PLC应用领域知识汇编

PLC应用领域知就编

目录

目录...............................................................................1

1.PLC应用领域有哪些？.............................................................2

1.1.开关量的逻辑控制.........................................................2

1.2.模拟量控制...............................................................3

1.3.过程控制和运动控制.......................................................4

????用于信号监控............................................................5

1.5.数据处理.................................................................6

1.6.通信及联网...............................................................6

??PLC的应用特点................................................................7

??可靠性高，抗干扰能力强..................................................7

??配套齐全，功能完善，适用性强...........................................8

????易学易用，深受工程技术人员欢迎.........................................8

????系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造...............................8

??Q?PLC应用中需要注意问题........................................................8

????工作环境................................................................8

????温度..............................................................9

????湿度..............................................................9

??????震动..............................................................9

99%空气0

??????电源..............................................................9

????控制系统中干扰及其来源.................................................9

????干扰源及一般分类..................................................9

????PLC系统中干扰的主要来源及途径...................................10

??????主要抗干扰措施.........................................................11

??????电源的合理处理，抑制电网引入的干扰..............................11

??????安装与布线.......................................................11

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????????1/0端的接线.....................................................11

????????正确选择接地点，完善接地系统....................................12

????????对变频器干扰的抑制...............................................13

??。?结束语........................................................................13

1.PLC应用领域有哪些?

随着编程控制器（以下简称PLC）技术的进步，从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻

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、过程控制和集散控制等各种任务的跨越。今天的在处理

模队量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，已日益成为工业控制装置家

族中一个重要的角色。

这是一张典型的PLC控制系统的框图

目前，PLC控制器在国内外已广泛应用于钢铁、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个行业，其主要的应用领域可以概括为以下这6

大方面：

1.1.开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序

控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订

书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几

百、几千，甚至几万点，由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制，所控制的

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逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的、即时的、延时的、不需计数的、需要计数的、

固定顺序的、随机工作的等等，都可进行。

PLC的硬件结构是可变的，软件程序是可编的，用于控制时，非常灵活。必要时可编写多

套或多组程序，依需要调用。它很适用于工业现场多工况、多状态变换的需要。

用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有

工业行业都需要用到它。目前，PLC首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能

方便并可靠地用于开关量的控制。

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1.2.模拟量控制

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模

拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D

转奂及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量

控制。

模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连

续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。

作为一种工业控制电子装置，PLC若不能对这些量进行控制，那就是一大不足，为此各

PLC厂家都在这方面进行大量的开发。目前，不仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就连小

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型机，也能进行这样的控制。PLC进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A/D、

D/A单元。它也是I/O单元，不过是特殊的I/O单元。

A/D单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送入PLC；D/A单元，是把PLC的

数字量转换成模拟量，再送给外电路。作为一种特殊的I/O单元，它仍具有I/O电路抗干扰、

内外电路隔离、与输入输出继电器（或内部继电器，它也是PLC工作内存的一个区，可读写）

交段信息等特点。

这里的A/D中的A,多为电流或电压，也有温度（电阻）。D/A中的A,多为电压或电流。

电压、电流变化范围多为0〜5V,0-10V,4〜20mA,有的还可处理正负值的。这里的D,

小型机多为8位二进制数，中、大型多为12位二进制数。A/D、D/A有单路，也有多路。多

路占的输入输出继电器多。有了A/D、D/A单元，余下的处理都是数字量，这对有信息处理能

力的PLC并不难。中、大型PLC处理能力更强，不仅可进行数字的加、减、乘、除，还可开

方、插值，还可进行浮点运算，有的还有PID指令，可对偏差制量进行比例、微分、积分运

算，进而产生相应的输出，计算机能算的它几乎都能算。

这样，用PLC实现模拟量控制是完全可能的。

PLC进行模拟量控制，还有A/D、D/A组合在一起的单元，并可用PID或模糊控制算法

实现控制，可得到很高的控制质量。用PLC进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的

同时，开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如PLC方便。

当然，若纯为模拟量的系统，用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。

1.3.过程控制和运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量

I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱幼步进电机

或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功

能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

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实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有运动控制。运动控制主要指对工作对象的位置、

速度及加速度所做的控制。可以是单坐标，即控制对象作直线运动；也可是多坐标的，即控制

对象作平面、立体，甚至角度变换等运动。有时还可控制多个对象，而这些对象间的运动可能

还要有协调。如机床部件的位移，常以数字量表示。

运动控制，有效的办法是NC,即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机

的控制技术。当今已很普及，并也很完善。目前，先进国家的金属切削机床，数控化的比率已

超过40%〜80%,有的甚至更高。

PLC也是基于计算机的技术，并日益完善。PLC可接收计数脉冲，频率可高达几k到几

十k赫兹，可用多种方式接收这脉冲，还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能，脉冲频

率也可达几十k,有了这两种功能，加上PLC有数据处理及运算能力，若再配备相应的传感器

（如旋转编码器）或脉冲伺服装置，则完全可以依NC的原理实现种种控制。

高、中档的PLC还开发有NC单元，或运动单元，可实现点位控制。运动单元还可实现

曲线插补，可控制曲线运动。所以，若PLC配置了这种单元，则完全可以用NC的办法，进

行数字量的控制。新开发的运动单元，甚至还发行了NC技术的编程语言，为更好地用PLC

进行数字控制提供了方便。

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过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工'业控制计算机，PLC能编

制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节

方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC乜具有此功能模块。PID处理一般是运

行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

用于信号监控

PLC自检信号很多，内部器件也很多，多数使用者未充分发挥其作用。其实，完全可利用

它进行PLC自身工作的监控，或对控制对象进行监控。对一个复杂的控制系统，特别是自动

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控制系统，监控以至进一步能自诊断是非常必要的，它可减少系统的故障，出了故障也好查找,

可提高累计平均无故障运行时间，降低故障修复时间，提高系统的可靠性。

现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、

查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的

参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印

制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统：也可■用于过程控制系统,

如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

随着PLC技术的发展，其数据存储区越来越大。如德维森公司的PLC,其数据存储区（DM

区）可达到9999个字。这样庞大的数据存储区，可以存储大量数据。数据采集可以用计数器，

累计记录采集到的脉冲数，并定时地转存到DM区中去.数据采集也可用A/D单元，当模拟

量转换成数字量后，再定时地转存到DM区中去。PLC还可配置上小型打印机，定期把DM

区的数据打出来。

PLC也可与计算机通讯，由计算机把DM区的数据读出，并由计算机再对这些数据作处

理。这时，PLC即成为计算机的数据终端。

1.6.通信及联网

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PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工

厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系

统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

PLC联网、通讯能力很强，不断有新的联网的结构推出。

PLC可与个人计算机相连接进行通讯，可用计算机参与编程及对PLC进行控制的管理，

使PLC用起来更方便。

为了充分发挥计算机的作用，可实行一台计算机控制与管理多台PLC,多的可达32台。

也可一台PLC与两台或更多的计算机通讯，交换信息，以实现对PLC控制系统的监控。PLC

与PLC之间可以通讯，可一对一通讯，也可几个PLC通讯，还可多到几十、几百个PLC通讯。

PLC与智能仪表、智能执行装置(如变频器)，也可联网通讯，交换数据，相互操作。可联

接成远程控制系统，系统范围面可大到10公里或更大。可组成局部网，不仅PLC,而且高档

计算机、各种智能装置也都可进网。可用总线网，也可月环形网；网还可套网；网与网还可桥

接。联网可把成千上万的PLC、计算机、智能装置组织在一个网中，网间的结点可直接或间接

地通讯、交换信息。

联网、通讯，正适应了当今计算机集成制造系统(C1MS)及智能化工厂发展的需要。它可

使工业控制从点、到线再到面，使设备级的控制、生产线的控制、工厂管理层的控制连成一个

整体，进而可创造更高的效益。这个无限美好的前景，已越来越清楚地展现在我们这一代人的

面前。

PLC的应用特点

可靠性高，抗干扰能力强

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高可靠性是电气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。使用PLC构成控

制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百共至数T分之

一，故障也就大大降低。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警报

信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外

的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。

配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，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，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。多种

多样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通信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。

易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC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

图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理

和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。

系统的设计，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外部的接线，使控制系统设计及建造

的周期大为缩短，同时日常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而改变

生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。

??.PLC应用中需要注意问题

PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一•般不需要采取什么措施，就可以直接在工

业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶

劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入

并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC

控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、

安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。

因此在使用中应注意以下问题：

??.1.工作环境

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温度

PLC要求环境温度在0~55C,安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空

间应足够大。

??.1.2.湿度

为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。

震动

应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10〜55Hz的频繁或连续振动。当使用环境

不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。

??.1.4.空气

避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体

的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。

??.1.5.电源

PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重

的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都

有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为

普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。

??.2.控制系统中干扰及其来源

现场电磁干扰是PLC控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的因素之一，所谓治标

先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法。因此必须知道现场干扰的源头。

??.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。

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??.2.2.PLC系统中干扰的主要来源及途径

??.2.2.1.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，专动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过瑜电线路传到电源原边。

??.2.2.2.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。

??.2.2.3,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。

??.2.2.4.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(EMC)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。

??.2.2.5.来自PLC系统内部的干扰

主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电

路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

??226变频器干扰

一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电

网的供电质量；二是变频器的输山会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。

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??.3.主要抗干扰措施

??.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。如图1所示

??.32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

干次降到最低限度。

•PLC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。

•PLC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l/10o

・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。

??.3.3.I/O端的接线

??.3.3.1.输入接线

・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。

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・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潜原理图一致，便于阅

读。

??.3.3.2.输出连接

•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。

??34.正确选择接地点，完善接地系统

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。接地

的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干优。完善的接地系统是PLC控制系统

抗电磁干扰的重要措施之一。

PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PL