PLC應用中應注意的問題及其發展

朱衛星 張東慶 田靜敏

（河南豐源智能科技有限責任公司，河南 安陽455000）

0 引言

PLC即可編程序控制器，是一種專門為在工業環境下應用而設計的數學運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC從無到有，實現了工業控制領域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現了邏輯控制到數字控制的進步；其應用領域從小到大，實現了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務的跨越。

1 PLC的特點

1.1 可靠性高，抗干擾能力強

高可靠性是電器控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出報警信息。應用中，可以編入外圍器件的故障自診斷程序，是系統中所有的電路及設備均獲得故障自診斷保護。因此說，整個系統具有較高的可靠性和較強的抗干擾能力。

1.2 配套齊全，功能完善，適用性強

PLC可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中，加上PLC通訊能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。

1.3 易學易用，深受工程技術人員歡迎

PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯功能控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。

1.4 系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備的外部接線，使控制系統設計及建造周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為現實。

1.5 體積小，重量輕，能耗低

以超小型PLC為例，新近產品的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數瓦。因此其很容易裝入器械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。

2 PLC應用中應注意的問題

目前，PLC已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各行各業。通過PLC開關量的邏輯控制，模擬量控制，運動控制，過程控制，數據處理，通訊及聯網等功能的應用，筆者根據多年使用經驗，總結了一下幾點使用注意事項，與大家共勉。

2.1 PLC的接地

良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發生的電壓沖擊危害。PLC的接地線與機器的接地端相接，接地線的截面積應不小于2mm2，接地電阻小于100歐；如果要用擴展單元，其接地點應與基本單元的接地點接在一起。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應給PLC接上專用地線，接地點應與動力設備的接地點分開；若達不到這種要求，也必須做到與其他設備公共接地，禁止與其他設備串聯接地。接地點應盡可能靠近PLC。

2.2 冗余系統與熱備用系統

在石油、化工、冶金等行業的某些系統中，要求控制裝置有極高的可靠性。如果控制系統發生故障，將會造成停產、原料大量浪費或設備損壞，給企業造成極大的經濟損失。但是僅靠提高控制系統硬件的可靠性來滿足上述要求是遠遠不夠的，因為PLC本身可靠性的提高是有一定限度的。使用冗余系統或熱備用系統就能夠比較有效地解決上述問題。

1）冗余控制系統。在冗余控制系統中，整個PLC控制系統由兩套完全相同的系統組成。兩塊CPU模塊使用相同的用戶程序并行工作，其中一塊是主CPU，另一塊是備用CPU；主CPU工作，而備用CPU自動投入運行。這一切換過程是由冗余處理單元控制的，切換時間在13個掃描周期，I/O系統的切換也由冗余處理單元完成。

2）熱備用系統。在熱備用系統中，兩臺CPU用通訊接口連接在一起，均處于通電狀態。當系統出現故障時，由主CPU通知備用CPU，使備用CPU投入運行。這一切換過程一般不太快，但它的結構比冗余系統簡單。

3 PLC發展展望

從技術上看，計算機技術的新成果會更多的應用于PLC的設計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現；從產品規模上看，會進一步向超小型及超大型方向發展；從產品的配套性上看，產品的品種會更豐富、規格更齊全，完美的人機界面、完備的通訊設備會更好地適應各種工業控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產多品種產品的情況會隨著國際競爭性的加劇而打破，會出現少數品牌壟斷國際市場的局面，會出現國際通用的編程語言；從網絡的發展來看，PLC會和其他工業控制計算機組網構成大型的控制系統是其技術的發展方向。目前的計算機集散控制系統DCS中已有大量PLC應用，伴隨著計算機網絡的發展，PLC作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業級工業以外的眾多領域發揮越來越大的作用。