學習自動化知識，十秒鍾大致懂得PLC

一、簡述

多年來，可編程控製器（以下簡稱PLC）從其產生到現在，實現了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現了邏輯控製到數字控製的進步
；其應用領域從小到大
，實現了單體設備簡單控製到勝任運動控製、過程控製及集散控製等各種任務的跨越。今天的PLC在處理模擬量
、數字運算、人機接口和網絡的各方麵能力都已大幅提高
，成為工業控製領域的主流控製設備，在各行各業發揮著越來越大的作用。

二、PLC的應用領域

目前，PLC在國內外已廣泛應用於鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械製造
、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業
，使用情況主要分為如下幾類：

1．開關量邏輯控製

取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控製
、順序控製
，既可用於單台設備的控製
，也可用於多機群控及自動化流水線。如注塑機
、印刷機

、訂書機械
、組合機床、磨床
、包裝生產線、電鍍流水線等。

2．工業過程控製

在工業生產過程當中，存在一些如溫度
、壓力、流量
、液位和速度等連續變化的量（即模擬量）
，PLC采用相應的A/D和D/A轉換模塊及各種各樣的控製算法程序來處理模擬量
，完成閉環控製。PID調節是一般閉環控製係統中用得較多的一種調節方法。過程控製在冶金、化工、熱處理、鍋爐控製等場合有非常廣泛的應用。

3．運動控製

PLCkeyiyongyuyuanzhouyundonghuozhixianyundongdekongzhi。yibanshiyongzhuanyongdeyundongkongzhimokuai，rukequdongbujindianjihuosifudianjidedanzhouhuoduozhouweizhikongzhimokuai，guangfanyongyugezhongjixie、機床、機器人、電梯等場合。

4．數據處理

PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）
、數據傳送、數據轉換、排序、查表
、位操作等功能
，可以完成數據的采集、分析及處理。數據處理一般用於如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控製係統。

5．通信及聯網

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著工廠自動化網絡的發展，現在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

三、PLC的應用特點

1．可靠性高，抗幹擾能力強

高可靠性是電氣控製設備的關鍵性能。PLC由於采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝製造，內部電路采取了先進的抗幹擾技術
，具有很高的可靠性。使用PLC構成控製係統，和同等規模的繼電接觸器係統相比
，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一

，故障也就大大降低。此外，PLC帶dai有you硬ying件jian故gu障zhang自zi我wo檢jian測ce功gong能neng，出chu現xian故gu障zhang時shi可ke及ji時shi發fa出chu警jing報bao信xin息xi。在zai應ying用yong軟ruan件jian中zhong，應ying用yong者zhe還hai可ke以yi編bian入ru外wai圍wei器qi件jian的de故gu障zhang自zi診zhen斷duan程cheng序xu
，使shi係xi統tong中zhong除chuPLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣
，整個係統將極高的可靠性。

2．配套齊全，功能完善，適用性強

PLC發展到今天，已經形成了各種規模的係列化產品，可以用於各種規模的工業控製場合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數據運算能力，可用於各種數字控製領域。多種多樣的功能單元大量湧現

，使PLC滲透到了位置控製、溫度控製、CNC等各種工業控製中。加上PLC通信能力的增強及人機界麵技術的發展，使用PLC組成各種控製係統變得非常容易。

3．易學易用
，深受工程技術人員歡迎

PLC是shi麵mian向xiang工gong礦kuang企qi業ye的de工gong控kong設she備bei。它ta接jie口kou容rong易yi，編bian程cheng語yu言yan易yi於yu為wei工gong程cheng技ji術shu人ren員yuan接jie受shou。梯ti形xing圖tu語yu言yan的de圖tu形xing符fu號hao與yu表biao達da方fang式shi和he繼ji電dian器qi電dian路lu圖tu相xiang當dang接jie近jin，為wei不bu熟shu悉xi電dian子zi電dian路lu
、不懂計算機原理和彙編語言的人從事工業控製打開了方便之門。

4．係統的設計，工作量小，維護方便

，容易改造

PLC用(yong)存(cun)儲(chu)邏(luo)輯(ji)代(dai)替(ti)接(jie)線(xian)邏(luo)輯(ji)

，大(da)大(da)減(jian)少(shao)了(le)控(kong)製(zhi)設(she)備(bei)外(wai)部(bu)的(de)接(jie)線(xian)
，使(shi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)及(ji)建(jian)造(zao)的(de)周(zhou)期(qi)大(da)為(wei)縮(suo)短(duan)，同(tong)時(shi)日(ri)常(chang)維(wei)護(hu)也(ye)變(bian)得(de)容(rong)易(yi)起(qi)來(lai)，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)使(shi)同(tong)一(yi)設(she)備(bei)經(jing)過(guo)改(gai)變(bian)程(cheng)序(xu)而(er)改(gai)變(bian)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)。這(zhe)特(te)別(bie)適(shi)合(he)多(duo)品(pin)種(zhong)
、小批量的生產場合。

四


、PLC應用中需要注意的問題

PLCshiyizhongyongyugongyeshengchanzidonghuakongzhideshebei，yibanbuxuyaocaiqushenmecuoshi，jiukeyizhijiezaigongyehuanjingzhongshiyong。raner，jinguanyourushangsuoshudekekaoxingjiaogao，kangganraonenglijiaoqiang，dandangshengchanhuanjingguoyuelie，dianciganraotebieqianglie
，huoanzhuangshiyongbudang，jiukenengzaochengchengxucuowuhuoyunsuancuowu
，congerchanshengwushurubingyinqiwushuchu，zhejianghuizaochengshebeideshikonghewudongzuo，congerbunengbaozhengPLC的正常運行
，要提高PLC控製係統可靠性，一方麵要求PLC生產廠家提高設備的抗幹擾能力
；另一方麵，要求設計
、安裝和使用維護中引起高度重視
，多方配合才能完善解決問題
，有效地增強係統的抗幹擾性能。因此在使用中應注意以下問題：

1．工作環境

（1）溫度

PLC要求環境溫度在0~55oC
，安裝時不能放在發熱量大的元件下麵，四周通風散熱的空間應足夠大。

（2）濕度

為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應小於85%（無凝露）。

（3）震動

應使PLC遠離強烈的震動源，防止振動頻率為10~55Hz的頻繁或連續振動。當使用環境不可避免震動時，必須采取減震措施

，如采用減震膠等。

（4）空氣

避免有腐蝕和易燃的氣體

，例如氯化氫、硫化氫等。對於空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環境，可將PLC安裝在封閉性較好的控製室或控製櫃中。

（5）電源

PLCduiyudianyuanxiandailaideganraojuyouyidingdedizhinengli。zaikekaoxingyaoqiuhengaohuodianyuanganraotebieyanzhongdehuanjingzhong，keyianzhuangyitaidaipingbicengdegelibianyaqi，yijianshaoshebeiyudizhijiandeganrao。yibanPLC都有直流24V輸出提供給輸入端，當輸入端使用外接直流電源時，應選用直流穩壓電源。因為普通的整流濾波電源，由於紋波的影響
，容易使PLC接收到錯誤信息。

 

2．控製係統中幹擾及其來源

現場電磁幹擾是PLCkongzhixitongzhongzuichangjianyeshizuiyiyingxiangxitongkekaoxingdeyinsuzhiyi，suoweizhibiaoxianzhiben
，zhaochuwentisuozai，cainengtichujiejuewentidebanfa。yincibixuzhidaoxianchangganraodeyuantou。

（1）幹擾源及一般分類

影響PLC控製係統的幹擾源
，大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產生磁場，對設備產生電磁輻射；磁(ci)場(chang)改(gai)變(bian)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)，電(dian)磁(ci)高(gao)速(su)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)波(bo)。通(tong)常(chang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)按(an)幹(gan)擾(rao)模(mo)式(shi)不(bu)同(tong)，分(fen)為(wei)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)和(he)差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)。共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)是(shi)信(xin)號(hao)對(dui)地(di)的(de)電(dian)位(wei)差(cha)，主(zhu)要(yao)由(you)電(dian)網(wang)串(chuan)入(ru)、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態（同方向）電壓疊加所形成。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一些係統I/O模件損壞率較高的主要原因），zhezhonggongmoganraokeweizhiliu，yikeweijiaoliu。chamoganraoshizhizuoyongyuxinhaoliangjijiandeganraodianya
，zhuyaoyoukongjiandiancichangzaixinhaojianouheganyingjiyoubupinghengdianluzhuanhuangongmoganraosuoxingchengdedianya，zhezhongganraodiejiazaixinhaoshang，zhijieyingxiangceliangyukongzhijingdu。

（2）PLC係統中幹擾的主要來源及途徑

強電幹擾

PLC係xi統tong的de正zheng常chang供gong電dian電dian源yuan均jun由you電dian網wang供gong電dian。由you於yu電dian網wang覆fu蓋gai範fan圍wei廣guang，它ta將jiang受shou到dao所suo有you空kong間jian電dian磁ci幹gan擾rao而er在zai線xian路lu上shang感gan應ying電dian壓ya。尤you其qi是shi電dian網wang內nei部bu的de變bian化hua，刀dao開kai關guan操cao作zuo浪lang湧yong、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態衝擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。

櫃內幹擾

控製櫃內的高壓電器，大的電感性負載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的幹擾。

來自信號線引入的幹擾

與PLC控製係統連接的各類信號傳輸線

，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部幹擾信號侵入。此幹擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網幹擾
，這往往被忽視
；二是信號線受空間電磁輻射感應的幹擾，即信號線上的外部感應幹擾，這是很嚴重的。由信號引入幹擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低
，嚴重時將引起元器件損傷。

來自接地係統混亂時的幹擾

接地是提高電子設備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑製電磁幹擾的影響，又能抑製設備向外發出幹擾
；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的幹擾信號，使PLC係統將無法正常工作。

來自PLC係統內部的幹擾

主(zhu)要(yao)由(you)係(xi)統(tong)內(nei)部(bu)元(yuan)器(qi)件(jian)及(ji)電(dian)路(lu)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)產(chan)生(sheng)，如(ru)邏(luo)輯(ji)電(dian)路(lu)相(xiang)互(hu)輻(fu)射(she)及(ji)其(qi)對(dui)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)的(de)影(ying)響(xiang)，模(mo)擬(ni)地(di)與(yu)邏(luo)輯(ji)地(di)的(de)相(xiang)互(hu)影(ying)響(xiang)及(ji)元(yuan)器(qi)件(jian)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)不(bu)匹(pi)配(pei)使(shi)用(yong)等(deng)。

變頻器幹擾

一是變頻器啟動及運行過程中產生諧波對電網產生傳導幹擾，引起電網電壓畸變
，影響電網的供電質量；二是變頻器的輸出會產生較強的電磁輻射幹擾，影響周邊設備的正常工作。

3．主要抗幹擾措施

（1）電源的合理處理
，抑製電網引入的幹擾

對於電源引入的電網幹擾可以安裝一台帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器
，以減少設備與地之間的幹擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。如圖1所示

（2）安裝與布線

● 動力線、控製線以及PLC的電源線和I/O線應分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應采用雙膠線連接。將PLC的IO線和大功率線分開走線
，如必須在同一線槽內，分開捆紮交流線
、直流線，若條件允許，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，並能將幹擾降到最低限度。

● PLC應遠離強幹擾源如電焊機
、大功率矽整流裝置和大型動力設備，不能與高壓電器安裝在同一個開關櫃內。在櫃內PLC應遠離動力線（二者之間距離應大於200mm）。與PLC裝在同一個櫃子內的電感性負載

，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應並聯RC消弧電路。

● PLC的(de)輸(shu)入(ru)與(yu)輸(shu)出(chu)最(zui)好(hao)分(fen)開(kai)走(zou)線(xian)
，開(kai)關(guan)量(liang)與(yu)模(mo)擬(ni)量(liang)也(ye)要(yao)分(fen)開(kai)敷(fu)設(she)。模(mo)擬(ni)量(liang)信(xin)號(hao)的(de)傳(chuan)送(song)應(ying)采(cai)用(yong)屏(ping)蔽(bi)線(xian)
，屏(ping)蔽(bi)層(ceng)應(ying)一(yi)端(duan)或(huo)兩(liang)端(duan)接(jie)地(di)，接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)應(ying)小(xiao)於(yu)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)電(dian)阻(zu)的(de)1/10。

● 交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應盡量遠離高壓線和動力線
，避免並行。

（3）I/O端的接線

輸入接線

● 輸入接線一般不要太長。但如果環境幹擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當長些。

● 輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開。

● 盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端

，使編製的梯形圖與繼電器原理圖一致
，便於閱讀。

輸出連接

● 輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出隻能用同一類型、同一電壓等級的電源。

● 由於PLC的輸出元件被封裝在印製電路板上
，並且連接至端子板
，若將連接輸出元件的負載短路
，將燒毀印製電路板。

● 采(cai)用(yong)繼(ji)電(dian)器(qi)輸(shu)出(chu)時(shi)，所(suo)承(cheng)受(shou)的(de)電(dian)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai)的(de)大(da)小(xiao)，會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)
，因(yin)此(ci)，使(shi)用(yong)電(dian)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai)時(shi)應(ying)合(he)理(li)選(xuan)擇(ze)，或(huo)加(jia)隔(ge)離(li)繼(ji)電(dian)器(qi)。

● PLCdeshuchufuzaikenengchanshengganrao，yinciyaocaiqucuoshijiayikongzhi
，ruzhiliushuchudexuliuguanbaohu
，jiaoliushuchudezurongxishoudianlu，jingtiguanjishuangxiangjingzhaguanshuchudepangludianzubaohu。

（4）正確選擇接地點，完善接地係統

良好的接地是保證PLCkekaogongzuodezhongyaotiaojian，keyibimianouranfashengdedianyachongjiweihai。jiedidemudetongchangyouliangge
，qiyiweileanquan
，qiershiweileyizhiganrao。wanshandejiedixitongshiPLC控製係統抗電磁幹擾的重要措施之一。

PLC控製係統的地線包括係統地
、屏蔽地、交流地和保護地等。接地係統混亂對PLC係(xi)統(tong)的(de)幹(gan)擾(rao)主(zhu)要(yao)是(shi)各(ge)個(ge)接(jie)地(di)點(dian)電(dian)位(wei)分(fen)布(bu)不(bu)均(jun)，不(bu)同(tong)接(jie)地(di)點(dian)間(jian)存(cun)在(zai)地(di)電(dian)位(wei)差(cha)，引(yin)起(qi)地(di)環(huan)路(lu)電(dian)流(liu)，影(ying)響(xiang)係(xi)統(tong)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。例(li)如(ru)電(dian)纜(lan)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)必(bi)須(xu)一(yi)點(dian)接(jie)地(di)，如(ru)果(guo)電(dian)纜(lan)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)兩(liang)端(duan)A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層
，當發生異常狀態如雷擊時，地線電流將更大。

此外

，屏蔽層、接jie地di線xian和he大da地di有you可ke能neng構gou成cheng閉bi合he環huan路lu，在zai變bian化hua磁ci場chang的de作zuo用yong下xia，屏ping蔽bi層ceng內nei又you會hui出chu現xian感gan應ying電dian流liu，通tong過guo屏ping蔽bi層ceng與yu芯xin線xian之zhi間jian的de耦ou合he，幹gan擾rao信xin號hao回hui路lu。若ruo係xi統tong地di與yu其qi它ta接jie地di處chu理li混hun亂luan，所suo產chan生sheng的de地di環huan流liu就jiu可ke能neng在zai地di線xian上shang產chan生sheng不bu等deng電dian位wei分fen布bu
，影ying響xiangPLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓幹擾容限較低，邏輯地電位的分布幹擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存貯，造成數據混亂
、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。

● 安全地或電源接地

將電源線接地端和櫃體連線接地為安全接地。如電源漏電或櫃體帶電，可從安全接地導入地下


，不會對人造成傷害。

● 係統接地

PLC控製器為了與所控的各個設備同電位而接地，叫係統接地。接地電阻值不得大於4Ω
，一般需將PLC設備係統地和控製櫃內開關電源負端接在一起，作為控製係統地。

● 信號與屏蔽接地

一般要求信號線必須要有唯一的參考地，屏蔽電纜遇到有可能產生傳導幹擾的場合，也要在就地或者控製室唯一接地，防止形成“地環路”。信號源接地時，屏蔽層應在信號側接地
；不接地時，應在PLC側接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應牢固連接並進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時


，各屏蔽層應相互連接好，並經絕緣處理

，選擇適當的接地處單點接點。

（5）對變頻器幹擾的抑製

變頻器的幹擾處理一般有下麵幾種方式：

加隔離變壓器
，主要是針對來自電源的傳導幹擾，可以將絕大部分的傳導幹擾阻隔在隔離變壓器之前。

使用濾波器，濾波器具有較強的抗幹擾能力，還具有防止將設備本身的幹擾傳導給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能。

使shi用yong輸shu出chu電dian抗kang器qi，在zai變bian頻pin器qi到dao電dian動dong機ji之zhi間jian增zeng加jia交jiao流liu電dian抗kang器qi主zhu要yao是shi減jian少shao變bian頻pin器qi輸shu出chu在zai能neng量liang傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong線xian路lu產chan生sheng電dian磁ci輻fu射she，影ying響xiang其qi它ta設she備bei正zheng常chang工gong作zuo。

 

五、結束語

PLC控製係統中的幹擾是一個十分複雜的問題，因此在抗幹擾設計中應綜合考慮各方麵的因素
，合理有效地抑製抗幹擾，才能夠使PLC控製係統正常工作。隨著PLC應用領域的不斷拓寬，如何高效可靠的使用PLC也成為其發展的重要因素。21世紀，PLC會有更大的發展，產品的品種會更豐富、規格更齊全
，通過完美的人機界麵
、完備的通信設備會更好地適應各種工業控製場合的需求
，PLC作為自動化控製網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業控製領域發揮越來越大的作用。

節對有關PLC的硬件組成的熱點疑問作了解答
，對今後的實際接線安裝操作有較大幫助。

繼續幹貨！別停
，繼續看！

一、 問：PLC的硬件結構是怎樣的？

答：PLC的硬件組成與微型計算機相似，其主機由CPU板、存儲器、輸入／輸出（I／O）接口、電源等幾大部分組成；可配備如編程器、圖形顯示器
、通信接口等外部設備（見硬件示意圖）。

二、 問：CPU是什麼
？有什麼作用？

答：CPU也稱中央處理器
，是由一片或幾片大規模集成電路芯片組成的

，相當於人的大腦
，是PLC的核心部分；CPU的作用是可通過接口及軟件向係統的各個部分發出各種命令，同時對被測參數進行巡回檢測、數據處理
、控製運算
、報警處理及邏輯判斷等
，實現對整個PLC的工作過程進行控製
；目前大多數小型PLC都用8位或者16位單片機作CPU。

三、 問：RAM
、ROM、EPROM、EEPROM都是存儲器
，各自特點是什麼？

答：RAM為隨機存儲器，一般都是CMOS型的
，耗電極微
，在PLC中通常用鋰電池作後備
，失電時也不會丟失程序；ROM為隻讀存儲器，係統程序固化在其中，用戶不可更改，失電不受影響；EPROM為可擦除存儲器，其寫入和擦除時都必須要用專用的寫入器和擦除器
，用戶很不方便
；EEPROM為電可擦除隻讀存儲器，其內部的程序可通過編程器的寫入和擦除。

四、 問：PLC中的I／0口是什麼？有什麼特點?

答：I／O接口是輸入（IN）／輸出（OUT）接口的簡稱
，是PLC主機與被控對象進行信息交換的紐帶；PLC通過I／O接口與外部設備進行數據交換，PLC的輸入輸出信號有開關量、模擬量
、數字量三種類型，所有的輸入輸出信號均經過光電等隔離
，大大增強了PLC的抗幹擾能力。

五
、 問：PLC常見的輸出形式有幾種？有何特點？

答：常見的輸出形式有繼電器輸出、晶閘管（SSR）輸出
、晶體管輸出。特點是：繼電器輸出型：CPU驅動繼電器線圈，令觸點吸合，使外部電源通過閉合的觸點驅動外部負載，其開路漏電流為零，響應時間慢（約10ms），可帶較大的外部負載；晶體管輸出型：CPU通過光耦合使晶體管通斷

，以控製外部直流負載，響應時間快（約0.2ms），可帶外部負載小；可控矽輸出型：CPU通過光耦合使三端雙向可控矽通斷
，以控製外部交流負載,開路漏電流大,響應時間較快(約1ms)。

六、 問：什麼是可編程控製係統? 由哪些部件組成
？

答:可編程控製係統指以可編程控製器為核心單元的控製係統
，一般由控製器（PLC）、編程器、信號輸入部件
、輸出執行部件等組成，見PLC控製係統組成圖（以FX2型PLC為例）。可編程控製係統可在不改變係統硬件接線的情況下
，通過改變PLC的用戶程序來改變被控對象的運行方式

，大大地提高了控製係統的靈活性。

（來源：網絡，版權歸原作者）