PLC應用中應注意的問題

PLC是專門為工業生產服務的控製裝置 ，通常不需要采取什麽措施 ，就可以直接在工業環境中使用 。但是 ，當生產環境過於惡劣 ，電磁幹擾特別強烈 ，或安裝使用不當 ，都不能保證PLC的正常運行 ，因此在使用中應注意以下問題 。
   
    一 、工作環境
   
    1． 溫度
    PLC要求環境溫度在0~55℃ ，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 ，基本單元和擴展單元之間要有30mm以上間隔 ；開關櫃上 、下部應有通風的百葉窗 ，防止太陽光直接照射 ；如果周圍環境超過55℃ ，要安裝電風扇強迫通風 。
   
    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 ，並安裝空氣淨化裝置 。
   
    5． 電源
    PLC供電電源為50Hz 、220（1±10%）V的交流電 ，對於電源線來的幹擾 ，PLC本身具有足夠的抵製能力 。對於可靠性要求很高的場合或電源幹擾特別嚴重的環境 ，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 。
   
    FX係列PLC有直流24V輸出接線端 ，該接線端可為輸入傳感器（如光電開關或接近開關）提供直流24V電源 。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 。
   
    二 、安裝與布線
   
    1． 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 。
    2． 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 。
    3． PLC的輸入與輸出最好分開走線 ，開關量與模擬量也要分開敷設 。模擬量信號的傳送應采用屏蔽線 ，屏蔽層應一端或兩端接地 ，接地電阻應小於屏蔽層電阻的1/10 。
    4． PLC基本單元與擴展單元以及功能模塊的連接線纜應單獨敷設 ，以防止外界信號的幹擾 。
    5． 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 。
   
    三 、I/O端的接線
   
    1． 輸入接線
    （1）輸入接線一般不要超過30米 。但如果環境幹擾較小 ，電壓降不大時 ，輸入接線可適當長些 。
    （2）輸入/輸出線不能用同一根電纜 ，輸入/輸出線要分開 。
    （3）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 。
   
    2． 輸出連接
    （1）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 。
    （2）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 ，因此 ，應用熔絲保護輸出元件 。
    （3）采用繼電器輸出時 ，所承受的電感性負載的大小 ，會影響到繼電器的使用壽命 ，因此 ，使用電感性負載時選擇繼電器工作壽命要長 。
    （4）PLC的輸出負載可能產生幹擾 ，因此要采取措施加以控製 ，如直流輸出的續流管保護 ，交流輸出的阻容吸收電路 ，晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護 。
   
    四 、外部安全電路
   
    為了確保整個係統能在安全狀態下可靠工作，避免由於外部電源發生故障 、PLC出現異常 、誤操作以及誤輸出造成的重大經濟損失和人身傷亡事故 ，PLC外部應安裝必要的保護電路 。
   
    （1）急停電路 。對於能使用戶造成傷害的危險負載 ，除了在控製程序中加以考慮之外 ，還應設計外部緊急停車電路 ，使得PLC發生故障時 ，能將引起傷害的負載電源可靠切斷 。
    （2）保護電路 。正反向運轉等可逆操作的控製係統 ，要設置外部電器互鎖保護 ；往複運行及升降移動的控製係統 ，要設置外部限位保護電路 。
    （3）可編程控製器有監視定時器等自檢功能 ，檢查出異常時 ，輸出全部關閉 。但當可編程控製器CPU故障時就不能控製輸出 ，因此 ，對於能使用戶造成傷害的危險負載 ，為確保設備在安全狀態下運行 ，需設計外電路加以防護 。
    （4）電源過負荷的防護 。如果PLC電源發生故障 ，中斷時間少於10秒 ，PLC工作不受影響 ，若電源中斷超過10秒或電源下降超過允許值 ，則PLC停止工作 ，所有的輸出點均同時斷開 ；當電源恢複時 ，若RUN輸入接通 ，則操作自動進行 。因此 ，對一些易過負載的輸入設備應設置必要的限流保護電路 。
    （5）重大故障的報警及防護 。對於易發生重大事故的場所 ，為了確保控製係統在重大事故發生時仍可靠的報警及防護 ，應將與重大故障有聯係的信號通過外電路輸出 ，以使控製係統在安全狀況下運行 。
   
    五 、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衝擊危害 。PLC的接地線與機器的接地端相接 ，接地線的截麵積應不小於2mm2  ，接地電阻小於100Ω ；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 。為了抑製加在電源及輸入端 、輸出端的幹擾，應給PLC接上專用地線 ，接地點應與動力設備（如電機）的接地點分開 ；若達不到這種要求 ，也必須做到與其它設備公共接地 ，禁止與其它設備串連接地 。接地點應盡可能靠近PLC 。
   
    六 、冗餘係統與熱備用係統
   
    在石油 、化工 、冶金等行業的某些係統中 ，要求控製裝置有極高的可靠性 。如果控製係統發生故障 ，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 。但是僅靠提高控製係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的限度 。使用冗餘係統或熱備用係統就能夠比較有效地解決上述問題 。
   
    1． 冗餘控製係統
    在冗餘控製係統中 ，整個PLC控製係統（或係統中最重要的部分 ，如CPU模塊）由兩套完全相同的係統組成如圖2所示 。兩塊CPU模塊使用相同的用戶程序並行工作 ，其中一塊是主CPU ，另一塊是備用CPU ；主CPU工作 ，而備用CPU的輸出是被禁止的 ，當主CPU發生故障時 ，備用CPU自動投入運行 。這一切換過程是由冗餘處理單元RPU控製的 ，切換時間在1~3個掃描周期 ，I/O係統的切換也是由RPU完成的 。
   
    2． 熱備用係統
    在熱備用係統中 ，兩台CPU用通訊接口連接在一起 ，均處於通電狀態如圖3所示 。當係統出現故障時 ，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 ，但它的結構有比冗餘係統簡單 。