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PLC應用技術及應用中注意問題

摘要：隨著電子事業的飛速發展，PLC可編程已經可以在各個領域去適應不同的客戶要求。這就是PLC的生命力，具有一個非常靈活的大腦和可以隨時變化和更新的身體部件。現代化工生產中，傳統的手動操作已遠遠不能獲得好的控制品質。目前，在電氣控制領域，國內外普遍采用PLC。特別是在高溫高壓、易燃易爆高危生產領域，PLC以其在工業惡劣環境下仍能高可靠性工作，及抗干擾能力強的特點而獲得更為廣泛的使用。PLC將電氣、儀表、控制這三電集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規模和要求的控制系統，以適應各種工業控制的需要。由于PLC是專為工業控制而設計的，其結構緊密、堅固、體積小巧，是實現機電一體化的理想控制設備。隨著微電子技術的快速發展，PLC的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強。在先進工業國家中PLC已成為工業控制的標準設備，應用幾乎覆蓋了所有工業企業，日益躍居現代工業自動化三大支柱(PLC,ROBOT,CAD/CAM)的主導地位。
一、PLC具有以下顯著特點：
　　 1.極高的可靠性
　　由于工業生產的環境條件遠比通用計算機所處的環境差，因此要求PLC具有很強的抗干擾能力，并且應能在比較惡劣的運行環境中(如高溫、過電壓、強電磁干擾和高濕度等)長期可靠地運行。
　　 2.使用方便
　　（1）操作方便：對PLC的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作。大多數PLC采用編程器進行程序輸入和更改的操作。更改程序的操作也可直接根據所需的地址編號繼電器編號或接點號進行搜索或順序尋找，然后進行更改。
　　（2）編程方便：PLC有梯形圖、布爾助記符、功能表圖多種程序控制設計語言可供使用。
　　（3）維修方便：當系統發生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據有關故障信號燈的指示和故障代碼的顯示，或通過編程器和CRT屏幕的顯示，很快地找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復節省了時間。
　　 3.靈活性高
　　 PLC的靈活性表現在下列三方面。
　　（1）編程的靈活性：PLC可編程采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖等，只要掌握其中一種語言就可進行編程。
　　（2）擴展的靈活性：PLC根據應用的規模的不斷擴展，它不僅可以通過增加輸入、輸出卡件增加點數，通過擴展單元來擴大容量和功能，也可通過多臺PLC的通信來擴大容量和功能。
　　（3）操作的靈活性：操作的靈活性指設計的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監視和控制變得容易。
　　 4.機電一體化
　　 PLC是專門為工業過程控制而設計的控制設備，它的體積大大減小，功能不斷完善，抗干擾性能增強，機械和電氣部件被有機地結合在一個設備內，把儀表電子和計算機的功能綜合在一起。
二、PLC應用中需要注意的問題：
　　PLC是一種用于工業生產自動化控制的設備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業環境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強，但當生產環境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運行。要提高PLC控制系統可靠性，一方面要求PLC生產廠家提高設備的抗干擾能力；另一方面，要求設計、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，有效地增強系統的抗干擾性能。因此在使用中應注意以下問題：
　　 1.工作環境
　　（1）溫度：
　　PLC要求環境溫度在0~55oC，安裝時不能放在發熱量大的元件下面，四周通風散熱的空間應足夠大。
　　（2）濕度：
　　為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應小于85%（無凝露）。
　　（3）震動：
　　應使PLC遠離強烈的震動源，防止振動頻率為10~55Hz的頻繁或連續振動。當使用環境不可避免震動時，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重的環境中，可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設備與地之間的干擾。一般PLC可編程都有直流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。
2.控制系統中干擾及其來源
　　（1）干擾源及一般分類
　　影響PLC可編程控制系統的干擾源，大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產生磁場，對設備產生電磁輻射；磁場改變產生電流，電磁高速產生電磁波。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，共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞，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及由不平衡電路轉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系統中干擾的主要來源及途徑：
　　強電干擾
　　PLC系統的正常供電電源均由電網供電。由于電網覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓。
　　柜內干擾
　　控制柜內的高壓電器，大的電感性負載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。
　　來自信號線引入的干擾
　　與PLC控制系統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干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾，這是很嚴重的。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，嚴重時將引起元器件損傷。
　　來自接地系統混亂時的干擾
　　接地是提高電子設備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統將無法正常工作。
　　來自PLC系統內部的干擾
　　主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生，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。
三、結束語：
PLC可編程控制系統中的干擾是一個十分復雜的問題，因此在抗干擾設計中應綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，才能夠使PLC控制系統正常工作。隨著PLC應用領域的不斷拓寬，如何高效可靠的使用PLC也成為其發展的重要因素。21世紀，PLC會有更大的發展，產品的品種會更豐富、規格更齊全，PLC作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業控制領域發揮越來越大的作用。

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