PLC应用技术以及应用中注意事项

时间：2024-05-20

孟祥晖

山东港口工程高级技工学校，山东烟台 264001

0 引言

随着科技的不断发展，在现代化工生产领域，为获得更好的控制品质，世界上很多国家已经普遍采用PLC（Programmable Logical Controller）技术来进行品质的控制；由于PLC 技术具有强抗干扰能力、使用方便及可靠性高等特点，因此在一些高危工业生产领料，诸如那些具有易燃易爆潜在威或者高温高压工作环境的工业生产领域，PLC 技术更是得到广泛的应用。作为现代自动控制重要组成部分的PLC（可编程控制器），已经成为绝大多数自动化系统的设备基础，它集控制、仪表及电气等三电于一身，可以把各种规模不同、要求不一样的控制系统既方便又灵活地组合出来，这样对于工业控制的各种需要，就可以做到很好的适应。在现代电子技术发展下，专门为工业控制而进行设计的PLC，不仅具有极其紧密、坚固的结构，而且其体积也极其小巧，因此对于推进机电一体化的实现来说，其最理想最可靠的控制设备就是PLC。特别是伴随着快速发展的微电子技术，在带来了制造成本不断降低PLC 的基础上，却大大增强和提高了PLC 的各项功能，因而在当今国外很多经济发达、工业技术先进的国家中，其工业控制的最标准设备，就是PLC，而且有关PLC 技术的应用，基本上把全部工业企业的生产都覆盖进去，特别是随着PLC 技术的快速发展，在现代工业自动化三大支柱(PLC，ROBOT，CAD/CAM)中，其主导地位日益被PLC 所占据着。

1 关于PLC 应用技术的特点

1.1 具有极高的可靠性和超强的抗干扰能力

电气控制设备最关键的一个性能就是高可靠性。由于现代大规模集成电路技术被广泛应用于PLC，其制造过程在生产工艺上极为严格，且把当今最为先进的抗干扰技术应用于电路内部，故其可靠性极高。相比于规模相同的继电接触系统，以PLC 所构成的控制系统，其开关接点及相关电气接线已大为减少，故大大降低了故障率。同时，PLC 在硬件故障方面还具有此功能—自我检测，因而若有故障出现将有警报信息及时发出；在相关软件应用中，其外围器件自我诊断故障程序还可被应用者所编入，这就使得不仅仅PLC 电路具有故障自我诊断保护功能，其他的电路同样也具备，因此，对于整个系统来说，其安全可靠性都极其高。

1.2 具有极高的灵活性

关于PLC 极高的灵活性，具体体现在以下几方面：第一，编程灵活；由于PLC 进程编程所采用的语言不仅类型较多，而且容易掌握容易操作，诸如功能表图、梯形图、布尔助记符以及功能模块图等，进行编程语言时只要应用其中的一种即可。第二，扩展灵活；随着不断扩大的应用规模，相应的PLC在功能和容量方面也要跟着扩大；PLC 对于其容量和功能的扩大，不仅可通过多台PLC 来实现，而且也可以通过单元的扩展来实现，还可以通过输入、输出卡件的增加来实现，故PLC在扩展上具有很高的灵活性。第三，操作灵活；由于PLC 所固有的特点，带来了大大减少的设计工作量以及大大减少的编程工作量和安装工作量，在具体进行操作过程中，不管是进行监视，还是进行控制都变得极其轻松，因而PLC 在操作上具有很高的灵活性。

1.3 在使用上极其方便

关于PLC 使用上的方便性，具体体现在以下这几方面：第一，可方便进行操作；有关程序输入的操作和程序更改的操作，这是PLC 的两大主要操作。对于程序的输入和更改这个操作，多数PLC 是以编程器来实施；对于程序更改这个操作，也可通过搜索或按顺序寻找所需要的接点号、继电器编号或者地址编号来进行更改，故在操作上对于PLC 来说，是极其方便的。第二，可方便进行编程；由于PLC 在编程上具有多种程序控制设计语言，诸如诸如功能表图、梯形图、布尔助记符以及功能模块图等，其中的任何一种都可完成相应的编程，因而PLC 在编程上极其方便。第三，可方便进行维修；由于PLC 的硬件和软件具有自我诊断这个功能，如系统出现故障等问题，相应的就会出现故障灯指示或者在屏幕上显示故障代码，相关维修人员就可根据这些故障提示通过编程器，在极短的时间内把这些出现故障的位置确定出来，这样在进行故障排除和维修方面，就可把时间大大节省下来，因为PLC 在维修上是极其方便的。

1.4 具有齐全的配套和完善的功能

随着PLC 的快速发展，当前PLC 已经具有规模不同的各种系列化产品，对于规模不同的各种工业控制场合均可适用。PLC 不仅具有逻辑处理功能，还具有数据运算能力，而且这个能力相当完善，故在各种数字场合均可应用。近年来，由于大量涌现出类型多样的功能单元，这就让有机会渗透到各工业领域，诸如CNX 领域、温度领域以及位置领域等等，特别是随着不断增强的PLC 通信能力，带来了能够更容易操作由PLC所构成的各种控制系统。

2 PLC 应用中必须引起注意的几个事项

PLC 是一种控制设备，主要应用于工业生产的自动化当中。通常不必制定或者应用什么相关措施，在工业环境当中就可以直接进行应用。但是在应用当中也必须注意，虽然PLC 具有上面所述的一系列优点，诸如具有强抗干扰能力、高可靠性等等，但是对于以下这几种情况就有可能引起控制设备出现运算错误或者程序出现错误：1）电磁干扰特别强烈；2）特别恶劣的生产环境；3）在安装和使用上不规范，从而致使输入出现错误而带来输出上的错误，这就将引起控制设备出现失去控制或者产生误动作，从而无法让PLC 进行正常运转。为了促使PLC 控制系统性能的大幅度提高，除了相关生产厂家要把设备抗干扰性能进行相应提高以外，更为重要的是对于PLC 的相关设计、安装及使用维护过程中要引起足够重视，对于问题的解决和完善，要注意多方的协调和配合，这对于系统抗干扰性能的特高和增强才有实际意义。因此在PLC 应用中必须主要以下这几个事项：

2.1 关于工作环境方面

第一，温度；把温度维持在0℃～55℃之间，这是PLC 最适宜运行的环境温度，因此发热量特别大的元件下面不宜安装PLC，并且在PLC 的四周，其空间必须足够大，以便于通风散热。第二，湿度；尽可能地创造条件，让PLC 周围空气湿度<85%，这是促使PLC 具有良好绝缘性能的最佳湿度条件。第三，震动；能够产生强烈震动的那些震动源，必须远离PLC，尽可能不让PLC 出现连续振动，若较大的震动在使用环境之中无法避免，则必须采取一些措施来减小、减轻这些震动。第四，空气；对于诸如硫化氢、氯化氢等易燃和有腐蚀性的气体，一定要避开；若有较多粉尘出现在空气中或者腐蚀性气体出现在使用环境中，则要在封闭性较好的控制柜或者控制室进行安装PLC。第五，电源；PLC 能在一定程度上抵制电源线所产生的干扰。对于以下这两种环境特征，必须把带有屏蔽层的隔离变压器安装上去；1）对可靠性要求很高的环境；2）电源干扰尤为严重的环境；以达到把设备与地之间的干扰大大降低下来；为减少电源带来的干扰，在使用外接直流电源时，必须使用直流稳压电源。

2.2 关于控制系统中的干扰及来源

在PLC 控制系统中，其干扰源多产生于电流或者电源剧烈变化的部位；基于不同的干扰模式，可把电磁干扰分为这两种类型：1）共模干扰；2）差模干扰；其中共模干扰会直接对测控信号产生影响，差模干扰会对测量和控制精度产生直接影响。

总的看来，有关PLC 系统中干扰的主要来源及途径主要包括以下这些：1）来自强电干扰的；2）来自柜内干扰的；3）来自所引入的信号线干扰；4）来自接地系统出现混乱时所产生的干扰；5）来自PLC 系统内部的干扰；6）来自变频器所产生的干扰。

2.3 关于抗干扰措施的制定

2.3.1 选择接地点要正确

接地良好，这是确保PLC 稳定运行的前提条件，可把因电压冲击所带来的危害进行有效地避免。安全和抑制干扰，这是进行接地所要达到的主要目的；因此，正确选择接地点，促使接地系统完善，这是PLC 控制系统有效抗电磁干扰的一个重要途径。总体看来，进行接地点的正确选择，主要包括这几方面：第一，电源接地或安全地；所谓安全接地就是把电源线街东段与柜体连线进行接地；若出现柜体带电或者电源漏电，可把这些电通过安全接地向地下导入，从而避免危害人；第二，系统接地；为与所控设备同电位而把PLC控制器进行接地，这就是系统接地；其接地电阻值必须小于4 欧，通常要把控制柜内开关电源负端与PLC 设备系统地接在一块，这就是所需的控制系统地；第三，信号与屏障接地；对于信号线和屏障电缆来说，都要进行唯一的接地；进行信号源接地时，要在信号侧把屏障层进行接地，若信号源不接地，则屏障层应在PLC侧接地。

2.3.2 合理处置电源

若引入电源会带来电网干扰的，可以把带有屏蔽层的隔离器变压器安装进去，这样可把地与设备之间的干扰大大减少下来，此外，也可把LC 滤波电路串接在电源输入端，以达到抑制电网引入而带来的干扰。

2.3.3 抑制变频器的干扰

对于变频器干扰进行抑制，通常有这几种方式：第一，家隔离变压器；第二，采用滤波器；第三，运用输出电抗器。