簡述PLC應用及使用中應注意的問題
信息技術
作者：黃立勳
【摘 要】介紹可編程控製器在工業控製領域的應用以及PLC在應用過程中，要保證正常運行應該注意的一係列問題，並給出一些合理的建議。
【關鍵詞】PLC；工業控製；抗幹擾；布線；接地；建議
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
PLC可以用於圓周運動或直線運動的控製。一般使用專用的運動控製模塊，如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控製模塊，廣泛用於各種機械、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。
6.機電一體化
PLC是專門為工業過程控製而設計的控製設備，它的體積大大減小，功能不斷完善，抗幹擾性能增強，機械和電氣部件被有機地結合在一個設備內，把儀表電子和計算機的功能綜合在一起。
網絡技術在現代控製係統中的應用越來越普遍，所謂控製網絡一般指以控製“事務對象”為特征的計算機網絡係統，它主要麵向企業或某個係統的底層。控製網絡來源於計算機網絡技術，與一般的計算機網絡有許多共同點，但又有不同和獨特之處，主要表現在以下幾個方麵：
（1）控製網絡中數據傳輸的及時性和係統響應的實時性是其基本要求；
（2）控製網絡強調在惡劣環境下數據傳輸的完整性和可靠性；
（3）通訊方式多采用廣播或組播方式；
（4）控製網絡必須解決多家產品和係統在同一網絡中相互兼容及互操作性問題。
現場總線是近幾年來備受關注並得到迅速發展的控製網絡新技術。它以具備數字計算與數字通訊能力的現場設備作為網絡節點，以總線作為節點實現數字通信的聯係紐帶，構成開放式、數字化的控製網絡，因而又被譽為自動化領域的通訊與網絡技術。建設以現場總線控製網路為基礎的實現企業管理、經營、控製一體化的信息係統，是許多現代企業正努力實現的目標。通過企業網絡將管理、經營、控製協調為一個整體，實現產品開發、生產加工、原料供應與產品儲運、市場信息、企業管理、決策過程等的一體化解決方案。就現場總線係統而言由於各種現場總線采用的通訊協議和介質不同，不同標準的總線設備之間的互連和互操作存在許多障礙。
控製係統第一層通訊網絡操作室主機與PLC之間采用PROFIBUS現場總線通訊協議構成現場總線工業控製網絡，實現彼此的信息交換。通過網絡把高爐係統的工藝參數設定值和對電氣設備的操作從人機接口傳送到PLC，把各個設備的狀態和工藝、電氣參數及故障由PLC收集送到人機接口的CRT顯示。PROFIBUS是一種國際性的開放式現場中線標準，PROFIBUS可使分散數字化控製器從現場的底層到車間級網絡化。PROFIBUS采用RS485傳輸方式，RS485是PROFIBUS最常用的一種傳輸方式。
控製係統第二層通訊網絡操作室主機、調度室和值班室的工控機之間采用TCP/IP網絡通訊協議互相連接成Ether NET網，Ether NET網是IEEE802.3所支持的局域網標準。按照國際標準化組織開放係統互連參考模型的7層結構，Ether NET網標準隻定義了鏈路層和物理層，作為一個完整的通訊係統，它需要高層協議的支持。APARNT在製定了TCP/IP高層通訊協議並把Ether NET網作為其數據鏈路和物理層的協議之後，Ether NET網便和TCP/IP緊密的捆綁在一起了。以後，由於國際互聯網采用了Ether NET網和TCP/IP協議，人們甚至把超文本連接HTTP等與TCP/IP協議組放在一起，俗稱為Ether NET網技術。
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帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使係統中除PLC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。