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一、前言
plc，即可編程邏輯控制器，它具有編程功能，當需要改變被控制的工藝時，只需要修改一下原來的程序即可，因而在工業生產中應用十分廣泛。目前，PLC已經廣泛應用于各種機械加工和生產控制中，在煤礦開采、機械制造、石化工業等眾多行業中，PLC都發揮著重要的作用。既然PLC應用如此廣泛，那么，對于技術人員來講，掌握PLC控制系統的設計方法就顯得尤為重要。下面，本文就對PLC控制系統的設計進行一點淺顯地探討。
二、PLC控制系統設計的基本內容
1、擬定控制系統設計的技術條件。設計PLC控制系統，首先要擬定控制系統的技術條件，它是整個設計的依據。2、根據需要控制的對象，以及對控制的要求，選擇合適的輸入設備，常見的輸入設備有限位開關、按鈕等。3、PLC的選擇。PLC是控制系統的核心部件，選擇時要根據控制的要求，選擇既能滿足要求，又能盡量節省開支的PLC，即根據需求“量體裁衣”。4、編制PLC的I/O分配表，繪制輸入I/O端子接線圖。5、編寫軟件規格說明書，然后再用相應的編程語言，如梯形圖等，進行程序設計。6、設計操作臺、電氣柜及非標準電器部件。
設計PLC控制系統的設計流程如圖1所示。
三、PLC的選擇
目前，PLC已經廣泛應用于很多行業，人們根據每個行業的特點，研制了很多不同類型的PLC，以滿足不同行業的需求。在控制系統設計中，要根據控制要求，選擇最適合本系統的PLC。下面具體介紹如何進行選擇。
1、機型的選擇
PLC的機型很多，功能各異，在實際選擇中，應該從以下幾個方面進行考慮。
（1）機型統一
同一家企業需要多臺PLC時，應盡量選擇同一機型。這樣做的好處有以下幾點；①便于備品和配件等的管理和采購；②同一種類型的PLC，其編程方法相同，員工只需掌握一種編程方法即可以使用所有的PLC；③有利于資源共享，可以用計算機把多臺PLC聯系起來。
（2）結構和功能方面
在結構的選擇方面，如果所適用的場合生產工藝相對較為固定，且環境條件較好的話，宜用整體式結構的PLC，而如果生產工藝經常變化，且環境又比較惡劣的話，則應盡量選用模塊式結構。
在功能選擇方面，應以實用為主，如果需要控制的工程項目比較簡單，就不要選擇功能多、價格貴的高檔機，只需要選擇具備一些基本功能的低檔機就足夠了。只有在控制要求比復雜，低檔機無法滿足控制要求時，才選用高檔機。
（3）離線編程和在線編程的選擇
PLC的一個顯著的優點是具有編程功能，當我們需要被控制的工藝改變時，只需要修改一下原來的程序即可，因而給生產帶來了極大的方便。目前，根據在編程時CPU是否還能起到對工藝的控制作用，PLC的編程有離線編程和在線編程之分。前者是指當對PLC進行編程時，其CPU將停止控制作用，后者則是指在編程時，CPU仍能對現場起到控制作用。很明顯，在線編程比離線編程更為先進，但是這種類型的PLC結構復雜，價格昂貴。
2、I/O接口模塊的選擇
PLC要控制工業生產過程，必須有I/O接口模塊才行，因此，I/O 接口模塊的選擇是PLC控制系統設計的重要部分。PLC的I/O接口模塊很多，最主要的模塊有模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊，等等，下面對其選擇進行具體探討。
（1）確定I/O點數 在確定I/O點數時，應在控制系統要求的最大點數的基礎上再留出一定的余量，這樣的話，以后需要的時候還可以適當增加控制功能。另外，確定I/O點數點數時還應注意，對于同一個控制對象，如果采用的控制方法不同或編程水平不同，其I/O點數不同。
（2）開關量I/O 開關量I/O接口可從傳感器和開關（如按鈕、限位開關等）及控制設備（如指示燈、報警器、電動機啟動器等）接收信號。典型的交流輸入/輸出信號為24～240V，直流輸入/輸出信號為5～240V。盡管輸入電路因制造廠家不同而不同，但有些特性是相同的，如用于消除錯誤信號的抖動電路等。
（3）模擬量I/O 模擬量輸入/輸出接口一般用來感知傳感器產生的信號。這些接口可用于測量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設備。這些接口的典型量程為-10～+10V、0～+11V、4～20mA 或10～50mA。一些制造廠家在PLC上設計有特殊模擬接口，因而可接收低電平信號，如RTD、熱電偶等。一般來說，這類接口模塊可用于接收同一模塊上不同類型的熱電偶或RTD混合信號。
四、編程方法
編制PLC控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。
1、圖解法編程
圖解法是靠畫圖進行PLC程序設計。常見的主要有邏輯流程圖法和梯形圖法，下面分別予以介紹。
（1）邏輯流程圖法：邏輯流程圖法是把系統的工藝流程，用邏輯框圖表示出來形成系統的邏輯流程圖。用該法編程，邏輯思路清晰、輸入與輸出的因果關系及聯鎖條件明確，因此用該法編制的程序故障查找、調試和維修都很方便。
（2）梯形圖法：該法模仿繼電器控制系統的編程方法，用梯形圖語言去編制PLC程序。由于該法是通過模仿繼電器控制系統的編程方法來編程的，因此其圖形跟繼電器控制電路很相似，元件名稱也與繼電器控制電路相似。對于熟悉繼電器控制的人來說，只要把原繼電器控制電路移植到梯形圖語言中，再稍作修改，就完成了編程過程。
2、借鑒其他程序進行編程
農業從古至今一直是我國經濟基礎，在國家發展中占有重要的地位。隨著人們生活水平的提高，人們對農作物的生命期、品種都有了更高的要求，如四季能吃到綠色菜以及買到想要品種的鮮花。因此溫室現在越建越多，建溫室的重要保證參數就是植物的生長要素，即光、溫度、濕度和CO2，本論文就是論述如何用PLC技術對溫室進行控制。
一、確定控制系統方案
（一）控制對象
1.溫度
植物生長的溫度是在一個范圍內，雖然最適宜溫度植物長得很快，但是往往因為消耗有機物太多，會出現長的細長現象。控制系統的控制溫度范圍要略低于植物最適宜溫度。
2.濕度
空氣的濕度太大會造成之無病蟲害，但是要保證空氣濕度低的同時要有充足的水分由土壤供給植物。
3.光照
植物生長需要光照，這樣才能進行光合作用，不同植物的光補償點不同，因此事宜溫度范圍也不同，同時人們可以控制光照時間和強度來控制植物的生長速度。
4.CO2
植物生長需要光合作用，光合作用需要的一個物質是CO2，植物的光合作用隨著CO2的濃度增大而增強，但是濃度過高反而會抑制植物光合作用，因此二氧化碳濃度的控制范圍要與農作物相適應。
（二）PLC控制系統
PLC是可編程邏輯控制器，它可以通過編程方式完成傳統的繼電器-接觸器的邏輯控制，PLC的控制系統性能穩定，價格便宜，開發容易，性價比高，缺點就是人機交流困難。
（三）控制系統的方案確定
本控制系統方案為各參數的自動控制，當傳感器檢測的溫濕度、光照以及CO2超過范圍時，PLC控制系統會發出指令，控制執行機構如天窗的電動機等動作，使溫室參數達到用戶要求。
二、控制系統軟硬件設計
（一）控制要求
隨時檢測控制對象溫濕度、CO2濃度和光照參數，并保證參數在控制范圍內。控制系統設計流程如圖1所示。
（二）硬件設計
1.根據控制系統輸入輸出的點數，對PLC型號進行選擇
（1）PLC開關量點數確定
（2）根據PLC開關量點數確定PLC型號
由上表可得輸出點13個，輸入點14個，考慮到應有輸入輸出端子的余量，選擇S7-200cpu226型，其有24/16個I/O口。
2.模擬量模塊的選型
對于溫濕度、CO2和光強傳感器都輸出模擬信號，需要PLC擴展模擬量模塊。溫濕度傳感器分別要在溫室的上下南北四處檢測，因此輸入10路模擬量信號，因此選擇EM235模塊3個（此模塊4AI/1AO）。
3.溫濕度、光照以及CO2檢測元件選型
選擇HMD40溫度傳感器，Poi88-c光強傳感器，TGS4160型CO2傳感器以及A1203型濕度傳感器。
4.進行電路設計
控制電路簡圖如圖2所示，主電路同傳統繼電器-接觸器電路。
（三）軟件設計
以光照的控制為例，比較光照傳感器的值，如果超過上限，則打開遮光簾，如果在范圍內，則遮光裝備動作不變，低于下限值收起遮光裝備并且打開光照燈。
最后，要進行整機調試。調試時先啟動控制電路，斷開主電路，等確定程序和控制電路無誤后，在進行整機調試。
0.前言
分散控制系統英文縮寫為 DCS，隨著 DCS系統的廣泛使用，為設備安全經濟運行提供了有力保障。隨著我國電力行業的發展，DCS應用越來越廣泛。PLC是可編程邏輯控制器的英文縮寫，就其本質而言，它實際上屬于計算機的一種，用于工業控制，PLC的運行通過三個階段實現，首先是輸入采樣，然后進行程序執行，最后實現輸出刷新，這些都要借助I/O模塊來進行。就目前兩者的比較來看，無論是可靠性、開放性、靈活性，還是使用的方便性，DCS都要優于PLC。
1.DCS與PLC控制系統的性能對比
1.1兩者冗余性能對比
DCS和PLC在結構的組織上都采用的是模塊結構，中央處理器也都是采用的是通用核芯。DCS相對于PLC來說，在通用性上性能較好，相應的部件，特別是IO的類型比較少。根據實際比較和數據統計，在硬件可靠性方面，兩者相差不大，但是如果要進行熱備冗余的話，后者必須要具備相應的卡件才能進行。另一方面，就目前的情況來看，PLC在運行的時候一般沒少進行冗余配置，因為相比而言，它缺乏專門的操作系統給予支撐，再加上上面提到的卡件問題，成本投入較大。相比而言，DCS則在這方面盡顯優勢，首先是在進行這一硬件的設計時，就對這種技術具有一定的針對性，而且它有相應的系統作為支撐，成本也較低，所以目前很多模塊，比如電源模塊，控制模塊等一般都采用DCS進行冗余配置。DCS系統所有 I/O模塊都帶有 CPU，可以實現對采集及輸出信號品質判斷與標量變換，故障帶電拔，隨機更換。而在PLC模塊中，其只是簡單的電氣轉換元，不具備智能芯片，一旦出現故障，相應單元就會全部癱瘓。
1.2兩者的軟件對比
DCS和PLC兩者都采用的是專門進行高效處理的圖形和組態軟件。從方便性的角度來看，因為國內在PLC設計上的技術還不是十分成熟，軟件的提供能力不足，所以大多數軟件是從國外進口的，也就是說這些軟件是英文版的，而DCS由于國內的軟件生產能力可以滿足需求，使用起來不用擔心語言問題，顯得十分方便。再從軟件的可靠性來講，PLC控制系統因為其工作原理是固化步循方式，不容易發生故障，可靠性較DCS來講較高，可是也由于其工作方式是固定化的，所以當出現突況時，其反應和處理能力將會大打折扣；另一方面，在DCS技術上的不斷突破使得以前工作不穩定的情況有所好轉，可靠性上有了很大進步，而且它有PLC所不能比擬的優勢，那便是靈活性和實時處理能力。傳統的電廠車間以前對于控制系統的可靠性要求十分注重，相反對于實時性的要求就低得多，但是隨著規模的擴大和先進設備的增多，特備是智能設備的引進，使得控制系統實時處理能力的重要性和可靠性同等重要，所以不難理解，為什么現在很多地方的PLC都被DCS所取代了。在對模擬量的處理上，特別是在復雜邏輯方面，由于DCS具有批處理能力，而且運用了4C技術，明顯優于PLC，特別是在復雜邏輯的處理上，DCS顯得更加靈活。DCS有事故追加記憶、報表記錄、操作記錄等多項功能，DCS強調連續過程控制的精度，可實現PID、前饋、串級、多級、模糊、自適應等復雜控制，一般PLC僅具有PID功能，控制精度不如DCS高。總之，在可靠性方面，DCS要比PIC更好。
1.3網絡架構對比
我國目前的控制系統中，通用的網絡架構是雙層式的，上層是具備現場監督控制性能的網絡，下層是處理實際操作過程的網絡，而這種架構的上下層分界，就是通過控制器來實現的。從網絡的硬件設備來講，兩者區別不大，但是從拓展的性能來看，PLC不能很好的實現多個中央處理器之間的網絡連接，在連接形式上類型沒有DCS多，顯得十分單一。從實際的運用狀況來看，在很多設備比較分散，結構不是十分緊湊的廠房中，DCS能夠體現出很好的優勢，由于其可以實現多系統的網絡聯接，所以能夠很好的進行遠程化的控制，而且加上上面提到過的其優良的實時特性，在很多大型工廠中，通過DCS已經可以進行無人自動化的遠程控制了。
1.4數據庫對比
數據庫的統一性決定了數據的使用權限問題，一般控制系統都要求建立一個統一的數據庫，在這一點上，DCS和PLC是截然相反的，后者的不具備統一性，每個組件，節點和子系統，都有獨立的數據庫，并在內部進行數據儲存、分析和處理。而DCS則只有一個總數據庫，在任何環節、任何軟件狗可以使用，這使得其在運行時能夠成為一個具有強大功能的職能系統。
2.DCS與PLC控制系統的前景對比
由于我國以前理論和技術的缺乏，再加上相關的生產設備不夠完善，使得這兩類控制系都比較依賴于進口，當時DCS的價格是高于PLC的，所以為了成本考慮，許多企業運用的是后者，但是隨著我國科技的不斷發展，生產水平的不斷提高，隨著技術的發展和市場競爭的加劇，DCS價格明顯降低，而且經過改良后的新型系統體現出來的優越性能有目共睹，使得其迅速被廣泛運用。就未來的發展趨勢來看，PLC會被各項性能都比他優秀的DCS所慢慢取代，基于DCS系統的現場總線控制和遠程智能控制將成為主流。
3.結語
在對于DCS和PLC系統的對比中，雖然兩者具有一定的差異性，但是在實際運用中并沒有過多的強調兩者的優劣性，因為對于不同用戶的不同工藝需求，兩種控制產品都有不同的針對性。另一方面，隨著科技的發展，兩者的界限已經不是那么明顯，在功能上呈現出更多的趨同性。 [科]
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中圖分類號： TM571 文獻標識碼： A 文章編號：
一、前言
隨著現代技術的不斷發展，我國的信息技術發展迅速，并且取得了前所未有的成績。PLC技術是現代工業自動化技術的頂梁柱之一，對工業的發展有著巨大的作用，我們必須加強對其的研究，更好的優化PLC自動控制。
二、可編程序控制器（PLC）簡介
1、PLC的自動化控制系統概述
PLC 是 Programmable Logic Controller的縮寫，即可編程邏輯控制器。IEC（國際電工委員會） 對PLC的定義是：PLC是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。自二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC） 取代傳統繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發展，在世界各地得到了廣泛應用。2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動化領域占據著十分重要的位置，而廣泛應用于工業控制領域，成為現代工業控制的三大支柱之一。
2、PLC的基本結構
PLC 的實質就是一種可以用于工業控制的計算機，并且其硬件結構和微型計算機基本相同，都具有五大基本構件：電源、CPU、存儲器、輸入輸出接口電路（I/O 模塊）和編程設備，此外PLC還有通信模塊、功能模塊、人機界面等特有構件。PLC采用邏輯掃描技術按照順序來進行工作的，并且每進行完成輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新這三個階段便是完成了一個掃描周期，PLC 就是這樣用一定的掃描速度來重復運行這三個階段。
三、PLC的應用
可編程序控制器（PLC）的應用范圍大體上可分為以下六種：1）開關量的邏輯控制，它在這方面的應用是最廣泛的，通過實現邏輯控制和順序控制來取代繼電器；2）運動控制，這項功能已經廣泛運用于各種機械設備如機床、機器人、裝配機械等；3）模擬量控制，由于PLC具有可以將流量、溫度等模擬量值轉換為數字值的模塊，這就提供了兩種應用途徑--CPU 處理控制和轉換模塊再次轉換為模擬量來控制；4）過程控制，由于現在大中型的PLC都具有多路模擬量PID控制功能和I/O模塊，這就使PLC可以構成閉環控制來進行過程控制，因此它可以被廣泛用于鍋爐、水處理、反應堆等領域；5）數據處理，PLC都有強大的計算和處理等運算能力，這些可以進行數據的采集分析與處理；6）聯網通信，現今的PLC都可以實現PLC與PLC之間以及PLC與上位機和其他設備之間的聯網通信，進行信息的交換和共享，以構成多級分布式控制系統。
四、PLC自動化控制現狀分析
PLC技術能夠在眾多領域的到應用，并且現在的生產和控制越來越依賴于PLC技術，這說明PLC設備和技術的優點非常明顯。但是現在工業和生產環境和過程都比較復雜，PLC在當代使用中還是會存在著一些不足。
1、PLC自動化控制的優化效果
（1）控制智能化
PLC是針對外部控制的，它能夠對設備的開關、流量、溫度等一些信息進行控制。通過軟件編程，把程序輸入到PLC設備中，通過中央處理器進行集中處理 ，并且通過識別I/O點數對外部的設備進行管理和控制。這個過程是在軟件編程的輔助下進行的，選擇合適的程序和PLC設備，就能夠很好的對設備進行控制。減少人工的參與，并且整個工作流程相對流暢和穩定。
（2）工作效率高
PLC自動化控制能夠對數據進行快速的識別，并且在短時間內完成輸入和輸出信息，對設備進行控制。這些工作都由CUP進行處理的，在短時間內能夠進行高速運算，并且對命令做出反應，工作效率非常高。
2、PLC 自動化控制的缺點
PLC自動化控制還是存在一些不足的，在現在生產中，PLC自動化控制不能夠較好的適用于復雜的生產環境，并且沒有較好的穩定性，另一方面就是如果有突況PLC設備不能夠智能識別。
五、PLC自動化控制系統的優化設計
基于PLC 廣泛應用，這里擬從以下三方面來談 PLC 自動化控制系統的優化設計。
1、提高 PLC 自動化控制系統的抗干擾性
提高PLC控制系統的抗干擾能力是關系到整個系統可靠運行的關鍵。一般說來，干擾的來源主要分為電弧干擾、反電勢干擾、共模干擾、常模干擾四種情況、在大體了解了以上四種干擾的情況后，筆者結合實踐的經驗，認為應當從以下幾個方面提高PLC自動化控制系統的抗干擾性，進而優化設計PLC的自動化控制系統：
（1）電源部分防干擾方法。電源質量的好壞直接影響PLC控制系統。電源變壓器是電源部分的主要元件，故筆者認為，在較強干擾情況下，可以在PLC的交流電源輸入端加接帶屏蔽層的隔離變壓器。且變壓器的容量應比實際需要大1.2 到1.5倍左右，隔離變壓器可以抑制從電源線竄入的外來干擾，提高抗高頻共模干擾能力，屏蔽層應可靠接地。并且在條件允許的情況下，還可以在隔離變壓器前加入濾波器，干擾信號經濾波器隔離后大大減弱，增強PLC自動化控制系統的穩定性。
（2）對感性負載的解決方法，感性負載具有儲能作用，當控制觸點斷開時，電路中的感性負載會產生高于電源電壓數倍甚至數十倍的反電勢，觸點閉合時會因觸點的抖動而產生電弧，它們都會對系統產生干擾。當PLC的輸入、輸出端接有感性負載時，應在它們兩端并聯浪涌電壓抑制電路。
（3）正確選擇接地點，完善PLC裝置的接地設計。良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，完善的接地系統是PLC控制系統抗電磁干擾的重要措施之一。并且可以避免偶然發生的電壓沖擊危害。筆者結合實踐，認為PLC控制系統接地線應當采用一點接地和串聯一點接地方式。
2、提高PLC自動化控制系統的可靠性
PLC 控制系統的可靠性在很大程度上依賴于硬件電路的設計，其中包括PLC 的使用環境、電源、輸入、輸出電路等。筆者結合實踐，提出以下幾點優化設計：
（1）在PLC控制系統的使用環境方面進行優化設計。我們知道，PLC及其外部電路都是由半導體集成電路、晶體管和電阻、電容等元器件構成的，溫度和濕度以及周圍的空氣變化將直接影響這些元器件的可靠性和壽命。一般而言，PLC及其外部電路（I/O模塊、輔助電源等）可靠工作的環境溫度為0～55℃，PLC允許的相對濕度一般在35%～80% ，并且周圍空氣中不能混有塵埃、導電性粉末、腐蝕性氣體、水分、油分、油霧、有機溶劑和鹽分等，否則會引起下列不良現象：塵埃可能引起接觸不良，或使濾網的網眼堵住，使盤、柜內溫度上升；導電性粉末可能引起誤動作，絕緣性能變差和短路等。所以針對以上問題，應當采取進一步的優化措施。
（2）PLC的電源與接地。PLC本身的抗干擾能力很強，通常只需將PLC的電源與動力電源分開配線，對于電源線的干擾，一般都有足夠強的抑制能力，但是考慮到生產現場各類電氣設備頻繁啟停造成的電網電壓波動較大，所以采取交流凈化穩壓電源供電方式，一方面可使電源穩定，同時可減少設備與地之間的干擾，提高系統的可靠性。
六、結束語
近年來PLC應用廣泛，在很多領域都得到應用，并且取得了較好的效果。但是PLC還存在一些不足，這些不足影響著PLC的發展，需要我們不斷優化，來達到理想的更好效果。
前言
立體停車庫雖然在國外有了很成熟的發展，但是在我國屬于一個新興產業，立體車庫的存在很大程度上緩解了城市的動態和靜態交通的問題，合理地改善了人們的出行環境，提高了單位面積的利用價值。立體車庫采用了PLC和計算機畫面監控，通過控制組畫面就可以完成對汽車存取過程的控制，操作方式比較簡單，同時還具有維護方便，造價低廉等優點，越來越被人們所接受。
1.立體停車庫發展概況及優勢
近幾年來城市車輛的激增使得城市的靜態環境問題不斷地惡化，立體停車庫作為緩解城市靜態交通問題的有效途徑逐漸被人們接受，立體停車庫憑借自身的布置靈活、高性價比和高效率以及低能源損耗越來越多地應用在城市交通的各個方面。
PLC控制系統較其他傳統的停車自動控制系統具有很多無法比擬的優勢：
首先在控制方式上，傳統的控制器在進行自動化控制的過程中使用的是硬接線控制，通過導線將接觸線圈、控制器和開關的觸點按照邏輯關系進行組合進行控制。一旦整個系統投入使用之后，想根據實際情況在系統內部進行功能的改變和增加將非常困難，而且傳統自動化控制系統的觸點十分有限，這也影響了本身的靈活性和建設過程中的可擴展性。而PLC是通過編程來實現整個邏輯程序的控制，想改變自動化控制的部分只需要對用戶程序進行改變，這種軟連接的接線、功耗以及施工成本都很低。
其次在速度控制上，其他的自動化控制是通過繼電器的觸點通斷進行控制的，這種控制的動作因為是通過機械進行實現的，所以就會存在機械動作速度的時差，機械觸點的不規則動作會引起操作系統的失誤。而PLC的控制程序是通過指令進行半導體控制的，速度比傳統的機械結構快很多，而且在進行控制的過程中存在內部的非常嚴格的同步，也不會出現其他不規則動作。在時間的控制上，傳統的自動控制器是靠時間繼電器的滯后來實現的，不僅精度不高而且而且還非常容易受到不良環境的影響，在進行調整過程中十分困難，在PLC進行時間控制的過程中因為定時器的數量比較多，而且還可以通過客戶端進行時間調整，在控制電路上使用集成電路進行控制，因此具有較高的準確性。
最后在在進行類型數據控制的過程中，傳統的自動控制系統只能通過邏輯開關進行控制。在PLC進行控制的過程中不僅能夠進行邏輯量開關的控制，還能夠使用模擬量的控制和數據處理以及通訊聯網等多種比較復雜的控制程序進行控制。在自動化設備的維護上，傳統的控制系統一般存在大量的機械觸點，這些觸點之間的連線比較多，這就導致了設備的使用壽命較短，在進行系統的維護就比較差。而PLC一般使用的是無觸點的半導體電路進行完成的，所以具有較高的穩定性和可靠性。除此之外：PLC還具有以下特點：
1.1.PLC具有較高的抗干擾能力，一般使用大規模的集成電路，這種控制系統采用比較嚴格的制造工藝使得內部電路具有較強的抗干擾能力，確保了很高的穩定性。此外，PLC在進行控制的過程中還能夠實現自我檢測，使得整個控制過程比較安全。
1.2.PLC控制設備的配套比較齊全，功能具有較強的適用性。PLC發展到了現在已經可以用于各種規模的工廠進行控制。除了邏輯處理功能之外還具有非常強大的數字運算能力。
1.3.在進行控制系統設計的過程中建造的工作量較小，所以檢測和維護就比較方便，改造起來比較容易，而且在進行編程的時候容易上手，失誤率較低。設備整體體積比較小，因此相對于其他控制設備就具有較低的能耗。
2.立體停車庫PLC系統整體設計
從自動化的控制結構上來說，一般立體的停車庫除了頂層之外每一層都需要留出一個空位以便為載車盤提供通道，當車輛停泊在底層時就可以直接取車。如果平時將車輛存在最低層就不需要移動其他層面的載車盤使車直接駛入。在一個雙層五個車位的升降式立體車庫的兩個平面分別設計為上U平面和下M平面，上部平面可以進行升降動作，而下部平面只能進行平面移動。立體車庫共設計了六個車位，其中底層的車位是為載車盤提供上升和下降的通道，另外五個車位主要用于停放車輛。當下層的M車位的車輛進出時不需要移動其他的車盤就可以對車的位置進行平面調整。當上部平面的U車輛進出之前需要確定下方的位置是否停有車輛，如果停靠車輛需要首先進行平面的移動處理，只有保證下方的位置沒有停靠車輛才能夠進行車輛的下降，然后再進行出車的處理，在車輛完成進出處理之后要上升回到原來的位置，下圖就是一個雙層平面立體車庫的結構示意圖（圖中車位1、2、3車位處于U平面，車位4、5位于M平面，右下角的空位是便于車位進出的通道，車位通過該通道實現停靠和進出）：
3.結束語
綜上所述，采用PLC控制系統的機械車庫和傳統的自然車庫相比具有很多方面的優越性。在城市用地日益緊張的今天，這種新型的立體車庫很大程度上節約了城市用地，提高了土地單位面積的使用效率，節省了土地的開發和建設成本，為未來的城市建設提供了更為廣闊的發展空間，極大地緩解了城市交通環境惡化的問題，實現了城市環境的和諧發展，從靜態城市交通環境的角度來改善城區的整體環境。
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引言
PLC具有可編程、易于擴展、操作方便等特點，在電氣控制系統中過去繼電器為核心的控制系統可以完全被PLC所取代，目前在現代工業生產體系中PLC已是一重要的組成部分，在工業不斷發展的情況下，以PLC實現產品功能已越來越全面化和多樣化，使PLC技術有了較大的發展，以下就可編程控制器PLC的構成及其在工廠中的應用進行了簡單的分析。
1.可編程控制器PLC的構成分析
通常PLC有整體式和模塊式兩類。不管是哪一種結構，其內部組成都是非常相似的，主要如下。
1.1中央處理單元CPU
CPU的是PLC的“大腦 ”，它控制所有其它部件的操作，一般由控制電路、運算器、寄存器等組成，通過地址總線、數據總線和控制總線與存貯器、I/O接口電路聯接。中央處理單元主要完成以下任務。
1）從存貯器中讀取指令。從地址總線上給出指令的存貯地址，從控制總線上給出讀命令，從數據總線上得到讀出的指令，并存放到CPU內的指令寄存器中。
2）執行指令。對存放在指令寄存器中的指令操作碼進行譯碼，執行指令規定的操作。例如：讀取輸入信號，取操作數，執行邏輯運算和算術運算，將結果輸出等。
3）準備取下一條指令。執行完一條指令后，能根據條件產生下一條指令的地址，以便取出和執行下一條指令。在控制下，程序的指令即可以順序執行，也可以進行分支或轉移處理。
4）處理中斷。有些除了順序執行程序外，還提供了中斷處理功能。CPU通過接收I/O接口或內部的中斷請求信號，進行中斷處理。處理完畢后，再返回原地址，繼續順序執行收。
1.2存貯器
存貯器是具有記憶功能的半導體電路。存貯器包括系統程序存貯器和用戶程序存貯器。所謂系統程序，是指控制和完成PLC各種功能的程序，這些程序是由PLC的制造廠家用微機的指令系統編寫的，并固化到只讀存貯器（ROM）中；所謂用戶程序，就是使用者根據工程現場的生產過程和工藝要求編寫的控制程序。
1.3輸入/輸出接口電路
輸入/輸出接口電路用來連接主機與外部設備。為了提高抗干擾能力，一般的輸入、輸出接口均有光電隔離裝置，應用最廣泛的是由發光二極管和光電三極管組成的光電耦合器。
1.4編程器
編程器用來的運行，是對用戶程序進行寫入、檢查、修改和調試，也可以在線監視PLC的運行，是PLC最重要的外部設備，也是PLC不可缺少的一部分。它經過編程器接口與CPU聯系，完成人--機對話。
1.5電源部件
電源部件用來將外部供電電源轉換成供PLC的CPU、存儲器、I/O接口等電子電路工作所需要的直流電源，使PLC能正常工作。
2. PLC控制系統在工廠的控制分析
工業控制中PLC的應用一般是首先了解受控對象施工流程及控制要求。共中包括：控制過程的組成環節；各環節的技術要求和相互關系；輸入輸出的邏輯關系和測量方法；系統的控制方式與要求（例如：單步、步進、單周、自動循環等）。繪制工藝流程圖。選擇傳感器再根據現場信號、控制命令等條件確定輸入輸出點數然后進行PLC選型和I/O分配。
在工廠主要是在生產線上生產，在自動生產線上，常使用有軌小車來轉運工序之間的物件。小車的驅動通常采用電機拖動，電機正轉小車前進，電機反轉小車后退。也就是說主要是對電機的控制。相對于交流電機，直流電機在控制方面較為復雜一些，主要是速度調整方面，要考慮速度控制方式，啟動、停止及升降速時的加速度控制，正反轉指令控制等等。一般以直流電動機為驅動裝置的控制系統中，速度、電流閉環控制過程由傳動系統完成。可編程序控制器一般只負責速度給定控制、D些相應的啟動停止指令控制和某些張力控制系統中的電流的控制等。速度給定控制主要是對電機啟動和停止以及升降速時的加速度控制即給定曲線的斜率控制。
在直流電動機的控制系統中，一般應考慮以下幾個問題。
1）傳動系統的運行允許條件是否滿足，包括各種合閘信號是否具備，各輔助系統是否已經運行，各級故障信號是否完全消除等。
2）運行方式和操作方式是否選擇合適，區域復位信號是否具備等。
3）離合器和制動器的狀態是否允許運行，對機器設備的啟動是否存在障礙等。
4）傳動系統的速度、電流調節器是否解鎖，閉環控制是否正常等。
5）速度、電流的控制方式選擇是否合適等。
6）當各種條件都滿足時，按所要求的方式進行速度給定值控制。
7）在運行過程中，對故障停車指令的處理等。
比如在杭鋼熱帶廠生產線上的主機有直流電動機驅動。主機的輔助設備（包括：冷卻風機、平輥風機、水泵和油泵等）以及除塵風機和冷卻水箱等由交流電動機驅動。這些電動機的啟停控制與邏輯順序控制、直流電動機的激磁保護，以及各電動機的過載、過熱保護、系統運行狀態的指示和報警等都要由PLC：GE FANUC PLC系列series 90-30控制系統完成，PLC要用直流24 V電源、直流電機需要用到直流控制器，所以采用數字箱Simoreg DC Master 6RA70進行整流。
下面給出一種最常用的直流電動機一股控制邏輯框圖，如圖1所示。
圖1直流電機控制邏輯典型框圖
PLC就是一種微機控制系統，我們可以把它看成是由繼電器、定時器、計數器、移位器等組成的裝置，它對工業電氣設備的控制的主要過程是通過輸入設備也就是接受被控設備的信息或操作命令等外部輸入信息的設備輸入接線端是與外部的開關、按鈕、傳感器轉換信號等連接的端口。每個端子可等效為一個內部繼電器線圈，線圈號即輸入接點號，如圖所示。這個線圈由接到的輸入端的外部信號來驅動，其驅動電源可由的電源部件提供（如直流），也可由獨立的交流電源供給。每個輸入繼電器可以有無窮多個內部觸點，供設計的內部控制電路（即編制控制程序）時使用。然后通過內部控制電路運算和處理由輸入部分得到的信息，并判斷應產生哪些輸出。內部控制電路實際上也就是用戶根據控制要求編制的程序。
3.結束語
PLC控制系統的出現極大的節約了勞動力，通過系統控制的生產，大大的提高了生產效率，對于工業的流水線作業的作用尤甚，是原來復雜的工作變得簡單，提高了工人的生活質量，響應了國家節能減排、以人為本的政策。相信隨著科技的發展，我們的生活會越來越美好。
參考文獻：
0.引言
PLC控制系統是一種廣泛應用于工礦企業單位、滿足于實時控制要求的專用計算機系統。它的工作原理是靠存儲程序、執行指令進行信息交換處理，實現外部輸入信號到輸出信號的轉換，驅動各種類型的外部設備進行工作的自動控制系統。PLC控制系統大量采用高度集成化的CMOS電路和CPU單元，集控制、通訊、監測為一體。要實現PLC控制系統安全可靠的工作，對PLC控制系統要盡可能降低雷電帶來的損失，就必須采取系統的、綜合的防雷措施。
1.PLC控制系統的防雷措施
根據瞬間過電壓產生、危害途徑等特點，本文從配電系統防雷、控制系統網絡線路、輸入輸出設備防雷、構筑物防雷和合理接地等幾個方面論述了PLC控制系統的防雷措施。
1.1配電系統的防雷
當雷擊輸電線或雷閃放電在輸電線附近時，都將在輸電線路上形成雷電沖擊波，其能量主要集中在工頻至幾百赫的低端，容易與工頻回路渦合。雷電沖擊波從配電線路進入PLC控制系統的電源模塊以及從配電線路感應到同一電纜溝內的自控網絡線上進入PLC控制系統的通訊模塊的幾率比從天饋線和信號線路進入的要高得多。因此配電線路的防雷是控制系統防雷的重要部份。
一般的配電系統在高、低壓進線都已安裝有閥型避雷器、氧化鋅避雷器等避雷裝置，但PLC的電源機盤仍會遭受雷擊而損壞。這是因為這些措施的保護對象是電氣設備，而PLC控制設備耐過壓能力低，同時，這些避雷器啟動電壓高而且有些有較大的分散電容存在，與設備負載之間成為分流的關系，從而使加在PLC控制設備上的殘壓較高，至少高于避雷裝置的啟動電壓，一般為峰值2～2.5倍（單相殘壓不低于800V），極易造成PLC控制設備損壞。同時大型設備啟停產生的操作過電壓也是危害PLC控制系統的重要原因之一。由上述，用單一的器件或單級保護很難滿足PLC控制設備對電源的要求，所以對電源防雷應采取多級保護措施，具體級數根據各自實際情況而定。如圖所示為一典型PLC控制系統采用的三級保護方案（原有的高壓避雷器保留）。
第一級在變壓器二次側，主要泄放外線等產生的過電壓，其雷通量大，啟動電壓高（900-1800V）。第二級在各控制站PLC專用隔離變壓器前，主要泄放第一級殘壓、配電線路上感應出的過電壓和其它用電設備的操作過電壓、其電流通量居中，啟動電壓居中（470-1800V）。隔離變壓器的安裝非常重要，它能有效抑制各種電磁干擾，對雷電波同樣有效。末級在PLC專用電源模板前，主要泄放前面的殘壓，完全可達到嵌位輸出，其殘壓低，響應時間快。
1.2通訊線、天饋線、輸入輸出設備防雷
PLC控制系統通訊線一般都采用特制屏蔽雙絞線，并且一般在安裝時都是采取穿管直埋（或電纜溝）鋪設，所以雷電在此處的感應電壓不高（1KV～2KV）。但由于其直接進入PLC或計算機通訊口這一薄弱環節（正常電壓一般為正負5V，12V，24V，48V等），故損害也很大。計算機數據交換或通訊頻率是從直流到幾十兆赫茲（據系統而定），在選用避雷器件時一般都不采用氧化物避雷器，因為它的分布電容大、對高頻損耗大，除非對之進行特殊處理。選用避雷器時還應以通訊電平和頻率或速率來確定，對于比較高頻的訊號便需要特殊設計的防雷器以確保其阻抗與該系統對應，否則會有信號反射的現象。避雷器應靠近通訊接口處安裝（減小反射損耗）。
而對于PLC的I/O模板、儀表、傳感器等設備，應根據各種設備的具體情況，按設備的電壓等級配置，其工作電壓以安裝在電路中部件的額定電壓為準。防止線路在受感應雷的影響，形成過電壓或電流，造成設備損壞。除了安裝相應避雷器，有良好的接地和布線系統，安全距離外，還要按供電線路、電源線、信號線、通信線、饋線的情況采取屏蔽措施。網絡通訊線路避雷的最好方法當然是采用光纖網絡。
1.3控制站構筑物的防雷
PLC控制系統的總控站是控制和信息中心，集中了很多的計算機設備、通訊設備、儀器儀表，大多數還有電臺和天饋線，是整體生產監控、調度中心，在裝修中大量采用了鋁、鐵等金屬材料，所以對防雷的要求就更高一些，其目的是要形成均壓等電位屏蔽措施。控制站所在構筑物應安裝避雷帶、避雷網，只安裝避雷針效果不好，特別是在構筑物高度低、地勢空曠、臨近水源的地方，極易遭受各方向的各種形式的雷擊。雷電的危害途徑主要通過感應而進入自控系統，所以避雷針、帶、網的引下線應盡量多設幾條，使雷電電流有更多的分流途徑，以減小每條線上的泄放電流量從而降低感應能量。室內計算機、PLC控制系統要盡量置于遠離避雷設備的導地金屬體。
1.4合理接地
防雷的最終目的是“泄放”雷電電流，因而對防雷設備的“接地”切不可掉以輕心。一般接地主要有構筑物接地、配電系統及強電設備接地、計算機自控系統接地。如這三種接地配置不合理，極易在雷擊時通過接地網對控制系統造成反擊從而對設備造成損壞。
PLC控制系統是一個特殊用電系統，它包括以下幾種接地：系統工作地（小于4歐），直流工作地（信號屏蔽地、邏輯地等小于2歐），安全保護地（小于2歐）。在安裝時難以分開（特別是對PLC系統），對PLC系統采用聯合接地較好。接地電阻取最小值，至少小于2歐。
地網分開設置時應注意避免地網之間的閃絡。雷擊時，會在地網及附近導體中產生很高電位，地網分開，則可能造成接閃接地體向其它接地體閃絡。所以，地網之間的距離當涉及自控系統接地時應大于10M。在接地線引入室內時，若與其它地網距離太近，可局部采取既絕緣又屏蔽的措施。
2.結束語
由于計算機、PLC系統大量采用大規模CMOS集成電路和分散控制用的CPU單元，使其對瞬間過電壓承受能力大幅度減弱，同時控制系統各種線路伸入到工廠的各種環境之中，采用任何一種單一的防雷器件都難以保證其安全，必須采取綜合防護的措施，對癥下藥，將各類可能引起雷害的因素排除，才能將雷害減少至最低限。
【參考文獻】
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在PLC技術發展和應用過程中，尤其是在日常的機械系統運行過程中，正確的處理好機械故障和各個模塊元件的故障問題，對于提高整個PLC控制系統的運行效率有著非常重要的影響，那么在系統日常維護和維修工作開展過程中，就必須要重視對PLC控制系統的日常維修管理工作開展，加強維修管理監督，從而保證整個PLC控制系統的良好運行。
1. PLC控制系統的維護
PLC控制系統在運行管理過程中，通常情況下PLC控制系統的可靠性非常高，故障發生率也較低，在日常運行管理工作開展過程中，具有完善的自我診斷功能，同時輸入和輸出也有比較顯著的指標顯示，這樣就使得整個PLC控制系統的監控能力非常強，在日常運行過程中，整個PLC控制系統是非常容易進行維護和維修管理工作開展的。下面我簡單對PLC控制系統的日常維護管理工作的開展內容進行簡單分析和介紹。
1.1供電電源檢查
供電電源的質量和整個PLC控制系統的運行效率和使用情況有著非常重要的關系，供電電源部件是整個系統中故障發生率較高的部件。那么在開展其維護管理工作的過程中，維護管理人員必須要檢查電壓是否在額定電壓范圍內或者是可以允許的電壓范圍內，因為頻繁的電壓變動會對整個系統的穩定性產生很大的影響，造成電壓波動后就會引發諧波干擾情況出現，從而影響了整個系統的良好運行，那么對于整個供電電源裝備的使用壽命也造成了非常大的影響。在使用過程中，對于一些年代使用比較長的PLC控制系統，那么在供電電源檢查工作開展過程中，一定要做好日常的維護檢查工作，保證供電質量。
1.2運行環境檢查
在PLC控制系統運行過程中，影響其運行的環境因素主要是溫度、濕度、粉塵、振動等影響因素，那么在運行過程中，就必須要保證其各個環境條件在PLC運行環境的允許范圍內，將其溫度控制在0攝氏度-55攝氏度的范圍內，因為一旦出現環境溫度過高，會造成對電路元件的破壞，甚至對整個線路也產生非常大的影響，在其應用管理過程中，導致故障發生率明顯升高。但是當運行環境溫度過低時，整個模擬回路的安全系數變小，那么溫度過低后就會造成系統控制管理不當，因此在使用過程中，一定要控制好相應的運行環境溫度，在不同的季節一定要將其運行環境溫度控制在合適的范圍內。那么對于其他的影響因素也一定要采取必要的措施將其控制在合適的運行范圍內。
1.3PLC安裝運行過程檢查
維護工作開展過程中，要確保螺絲安裝固定穩定，對于單元結構和模塊等進行有效的固定和檢查，一旦出現了一些模塊松動，需要及時的采取措施來加以改善。
1.4PLC內部鋰電池檢查
在內部鋰電池日常運行過程中，要注意其電源指示燈的運行情況，一旦出現電量不足的情況時，需要及時的進行更換，在PLC控制系統的維護過程中，內部鋰電池就是比較容易出現故障和損壞的元器件，因此在使用過程中，要做好其日常維護，通過采取有效的存放用戶程序進行很好的存儲，當電壓下降到超出PLC控制系統的正常運行范圍時，就會出現指示燈亮的情況，那么就可以在看到指示情況時，及時的更換鋰電池。
2. PLC控制系統的試運行和維修檢查
2.1初期檢查
主要是針對電源端的連接、主流輸入端等之間的短路情況進行檢查，防止出現短路后造成對整個運行系統的線路損壞。
2.2程序寫入過程檢查
在寫入程序、讀程序和PLC控制系統停運狀態下開展必要的檢查工作，主要是檢查寫入的準確性，是否仍然能夠通過外部設備連接來對系統運行的程序寫入語法等進行必要檢查，保證其良好的運行和工作開展。
2.3運行試驗檢查
在PLC控制系統試運行條件下，需要對運行過程中可改變數據寄存器中設置的數據參數處于連通和斷開的狀態。在運行過程中，對于設計的設定范圍值，需要將其掃描工作時間適當的延長，當然延長不超過了60毫秒，這樣就能夠實現對整個系統運行過程中的良好檢查，保證其設定值的合理有效。
3. PLC控制系統的維修和故障處理
3.1PLC控制系統的維修
在PLC控制系統維修管理工作開展過程中，需要進行外線維修和系統的固件維修工作，其工作內容，對于外線維修主要是進行一些通信總線、輸入輸出連接安全性、元件連接、變頻器等運行情況。PLC的固件維修主要是包括輸入輸出單元、智能控制系統的內部電路維修。
3.2PLC軟件故障檢查和處理
在軟件故障檢查和處理過程中，主要是針對I/O模塊的故障檢查和維修開展各項處理工作，在I/O模塊的輸入檢查過程中，主要是做好CPU和外部控制對象的溝通信息檢查工作開展，在這個運行系統的管理操作過程中，第一，需要檢查I/O模塊的供電電壓是否穩定和在正常運行范圍內，第二，需要對I/O模塊的輸入輸出信號端口檢查其是否正常，在對應端口的檢查過程中，觀察其指示燈是否正常，一旦出現指示燈不亮的情況，那么就需要根據不同的指示燈顯示要求進行檢查，確定其屬于何種固件故障類型，進一步展開維修操作，在系統運行管理過程中，需要通過重新定義I/O模塊的運行端口，通過檢查其輸入和輸出信號，從而能夠做好相應的軟件故障檢查和處理。
4.結束語
PLC控制系統運行過程中，一定要做好PLC控制系統的日常維護和檢修工作，對于系統的各個模塊上的元器件可能發生的故障進行提前預防，對于一些可能危害到系統安全運行的固件進行有效的查驗，針對其出現的問題，及時的予以解決和更換，保證整個PLC控制系統的安全、穩定運行。
參考文獻
1 PLC控制系統干擾源分類
對PLC控制系統運行造成影響的干擾源一般來其周圍的電力網絡、電氣設備、無線電廣播、雷達以及高頻感應加熱裝置設備產生的電流或電壓，根據干擾源發生的因素，干擾源大致分為電噪聲、浪涌噪聲以及高頻振蕩噪聲三類；根據干擾源噪聲的波形與性質，干擾源可分持續噪聲、偶發噪聲兩類，根據干擾源噪聲干擾模式，干擾源可分共模干擾與差模干擾兩類。
2 干擾源的來源
2.1 空間輻射干擾
空間輻射干擾就是通過空間輻射電磁場產生的電磁波傳播對系統造成的干擾。其來源大多來自電力系統網絡、運行電氣元件的暫態過程、云層雷電、無線電波以及高頻感應加熱設備。輻射干擾的分布廣而復雜，PLC控制系統如果處于其射頻場中，很容易遭到輻射干擾，可能對PLC控制系統內部進行直接輻射，產生電路感應形成干擾，也可能PLC控制系統的通信內網絡進行輻射，通過通信線路感應形成干擾。
2.2 系統外引線干擾
系統外引線干擾也叫傳輸干擾，其傳播途徑是電源與信號的引入線傳入，系統外引線干擾是PLC控制系統在工業現場受到最嚴重的干擾。大致可分為以下幾類：
1）電源干擾。給PLC控制系統提供的電源來源于電網，由于電網覆蓋范圍很廣，會遭遇到所有空間電磁干擾的干擾，各類電磁感應會在線路上感應產生電壓或者電流，尤其是當電網中的開關操作、大型電力設備起停以及交直流傳動裝置的運行，會引起諧波與電網短路暫態嚴重影響影響PLC控制系統正常運行。
2）信號線引入干擾。在PLC控制系統中，與其連接的傳輸線是傳輸有效信號信息，但大多屬于低壓信號，很容易遭到外部強烈電磁信號的干擾侵入。其干擾通道一般通過變送器供電電源侵入電網，也可能通共用信號儀表的供電電源侵入電網，也可能空間電磁輻射感應侵入信號線。其中信號線被侵入的電磁感應危害最嚴重，會導致PLC控制系統的I/O信號工作發生異常，測量精度降低，甚至很損傷PLC元器件。如果PLC控制系統隔離性稍差，可能或造成其傳輸的信號互相干擾，導致其共地系統總線發生回流現象，PLC控制系統就會誤動或者死機。
3）接地系統干擾。PLC控制系統正確接地主要作用是消除各電路電流流經一個公共地阻抗是產生噪聲電壓，避免電磁場和地電位差的影響，使其不能形成地環路，提高抑制干擾能力。同時給控制系統建立一個基準電壓，保證系統正常穩定工作。但PLC控制系統的地線接地方式較多，系統接地、屏蔽接地保護接地以及交流等很容易搞混亂，接地混亂會導致干擾信號侵入，導致各個接地點電位差而產生地環路電流，影響PLC控制系統運行。同時屏蔽層很容易受到變化磁場的影響產生感應電流，如果其電流與芯線電流發生耦合就會形成干擾信號回路影響PLC控制系統運行。
2.3 PLC控制系統內部干擾
PLC控制系統內部干擾就是其內部元器件與電路之間互相進行電磁輻射而發生的干擾。產生，包括系統的邏輯電路發生互輻射、邏輯地與模擬地發生生互輻射、系統元器件之間不匹配等現象都會造成對PLC控制系統內部的干擾。
3 PLC控制系統抗干擾措施
3.1 電源抗干擾措施
為PLC控制系統提供的電源占有極重要的地位。為抑制電力系統網絡對CPU電源與I/O電源等的干擾，PLC控制系統在裝置應該配有隔離變壓器，其選擇的容量要比實際高1.2倍以上。屏蔽層接地良好，同時，為降低電源線之間的相互干擾，隔離變壓器的二次線圈連接線選擇雙絞線，在交流電源輸入端加入低通濾波器。如圖1示。
變壓器一次連接線與二次級連接線應用的都是雙絞線，可以將干擾信號經濾波隔離后降低，PLC控制的供電系統的控制器與I/O系統均有各自的隔離變壓器進行供電，同時，供電電源與與主電路電源是分開的。假設輸入或者輸出供電因為故障出現中斷，控制器可以繼續供電，由此可見系統可靠性大大提高。
如果PLC控制的供電系統供電質量缺乏保證，電網饋點經常中斷，應該采用UPS電源給控制器供電，即將控制器前面的屏蔽變壓器改為UPS電源。UPS電源不但能夠不間斷供電，而且干擾信號的隔離性能強大。
3.2 信號抗干擾措施
1）輸入信號抗干擾。一是利用輸入模塊進行濾波來降低輸入線與輸入線之間的干擾信號，二是利用控制器接地來抑制輸入線與大地間的共模干擾。為預防電路信號在突變出現感應電勢的干擾，在輸入端有感性負載時，應該裝置硬件可靠性容錯與容差設計技術，如果輸入的是交流信號，可并聯電容與電阻于負載兩端；如果輸入是直流信號，可以并聯續流二極管。
2）輸出電路抗干擾技術措施。PLC控制系統輸出一般有繼電器、晶體管以及晶閘管三種類型，其選擇要依據負載而定。如果所控制系統負載比PLC容量大，必須外接繼電器或者接觸器，控制系統才能正常運行。帶有感性負載的PLC控制系統的輸出端，輸出信號進行開與關變換時，部分電量發生突變而產生干擾信號，因此，為保護PLC控制系統的輸出觸點，預防這種變量突變造成的影響，必須采取一定保護措施。如果控制系統控制的是直流負載，可在線圈兩端并聯一個二極管進行續流，同時，二極管越靠近負載，其防干擾能力越強。如果控制系統控制的是交流負載，可在線圈兩端并聯RC吸收電路防止干擾。
3.3 接地點抗干擾措施
電力系統接地的作用主要是為了安全與抑制干擾，對PLC控制系統充分接地能有效預防電磁的干擾。系統接地主要分為浮地、直接接地以及電容接地三類方式。PLC控制系統的性質是高速低電平控制裝置，因此通常選用直接接地方式，同時，要考慮PLC控制系統的信號電纜分布電容以及輸入裝置濾波干擾，系統裝置之間的信號交換頻率不得要大于1MHz，其接地線方式選用一點接地與串聯一點接地。對于集中布置的PLC控制系統的接地方式一般選擇并聯一點接地方式最佳。PLC控制系統的各裝置的柜體中心接地點都有獨立的接地線連接接地極。PLC控制系統各個裝置之間如果有較大的間距，接地方式要選用串聯一點接地，一般用絕緣電纜或者一根截面較大的銅母線對各個裝置的柜體中心接地點進行連接后，直接將其連接接地極。PLC控制系統各個裝置的接地電阻不能大于5Ω，接地點盡可能靠近PLC裝置，同時接地線應避開強電回路，如果不能避開，應與強電回路電源線垂直相交，平行走線長度盡可能縮短。此外，PLC系統接地點要與強電設備接地點距離要大于10m以上。
3.4 軟件抗干擾措施
1）使用數字濾波的方法提高輸入信號的信噪比。隨著信息技術數字化、智能化以及網絡化快速發展，數字濾波器技術在數字信號分析與處理上被廣泛應用，大大提升了信號安全可靠與有效傳輸。因此，為提升PLC控制系統輸入信號信噪比，可選用軟件數字濾波技術提升PLC控制系統信號真實性。可設計程序限幅法預防大幅度隨機干擾，即連續采樣5次，如果其中一次采樣支援比其他四次的幅值要大很多，，就舍取之。同時對于PLC控制系統的流量、壓力、液面以及位移等眾多參數，采用算術平均法。即用n次采樣的平均值來代替當前值。
2）利用“看門狗”進行監控。PLC內部具有如定時器、計數器以及輔助繼電器等各個功能的元件，在設計程序時，可以利用“看門狗”方法實現對系統各組成部分運行狀態的監控。屏蔽輸入元件的誤信號與輸出元件的誤動作。譬如設置警戒時鐘WDT：如果程序循環掃描執行時間超過了WDT規定的時間，程序可能進入死循環，立刻報警。
3）消抖。在PLC控制系統周圍，一些行程開關或按鈕在運行可能因為抖動而產生誤信號，可針對其抖動時間短的特征，可在PLC控制系統內部的計時器設計一定時間的延時，得到消除抖動后的可靠有效信號抑制干擾。
4 結束語
總之，PLC控制系統中受干擾情況復雜，在采取抗干擾措施時必須對其自身抗干擾能力、行的環境、受干擾的性質等各方面的因素綜合考慮，多方配合，合理而有效地抑制干擾信號，才能有效地增強系統的抗干擾能力。
參考文獻：
1 概述
在電力企業中PLC控制系統多用于輔控車間的程控系統，有的則用于熱控保護控制系統，它的穩定性將直接影響到現場設備的安全運行，而它的抗干擾能力則是系統安全穩定的關鍵。我們現場所使用的PLC控制系統，有的安裝在電子設備間或控制間，有的安裝在現場盤柜中，有的則直接安裝在就地設備上，由于安裝地點周圍大多設計有電纜溝道、電氣設施或就地轉動電機等設備，會形成較強的電磁干擾。我們應先分析干擾產生的原因，認真研究消除干擾的方法，再通過有效可行的系統優化及采取相對應的防干擾措施，才能有效的保證PLC控制系統安全穩定運行。
2 電磁干擾的產生以及對PLC控制系統的影響
通過對現場所使用的PLC控制系統干擾來源進行排查，我們發現這些干擾大都產生在電荷劇烈變化的部位，這就是干擾源。
（1）按產生原因不同可分為放電干擾、浪涌干擾、高頻振蕩干擾等。（2）按性質不同可分為持續干擾、偶發干擾等。（3）按干擾模式不同可分為共模干擾和差模干擾。
3 PLC 控制系統中電磁干擾的主要來源
3.1 來自空間的輻射干擾
空間的輻射干擾主要是由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生的。其對PLC控制系統的影響主要通過兩條路徑；一是直接作用于PLC 內部，由電路感應產生干擾；二是作用于PLC 通信網絡，由通信線路感應產生干擾。此類干擾我們可以通過選用合格的屏蔽電纜、系統屏蔽及選用合適的電容元件來消除。
3.2 通過PLC系統的電源線路和I/O信號線路，將外部干擾通過傳導的方式作用于系統內部，我們稱之為傳導干擾
3.2.1 來自電源的干擾
通過對現場PLC控制系統不安全事件的分析研究，我們發現通過電源回路傳導的干擾造成系統出現故障的不安全事件較多，作者所在公司已發生多起由于工作電源故障造成PLC控制系統停運進而導致機組停運的不安全事件。
PLC 系統的工作電源一般由所在企業的UPS段和保安段母線電源提供。各段母線都帶有大量的電氣動力設備、執行機構及轉動機械，這些動力設備的啟停、轉動機械的轉機運行調整、執行機構的開關操作等，都會將產生的干擾通過母線電源傳導到PLC系統上。
3.2.2 來自I/O信號線路的干擾
PLC 控制系統所使用的I/O信號通過傳輸線纜，除了將現場的I/O信號送至PLC系統，同時會將干擾信號通過線纜侵入。這類干擾的產生主要有兩種原因：一是通過就地變送器或二次儀表的供電電源串入的干擾，可通過采用PLC控制系統通道提供24V工作電源或選用電源與信號相互無擾的二次表計來加以解決；二是信號線纜受到線纜敷設區域存在的電磁感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾，這類干擾如不加處理所造成的后果是相當嚴重的。它主要產生于電纜敷設區域存在電氣動力電纜或經過大型電氣設備。
3.2.3 由于接地系統混亂造成的干擾
PLC控制系統的接地是一項提高系統穩定運行的重要安全措施。通過現場實際考察我們發現，采用正確的接地方式方法，不僅可以有效的消除外部干擾對系統的影響，還可以防止系統對周圍鄰近設備造成干擾，它的保護作用是雙向的。但由于諸多的原因，我們在現場往往使用的接地方式不完全符合規范，結果造成系統干擾，導致PLC系統無法正常工作。作者所在的公司，曾經在機組DCS系統改造過程中由于PLC控制系統的接地設置沒有完全遵守規范，結果造成現場諸多設備自啟停、模擬量信號亂跳、自動調節紊亂等故障。
3.2.4 由于PLC 系統內部元器件所產生的干擾
PLC系統內部使用了各種不同類型、不同電壓等級的電子設備，它們之間也會由于相互的電磁輻射產生干擾。隨著PLC控制系統的更新換代，以及電子元器件性能的提高，此類干擾已基本被消除，不會對系統造成影響。
4 怎樣才能更好、更簡單解決PLC系統干擾
現場所使用的PLC控制系統大多通過企業內部電網采用兩套電源，UPS段及保安段電源，再通過電源切換裝置進行無擾切換。我們可以在電源切換裝置后加裝一套不間斷供電裝置，由它來給PLC控制系統提供穩定可靠的工作電源。不間斷供電裝置一般滿足兩個要求：一是外部供電電源失去后在一定時間內仍可對PLC控制系統提供工作電源；而是輸出電壓穩定無擾動。無論任意一路電源出現故障造成電源切換時，由于不間斷電源裝置仍然在對PLC系統穩定供電，電源切換產生的干擾僅存在于不間斷電源裝置內部，而不會影響到PLC系統運行。同時，如出現兩路電源均故障，不間斷電源裝置內部的蓄電池組仍舊可以在一定時段內對PLC系統穩定供電，這就給電路檢修恢復提供了寶貴的時間，有效地控制了不安全事件范圍，防止事件擴大化。
在PLC控制系統的模塊輸入端、輸出端加裝隔離繼電器，以解決干擾。
從實際運用情況來看，使用隔離繼電器簡單方便、可靠；同時隔離繼電器帶有多路常開或常閉接點，可以更為方便的根據現場設備的運行狀況要求進行回路設計；再次，隔離繼電器都使用了二極管發光信號，當輸入、輸出信號回路出現故障時，可以更為直觀的判斷故障點產生在PLC控制系統內部還是外部回路，給檢修維護人員的工作帶來了便利。同時，采用隔離繼電器還可以有效地防止現場設備高壓電竄入系統造成系統設備的損壞。
加強PLC控制系統所在電子設備間或工程師站的安全管理。嚴格執行電子設備間或工程師站的準入制度，進出電子設備間或工程師站要做好登記，房間鑰匙必須由專人保管；嚴禁在電子設備間或工程師站使用對講機、手機等無線通訊設備，以防止無線信號對PLC控制系統產生干擾。
在設備安裝或改造期間，如果涉及到敷設電纜的作業，必須嚴格按照電纜敷設的相關規定及規范要求，對使用不同電壓的電纜要分層敷設，絕不可以為圖省事方便而隨意敷設；尤其要注意敷設使用直流高壓電的電纜，要盡量避開PLC控制系統輸入、輸出信號電纜，以防止高電壓電纜產生的環流干擾造成PLC控制系統輸入、輸出信號誤發，從而進一步影響到現場設備的安全穩定運行。
采用合格且獨立的屏蔽地設置。PLC 控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等均要獨立設置，絕對禁止混用。同時，要做好控制系統地線的設置記錄，詳細記錄各地線的來源。在系統停用檢修期間，必須對控制系統地線進行全面核查，檢查各地線絕緣是否符合規范要求，對發現的地線回路故障及時進行排查處理，確保控制系統的安全穩定運行。
參考文獻
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中圖分類號:TP273文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)10-0031-02
PLC作為一種自動化程度高、配置靈活的工業生產過程控制裝置,由于它具有可靠性高,允許在較惡劣的環境下工作等特點,在自動控制領域中得到了廣泛應用。在PLC控制系統中,雖然其I/O端口輸入、輸出信號與總線信號之間均有隔離,但由于PLC的應用場合越來越廣,受到的干擾也就越來越多。例如:來自電源波形的畸變,現場設備所產生的電磁干擾及接地電阻的耦合等各種形式的干擾,都可能使系統不能正常工作。所以要提高PLC控制系統的可靠性,就要從多方面提高系統的抗干擾能力。
干擾類型通常按干擾產生的原因、噪聲干擾模式和噪聲波形性質來劃分。按噪聲干擾模式不同,分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差,主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(同方向)電壓迭加所形成。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓,全要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的,后者疊加在信號上,直接影響測量與控制精度。
本文主要是從干擾的來源及應對措施進行探討,為PLC電子控制的知識點的教學工作作為參考。
一、PLC控制系統干擾的主要來源
(一)空間的輻射干擾
空間的輻射電磁場(EMI),主要由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生,通常稱為輻射干擾,其分布極為復雜。其影響主要通過兩條路徑:一是直接對PLC內部的輻射,由電路感應產生干擾;二是對PLC通信網絡的輻射,由通信線路的感應引入干擾。輻射干擾與現場設備布置及設備所產生的電磁場大小特別是頻率有關。
(二)電源的干擾
因電源引入的干擾造成PLC控制系統故障的情況很多,更換隔離性能好的PLC電源,才能解決問題。PLC系統的正常供電電源均由電網供電。由于電網覆蓋范圍廣,它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電流。尤其是電網內部的變化,如開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等,都通過輸電線傳到電源原邊。
(三)信號線引入的干擾
與PLC控制系統連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類信息外,總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑:一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾,這往往被忽視;二是信號線上的外部感應干擾,這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/0信號工作異常,大大降低測量精度,嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統,還將導致信號間互相干擾,引起共地系統總線回流,造成邏輯數據變化、誤動和死機。
(四)接地系統混亂的干擾
PLC控制系統正確的接地,是為了抑制電磁干擾的影響,又能抑制設備向外發出干擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴重的干擾信號,使PLC系統無法正常工作。屏蔽層、接地線和大地也有可能構成閉合環路,在變化磁場的作用下,屏蔽層內會出現感應電流,通過屏蔽層和芯線之間的福合干擾信號回路。若系統地與其它接地處理混亂,所產生的地環流就可能在地線上產生電位分布,影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。
(五)PLC系統內部的干擾
主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生,如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響,模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。要選擇具有較多應用實績或經過考驗的系統。
二、PLC控制系統抗干擾的方法和措施
在設計PLC控制系統時,從硬件設計入手,通過合理配置供電電源、正確選擇接地點、接地方式及輸入輸出配線等措施,有效提高系統的抗干擾能力。
(一)采用性能優良的電源,抑制電網引入的干擾供電
由于PLC自身具有很強的抗干擾能力,通常只要將PLC電源與系統動力設備分開配線,就可以有效地抑制來自電源的干擾。但如果遇到電源干擾特別嚴重的情況,則可采用帶屏蔽層的隔離變壓器供電,甚至加接線路濾波器,以抑制從交直流電源侵入的常模和共模瞬變干擾。另外,在有較強干擾源的環境中使用PLC,或對PLC工作可靠性要求特別高時,可將屏蔽層和PLC浮動的端子接地,如圖所示:
(二)正確選擇接地點,完善接地系統
在PLC控制系統中,具有多種形式的“接地”,主要有:(1)信號地。輸入端信號元件的地;(2)交流地。交流供電電源的N線;(3)屏蔽地。為防止靜電和磁場感應而設置的外殼或金屬絲網,通過專門的銅導線將其接入地下;(4)保護地。將機器設備的外殼或設備內獨立器件的外殼接地,用于保護人身安全和防止設備漏電。
為了抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾,應對PLC系統進行良好的接地。一般情況下,接地方式與信號頻率有關,當頻率低于1MHz時,可用一點接地;高于10MHz時,采用多點接地;在1～10MH之間時,通常情況下,PLC控制系統采用一點接地,接地線截面積不能小于2mm2,接地電阻不能大于100Ω,接地線最好是專用地線。若達不到這種要求時,可采用公共接地方式,但嚴禁采用與其他設備串聯接地的方式。
(三)正確選擇電纜的和實施敷設(輸入輸出配線)
1.PLC電源線、I/O電源線、輸入信號線、輸出信號線、交流線及直流線均應盡量分開布線。開關量信號線與模擬量信號線也應分開布線,而后者應采用屏蔽線,并且將屏蔽層接地。數字傳輸線也要用屏蔽線,且要將屏蔽層接地。而信號線多采用雙絞線或屏蔽線。
2.輸入、輸出信號的防錯。當輸入信號源為晶體管,或是光電開關輸出類型時,在關斷時仍有較大的漏電流,PLC的輸入繼電器靈敏度較高,當漏電流的干擾超過一定值,就形成了錯誤信號。同樣,當輸出元件為雙向晶閘管或晶體管,且外部負載又很小時,會因為這類輸出元件在關斷時有較大的漏電流,而引起微小電流負載誤動,導致輸入與輸出信號的錯誤,給設備和工作人員產生不良影響。為解決這種干擾在輸入、輸出端并聯旁路電阻(如圖1所示),以減小PLC輸入電流和外部負載上的電流。
圖1 輸入和輸出端并聯旁路電阻
其中,旁路電阻按下式求出:
Il表示輸入信號源或輸出晶閘管最大漏電流;Um表示輸入信號電壓或外部負載電壓最大值;IN表示輸入點或外部負載的額定電流。
另一種方法是在PLC輸入端加RC濾波環節,利用RC的延遲作用來抑制竄入脈沖所引起的干擾,減小漏電流的干擾。
三、結語
PLC控制系統的干擾是一個十分復雜的問題,因此在抗干擾設計中應綜合考慮各方面的因素,合理有效地抑制干擾,對有些干擾情況還需做具體分析,采取對癥下藥的方法,才能夠使PLC控制系統正常工作,保證工業設備安全高效運行。
參考文獻
[1]王衛兵,等.可編程序控制器原理及應用[M].北京:機械工業出版社,1997.