2022年简述PLC应用及使用中应注意的问题 .pdf
摘要：介绍可编程控制器在工业控制领域地应用以及PLC 在应用过程中 ,要 保 证 正 常 运 行 应 该 注 意 地 一 系 列 问 题 , 并 给 出 一 些 合 理 地 建 议 . 关 键 词 ： PLC 工 业 控 制抗 干 扰布 线接 地建 议一、简述多年来 ,可编程控制器 以下简称PLC）从其产生到现在,实现了接线逻辑到存储逻辑地飞跃；其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制地进步；其应用领域从小到大,实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务地跨越.今天地PLC 在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络地各方面能力都已大幅提高,成为工业控制领域地主流 控 制 设 备 , 在 各 行 各 业 发 挥 着 越 来 越 大 地 作 用 . 二、PLC地应用领域目前 ,PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况主要分为如下几类：1开关量逻辑控制取代传统地继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备地控制,也可用于多机群控及自动化流水线.如注塑机、印刷机、订书机械、组合机 床、磨床 、包 装生 产 线、 电镀流水 线等. 2工业过程控制在工业生产过程当中,存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化地量 即模拟量） ,PLC 采用相应地A/D 和 D/A 转换模块及各种各样地控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制 .PID 调节是一般闭环控制系精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页统中用得较多地一种调节方法.过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛地应用. 3运动控制PLC 可以用于圆周运动或直线运动地控制.一般使用专用地运动控制模块,如可驱动步进电机或伺服电机地单轴或多轴位置控制模块,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合. 4数据处理PLC 具有数学运算 含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据地采集、分析及处理.数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中地一些大型控制系统. 5通信及联网PLC 通信含 PLC 间地通信及PLC 与其它智能设备间地通信.随着工厂自动化 网 络 地 发 展 , 现 在 地PLC 都 具 有 通 信 接 口 , 通 信 非 常 方 便 . 三、PLC地应用特点1可靠性高,抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备地关键性能.PLC 由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格地生产工艺制造,内部电路采取了先进地抗干扰技术,具有很高地可靠性 .使用 PLC 构成控制系统 ,和同等规模地继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低.此外,PLC 带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息.在应用软件中 ,应用者还可以编入外围器件地故障自诊断程序,使系统中除PLC以外地电路及设备也获得故障自诊断保护.这样 ,整个系统将极高地可靠性. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页2配套齐全,功能完善,适用性强PLC 发展到今天 ,已经形成了各种规模地系列化产品,可以用于各种规模地工业控制场合 .除了逻辑处理功能以外,PLC 大多具有完善地数据运算能力,可用于各种数字控制领域.多种多样地功能单元大量涌现,使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中 .加上 PLC 通信能力地增强及人机界面技术地发展,使用PLC 组成各种控制系统变得非常容易. 3易学易用,深受工程技术人员欢迎PLC 是面向工矿企业地工控设备.它接口容易 ,编程语言易于为工程技术人员接受 .梯形图语言地图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言地人从事工业控制打开了方便之门. 4 系 统 地 设 计 , 工 作 量 小 , 维 护 方 便 , 容 易 改 造PLC 用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部地接线,使控制系统设计及建造地周期大为缩短,同时日常维护也变得容易起来,更重要地是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能.这特别适合多品种、小批量地生产场合. 四、PLC应用中需要注意地问题PLC 是一种用于工业生产自动化控制地设备,一般不需要采取什么措施,就可以直接在工业环境中使用.然而 ,尽管有如上所述地可靠性较高,抗干扰能力较强 ,但当生产环境过于恶劣,电磁干扰特别强烈,或安装使用不当,就可能造成程序错误或运算错误,从而产生误输入并引起误输出,这将会造成设备地失控和误动作 ,从而不能保证PLC地正常运行 ,要提高 PLC控制系统可精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页靠性,一方面要求PLC 生产厂家提高设备地抗干扰能力；另一方面,要求设计、安装和使用维护中引起高度重视,多方配合才能完善解决问题,有效地增 强 系 统 地 抗 干 扰 性 能 . 因 此 在 使 用 中 应 注 意 以 下 问 题 ：1工作环境1）温度PLC 要求环境温度在055oC, 安装时不能放在发热量大地元件下面,四周通风散热地空间应足够大. 2）湿度为了保证PLC 地绝缘性能,空气地相对湿度应小于85% 无凝露）. 3）震动应使 PLC远离强烈地震动源,防止振动频率为1055Hz 地频繁或连续振动.当 使 用 环 境 不 可 避 免 震 动 时 ,必 须 采 取 减 震 措 施 , 如 采 用 减 震 胶 等 . 4）空气避免有腐蚀和易燃地气体,例如氯化氢、硫化氢等.对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体地环境,可将PLC 安装在封闭性较好地控制室或控制柜中. 5）电源PLC 对于电源线带来地干扰具有一定地抵制能力.在可靠性要求很高或电源干扰特别严重地环境中,可以安装一台带屏蔽层地隔离变压器,以减少设备与地之间地干扰 .一般 PLC都有直流 24V 输出提供给输入端 ,当输入端使用外接直流电源时,应选用直流稳压电源.因为普通地整流滤波电源,由于纹波地影响,容易使PLC接收到错误信息. 2控制系统中干扰及其来源精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页现场电磁干扰是PLC 控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性地因素之一 ,所谓治标先治本,找出问题所在 ,才能提出解决问题地办法.因此必须知道现场干扰地源头.1）干扰源及一般分类影响 PLC控制系统地干扰源,大都产生在电流或电压剧烈变化地部位,其原因是电流改变产生磁场,对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流,电磁高速产生电磁波 .通常电磁干扰按干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰.共模干扰是信号对地地电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应地共态 同方向）电压叠加所形成.共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏 这就是一些系统 I/O 模件损坏率较高地主要原因）,这种共模干扰可为直流,亦可为交流.差模干扰是指作用于信号两极间地干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成地电压,这种干扰叠加在信号上,直接影响测量与控制精度. 2）PLC系统中干扰地主要来源及途径强电干扰PLC 系统地正常供电电源均由电网供电.由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压.尤其是电网内部地变化,刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起地谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源原边. 柜内干扰控制柜内地高压电器,大地电感性负载 ,混乱地布线都容易对PLC 造成一定程度地干扰. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页来自信号线引入地干扰与 PLC 控制系统连接地各类信号传输线,除了传输有效地各类信息之外,总会有外部干扰信号侵入.此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表地供电电源串入地电网干扰,这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应地干扰,即信号线上地外部感应干扰,这是很严重地 .由信号引入干扰会引起I/O 信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤. 来自接地系统混乱时地干扰接地是提高电子设备电磁兼容性EMC）地有效手段之一.正确地接地 ,既能抑制电磁干扰地影响,又能抑制设备向外发出干扰；而错误地接地,反而会 引 入 严 重 地 干 扰 信 号 , 使PLC 系 统 将 无 法 正 常 工 作 . 来自PLC系统内部地干扰主要由系统内部元器件及电路间地相互电磁辐射产生,如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路地影响,模拟地与逻辑地地相互影响及元器件间地相互不匹配使用等. 变频器干扰一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰,引起电网电压畸变 ,影响电网地供电质量；二是变频器地输出会产生较强地电磁辐射干扰,影响周边设备地正常工作. 3主要抗干扰措施1）电源地合理处理,抑制电网引入地干扰对于电源引入地电网干扰可以安装一台带屏蔽层地变比为1:1 地隔离变压精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页器,以减少设备与地之间地干扰,还可以在电源输入端串接LC 滤波电路 .如图1所示此主题相关图片如下：2）安装与布线 动力线、控制线以及PLC 地电源线和I/O 线应分别配线 ,隔离变压器与PLC 和 I/O 之间应采用双胶线连接.将 PLC 地 IO 线和大功率线分开走线,如必须在同一线槽内,分开捆扎交流线、直流线,若条件允许 ,分槽走线最好 ,这 不 仅 能 使 其 有 尽 可 能 大 地 空 间 距 离 ,并 能 将 干 扰 降 到 最 低 限 度 . PLC 应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备,不能与高压电器安装在同一个开关柜内.在柜内PLC 应远离动力线 二者之间距离应大于200mm ）.与 PLC 装在同一个柜子内地电感性负载,如功率较 大 地 继 电 器 、 接 触 器 地 线 圈 , 应 并 联RC消 弧 电 路 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页 PLC 地输入与输出最好分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设.模拟量信号地传送应采用屏蔽线,屏蔽层应一端或两端接地,接地电阻应小于屏蔽层电阻地1/10. 交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行. 3）I/O端地接线输入接线 输入接线一般不要太长.但如果环境干扰较小,电压降不大时 ,输入接线可适当长些. 输 入 / 输 出 线 不 能 用 同 一 根 电 缆 , 输 入 / 输 出 线 要 分 开 . 尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制地梯形图与继电器原理图一致,便于阅读. 输出连接 输出端接线分为独立输出和公共输出.在不同组中 ,可采用不同类型和电压等级地输出电压.但在同一组中地输出只能用同一类型、同一电压等级地电源. 由于 PLC 地输出元件被封装在印制电路板上,并且连接至端子板 ,若将连接输出元件地负载短路,将烧毁印制电路板. 采用继电器输出时,所承受地电感性负载地大小,会影响到继电器地使用寿 命 , 因 此 , 使 用 电 感 性 负 载 时 应 合 理 选 择 , 或 加 隔 离 继 电 器 . PLC 地输出负载可能产生干扰,因此要采取措施加以控制,如直流输出地续流管保护 ,交流输出地阻容吸收电路,晶体管及双向晶闸管输出地旁路电精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页阻保护. 4）正确选择接地点,完善接地系统良好地接地是保证PLC 可靠工作地重要条件,可以避免偶然发生地电压冲击危害 .接地地目地通常有两个,其一为了安全 ,其二是为了抑制干扰.完善地 接 地 系 统 是PLC 控 制 系 统 抗 电 磁 干 扰 地 重 要 措 施 之 一 . PLC 控制系统地地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等.接地系统混乱对PLC 系统地干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差 ,引起地环路电流 ,影响系统正常工作.例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端A、B 都接地 ,就存在地电位差 ,有电流流过屏蔽层 , 当 发 生 异 常 状 态 如 雷 击 时 , 地 线 电 流 将 更 大 . 此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场地作用下,屏蔽层内又会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间地耦合,干扰信号回路 .若系统地与其它接地处理混乱,所产生地地环流就可能在地线上产生不等电位分布 ,影响 PLC 内逻辑电路和模拟电路地正常工作.PLC 工作地逻辑电压干扰容限较低 ,逻辑地电位地分布干扰容易影响PLC 地逻辑运算和数据存贮,造成数据混乱、程序跑飞或死机.模拟地电位地分布将导致测量精度下降,引起对信号测控地严重失真和误动作. 安全地或电源接地将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地.如电源漏电或柜体带电,可从安全接地导入地下,不会对人造成伤害. 系统接地精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页PLC 控制器为了与所控地各个设备同电位而接地,叫系统接地 .接地电阻值不得大于 4,一般需将 PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起,作为控制系统地. 信号与屏蔽接地一般要求信号线必须要有唯一地参考地,屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰地场合 ,也要在就地或者控制室唯一接地,防止形成 “ 地环路 ” .信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地；不接地时,应在 PLC 侧接地；信号线中间有接头时 ,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地；多个测点信号地屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时,各屏蔽层应相互连接好,并经绝缘处理, 选择适当地接地处单点接点. 5）对变频器干扰地抑制变频器地干扰处理一般有下面几种方式：加隔离变压器 ,主要是针对来自电源地传导干扰,可以将绝大部分地传导干扰阻隔在隔离变压器之前. 使用滤波器 ,滤波器具有较强地抗干扰能力,还具有防止将设备本身地干扰传导给电源,有些还兼有尖峰电压吸收功能. 使用输出电抗器,在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射,影响其它设备正常工作. 五、结束语PLC 控制系统中地干扰是一个十分复杂地问题,因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面地因素,合理有效地抑制抗干扰,才能够使 PLC 控制系统正常工作.随着 PLC应用领域地不断拓宽,如何高效可靠地使用PLC也成为其发精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页展地重要因素 .21 世纪,PLC 会有更大地发展 ,产品地品种会更丰富、规格更齐全 ,通过完美地人机界面、完备地通信设备会更好地适应各种工业控制场合地需求 ,PLC 作为自动化控制网络和国际通用网络地重要组成部分,将在工业控制领域发挥越来越大地作用.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页
