PLC 在電子技術(shù)中的應(yīng)用

■彭 宏，樂(lè)智淵 ■九江石化設(shè)計(jì)工程有限公司南昌分公司，江西 南昌 330000

1 PLC 介紹

PLC 屬于一種使用數(shù)字進(jìn)行運(yùn)算的電子系統(tǒng)，在工業(yè)環(huán)境下為了進(jìn)行分析應(yīng)用而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。它使用可編程存儲(chǔ)器，在存儲(chǔ)內(nèi)部執(zhí)行定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序的控制、邏輯的運(yùn)算和算術(shù)的運(yùn)算等等操作的指令，并且通過(guò)模擬方式、數(shù)字方式的輸入和輸出。控制不同類(lèi)型的機(jī)械生產(chǎn)的過(guò)程。PLC 以微處理技術(shù)作為基礎(chǔ)，把控制處理的規(guī)則存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，將其應(yīng)用工業(yè)控制領(lǐng)域，屬于一種新型的工業(yè)控制裝置。PLC 將控制、儀表、電氣這三電集為一體，能夠靈活地、方便地組合各種不同要求與規(guī)模的控制系統(tǒng)，來(lái)適應(yīng)不同工業(yè)控制的具體需要。因?yàn)镻LC 是為了工業(yè)控制而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)較為堅(jiān)固緊密、體積較小，是有效達(dá)到機(jī)電一體化的控制設(shè)備。伴隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC 自身的制造成本在不斷地下降，功能逐步增強(qiáng)。在許多先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家中，PLC 成為工業(yè)控制不可或缺的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。

2 PLC 自身特點(diǎn)

2.1 極高的可靠性

因?yàn)樵诠I(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，環(huán)境條件可能比較差，因此需要PLC 具有較強(qiáng)的抵抗干擾的能力，并且其應(yīng)該能夠在較為惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間的順利的運(yùn)行。

2.2 使用方便

PLC 操作較為方便，對(duì)于PLC 進(jìn)行操作，包含了程序輸入操作與程序更改操作。許多PLC 使用編程器，進(jìn)行程序更改以及輸入的操作。更改程序也可以直接按照地址編號(hào)或者接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行順序?qū)ふ一蛘咚阉?，然后進(jìn)行更改。使用PLC 進(jìn)行編程也十分方便，PLC 有功能表圖、布爾助記符、梯形圖多種程序來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)語(yǔ)言控制。并且當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，通過(guò)軟件和硬件的自診斷，進(jìn)行維修的人員能夠根據(jù)有關(guān)的故障代碼顯示和故障信號(hào)燈的指示，很快地確定故障的位置，能夠迅速地排除故障，節(jié)省修復(fù)的時(shí)間。

2.3 靈活性高

PLC 具有很高的靈活性。PLC 采用編程的語(yǔ)言包括功能模塊圖、功能表圖、布爾助記符、梯形圖等，只要掌握一種語(yǔ)言，就能夠進(jìn)行編程工作。PLC 按照應(yīng)用的規(guī)模不斷進(jìn)行擴(kuò)展，它不僅僅能夠通過(guò)增加輸出、輸入卡件來(lái)增加點(diǎn)數(shù)，還可以通過(guò)擴(kuò)展單元來(lái)增強(qiáng)功能和容量，也能夠通過(guò)多臺(tái)的PLC 進(jìn)行通信，來(lái)擴(kuò)大功能和容量。PLC 操作具有靈活性，使用PLC，設(shè)計(jì)工作量將會(huì)大大的減少，安裝施工工作量以及編程工作量也會(huì)大大地減少，操作變得十分的靈活方便，控制和監(jiān)視變得更加容易。

2.4 機(jī)電一體化

PLC 是專(zhuān)門(mén)用來(lái)進(jìn)行工業(yè)過(guò)程控制的設(shè)備，其體積不斷減小，功能卻在不斷地完善，其抗干擾的性能逐漸增強(qiáng)，電氣與機(jī)械部件進(jìn)行來(lái)有機(jī)地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，將計(jì)算機(jī)和儀表電子的功能綜合到一起。

2.5 適應(yīng)面廣

現(xiàn)代的PLC 系統(tǒng)，不僅有順序控制、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)、邏輯運(yùn)算等功能，還具有模擬量和數(shù)字的輸出輸入、記錄顯示、人機(jī)對(duì)話、通信、功率驅(qū)動(dòng)、自檢等功能。既能夠控制一臺(tái)的生產(chǎn)機(jī)械、一條的生產(chǎn)線，又能夠控制一整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程，其適應(yīng)面的范圍比較廣。

3 PLC 在電子技術(shù)中的應(yīng)用

3.1 工作環(huán)境

PLC 需要環(huán)境溫度在0 到55oC，在安裝時(shí)，不能夠講其放到發(fā)熱量較大的元件下方，并且四周空間應(yīng)該足夠的大，方便進(jìn)行通風(fēng)散熱。還有為了保證PLC 絕緣性能，對(duì)于濕度也有要求，空氣相對(duì)濕度應(yīng)該在85%以下。PLC 應(yīng)該盡量地遠(yuǎn)離較為強(qiáng)烈的震動(dòng)源，避免振動(dòng)頻率10到55Hz 的連續(xù)或者頻繁振動(dòng)。倘若使用的環(huán)境不能夠有效避免震動(dòng)，就應(yīng)該采取減震的措施，例如可以使用減震膠。同時(shí)要避免易燃和有腐蝕的氣體，例如硫化氫氣體、氯化氫氣體等。對(duì)于在空氣中存在的帶有腐蝕性的氣體或者是粉塵比較多的環(huán)境，應(yīng)該把PLC 放在封閉性良好的控制柜或者控制室中。PLC 對(duì)電源線產(chǎn)生的干擾有一定的進(jìn)行抵制的能力。在電源干擾十分嚴(yán)重或者對(duì)于可靠性的要求比較高的環(huán)境之中，應(yīng)該安裝一臺(tái)帶有屏蔽層隔離式變壓器，來(lái)減少設(shè)備和地之間的相互干擾。通常PLC 都會(huì)有直流24V 進(jìn)行輸出，提供給輸入端，倘若輸入端用外接的直流電源時(shí)，最好選用直流穩(wěn)壓的電源。

3.2 控制系統(tǒng)中干擾及其來(lái)源

(1)干擾源及一般分類(lèi)。對(duì)于PLC 控制系統(tǒng)造成影響的干擾源，大多是產(chǎn)生于電壓或者電流急速變化的位置，其主要原因是由于電流改變出現(xiàn)磁場(chǎng)，對(duì)于設(shè)備造成電磁輻射，磁場(chǎng)不斷改變，產(chǎn)生了電流，高速的電磁產(chǎn)生了電磁波。一般電磁干擾按照干擾模式的不同，可以分為差模干擾和共模干擾。共模干擾指的是信號(hào)對(duì)地產(chǎn)生的電位差，在一定情況下，共模電壓能夠通過(guò)不對(duì)稱(chēng)電路轉(zhuǎn)換為差模電壓，對(duì)測(cè)控信號(hào)產(chǎn)生直接的影響，導(dǎo)致元器件受到損壞，這一種共模干擾的情況可以稱(chēng)為直流，也可以稱(chēng)為交流。而差模干擾，指的是作用在信號(hào)兩極之間的干擾電壓，通常由空間電磁場(chǎng)于信號(hào)之間耦合感應(yīng)以及由不平衡的電路轉(zhuǎn)換，形成共模干擾所出現(xiàn)的電壓，這樣的干擾不斷疊加于信號(hào)上，對(duì)于測(cè)量和控制精度產(chǎn)生直接的影響。

(2)PLC 系統(tǒng)中干擾的主要來(lái)源及途徑。在PLC 系統(tǒng)在電子技術(shù)中運(yùn)作時(shí)，出現(xiàn)干擾的來(lái)源以及途徑不同，可以將其分為強(qiáng)電干擾、柜內(nèi)干擾、來(lái)自信號(hào)線進(jìn)行引入的干擾、來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾以及來(lái)自PLC 系統(tǒng)內(nèi)部的干擾。強(qiáng)電干擾，指的是由于PLC 系統(tǒng)進(jìn)行正常供電的電源，都是由電網(wǎng)來(lái)進(jìn)行供電的。因?yàn)殡娋W(wǎng)的覆蓋范圍比較廣，因此它會(huì)受到所有的空間每電磁干擾，然后在線路上出現(xiàn)感應(yīng)電壓，形成強(qiáng)電干擾。而柜內(nèi)干擾指的是在很多情況下，控制柜內(nèi)部的高壓電器，比大的電感性的負(fù)載以及混亂的布線，都會(huì)比較容易對(duì)于PLC 造成相當(dāng)程度的干擾。而來(lái)自信號(hào)線的引入的干擾，指的是使用PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行連接的各個(gè)類(lèi)型信號(hào)的傳輸線，除了能夠有效傳輸各類(lèi)的信息外，還是會(huì)出現(xiàn)一定程度的外部的干擾信號(hào)。這種干擾主要能夠分成兩種途徑，首先是通過(guò)變送器進(jìn)行供電的電源或者是共用的信號(hào)儀表出現(xiàn)供電電源亂串的電網(wǎng)的干擾，這經(jīng)常容易被忽視。還有是信號(hào)線受到來(lái)自空間內(nèi)部電磁輻射的影響，就是在信號(hào)線上產(chǎn)生外部的感應(yīng)干擾，這種情況是比較嚴(yán)重的。由于信號(hào)引入的干擾可能會(huì)導(dǎo)致I/O 信號(hào)的工作異常以及大大降低測(cè)量的精度，在嚴(yán)重時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致元器件受到損傷。而來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾，可以說(shuō)，接地是能夠有效提高電子設(shè)備自身電磁兼容性的一種有效的手段。進(jìn)行正確的接地，既能夠抑制電磁出現(xiàn)干擾的影響，還能夠抑制設(shè)備往外發(fā)出干擾，然而錯(cuò)誤的接地，可能會(huì)導(dǎo)致十分嚴(yán)重的干擾信號(hào)，影響PLC 系統(tǒng)，使其無(wú)法正常的進(jìn)行工作。還有來(lái)自PLC 系統(tǒng)內(nèi)部的干擾，其主要由于系統(tǒng)內(nèi)部的元器件與電路間產(chǎn)生的相互的電磁輻射而形成的，例如邏輯電路的相互輻射以及其對(duì)于模擬電路造成的影響，模擬地和邏輯地之間的相互影響以及元器件之間出現(xiàn)的相互不匹配的使用情況等。

4 結(jié)束語(yǔ)

在21 世紀(jì)，PLC 將會(huì)有巨大的發(fā)展空間和發(fā)展前景，其產(chǎn)品的種類(lèi)將會(huì)變得更加豐富、規(guī)格更加齊全，現(xiàn)今，PLC 作為能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)與國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)化控制的一個(gè)重要的組成部分，將在電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮出越來(lái)越多的作用。在PLC 控制系統(tǒng)中，干擾屬于一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題，因此，在進(jìn)行抗干擾的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該綜合地考慮各個(gè)方面的不同因素，有效地合理地抑制抗干擾，只有這樣才能夠讓PLC 控制系統(tǒng)順利的正常的工作。伴隨著PLC 應(yīng)用領(lǐng)域不斷地拓寬，如何才可以可靠的高效的使用PLC，也成為人們關(guān)注的重要問(wèn)題。

［1］張鳳珊.電氣控制及可編程序控制器(2 版)［M］.北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，2010∶79-81.

［2］《工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)》編寫(xiě)組.工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)(2 版)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2009∶123-124.