC控製係統中zui常見也是zui易影響係統可靠性的因素之一（yī），所謂治標先治本，找出問題所在，才能提出解決（jué）問題的辦（bàn）法。因此必須知道（dào）現場幹擾的源頭。
（1）幹擾源（yuán）及一（yī）般分類
影（yǐng）響PLC控製係統的幹擾（rǎo）源，大都產生在電流（liú）或電壓劇烈（liè）變（biàn）化（huà）的部位，其原因是電流改變產生磁（cí）場，對設（shè）備產生電磁輻射；磁場改（gǎi）變產生（shēng）電流，電磁（cí）高速產生電磁波。通常電磁幹擾按幹擾模式不同（tóng），分為共模幹擾和差模幹擾。共（gòng）模幹擾是信號對地的電位差，主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線（xiàn）上感應的共態（同方向）電壓疊加所形成。共模電壓通過不對稱電路可（kě）轉換成差模電壓，直接影（yǐng）響測控信號，造成元（yuán）器（qì）件損（sǔn）壞（這就是一些係統I/O模件損壞率較高的主要原因），這種共（gòng）模幹擾可為直流，亦可為交流。差（chà）模幹擾是指作用於信號兩（liǎng）極（jí）間（jiān）的幹擾（rǎo）電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感（gǎn）應及由（yóu）不平衡電路轉換共模幹擾所形（xíng）成的電壓，這種幹擾疊加在信號上（shàng），直接影響測量與（yǔ）控（kòng）製精度。
（2）PLC係統中幹擾的主要來（lái）源及（jí）途徑
強電幹擾
PLC係（xì）統的正常供電電源均由電網供電。由於電網覆蓋範圍廣，它將受到所有空間（jiān）電磁（cí）幹擾而在線路上感應電壓（yā）。尤其是電網內部的（de）變化，刀開關操作浪湧、大（dà）型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態衝擊（jī）等，都通過（guò）輸電線路傳到電源（yuán）原邊。
櫃內幹（gàn）擾
控製櫃內的高壓（yā）電器，大的電感性負載，混亂的布線都容易對PLC造成一（yī）定程度的幹擾。
來自信號線引入的幹擾
與PLC控製（zhì）係統連接的各（gè）類信號傳輸線（xiàn），除了（le）傳輸（shū）有效的各類信息之外，總（zǒng）會有外部幹擾信號侵入。此幹擾主要有兩種途徑（jìng）：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供（gòng）電電源串入的電網幹（gàn）擾，這（zhè）往往（wǎng）被（bèi）忽視；二是（shì）信號線受空（kōng）間電磁輻射感應的幹擾，即信號線上的外部感應幹擾，這是很嚴重的。由信號引入幹（gàn）擾會引起I/O信號工（gōng）作異常和測量精度大大降低（dī），嚴重時將引起元器件損傷。來自接地係統混亂時的幹擾
接地是提高電子（zǐ）設備電磁兼容性（xìng）（EMC）的有效手段（duàn）之一。正確的接（jiē）地，既能抑製電磁幹擾的影響，又能抑製設備向外發出幹擾；而（ér）錯誤的接地，反而會引入嚴重的幹擾信號，使PLC係統將（jiāng）無（wú）法正常工作。
來自PLC係統內部的幹擾
主要由係統內部（bù）元器件及（jí）電路間（jiān）的相（xiàng）互（hù）電磁輻射產生（shēng），如邏（luó）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。
變頻器幹擾
一是變頻器啟動及（jí）運行過程中產生諧（xié）波對電網產生傳導幹擾，引起電網電（diàn）壓（yā）畸變，影響（xiǎng）電網（wǎng）的（de）供電質量；二是（shì）變頻器的輸出會產生較強的電磁輻射幹擾，影響周邊設備的正常工作。
3、主要抗幹擾（rǎo）措施（shī）
（1）電源的合理處理，抑製（zhì）電網引（yǐn）入的幹擾
對於（yú）電源引入的電網幹擾可（kě）以安裝一台帶屏（píng）蔽層的變比為1:1的隔（gé）離變壓器，以（yǐ）減少設備與地之間的幹擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。
（2）正確選擇接地點，完善接地係統
良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件（jiàn），可（kě）以避免偶然發生（shēng）的電壓衝擊危害。接地（dì）的目的通常有兩個，其一為了安（ān）全，其（qí）二是為了抑製幹（gàn）擾。完善的接地係（xì）統是PLC控（kòng）製係統抗（kàng）電磁幹（gàn）擾的重要措施之一。
PLC控製係統的地線包括係（xì）統地、屏蔽地、交流地和保護（hù）地等。接地係統混亂對PLC係統的幹擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在（zài）地電位差，引（yǐn）起（qǐ）地環路電流，影響係統（tǒng）正常工作。例如（rú）電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏（píng）蔽層兩端A、B都接地，就存在（zài）地電位差，有電流流過屏（píng）蔽層，當發生異常狀態如雷擊時，地線（xiàn）電流將更大。
此（cǐ）外，屏蔽層、接（jiē）地線和大地有可能構成閉合環路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內又會（huì）出現感應（yīng）電流（liú），通過屏蔽層與芯線之間的耦合（hé），幹擾信號回路。若係（xì）統地與其它接地處理混亂，所（suǒ）產生的地環流就可能在（zài）地線上產生不等電位分布（bù），影響PLC內邏（luó）輯電（diàn）路和（hé）模擬電路的正（zhèng）常（cháng）工（gōng）作。PLC工作的（de）邏輯電壓幹擾容（róng）限較（jiào）低，邏輯地電位的分布幹擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存貯，造成數據混亂（luàn）、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布（bù）將導致（zhì）測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。
● 安（ān）全地或電源接地
將電源線接地端和櫃體連線接地為安全接地。如（rú）電源漏（lòu）電或櫃體帶電，可從安（ān）全（quán）接地導入地下，不會（huì）對人（rén）造成傷害。
● 係統接地
PLC控製器為了與所（suǒ）控（kòng）的各個設備同電位而接地，叫係統接地。接地電（diàn）阻值不（bú）得大於4Ω，一般需將PLC設備係統地和控製櫃內開關電源負端接在一起，作為控製（zhì）係統地。
● 信號與屏蔽接地
一般要求信號線必須（xū）要有*的參考（kǎo）地，屏蔽電纜遇到有可能產生傳導幹擾的場合（hé），也要在（zài）就地或者控製室*接地，防止形成“地環路（lù）”。信號源接地時，屏蔽層應在信號側接地；不接地時，應在PLC側接地（dì）；信號線中間（jiān）有接（jiē）頭時，屏蔽層應牢固（gù）連接並進行絕緣處理（lǐ），一定要避免多點接地；多個測（cè）點信號的屏（píng）蔽雙絞線與多芯對絞總（zǒng）屏蔽電纜連接時，各屏蔽層應相互（hù）連接好，並經絕緣處理（lǐ），選擇適當的接地處單點接點。
（3）對變頻（pín）器幹擾的抑製
變頻器的幹擾處理一般有下麵幾種方式：
加隔離變壓器，主要是針對來自電源的傳導幹擾，可以將絕大（dà）部分的傳導幹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*力，還具有防止將設備本身的幹擾傳導給電源，有些還兼有尖峰電壓吸（xī）收功能。
使用輸出電抗器，在變頻器到電動機之（zhī）間增（zēng）加（jiā）交流電抗器主（zhǔ）要是減少（shǎo）變頻器輸出在能量傳輸過程中線路產生電（diàn）磁輻射，影（yǐng）響其它設備正常工作。
五、結束語（yǔ）
PLC控製係統中的幹擾是一個十（shí）分（fèn）複雜的問題，因此在（zài）抗幹擾設計中應綜合考慮（lǜ）各方麵的因素，合理（lǐ）有（yǒu）效地抑製抗幹（gàn）擾，才能夠使PLC控製係統正常工作。隨著PLC應用領域（yù）的不斷拓寬，如何可靠的使用（yòng）PLC也（yě）成為其發展的重要（yào）因素。21世紀，PLC會有更大的發展，產（chǎn）品的品種（zhǒng）會更豐富、規格更齊（qí）全，通過的人機界麵、完備的通（tōng）信設備會更好地適應各種工業控製場合的需求，PLC作為自動化控製網絡和通用網絡的（de）重要組成部分，將在工業控製領域發揮越來越大的作用。
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