PLC應用技術以及應用中注意事項

孟祥暉

山東港口工程高級技工學校，山東煙臺 264001

0 引言

隨著科技的不斷發展，在現代化工生產領域，為獲得更好的控制品質，世界上很多國家已經普遍采用PLC（Programmable Logical Controller）技術來進行品質的控制；由于PLC 技術具有強抗干擾能力、使用方便及可靠性高等特點，因此在一些高危工業生產領料，諸如那些具有易燃易爆潛在威或者高溫高壓工作環境的工業生產領域，PLC 技術更是得到廣泛的應用。作為現代自動控制重要組成部分的PLC（可編程控制器），已經成為絕大多數自動化系統的設備基礎，它集控制、儀表及電氣等三電于一身，可以把各種規模不同、要求不一樣的控制系統既方便又靈活地組合出來，這樣對于工業控制的各種需要，就可以做到很好的適應。在現代電子技術發展下，專門為工業控制而進行設計的PLC，不僅具有極其緊密、堅固的結構，而且其體積也極其小巧，因此對于推進機電一體化的實現來說，其最理想最可靠的控制設備就是PLC。特別是伴隨著快速發展的微電子技術，在帶來了制造成本不斷降低PLC 的基礎上，卻大大增強和提高了PLC 的各項功能，因而在當今國外很多經濟發達、工業技術先進的國家中，其工業控制的最標準設備，就是PLC，而且有關PLC 技術的應用，基本上把全部工業企業的生產都覆蓋進去，特別是隨著PLC 技術的快速發展，在現代工業自動化三大支柱(PLC，ROBOT，CAD/CAM)中，其主導地位日益被PLC 所占據著。

1 關于PLC 應用技術的特點

1.1 具有極高的可靠性和超強的抗干擾能力

電氣控制設備最關鍵的一個性能就是高可靠性。由于現代大規模集成電路技術被廣泛應用于PLC，其制造過程在生產工藝上極為嚴格，且把當今最為先進的抗干擾技術應用于電路內部，故其可靠性極高。相比于規模相同的繼電接觸系統，以PLC 所構成的控制系統，其開關接點及相關電氣接線已大為減少，故大大降低了故障率。同時，PLC 在硬件故障方面還具有此功能—自我檢測，因而若有故障出現將有警報信息及時發出；在相關軟件應用中，其外圍器件自我診斷故障程序還可被應用者所編入，這就使得不僅僅PLC 電路具有故障自我診斷保護功能，其他的電路同樣也具備，因此，對于整個系統來說，其安全可靠性都極其高。

1.2 具有極高的靈活性

關于PLC 極高的靈活性，具體體現在以下幾方面：第一，編程靈活；由于PLC 進程編程所采用的語言不僅類型較多，而且容易掌握容易操作，諸如功能表圖、梯形圖、布爾助記符以及功能模塊圖等，進行編程語言時只要應用其中的一種即可。第二，擴展靈活；隨著不斷擴大的應用規模，相應的PLC在功能和容量方面也要跟著擴大；PLC 對于其容量和功能的擴大，不僅可通過多臺PLC 來實現，而且也可以通過單元的擴展來實現，還可以通過輸入、輸出卡件的增加來實現，故PLC在擴展上具有很高的靈活性。第三，操作靈活；由于PLC 所固有的特點，帶來了大大減少的設計工作量以及大大減少的編程工作量和安裝工作量，在具體進行操作過程中，不管是進行監視，還是進行控制都變得極其輕松，因而PLC 在操作上具有很高的靈活性。

1.3 在使用上極其方便

關于PLC 使用上的方便性，具體體現在以下這幾方面：第一，可方便進行操作；有關程序輸入的操作和程序更改的操作，這是PLC 的兩大主要操作。對于程序的輸入和更改這個操作，多數PLC 是以編程器來實施；對于程序更改這個操作，也可通過搜索或按順序尋找所需要的接點號、繼電器編號或者地址編號來進行更改，故在操作上對于PLC 來說，是極其方便的。第二，可方便進行編程；由于PLC 在編程上具有多種程序控制設計語言，諸如諸如功能表圖、梯形圖、布爾助記符以及功能模塊圖等，其中的任何一種都可完成相應的編程，因而PLC 在編程上極其方便。第三，可方便進行維修；由于PLC 的硬件和軟件具有自我診斷這個功能，如系統出現故障等問題，相應的就會出現故障燈指示或者在屏幕上顯示故障代碼，相關維修人員就可根據這些故障提示通過編程器，在極短的時間內把這些出現故障的位置確定出來，這樣在進行故障排除和維修方面，就可把時間大大節省下來，因為PLC 在維修上是極其方便的。

1.4 具有齊全的配套和完善的功能

隨著PLC 的快速發展，當前PLC 已經具有規模不同的各種系列化產品，對于規模不同的各種工業控制場合均可適用。PLC 不僅具有邏輯處理功能，還具有數據運算能力，而且這個能力相當完善，故在各種數字場合均可應用。近年來，由于大量涌現出類型多樣的功能單元，這就讓有機會滲透到各工業領域，諸如CNX 領域、溫度領域以及位置領域等等，特別是隨著不斷增強的PLC 通信能力，帶來了能夠更容易操作由PLC所構成的各種控制系統。

2 PLC 應用中必須引起注意的幾個事項

PLC 是一種控制設備，主要應用于工業生產的自動化當中。通常不必制定或者應用什么相關措施，在工業環境當中就可以直接進行應用。但是在應用當中也必須注意，雖然PLC 具有上面所述的一系列優點，諸如具有強抗干擾能力、高可靠性等等，但是對于以下這幾種情況就有可能引起控制設備出現運算錯誤或者程序出現錯誤：1）電磁干擾特別強烈；2）特別惡劣的生產環境；3）在安裝和使用上不規范，從而致使輸入出現錯誤而帶來輸出上的錯誤，這就將引起控制設備出現失去控制或者產生誤動作，從而無法讓PLC 進行正常運轉。為了促使PLC 控制系統性能的大幅度提高，除了相關生產廠家要把設備抗干擾性能進行相應提高以外，更為重要的是對于PLC 的相關設計、安裝及使用維護過程中要引起足夠重視，對于問題的解決和完善，要注意多方的協調和配合，這對于系統抗干擾性能的特高和增強才有實際意義。因此在PLC 應用中必須主要以下這幾個事項：

2.1 關于工作環境方面

第一，溫度；把溫度維持在0℃～55℃之間，這是PLC 最適宜運行的環境溫度，因此發熱量特別大的元件下面不宜安裝PLC，并且在PLC 的四周，其空間必須足夠大，以便于通風散熱。第二，濕度；盡可能地創造條件，讓PLC 周圍空氣濕度<85%，這是促使PLC 具有良好絕緣性能的最佳濕度條件。第三，震動；能夠產生強烈震動的那些震動源，必須遠離PLC，盡可能不讓PLC 出現連續振動，若較大的震動在使用環境之中無法避免，則必須采取一些措施來減小、減輕這些震動。第四，空氣；對于諸如硫化氫、氯化氫等易燃和有腐蝕性的氣體，一定要避開；若有較多粉塵出現在空氣中或者腐蝕性氣體出現在使用環境中，則要在封閉性較好的控制柜或者控制室進行安裝PLC。第五，電源；PLC 能在一定程度上抵制電源線所產生的干擾。對于以下這兩種環境特征，必須把帶有屏蔽層的隔離變壓器安裝上去；1）對可靠性要求很高的環境；2）電源干擾尤為嚴重的環境；以達到把設備與地之間的干擾大大降低下來；為減少電源帶來的干擾，在使用外接直流電源時，必須使用直流穩壓電源。

2.2 關于控制系統中的干擾及來源

在PLC 控制系統中，其干擾源多產生于電流或者電源劇烈變化的部位；基于不同的干擾模式，可把電磁干擾分為這兩種類型：1）共模干擾；2）差模干擾；其中共模干擾會直接對測控信號產生影響，差模干擾會對測量和控制精度產生直接影響。

總的看來，有關PLC 系統中干擾的主要來源及途徑主要包括以下這些：1）來自強電干擾的；2）來自柜內干擾的；3）來自所引入的信號線干擾；4）來自接地系統出現混亂時所產生的干擾；5）來自PLC 系統內部的干擾；6）來自變頻器所產生的干擾。

2.3 關于抗干擾措施的制定

2.3.1 選擇接地點要正確

接地良好，這是確保PLC 穩定運行的前提條件，可把因電壓沖擊所帶來的危害進行有效地避免。安全和抑制干擾，這是進行接地所要達到的主要目的；因此，正確選擇接地點，促使接地系統完善，這是PLC 控制系統有效抗電磁干擾的一個重要途徑。總體看來，進行接地點的正確選擇，主要包括這幾方面：第一，電源接地或安全地；所謂安全接地就是把電源線街東段與柜體連線進行接地；若出現柜體帶電或者電源漏電，可把這些電通過安全接地向地下導入，從而避免危害人；第二，系統接地；為與所控設備同電位而把PLC控制器進行接地，這就是系統接地；其接地電阻值必須小于4 歐，通常要把控制柜內開關電源負端與PLC 設備系統地接在一塊，這就是所需的控制系統地；第三，信號與屏障接地；對于信號線和屏障電纜來說，都要進行唯一的接地；進行信號源接地時，要在信號側把屏障層進行接地，若信號源不接地，則屏障層應在PLC側接地。

2.3.2 合理處置電源

若引入電源會帶來電網干擾的，可以把帶有屏蔽層的隔離器變壓器安裝進去，這樣可把地與設備之間的干擾大大減少下來，此外，也可把LC 濾波電路串接在電源輸入端，以達到抑制電網引入而帶來的干擾。

2.3.3 抑制變頻器的干擾

對于變頻器干擾進行抑制，通常有這幾種方式：第一，家隔離變壓器；第二，采用濾波器；第三，運用輸出電抗器。

3 結論

總而言之，隨著社會的不斷發展，作為自動化控制網絡重要組成部分的PLC，也將獲得更大的發展，特別是在工業控制方面，其作用也將越來越突出和重要；因此，加強研究和探討PLC 在應用中的那些注意事項，這對于更有效抑制PLC 控制系統中的干擾、更大幅度提高PLC 的穩定可靠性能都將起到積極的促進作用。

[1]高鴻斌.PLC分析與設計應用[J].電子工業出版社，2010，5.

[2]王冬春.可編程控制器原理及應用[J].人民郵電出版社，2009，2.

[3]程周.可編程控制器技術與應用[J].電子工業出版社，2009，8.