PLC應(yīng)用中的問題及對策分析

李振貴

摘 要：PLC也是就可編程控制器已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，但是在實際應(yīng)用中也碰到了一些問題。該文針對PLC應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問題，探討了PLC在應(yīng)用中遇到需要注意的問題，并且針對這些問題提出解決辦法。

關(guān)鍵詞：PLC應(yīng)用 問題 建議

中圖分類號：TM571.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（c）-0029-02

隨著時代和科技的發(fā)展，PLC的發(fā)展已經(jīng)很先進，目前被廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè)，從最初的單體設(shè)備控制到后來的過程控制、運動控制以及集散控制的進步，使得PLC應(yīng)用領(lǐng)域正在逐漸擴大。目前PLC在數(shù)字運算、處理模擬量以及人機接口等方面的能力以及較之前有巨大提升，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為主流的控制設(shè)備。

1 PLC應(yīng)用中遇到的問題分析

1.1 工作環(huán)境

PLC一般可以直接在工業(yè)中使用，對環(huán)境要不是很高，但也需要注意，一旦PLC處于惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中，加上電磁干擾，就有可能導(dǎo)致問題出現(xiàn)，造成程序在運算方面出現(xiàn)錯誤，進而有可能會導(dǎo)致設(shè)備失控。因此，要在提高PLC可靠性方面不僅要求生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的設(shè)備耐用，品質(zhì)好，還需要在后天的使用過程中注意設(shè)備維護以及工作環(huán)境。

1.1.1 溫度、濕度和空氣的影響

PLC工作環(huán)境溫度的要求應(yīng)該控制在0-55攝氏度，溫度過高會影響設(shè)備的性能，并且安裝時要注意其周圍的散熱情況，不能將其安裝在一些發(fā)熱量大、大功率的元件下，長時間工作可能會由于散熱不順暢的原因造成線路的損壞，因此，要確保其周圍的又足夠大的空間能夠散熱，除此之外，還要控制好周圍的濕度，工業(yè)上為了能夠確保PLC的絕緣性能不受影響，保持空氣的相對濕度要下雨85%，不能有小水珠的形成。要避免周圍空氣中有硫化氫以及氯化氫等易燃性的氣體或者具有腐蝕性的氣體的存在，在安裝PLC時，盡量將其安裝在封閉性良好的環(huán)境中。

1.1.2 震動以及電源

PLC的工作環(huán)境要保持平穩(wěn)，避免周圍存在較為強烈或易動的震源，將周圍能夠震動的設(shè)備或元件的振動頻率控制在安全范圍內(nèi)，防止出現(xiàn)連續(xù)震動。工業(yè)上長采用減震膠等措施來進行減震。如果PLC對于周圍環(huán)境的可靠性要求較高時，為防止電源線對其產(chǎn)生干擾，可以安裝具有屏蔽層的隔離變壓器。這種方法能夠有效地降低設(shè)備與地面的干擾。PLC一般提供給輸入端的電源負荷是24V的直流電，如果輸入端用的是外接直流電源，則應(yīng)該使用直流穩(wěn)壓電源。一般整流濾波電源的波紋會產(chǎn)生影響，易造成PLC接收不正確的信息。

1.2 干擾來源與分類

1.2.1 干擾來源

現(xiàn)場電磁干擾最為常見，因此必須要了解干擾源。干擾源一般都在電壓或者電流變化劇烈的部分，由于電流發(fā)生改變后會產(chǎn)生磁場，這會對周圍設(shè)備造成電磁輻射干擾，磁場改變能夠產(chǎn)生電流，電磁能夠產(chǎn)生電磁波。電磁干擾按照干擾模式的不同普遍分為差模干擾以及共模干擾。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號上，直接影響測量與控制精度[3]。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓疊加所形成[3]。

1.2.2 PLC系統(tǒng)中的干擾源

（1）強電干擾。

PLC的系統(tǒng)供電來源于電網(wǎng)，電網(wǎng)的覆蓋面積普遍較廣，電網(wǎng)受到空間電磁干擾，從而在線路上感應(yīng)電壓。

（2）信號線導(dǎo)入干擾。

各種跟PLC連接的信號線，雖然能夠傳輸信息，但是其中肯定會有外部信號的侵入，這是無法避免的，常見的是通過共用信號儀表的電源進入電網(wǎng)進行干擾。或者是受到電磁輻射的干擾。引號引入干擾會使得I/O信號工作異常，造成測量精度嚴重降低，甚至可能會隨上元器件。

（3）柜內(nèi)干擾。

處于控制柜里邊的高壓電器、混亂布線、較大電感性負載都會對PLC造成不同程度上的干擾。

（4）PLC系統(tǒng)內(nèi)部干擾。

PLC系統(tǒng)內(nèi)部干擾主要來源于系統(tǒng)內(nèi)部的元器件以及電路之間產(chǎn)生的電磁輻射，邏輯電路產(chǎn)生輻射會對模擬電路產(chǎn)生影響。

（5）接地系統(tǒng)混亂干擾。

接地能夠提升電子設(shè)備的電磁兼容性，恰當(dāng)?shù)慕拥貢档碗姶鸥蓴_的影響，不正確的接地，會引起干擾信號，通常這種干擾信號較強，容易造成PLC系統(tǒng)不能正常運行。

（6）變頻器干擾。

變頻器一般在啟動以及工作時都會產(chǎn)生干擾，這個期間會產(chǎn)生諧波，諧波能夠?qū)﹄娋W(wǎng)造成巨大影響，會造成電網(wǎng)電壓畸變，嚴重影響到電壓質(zhì)量。此外變頻器在輸出時會產(chǎn)生干擾能力極強的電磁輻射，會影響到周圍設(shè)備的運作。

1.3 相關(guān)抗干擾措施

1.3.1 常見的抗干擾

措施主要包括對電源進行合理處理，來避免 由于電網(wǎng)引入帶來的干擾；將接地系統(tǒng)完善，要選擇合適的接地點。

1.3.2 變頻器干擾措施

首先針對電源的傳導(dǎo)干擾可以采用添加隔離變壓器的方法，這種方法能夠?qū)⒋蟛糠謧鲗?dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前，其次還可以使用濾波器，由于濾波器本身就具有較強的抗干擾能力，還可以組織干擾傳導(dǎo)電源處，并且它能夠?qū)⒓夥咫妷何盏?。最后還可以使用輸出電抗器，它也能夠減少電磁輻射的影響，保護好周圍設(shè)備的正常工作。

2 實例分析

某廠原料輸送裝置控制系統(tǒng)經(jīng)技術(shù)改造后，采用三菱FX2作為順序聯(lián)鎖控制，投運后出現(xiàn)無原因跳停設(shè)備及啟停順序錯誤。后經(jīng)排查分析發(fā)現(xiàn)諸多問題：技改利用部分原有控制電纜，導(dǎo)致部分輸入信號線未使用屏蔽線；其中一段在電纜橋架中與動力電纜（其中包括大功率變頻裝置饋電電纜）平行敷設(shè)；輸入、輸出信號使用的屏蔽電纜在輸入、輸出側(cè)和控制器側(cè)兩點接地；信號線中間有接頭時， 屏蔽層未牢固連接等。上述問題形成的干擾造成PLC系統(tǒng)不能夠正常運轉(zhuǎn)。通過采取針對性措施后，系統(tǒng)正常運行。

問題分析與解決：

外部配線之間存在的互感和分布電容能夠?qū)π盘杺魉彤a(chǎn)生竄擾。交流輸出、輸入信號與直流輸出、輸入信號分別使用各自的電纜能夠有效地防止或者減少來自外部配線的干擾。晶體管或者集成電路等設(shè)備的輸入、輸出信號線必須使用屏蔽電纜， 屏蔽電纜在輸出、輸入側(cè)要保持懸空，控制器側(cè)要能夠接地。具體電路設(shè)計如圖1 所示。對于信號線之間的接頭， 屏蔽層應(yīng)進絕緣處理并且牢固連接， 此時要注意避免多點接地； 當(dāng)多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時， 將各個屏蔽層之間連接好， 選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c接地并進行絕緣處理。

配線長度<30 m的直流和交流輸出、輸入信號線最好不要使用同一電纜，。共用同一根配線管時，輸入信號要使用屏蔽電纜；30～300 m長度配線的交流跟直流輸出、輸入信號線要分別使用各自的電纜， 并且輸入信號線一定要用屏蔽線；300 m以上配線可用中間繼電器轉(zhuǎn)換信號或使用遠程I/ O通道。除此之外還需注意布線方式；信號電纜應(yīng)按傳輸信號種類分層布置； 使屏蔽線與大功率設(shè)備保持較大距離；盡量避免信號線與動力電纜靠近平行敷設(shè)，若與動力線路不能分開布設(shè)時， 可使用鍍鋅管敷設(shè)， 不但可以防止干擾， 同時也能夠保護線路； 遠距離傳輸信號， 也可以考慮使用光纖進行傳輸。

3 結(jié)語

社會在不斷發(fā)展，科技也在快速進步，PLC廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。因此，要更加關(guān)注PLC控制系統(tǒng)在使用中容易遇到的問題。PLC系統(tǒng)的抗干擾問題一直非常復(fù)雜，要考慮的因素太多，只有認真負責(zé)，不斷探索的態(tài)度，才能保證在工作中少出問題。

參考文獻

[1] 馮玉梅.淺談PLC在水電廠應(yīng)用中應(yīng)注意的問題[J].城市建設(shè)理論研究，2014（31）：2429.

[2] 李黎.淺談PLC應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問題[J].科技資訊，2011（34）：90.

[3] 邴波，湯啟光.簡述PLC應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問題[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011（1）：248-249.