一、前言

　　世界上第一臺(tái)可編程序控制器產(chǎn)生于1969年，是由當(dāng)時(shí)美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）為美國(guó)通用汽車公司（GM）研制開發(fā)并成功應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線上，被人們稱為可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱PLC。在70年代，隨著電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微處理器和微計(jì)算機(jī)，并被應(yīng)用于PLC中，使其具備了邏輯控制、運(yùn)算、數(shù)據(jù)分析、處理以及傳輸?shù)裙δ堋?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/2364/" target="_blank">電氣制造商協(xié)會(huì)NEMA（National Electrical Manufacturers Association）于1980年正式命名其為可編程序控制器（Programmable Controller），簡(jiǎn)稱PC。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）相區(qū)別，同時(shí)也使用其早期名稱PLC。國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)IEC（International Electrotechnical Commission）分別于1982年11月和1985年1月頒布了PLC的第一稿和第二稿標(biāo)準(zhǔn)。以后PLC開始向小型化、高速度、高性能、高可靠性方面發(fā)展，并形成多種系列產(chǎn)品，編程語言也不斷豐富，使其在80年代工業(yè)控制領(lǐng)域中占據(jù)著主導(dǎo)地位。

　　可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)為一體的工業(yè)控制產(chǎn)品，是在硬接線邏輯控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。通常把PLC認(rèn)為是由等效的繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等元件組成的裝置。

　　二、可編程序控制器簡(jiǎn)介

　　PLC組成：中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元（I/O單元）、電源、編程器等；

　　PLC分類：按照結(jié)構(gòu)形成分為整體式和模塊式；按照輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)分為小、中和大型；

　　PLC特點(diǎn)：可靠性高，通用性強(qiáng)，編程簡(jiǎn)單（常用編程語言有梯形圖、語句表、邏輯符號(hào)圖、順序功能圖和高級(jí)語言等），體積小，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便等；

　　PLC工作方式：PLC是采用循環(huán)掃描的工作方式，即每一次狀態(tài)變化需一個(gè)掃描周期。PLC循環(huán)掃描時(shí)間一般為幾毫秒至幾十毫秒。整個(gè)過程分為內(nèi)部處理、通信、輸入處理、執(zhí)行程序、輸出處理幾部分；

　　PLC發(fā)展趨勢(shì)：向高速度、大容量、多種類發(fā)展；豐富編程語言，開發(fā)用戶友好界面；開發(fā)智能模塊；加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通訊能力；予留現(xiàn)場(chǎng)總線接口（現(xiàn)已有產(chǎn)品應(yīng)用，如：SIEMENS　SIMATIC　S7-400）；擁有智能診斷等功能；保護(hù)功能加強(qiáng)，有效保護(hù)用戶信息，防止非法復(fù)制、修改；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)。

　　三、可編程序控制器選型

　　在PLC實(shí)際應(yīng)用中，是以其為控制核心組成電氣控制系，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)、工業(yè)過程的控制。

　　方案設(shè)計(jì)步驟

　　首先要全面了解被控制對(duì)象的機(jī)構(gòu)、運(yùn)行過程等，并明確動(dòng)作邏輯關(guān)系；

　　根據(jù)系統(tǒng)功能要求（包括輸入、輸出信號(hào)數(shù)量的多少、性質(zhì)、參數(shù)；有無特殊功能要求；是否聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行等）選擇PLC型號(hào)及各種附加配置，并有規(guī)則、有目的的分配輸入、輸出點(diǎn)；

　　根據(jù)控制及流程要求，對(duì)應(yīng)輸入、輸出開發(fā)相應(yīng)應(yīng)用程序；同時(shí)連接PLC與外部設(shè)備連線；

　　將編制完成的程序?qū)懭隤LC中，模擬工況運(yùn)行，進(jìn)行調(diào)試及修改；在模擬調(diào)試成功后，接入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際控制系統(tǒng)中進(jìn)行再次調(diào)試，直至完全通過為止。

　　四、應(yīng)用體會(huì)

　　1、選型

　　在PLC選型是時(shí)主要是根據(jù)所需功能和容量進(jìn)行選擇，并考慮維護(hù)的方便性，備件的通用性，是否易于擴(kuò)展，有無特殊功能要求等。

　　PLC輸入/輸出點(diǎn)確定：I/O點(diǎn)數(shù)選擇時(shí)要留出適當(dāng)余量；

　　PLC存儲(chǔ)容量：系統(tǒng)有模擬量信號(hào)存在或進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時(shí)容量應(yīng)選擇大一些；

　　存儲(chǔ)維持時(shí)間：一般存儲(chǔ)約保持1~3年（與使用次數(shù)有關(guān)）。若要長(zhǎng)期或掉電保持　　　　應(yīng)選用EEPROM存儲(chǔ)（不需備用電源），也可選外用存儲(chǔ)卡盒；

　　PLC的擴(kuò)展：可通過增加擴(kuò)展模塊、擴(kuò)展單元與主單元連接的方式。擴(kuò)展模塊有輸入單元、輸出單元、輸入/輸出一體單元。擴(kuò)展部分超出主單元驅(qū)動(dòng)能力時(shí)應(yīng)選用帶電源的擴(kuò)展模塊或另外加電源模塊給以支持；

　　PLC的聯(lián)網(wǎng)：PLC的聯(lián)網(wǎng)方式分為PLC與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種。與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)可通過RS232C接口直接連接、RS422+RS232C/422轉(zhuǎn)換適配器連接、調(diào)制解調(diào)通訊連接等方式；一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)，可通過采用通訊處理器、網(wǎng)絡(luò)適配器等方式進(jìn)行連接，連接介質(zhì)為雙絞線或光纜；PLC之間互聯(lián)時(shí)可通過專用通訊電纜直接連接、通訊板卡或模塊+數(shù)據(jù)線連接等方式。

　　2、充分合理利用軟、硬件資源

　　不參與控制循環(huán)或在循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC；

　　多重指令控制一個(gè)任務(wù)時(shí)，可先在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個(gè)輸入點(diǎn)；

　　盡量利用PLC內(nèi)部功能軟元件，充分調(diào)用中間狀態(tài)，使程序具有完整連貫性，易于開發(fā)。同時(shí)也減少硬件投入，降低了成本；

　　條件允許的情況下最好獨(dú)立每一路輸出，便于控制和檢查，也保護(hù)其它輸出回路；當(dāng)一個(gè)輸出點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)只會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)輸出回路失控；

　　輸出若為正/反向控制的負(fù)載，不僅要從PLC內(nèi)部程序上聯(lián)鎖，并且要在PLC外部采取措施，防止負(fù)載在兩方向動(dòng)作；

　　PLC緊急停止應(yīng)使用外部開關(guān)切斷，以確保安全。

　　3、使用注意事項(xiàng)

　　不要將交流電源線接到輸入端子上，以免燒壞PLC；

　　接地端子應(yīng)獨(dú)立接地，不與其它設(shè)備接地端串聯(lián)，接地線裁面不小于2mm2；

　　輔助電源功率較小，只能帶動(dòng)小功率的設(shè)備（光電傳感器等）；

　　一般PLC均有一定數(shù)量的占有點(diǎn)數(shù)（即空地址接線端子），不要將線接上；

　　輸出有繼電器型，晶體管型（高速輸出時(shí)宜選用），輸出可直接帶輕負(fù)載（LED指示燈等）；

　　PLC輸出電路中沒有保護(hù)，因此應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護(hù)裝置，防止負(fù)載短路造成損壞PLC;輸入、輸出信號(hào)線盡量分開走線，不要與動(dòng)力線在同一管路內(nèi)或捆扎在一起，以免出現(xiàn)干擾信號(hào)，產(chǎn)生誤動(dòng)作；信號(hào)傳輸線采用屏蔽線，并且將屏蔽線接地；為保證信號(hào)可靠，輸入、輸出線一般控制在20米以內(nèi)；擴(kuò)展電纜易受噪聲電干擾，應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線、高壓設(shè)備等。

　　輸入/斷開的時(shí)間要大于PLC掃描時(shí)間；

　　PLC存在I/O響應(yīng)延遲問題，尤其在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。

　　4、故障檢查與排除

　?。?）故障顯示

　?、僭O(shè)計(jì)時(shí)可使每一個(gè)故障點(diǎn)均有信號(hào)表示。優(yōu)點(diǎn)是直觀便于檢查，缺點(diǎn)是程序復(fù)雜且輸出單元占用較多，投資較大；

　?、谠O(shè)計(jì)時(shí)也可將所有故障點(diǎn)均由一個(gè)信號(hào)表示。優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約成本，減少了對(duì)輸出單元　的占有，缺點(diǎn)是具體故障回路不能直接判斷出；

　　③設(shè)計(jì)時(shí)還可將性質(zhì)類似的一組故障點(diǎn)設(shè)成一個(gè)輸出信號(hào)表示。

　　以上三種方案各有利弊，在條件允許、并且每個(gè)回路均很重要，要求必須快速準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)時(shí)采用第一種方案較好；一般情況下采用第三種方案比較好，由于故障分類報(bào)警顯示，就可直接判斷出故障性質(zhì)，知道會(huì)對(duì)設(shè)備或工業(yè)過程造成何種影響，可立即采取相應(yīng)措施加以處理，同時(shí)再結(jié)合其它現(xiàn)象、因素、另一組或幾組報(bào)警條件將具體故障點(diǎn)從此類中劃分出來。整個(gè)PLC內(nèi)部程序、外部輸出點(diǎn)及接線增加不多，性能價(jià)格比較高。

　?。?）輸入、輸出故障的排除

　　一般PLC均有LED指示燈可以幫助檢查故障是否由外部設(shè)備引起。不論在模擬調(diào)試還是實(shí)際應(yīng)用中，若系統(tǒng)某回路不能按照要求動(dòng)作，首先應(yīng)檢查PLC輸入開關(guān)電接觸點(diǎn)是否可靠（一般可通過查看輸入LED指示燈或直接測(cè)量輸入端），若輸入信號(hào)未能傳到PLC，則應(yīng)去檢查輸入對(duì)應(yīng)的外部回路；若輸入信號(hào)已經(jīng)采集到，則再看PLC是否有相應(yīng)輸出指示，若沒有，則是內(nèi)部程序問題或輸出LED指示燈問題；若輸出信號(hào)已確信發(fā)出，則應(yīng)去檢查外部輸出回路（從PLC輸出往后檢查）。

　　在輸出回路中，由于短路或其它原因造成PLC輸出點(diǎn)在內(nèi)部粘滯，只需將其接線換至另一予留的空接線點(diǎn)上，同時(shí)修改相應(yīng)程序，將原輸出標(biāo)號(hào)改為新地址號(hào)即可。

　　PLC雖然適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，使用中也應(yīng)注意盡量避免直接震動(dòng)和沖擊、陽光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過多、發(fā)熱體附近應(yīng)用；避免導(dǎo)電性雜物進(jìn)入控制器。