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)字設備公司（DEC）為美國通用汽車公司（GM）研制開發(fā)并成功應用于汽車生產(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的發(fā)展，出現(xiàn)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(shù)據(jù)分析、處理以及傳輸?shù)裙δ堋?a href="http://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)控制領域中占據(jù)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(yè)控制產(chǎn)品，是在硬接線邏輯控制技術和計算機技術的基礎上發(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：按照結構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(xiàn)場環(huán)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(xiàn)對生產(chǎn)、工業(yè)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(jù)系統(tǒng)功能要求（包括輸入、輸出信號數(shù)量的多少、性質、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，對應輸入、輸出開發(fā)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(xiàn)場實際控制系統(tǒng)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(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）。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(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(lián)網(wǎng)，可通過采用通訊處理器、網(wǎng)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(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內部功能軟元件，充分調用中間狀態(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(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(lián)，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(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；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(yōu)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(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(yè)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(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(tǒng)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(jīng)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(fā)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(yè)現(xiàn)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(fā)熱體附近應用；避免導電性雜物進入控制器。