PLC使用經驗談

世界上第一臺可編程序控制器產生于1969年，是由當時美國數字設備公司（DEC）為美國通用汽車公司（GM）研制開發并成功應用于汽車生產線上，被人們稱為可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC。在70年代，隨著電子及計算機技術的發展，出現了微處理器和微計算機，并被應用于PLC中，使其具備了邏輯控制、運算、數據分析、處理以及傳輸等功能。電氣制造商協會NEMA（National Electrical Manufacturers Association）于1980年正式命名其為可編程序控制器（Programmable Controller），簡稱PC。為與個人計算機（Personal Computer）相區別，同時也使用其早期名稱PLC。國際電工技術委員會IEC（International Electrotechnical Commission）分別于1982年11月和1985年1月頒布了PLC的第一稿和第二稿標準。以后PLC開始向小型化、高速度、高性能、高可靠性方面發展，并形成多種系列產品，編程語言也不斷豐富，使其在80年代工業控制領域中占據著主導地位。

可編程序控制器是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術與自動控制技術為一體的工業控制產品，是在硬接線邏輯控制技術和計算機技術的基礎上發展起來的。通常把PLC認為是由等效的繼電器、定時器、計數器等元件組成的裝置。

二、可編程序控制器簡介

PLC組成：中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入/輸出單元（I/O單元）、電源、編程器等；

PLC分類：按照結構形成分為整體式和模塊式；按照輸入/輸出（I/O）點數分為小、中和大型；

PLC特點：可靠性高，通用性強，編程簡單（常用編程語言有梯形圖、語句表、邏輯符號圖、順序功能圖和高級語言等），體積小，安裝維護簡便等；

PLC工作方式：PLC是采用循環掃描的工作方式，即每一次狀態變化需一個掃描周期。PLC循環掃描時間一般為幾毫秒至幾十毫秒。整個過程分為內部處理、通信、輸入處理、執行程序、輸出處理幾部分；

PLC發展趨勢：向高速度、大容量、多種類發展；豐富編程語言，開發用戶友好界面；開發智能模塊；加強聯網通訊能力；予留現場總線接口（現已有產品應用，如：SIEMENS　SIMATIC　S7-400）；擁有智能診斷等功能；保護功能加強，有效保護用戶信息，防止非法復制、修改；對現場環境的適應能力更強。

三、可編程序控制器選型

在PLC實際應用中，是以其為控制核心組成電氣控制系，實現對生產、工業過程的控制。

方案設計步驟

首先要全面了解被控制對象的機構、運行過程等，并明確動作邏輯關系；

根據系統功能要求（包括輸入、輸出信號數量的多少、性質、參數；有無特殊功能要求；是否聯網運行等）選擇PLC型號及各種附加配置，并有規則、有目的的分配輸入、輸出點；

根據控制及流程要求，對應輸入、輸出開發相應應用程序；同時連接PLC與外部設備連線；

將編制完成的程序寫入PLC中，模擬工況運行，進行調試及修改；在模擬調試成功后，接入現場實際控制系統中進行再次調試，直至完全通過為止。

四、應用體會

1、選型

在PLC選型是時主要是根據所需功能和容量進行選擇，并考慮維護的方便性，備件的通用性，是否易于擴展，有無特殊功能要求等。

PLC輸入/輸出點確定：I/O點數選擇時要留出適當余量；

PLC存儲容量：系統有模擬量信號存在或進行大量數據處理時容量應選擇大一些；

存儲維持時間：一般存儲約保持1~3年（與使用次數有關）。若要長期或掉電保持應選用EEPROM存儲（不需備用電源），也可選外用存儲卡盒；

PLC的擴展：可通過增加擴展模塊、擴展單元與主單元連接的方式。擴展模塊有輸入單元、輸出單元、輸入/輸出一體單元。擴展部分超出主單元驅動能力時應選用帶電源的擴展模塊或另外加電源模塊給以支持；

PLC的聯網：PLC的聯網方式分為PLC與計算機聯網和PLC之間相互聯網兩種。與計算機聯網可通過RS232C接口直接連接、RS422+RS232C/422轉換適配器連接、調制解調通訊連接等方式；一臺計算機與多臺PLC聯網，可通過采用通訊處理器、網絡適配器等方式進行連接，連接介質為雙絞線或光纜；PLC之間互聯時可通過專用通訊電纜直接連接、通訊板卡或模塊+數據線連接等方式。

2、充分合理利用軟、硬件資源

不參與控制循環或在循環前已經投入的指令可不接入PLC；
多重指令控制一個任務時，可先在PLC外部將它們并聯后再接入一個輸入點；

盡量利用PLC內部功能軟元件，充分調用中間狀態，使程序具有完整連貫性，易于開發。同時也減少硬件投入，降低了成本；

條件允許的情況下最好獨立每一路輸出，便于控制和檢查，也保護其它輸出回路；當一個輸出點出現故障時只會導致相應輸出回路失控；

輸出若為正/反向控制的負載，不僅要從PLC內部程序上聯鎖，并且要在PLC外部采取措施，防止負載在兩方向動作；
PLC緊急停止應使用外部開關切斷，以確保安全。

3、使用注意事項

不要將交流電源線接到輸入端子上，以免燒壞PLC；
接地端子應獨立接地，不與其它設備接地端串聯，接地線裁面不小于2mm2；
輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設備（光電傳感器等）；
一般PLC均有一定數量的占有點數（即空地址接線端子），不要將線接上；
輸出有繼電器型，晶體管型（高速輸出時宜選用），輸出可直接帶輕負載（LED指示燈等）；
PLC輸出電路中沒有保護，因此應在外部電路中串聯使用熔斷器等保護裝置，防止負載短路造成損壞PLC；
輸入、輸出信號線盡量分開走線，不要與動力線在同一管路內或捆扎在一起，以免出現干擾信號，產生誤動作；信號傳輸線采用屏蔽線，并且將屏蔽線接地；為保證信號可靠，輸入、輸出線一般控制在20米以內；擴展電纜易受噪聲電干擾，應遠離動力線、高壓設備等。
輸入/斷開的時間要大于PLC掃描時間；
PLC存在I/O響應延遲問題，尤其在快速響應設備中應加以注意。　

4、故障檢查與排除

（1）故障顯示

①設計時可使每一個故障點均有信號表示。優點是直觀便于檢查，缺點是程序復雜且輸出單元占用較多，投資較大；
②設計時也可將所有故障點均由一個信號表示。優點是節約成本，減少了對輸出單元　的占有，缺點是具體故障回路不能直接判斷出；
③設計時還可將性質類似的一組故障點設成一個輸出信號表示。

以上三種方案各有利弊，在條件允許、并且每個回路均很重要，要求必須快速準確判斷出故障點時采用第一種方案較好；一般情況下采用第三種方案比較好，由于故障分類報警顯示，就可直接判斷出故障性質，知道會對設備或工業過程造成何種影響，可立即采取相應措施加以處理，同時再結合其它現象、因素、另一組或幾組報警條件將具體故障點從此類中劃分出來。整個PLC內部程序、外部輸出點及接線增加不多，性能價格比較高。

（2）輸入、輸出故障的排除

一般PLC均有LED指示燈可以幫助檢查故障是否由外部設備引起。不論在模擬調試還是實際應用中，若系統某回路不能按照要求動作，首先應檢查PLC輸入開關電接觸點是否可靠（一般可通過查看輸入LED指示燈或直接測量輸入端），若輸入信號未能傳到PLC，則應去檢查輸入對應的外部回路；若輸入信號已經采集到，則再看PLC是否有相應輸出指示，若沒有，則是內部程序問題或輸出LED指示燈問題；若輸出信號已確信發出，則應去檢查外部輸出回路（從PLC輸出往后檢查）。

在輸出回路中，由于短路或其它原因造成PLC輸出點在內部粘滯，只需將其接線換至另一予留的空接線點上，同時修改相應程序，將原輸出標號改為新地址號即可PLC雖然適合工業現場，使用中也應注意盡量避免直接震動和沖擊、陽光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過多、發熱體附近應用；避免導電性雜物進入控制器。