干货！PLC的应用知识.docx

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1、干货！PLC的应用知识网络转载导语：今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面才能都已大幅进步，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。一、简述多年来，可编程控制器以下简称从其产生到如今，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；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、经过控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面才能都已大幅进步，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。二、PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、

2、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的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，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、包装消费线、电镀流水线等。2工业经过控制在工业消费经过当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量即模拟量，PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的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统中用得较多的一种调节方法。经过控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。3

3、运动控制PLC可以用于圆周运动或者直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或者伺服电机的单轴或者多轴位置控制模块，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、位操纵等功能，可以完成数据的收集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。5通讯及联网PLC通讯含PLC间的通讯及PLC与其它智能设备间的通讯。随着工厂自动化网络的开展，如今的PLC都具有通讯接口，通讯非常方便。三、PLC的应用特点1可靠性高，抗干扰才能强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由

4、于采用当代大规模集成电路技术，采用严格的消费工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的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带有硬件故障自己检测功能，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的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。2配套齐全，功能完善，适用性强PLC开展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算才能，

5、可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC浸透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通讯才能的增强及人机界面技术的开展，使用PLC组成各种控制系统变得非常轻易。3易学易用，深受工程技术人员欢送PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口轻易，编程语言易于为工程技术人员承受。梯形图语言的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的人从事工业控制翻开了方便之门。4系统的设计，工作量小，维护方便，轻易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得轻易起来，

6、更重要的是使同一设备经过改变程序而改变消费经过成为可能。这十分合适多品种、小批量的消费场合。四、PLC应用中需要留意的问题PLC是一种用于工业消费自动化控制的设备，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，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰才能较强，但当消费环境过于恶劣，电磁干扰十分强烈，或者安装使用不当，就可能造成程序错误或者运算错误，进而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，进而不能保证PLC的正常运行，要进步PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC消费厂家进步设备的抗干扰才能；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

7、增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应留意以下问题：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的元件下面，四周透风散热的空间应足够大。2湿度为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%无凝露。3震动应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为1055Hz的频繁或者连续振动。当使用环境不可防止震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。4空气防止有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或者腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或者控制柜中。5电源PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵抗才能。在可靠性要求很高或者电源干扰十分严重的环

8、境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供应输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。由于普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，轻易使PLC接收到错误信息。2控制系统中干扰及其;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的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的方法。因此必须知道现场干扰的源头。1干扰源及一般分类影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或者电压剧烈变化的部位，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形式不同，分为共

9、模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，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的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模件损坏率较高的主要原因，这种共模干扰可为直流，亦可为沟通。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，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的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。2PLC系统中干扰的主要;及途径强电干扰PLC系统的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。尤其是电网内部的变化，

10、刀开关操纵浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。柜内干扰控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都轻易对PLC造成一定程度的干扰。来自信号线引入的干扰与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，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者共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被无视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。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的干扰接地是进步电

11、子设备电磁兼容性EMC的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。来自PLC系统内部的干扰主要由系统内部元器件及电路间的互相电磁辐射产生，如逻辑电路互相辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的互相影响及元器件间的互相不匹配使用等。变频器干扰一是变频器启动及运行经过中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。3主要抗干扰措施1电源的公道处理，抑制电网引入的干扰对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变

12、比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。如图1所示2安装与布线动力线、控制线以及PLC的电源线和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的IO线和大功率线分开走线，如必须在同一线槽内，分开捆扎沟通线、直流线，假设条件允许，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间间隔，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间隔应大于200mm。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，

13、应并联RC消弧电路。PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或者两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。沟通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，防止并行。3I/O端的接线输入接线输入接线一般不要太长。但假如环境干扰较小，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，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于浏览。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的输出电压。但在同一组中的输出只能用同

14、一类型、同一电压等级的电源。由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，假设将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应公道选择，或者加隔离继电器。PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，沟通输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。4正确选择接地点，完善接地系统良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以防止偶尔发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了平安，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的

15、重要措施之一。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、沟通地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的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，假如电缆屏蔽层两端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，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。假设系统地与其它接地处理混乱，所产生的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的正常工作。PLC工作的逻辑电压干

16、扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰轻易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或者死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。平安地或者电源接地将电源线接地端和柜体连线接地为平安接地。如电源漏电或者柜体带电，可从平安接地导入地下，不会对人造成伤害。系统接地PLC控制器为了与所控的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需要有唯一的参考地，屏蔽电缆碰到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或控制室唯一接地，防止形成“地环路。信号源接地时，

17、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，屏蔽层应结实连接并进展绝缘处理，一定要防止多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应互相连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接点。5对变频器干扰的抑制变频器的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的传导干扰，可以将绝大局部的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。使用滤波器，滤波用具有较强的抗干扰才能，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，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沟通电抗器主要是减少变频器输出在能量传输经过中线路产生电磁辐射，影响其它设备正常工作。PLC控制系统中的干扰是一个特别复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，公道有效地抑制抗干扰，才可以使PLC控制系统正常工作。随着PLC应用领域的不断拓宽，怎样高效可靠的使用PLC也成为其开展的重要因素。五、完毕语将来PLC会有更大的开展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通讯设备会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成局部，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。