工業(yè)PLC的應(yīng)用需要注意哪些問題？

一、工作環(huán)境

1. 溫度

PLC要求環(huán)境溫度在0~55℃，安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大，基本單元和擴(kuò)展單元之間要有30mm以上間隔;開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉窗，防止太陽光直接照射;如果周圍環(huán)境超過55℃，要安裝電風(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)。

2. 濕度

為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85%(無凝露)。

3. 震動

應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動源，防止振動頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)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。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣凈化裝置。

5. 電源

PLC供電電源為50Hz、220(110%)V的交流電，對于電源線來的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。對于可靠性要求很高的場合或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境，可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。

FX系列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(guān)或接近開關(guān))提供直流24V電源。當(dāng)輸入端使用外接直流電源時，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯誤信息。

二、安裝與布線

1. 動力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙膠線連接。

2. PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。

3. PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。

4. PLC基本單元與擴(kuò)展單元以及功能模塊的連接線纜應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)，以防止外界信號的干擾。

5. 交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線，避免并行。

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(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當(dāng)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(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。

2. 輸出連接

(1)輸出端接線分為獨(dú)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只能用同一類型、同一電壓等級的電源。

(2)由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板，因此，應(yīng)用熔絲保護(hù)輸出元件。

(3)采用繼電器輸出時，所承受的電感性負(fù)載的大小，會影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負(fù)載時選擇繼電器工作壽命要長。

(4)PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續(xù)流管保護(hù)，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(hù)。

四、外部安全電路

為了確保整個系統(tǒng)能在安全狀態(tài)下可靠工作，避免由于外部電源發(fā)生故障、PLC出現(xiàn)異常、誤操作以及誤輸出造成的重大經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡事故，PLC外部應(yīng)安裝必要的保護(hù)電路。

(1)急停電路。對于能使用戶造成傷害的危險負(fù)載，除了在控制程序中加以考慮之外，還應(yīng)設(shè)計(jì)外部緊急停車電路，使得PLC發(fā)生故障時，能將引起傷害的負(fù)載電源可靠切斷。

(2)保護(hù)電路。正反向運(yùn)轉(zhuǎn)等可逆操作的控制系統(tǒng)，要設(shè)置外部電器互鎖保護(hù);往復(fù)運(yùn)行及升降移動的控制系統(tǒng)，要設(shè)置外部限位保護(hù)電路。

(3)可編程控制器有監(jiān)視定時器等自檢功能，檢查出異常時，輸出全部關(guān)閉。但當(dāng)可編程控制器CPU故障時就不能控制輸出，因此，對于能使用戶造成傷害的危險負(fù)載，為確保設(shè)備在安全狀態(tài)下運(yùn)行，需設(shè)計(jì)外電路加以防護(hù)。

(4)電源過負(fù)荷的防護(hù)。如果PLC電源發(fā)生故障，中斷時間少于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(diǎn)均同時斷開;當(dāng)電源恢復(fù)時，若RUN輸入接通，則操作自動進(jìn)行。因此，對一些易過負(fù)載的輸入設(shè)備應(yīng)設(shè)置必要的限流保護(hù)電路。

(5)重大故障的報(bào)警及防護(hù)。對于易發(fā)生重大事故的場所，為了確?？刂葡到y(tǒng)在重大事故發(fā)生時仍可靠的報(bào)警及防護(hù)，應(yīng)將與重大故障有聯(lián)系的信號通過外電路輸出，以使控制系統(tǒng)在安全狀況下運(yùn)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(fā)生的電壓沖擊危害。PLC的接地線與機(jī)器的接地端相接，接地線的截面積應(yīng)不小于2mm2 ，接地電阻小于100Ω;如果要用擴(kuò)展單元，其接地點(diǎn)應(yīng)與基本單元的接地點(diǎn)接在一起。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給PLC接上專用地線，接地點(diǎn)應(yīng)與動力設(shè)備(如電機(jī))的接地點(diǎn)分開;若達(dá)不到這種要求，也必須做到與其它設(shè)備公共接地，禁止與其它設(shè)備串連接地。接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近PLC。

六、冗余系統(tǒng)與熱備用系統(tǒng)

在石油、化工、冶金等行業(yè)的某些系統(tǒng)中，要求控制裝置有極高的可靠性。如果控制系統(tǒng)發(fā)生故障，將會造成停產(chǎn)、原料大量浪費(fèi)或設(shè)備損壞，給企業(yè)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。但是僅靠提高控制系統(tǒng)硬件的可靠性來滿足上述要求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)镻LC本身可靠性的提高是有一定的限度。使用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)就能夠比較有效地解決上述問題。

1. 冗余控制系統(tǒng)

在冗余控制系統(tǒng)中，整個PLC控制系統(tǒng)(或系統(tǒng)中最重要的部分，如CPU模塊)由兩套完全相同的系統(tǒng)組成。兩塊CPU模塊使用相同的用戶程序并行工作，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(dāng)主CPU發(fā)生故障時，備用CPU自動投入運(yùn)行。這一切換過程是由冗余處理單元RPU控制的，切換時間在1~3個掃描周期，I/O系統(tǒng)的切換也是由RPU完成的。

2. 熱備用系統(tǒng)

在熱備用系統(tǒng)中，兩臺CPU用通訊接口連接在一起，均處于通電狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，由主CPU通知備用CPU，使備用CPU投入運(yùn)行。這一切換過程一般不太快，但它的結(jié)構(gòu)有比冗余系統(tǒng)簡單。