一、简介
多年来，可编程控制器(以下简称PLC)从出现到现在，实现了从接线逻辑到存储逻辑的飞跃。其功能由弱到强，实现了从逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了从单一设备的简单控制到胜任运动控制、过程控制、分布式控制的跨越。今天的PLC在处理模拟、数字运算、人机界面、网络等方面的能力都有了很大的提高，已经成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越重要的作用。
二、 PLC PLC的应用领域
目前，PLC已广泛应用于国内外钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、纺织、交通、环保、文化娱乐等行业，其用途主要分为以下几类：
1.开关逻辑控制
用逻辑控制和顺序控制代替传统的继电器电路，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控和自动化生产线。如注塑机、印刷机、订书机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀生产线等。
2.工业过程控制
在工业生产过程中，有一些连续变化的量(即模拟量)，如温度、压力、流量、液位、速度等。PLC采用相应的A/D、D/A转换模块和各种控制算法程序处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中广泛使用的调节方法。过程控制广泛应用于冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合。
3.运动控制
PLC可用于控制圆周运动或直线运动。一般采用专用的运动控制模块，如可以驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛应用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4.数据处理
PLC具有数学运算(包括矩阵运算、函数运算和逻辑运算)、数据传输、数据转换、排序、查表、位操作等功能，能够完成数据采集、分析和处理。数据处理一般用于一些大型控制系统，如造纸、冶金、食品工业等。
5.通信和网络
PLC通信包括PLC之间的通信和PLC与其他智能设备之间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都有通讯接口，通讯非常方便。
三、PLC的应用特点
1.可靠性高，抗干扰能力强。
高可靠性是电气控制设备的关键性能。由于PLC采用现代大规模集成电路技术和严格的生产工艺，其内部电路采用先进的抗干扰技术，可靠性高。与同规模的继电器接触器系统相比，电气接线和开关触点减少到数百个甚至数千个，故障大大减少。此外，PLC具有硬件故障自检功能，当出现故障时能及时发出报警信息。在应用软件中，用户还可以编写外围设备的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路和设备也能获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极其可靠。
2.设施齐全，功能完善，适用性强。
如今，PLC已经形成了各种规模的系列产品，可用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能外，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。各种功能单元大量涌现，使得PLC渗透到位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。再加上PLC通讯能力的增强和人机界面技术的发展，用PLC组成各种控制系统是非常容易的。
3.易学易用，受到工程技术人员的欢迎。
PLC是用于工业自动化的工业控制设备
4.该系统的设计具有工作量小、维护方便、易于改造等优点。
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备的外部接线，缩短了控制系统的设计和建设周期，日常维护也更加容易。更重要的是，它使得同样的设备通过改变程序来改变生产工艺成为可能。这特别适用于多品种、小批量生产的场合。
四、PLC应用中应注意的问题
PLC是一种用于工业生产自动控制的设备，可以不采取任何措施直接在工业环境中使用。然而，尽管有上述高可靠性和强抗干扰能力，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强，或者安装使用不当，都可能造成程序错误或运算错误，导致输入错误和输出错误，从而导致设备失控和误操作，无法保证PLC的正常运行。提高PLC控制系统的可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，在设计、安装、使用和维护上要高度重视，多方合作才能完善问题，有效增强系统的抗干扰性能。因此，在使用中应注意以下问题：
1.作业环境
(1)温度
PLC要求环境温度为0~55，安装时不能放在发热量高的元器件下面，周围通风散热空间要足够大。
(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)。
(3)振动
PLC应远离强振动源，以防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免地振动时，必须采取减震措施，比如使用减震胶。
(4)空气
避免腐蚀性和易燃气体，如氯化氢和硫化氢。对于空气中有较多灰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内。
(5)电源
PLC对电力线造成的干扰有一定的抵抗力。在可靠性高或电源干扰严重的环境中，可安装带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地面的干扰。通常，PLC的输入端有一个DC 24V输出。当在输入端使用外部DC电源时，应选择DC稳压电源。由于整流器和滤波器电源共用，由于纹波的影响，PLC很容易接收到错误信息。
2.控制系统中的干扰及其来源
现场电磁干扰是PLC控制系统中最常见、最容易受到影响的因素之一。所谓治标先治本，找出问题，才能提出解决方案。因此，有必要了解现场干扰源。
(1)干扰源及一般分类
影响PLC控制系统的干扰源大多产生在电流或电压变化剧烈的部位。原因是电流变化对设备产生磁场和电磁辐射。磁场的变化产生电流，电磁波高速产生电磁波。一般来说，电磁干扰根据干扰模式的不同分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号与地之间的电位差，主要由电网串联、地电位差和空间电磁辐射在信号线上感应出的共模(同向)电压叠加而成。共模电压可通过非对称电路转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏(这是某些系统I/O模块损坏率高的主要原因)。这种共模干扰可以是DC干扰，也可以是交流干扰。差模干扰是指作用在信号两极之间的干扰电压，主要由信号间空间电磁场的耦合感应和不平衡电路对共模干扰的转换引起。这种干扰叠加在t上
控制柜内高压电器，感性负载大，布线混乱，容易对PLC造成一定干扰。
信号线引入的干扰
与PLC控制系统相连的各种信号传输线，除了传输各种有效信息外，总会有外界干扰信号侵入。这种干扰主要有两种途径：一种是通过变送器电源或常用信号仪表电源串联的电网干扰，这种干扰往往被忽略；第二，信号线受到空间电磁辐射的感应干扰，也就是信号线受到外界的感应干扰，这是非常严重的。信号引入的干扰会造成I/O信号异常运行，大大降低测量精度，严重时会造成元器件损坏。
混沌接地系统的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。正确的接地不仅可以抑制电磁干扰的影响，还可以抑制来自设备的干扰；但是，错误的接地会引入严重的干扰信号，使PLC系统无法正常工作。
来自PLC系统内部的干扰
主要由系统中元器件与电路之间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路的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，元器件的不匹配使用等。
变频器干扰
一是变频器启动和运行过程中产生的谐波对电网造成传导干扰，造成电网电压畸变，影响电网供电质量；第二，变频器的输出会产生强烈的电磁辐射干扰，影响外围设备的正常工作。
3.主要抗干扰措施
(1)合理处理电源，抑制电网引入的干扰。
对于电源引起的电网干扰，可安装屏蔽层比为1:1的隔离变压器，以减少设备对地干扰，也可在电源输入端串联LC滤波电路。如图1所示。
(2)安装和布线
PLC的电源线、控制线、电源线和I/O线应分开布线，隔离变压器与PLC和I/O用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开。如果交流线和DC线一定要分开捆绑在同一个线槽里，有条件的话最好分开线槽走线，这样既能让它们有尽可能大的空间距离，又能把干扰降到最低。
PLC应远离焊机、大功率硅整流器件、大功率设备等强干扰源，不能与高压电器安装在同一开关柜内。在机柜中，PLC应远离电源线(它们之间的距离应大于200毫米)。与PLC安装在同一机柜中的感性负载，如大功率继电器和接触器的线圈，应与RC消弧电路并联。
PLC的输入输出要分开布线，开关量和模拟量也要分开敷设。模拟信号应采用屏蔽线传输，屏蔽层的一端或两端应接地，接地电阻应小于屏蔽电阻的1/10。
交流输出线和DC输出线不要用同一根电缆，输出线尽量远离高压线和电源线，避免平行。
(3)I/O端子接线输入接线
输入接线一般不会太长。但如果环境干扰小，电压降不大，输入接线可以适当长一些。
输入/输出线不能使用同一根电缆，输入/输出线应该分开。
尽可能以常开触点的形式连接到输入端，使梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。
输出连接
输出端子接线分为独立输出和公共输出。在不同的组中，可以使用不同类型和电压水平的输出电压。但同一组中的输出只能使用同一类型和电压等级的电源。
因为PLC的输出组件封装在印刷电路板上并连接到
良好的接地是保证PLC可靠运行的重要条件，可以避免意外的电压冲击。接地通常有两个目的，一是为了安全，二是为了抑制干扰。完善的接地系统是防止PLC控制系统电磁干扰的重要措施之一。
安全或电源接地
系统接地
信号和屏蔽接地
(5)抑制变频器干扰
变频器的干扰处理一般有以下几种方式：
增加一个隔离变压器主要是针对来自电源的传导干扰，可以在隔离变压器之前阻断大部分传导干扰。
使用滤波器，滤波器抗干扰能力强，还具有防止设备本身的干扰传导到电源的作用，有的还具有吸收峰值电压的作用。
使用输出电抗器，在变频器和电机之间增加交流电抗器主要是为了减少变频器输出在能量传输过程中产生的电磁辐射，影响其他设备的正常工作。
PLC控制系统中的干扰是一个非常复杂的问题，在抗干扰设计中要综合考虑各种因素，合理有效地抑制干扰，使PLC控制系统能够正常工作。随着PLC应用领域的不断扩大，如何高效、可靠地使用PLC已成为其发展的重要因素。
五、PLC设备的PLC连接
PLC常用的输入设备有按钮、行程开关、接近开关、转换开关、码盘、各种传感器等。输出设备有继电器、接触器、电磁阀等。正确连接输入输出电路是保证PLC安全可靠运行的前提。
1、PLC和主要电气设备之间的PLC连接
该图是与按钮、行程开关和转换开关等主要命令电气输入设备的连接示意图。图中的PLC为DC sink输入，即所有输入点共用一个公共端子COM，COM端子有一个DC24V电源。如果是分组输入，也可以参考下图的方法进行分组连接。
PLC和主要电气输入设备之间的连接
2、 PLC和旋转编码器之间的连接
旋转编码器是一种光电旋转测量装置，它直接将测得的角位移转换成数字信号(高速脉冲信号)。因此，旋转编码器的输出脉冲信号可以直接输入到PLC中，由PLC的高速计数器对脉冲信号进行计数，得到测量结果。不同类型的旋转编码器具有不同的输出脉冲相位。有的旋转编码器输出A、B、Z三相脉冲，有的只有A、B两相，最简单的只有A相.
旋转编码器和PLC之间的连接
如图，是输出两相脉冲的旋转编码器与FX系列PLC的连接示意图。编码器有4根引线，其中2根是脉冲输出线，1根是COM端子线，1根是电源线。编码器的电源可以是外接电源，也可以直接使用PLC的DC24V电源。电源的“-”端应接编码器的COM端，“”端应接编码器的电源端。编码器的COM端接PLC输入的COM端，A、B两相脉冲输出线直接接PLC的输入端。连接时，注意PLC输入的响应时间。有些旋转编码器还有屏蔽线，使用时要接地。
3、 PLC和传感器之间的连接
传感器种类繁多，输出方式也各不相同。使用接近开关、光电开关等二线制传感器时，由于传感器的漏电流较大，可能会出现错误的输入信号，从而导致PLC的误动作。这时可以在PLC的输入端并联旁路电阻R，如图所示。当漏电流小于lmA时，其影响可以忽略。
PLC和双线传感器之间的连接
其中：I为传感器的漏电流(mA)，UOFF为PLC的低电平输入电压的上限值(V)，RC为PLC的输入阻抗(k)，RC的值根据输入点的不同而不同。4、PLC和dip开关之间的PLC连接。
如果PLC控制系统中的一些数据需要修改
如图所示，四个dip开关装配在一起，每个dip开关的COM端子连接在一起，并连接到PLC输入侧的COM端子。每个dip开关的四条数据线按一定顺序连接到PLC的四个输入点。从图中可以看出，dip开关的使用占用了很多PLC输入点，没有必要，所以一般不采用这种方式。
4位dip开关和PLC之间的连接
5、PLC和输出设备开关之间的PLC连接
PLC与输出设备连接时，输出设备(负荷)对应的不同组(不同公共端子)输出点的电压类型和等级可能不同，但同一组(同一公共端子)输出点的电压类型和等级应相同。需要根据输出设备电压的类型和电平来决定是否成组连接。以FX2N为例说明PLC与输出设备的连接方法。图中的连接是输出器件电源相同的情况，所以每组的公共端连在一起，否则就成组连接。图中只显示了Y0-Y7输出点与输出设备的连接，其他输出点的连接方式类似。
PLC和输出设备之间的连接
6、 PLC和感性负载之间的连接
PLC的输出端经常与感性输出设备(感性负载)相连，为了防止感性电路断开时产生的电压对PLC内部输出元件造成损坏。因此，当PLC与感性输出设备连接时，如果是DC感性负载，续流二极管应两端并联；如果是交流感性负载，阻容吸收电路要两端并联。如图所示。
PLC和感应输出设备之间的连接
图中续流二极管可选用额定电流为1A，额定电压大于3倍电源电压；电阻值可为50 ~ 120，电容值可为0.1~0.47F，电容的额定电压应大于电源的峰值电压。接线时注意续流二极管的极性。
7、PLC和七段LED显示器之间的连接
PLC可以通过开关量直接输出与七段LED显示的连接，但如果PLC控制多位LED七段显示，则需要的输出点很多。
PLC与两位七段LED灯光显示器的连接
如图所示，电路中采用具有锁存、解码和驱动功能的芯片CD4513驱动共阴极LED七段显示器，两个CD4513的数据输入端A至D共用PLC的四路输出信号，其中A为最低位，D为最高位。LE是锁存使能输入。在LE信号的上升沿，数据输入端输入的BCD数被锁存在片内寄存器中，并被解码和显示。如果输入的不是十进制数，显示屏会熄灭。当LE为高电平时，显示的数字不受数据输入信号的影响。很明显，n个显示器占用的输出点数为p=4 n，如果PLC中使用继电器输出模块，则应在与CD4513相连的PLC输出端连接上拉电阻，防止输出继电器的触点断开时CD4513的输入端悬空。当PLC输出继电器的状态发生变化时，其触点可能会抖动，因此应先发送数据输出信号，待信号稳定后，利用LE信号的上升沿将数据锁存到CD4513中。
回顾唐子红
