PLC使用經(jīng)驗談

PLC使用經(jīng)驗談

世界上第一臺可編程序控制器產(chǎn)生于1969年，是由當時美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）為美國通用汽車公司（GM）研制開發(fā)并成功應(yīng)用于汽車生產(chǎn)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(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微處理器和微計算機，并被應(yīng)用于PLC中，使其具備了邏輯控制、運算、數(shù)據(jù)分析、處理以及傳輸?shù)裙δ堋?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/2364/" target="_blank">電氣制造商協(xié)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(qū)別，同時也使用其早期名稱PLC。國際電工技術(shù)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(fā)展，并形成多種系列產(chǎn)品，編程語言也不斷豐富，使其在80年代工業(yè)控制領(lǐng)域中占據(jù)著主導(dǎo)地位。

可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)為一體的工業(yè)控制產(chǎn)品，是在硬接線邏輯控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。通常把PLC認為是由等效的繼電器、定時器、計數(shù)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(jié)構(gòu)形成分為整體式和模塊式；按照輸入/輸出（I/O）點數(shù)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(huán)掃描的工作方式，即每一次狀態(tài)變化需一個掃描周期。PLC循環(huán)掃描時間一般為幾毫秒至幾十毫秒。整個過程分為內(nèi)部處理、通信、輸入處理、執(zhí)行程序、輸出處理幾部分；

PLC發(fā)展趨勢：向高速度、大容量、多種類發(fā)展；豐富編程語言，開發(fā)用戶友好界面；開發(fā)智能模塊；加強聯(lián)網(wǎng)通訊能力；予留現(xiàn)場總線接口（現(xiàn)已有產(chǎn)品應(yīng)用，如：SIEMENSSIMATICS7-400）；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(fù)制、修改；對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)能力更強。

三、可編程序控制器選型

在PLC實際應(yīng)用中，是以其為控制核心組成電氣控制系，實現(xiàn)對生產(chǎn)、工業(yè)過程的控制。

方案設(shè)計步驟;

首先要全面了解被控制對象的機構(gòu)、運行過程等，并明確動作邏輯關(guān)系；根據(jù)系統(tǒng)功能要求（包括輸入、輸出信號數(shù)量的多少、性質(zhì)、參數(shù)；有無特殊功能要求；是否聯(lián)網(wǎng)運行等）選擇PLC型號及各種附加配置，并有規(guī)則、有目的的分配輸入、輸出點；

根據(jù)控制及流程要求，對應(yīng)輸入、輸出開發(fā)相應(yīng)應(yīng)用程序；同時連接PLC與外部設(shè)備連線；

將編制完成的程序?qū)懭隤LC中，模擬工況運行，進行調(diào)試及修改；在模擬調(diào)試成功后，接入現(xiàn)場實際控制系統(tǒng)中進行再次調(diào)試，直至完全通過為止。

四、應(yīng)用體會

1、選型

在PLC選型是時主要是根據(jù)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(shù)選擇時要留出適當余量；

PLC存儲容量：系統(tǒng)有模擬量信號存在或進行大量數(shù)據(jù)處理時容量應(yīng)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(shù)有關(guān)）。若要長期或掉電保持應(yīng)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(qū)動能力時應(yīng)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(lián)網(wǎng)：PLC的聯(lián)網(wǎng)方式分為PLC與計算機聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種。與計算機聯(lián)網(wǎng)可通過RS232C接口直接連接、RS422+RS232C/422轉(zhuǎn)換適配器連接、調(diào)制解調(diào)通訊連接等方式；一臺計算機與多臺PLC聯(lián)網(wǎng)，可通過采用通訊處理器、網(wǎng)絡(luò)適配器等方式進行連接，連接介質(zhì)為雙絞線或光纜；PLC之間互聯(lián)時可通過專用通訊電纜直接連接、通訊板卡或模塊+數(shù)據(jù)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(huán)或在循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC；

多重指令控制一個任務(wù)時，可先在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個輸入點；

盡量利用PLC內(nèi)部功能軟元件，充分調(diào)用中間狀態(tài)，使程序具有完整連貫性，易于開發(fā)。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(xiàn)故障時只會導(dǎo)致相應(yīng)輸出回路失控；

輸出若為正/反向控制的負載，不僅要從PLC內(nèi)部程序上聯(lián)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(yīng)使用外部開關(guān)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(yīng)獨立接地，不與其它設(shè)備接地端串聯(lián)，接地線裁面不小于2mm；

輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設(shè)備（光電傳感器等）；

一般PLC均有一定數(shù)量的占有點數(shù)（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(yīng)在外部電路中串聯(lián)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(nèi)或捆扎在一起，以免出現(xiàn)干擾信號，產(chǎn)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(nèi)；擴展電纜易受噪聲電干擾，應(yīng)遠離動力線、高壓設(shè)備等。

輸入/斷開的時間要大于PLC掃描時間；

PLC存在I/O響應(yīng)延遲問題，尤其在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。

4、故障檢查與排除

（1）故障顯示

①設(shè)計時可使每一個故障點均有信號表示。優(yōu)點是直觀便于檢查，缺點是程序復(fù)雜且輸出單元占用較多，投資較大；

②設(shè)計時也可將所有故障點均由一個信號表示。優(yōu)點是節(jié)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(shè)計時還可將性質(zhì)類似的一組故障點設(shè)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(zhì)，知道會對設(shè)備或工業(yè)過程造成何種影響，可立即采取相應(yīng)措施加以處理，同時再結(jié)合其它現(xiàn)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(nèi)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(shè)備引起。不論在模擬調(diào)試還是實際應(yīng)用中，若系統(tǒng)某回路不能按照要求動作，首先應(yīng)檢查PLC輸入開關(guān)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(yīng)去檢查輸入對應(yīng)的外部回路；若輸入信號已經(jīng)采集到，則再看PLC是否有相應(yīng)輸出指示，若沒有，則是內(nèi)部程序問題或輸出LED指示燈問題；若輸出信號已確信發(fā)出，則應(yīng)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(nèi)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(yīng)程序，將原輸出標號改為新地址號即可。

PLC雖然適合工業(yè)現(xiàn)場，使用中也應(yīng)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(fā)熱體附近應(yīng)用；避免導(dǎo)電性雜物進入控制器