PLC设备应用与维护

PLC设备应用与维护

寇高建

新疆博天环境技术有限公司新疆乌鲁木齐830002

摘要：PLC在工业自动化控制领域中具有不可或缺的地位，详细介绍PLC在工业控制中影响PLC运行的主要因素。与此同时介绍了PLC的干扰因素，对PLC应用中的问题进行了广泛地分析，并且体现了PLC的稳定可靠性、安全性、可扩展型、可维护性的优点，对于提升整体工业技术自动化科技水平、竞争力有着十分重要的意义。下面就对Plc设备应用与维护进行分析，以供参考。

关键词：Plc设备；可编程控制；维护

1PLC工作原理

PLC作为一种先进的数字化运算操作电子体系，其主要由存储器、电源、多种功能模块、中央处理单元（CPU）及输入输出接口电路等各个部分组成。PLC主要是一种适宜用在工业领域的计算机系统，它可以取代继电器进行逻辑控制[1]。其中的CPU是该设备的核心部分，主要负责从编程器系统内部键入用户必需的流程及相关数据，然后发送、存储。同时利用输入/输出设备及时接收现场数据状态，而较常用的中央处理器包括通用微处理器、单片微处理器等。不同类型的存储器均由用户和系统存储器两部分组成，其中用户部分主要储存依照各种不同任务编写出来的PLC各项程序，及程序中的不同数值数据；而系统存储器部分主要储存整个系统程序，任何一名用户无权更改。至于输入/出端口负责接收、采集开关量（电位器、传感器等）输入/模拟的各种信号，并连接被控制对象中的多种执行元件。

2控制系统中干扰及其来源

2.1干扰源及一般分类影响

PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压叠加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流，亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

2.2PLC系统中干扰的主要来源及途径

强电干扰：PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。

柜内干扰：控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。

来自信号线引入的干扰：与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。

来自接地系统混乱时的干扰：接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。

3对PLC设备的抗干扰、维护的措施

3.1电源的合理处理，抑制电网引入的干扰。对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。

3.2安装与布线、动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开走线，如必须在同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到最低限度。

3.3PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线（二者之间距离应大于200mm）。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。

3.4PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

3.5交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

3.6I/O端的接线：

①输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。

②输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。

4加强对PLC设备的维护

PLC设备的各元器件组成中，各种设备均有一定的使用期限，通常情况下，继电器使用寿命高达几百万次，电解电容使用期限约3年，维修PLC设备时，需要同步做好有关档案记录，主要包括设备及其内部器件启用与更换时间，维修运行记录，各种图纸、程序清单及说明书等。在自动化生产线运行过程中，有些故障问题会重复出现，查阅维修记录将会提升排查速度。对PLC设备实施日常维护的过程中，需及时更换PLC各种部件，并及时切断PLC电源，禁止带电操作。检查PLC设备时，着重考虑环境因素，注意观察PLC运行环境是否合格，供电电压和粉尘是否处于有效范围内，PLC设备的内部接插线接触是否良好，电解电容和锂电池所用时间是否符合说明书要求。在具体维护过程中，还要注意检查连接电缆是否老化，或者受到外力破坏，当线体极易发生振动时，需确保对接线端子的紧固。完成PLC设备维护工作后，及时清理维修垃圾，因为剪下来的导线可能诱发设备短路。同时太多尘土则可能诱发接触不良，为了避免大量粉尘进入PLC设备内部，需要定期清扫粉尘。如果发现PLC设备亏电指示灯发亮，则需快速和供应商联系，更换专用电池，以免丢失内部程序，导致线体停产。随着科技的发展，借助记忆存储作用可缓解电量不足引起的程序问题，确保线体快速恢复正常。除此之外，受到外部环境因素、使用时间的影响，PLC设备极易受到干扰，且这种干扰所致的参数差异在维护、排查故障时难以查出，浪费大量时间，故需提前考虑PLC设备抗干扰问题。因为外部雷电，无线电广播引起的辐射干扰，或者内部信号电缆引起的互相干扰极易影响到PLC设备正常运行，故需对PLC设备输入电源实施稳定处理，以免发生太大的电压变动，造成系统故障。在选用电缆时，一定要选用质量高的屏蔽电缆，从而降低动力线带来的电磁干扰。并且要合理选择PLC设备接地点，不断改进接地系统，采用多种接地方式，进一步解决高电压产生的PLC外壳带电问题。

结束语：

总之，在自动化生产线中采用PLC设备，故障多出现在一次检出元件和终端执行元件中，但也需注意电磁干扰对于PLC设备带来的不良影响。通过不断改进流程，针对PLC设备制定出科学合理的维护制度，并切实做好清理、记录等各项工作。一旦出现了故障问题，需要及时的对比指示灯，翻阅图纸，进而快速找出问题，缩短维护时间，提高运行效率。

参考文献：

[1]张全伟.Plc设备应用与维护[J].数字技术与应用，2010，2（03）：85-88.

[2]陈树华.郭宝强.汽车生产线PLC电控设备的维护[J].汽车工程师，2009，7（08）：186-188.