PLC应用中应注意的问题及其发展

朱卫星 张东庆 田静敏

（河南丰源智能科技有限责任公司，河南 安阳455000）

0 引言

PLC即可编程序控制器，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数学运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。

1 PLC的特点

1.1 可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电器控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出报警信息。应用中，可以编入外围器件的故障自诊断程序，是系统中所有的电路及设备均获得故障自诊断保护。因此说，整个系统具有较高的可靠性和较强的抗干扰能力。

1.2 配套齐全，功能完善，适用性强

PLC可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中，加上PLC通讯能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

1.3 易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑功能控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

1.4 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备的外部接线，使控制系统设计及建造周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为现实。

1.5 体积小，重量轻，能耗低

以超小型PLC为例，新近产品的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。因此其很容易装入器械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

2 PLC应用中应注意的问题

目前，PLC已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各行各业。通过PLC开关量的逻辑控制，模拟量控制，运动控制，过程控制，数据处理，通讯及联网等功能的应用，笔者根据多年使用经验，总结了一下几点使用注意事项，与大家共勉。

2.1 PLC的接地

良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。PLC的接地线与机器的接地端相接，接地线的截面积应不小于2mm2，接地电阻小于100欧；如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接上专用地线，接地点应与动力设备的接地点分开；若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC。

2.2 冗余系统与热备用系统

在石油、化工、冶金等行业的某些系统中，要求控制装置有极高的可靠性。如果控制系统发生故障，将会造成停产、原料大量浪费或设备损坏，给企业造成极大的经济损失。但是仅靠提高控制系统硬件的可靠性来满足上述要求是远远不够的，因为PLC本身可靠性的提高是有一定限度的。使用冗余系统或热备用系统就能够比较有效地解决上述问题。

1）冗余控制系统。在冗余控制系统中，整个PLC控制系统由两套完全相同的系统组成。两块CPU模块使用相同的用户程序并行工作，其中一块是主CPU，另一块是备用CPU；主CPU工作，而备用CPU自动投入运行。这一切换过程是由冗余处理单元控制的，切换时间在13个扫描周期，I/O系统的切换也由冗余处理单元完成。

2）热备用系统。在热备用系统中，两台CPU用通讯接口连接在一起，均处于通电状态。当系统出现故障时，由主CPU通知备用CPU，使备用CPU投入运行。这一切换过程一般不太快，但它的结构比冗余系统简单。

3 PLC发展展望

从技术上看，计算机技术的新成果会更多的应用于PLC的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通讯设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争性的加剧而打破，会出现少数品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展来看，PLC会和其他工业控制计算机组网构成大型的控制系统是其技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS中已有大量PLC应用，伴随着计算机网络的发展，PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业级工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。