一、简述
多年来，可编程控制器（以下简称PLC）从其产生到现，实现了接线逻辑到存储逻辑飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制进步；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、过程控制及集散控制等各种任务跨越。今天PLC处理模拟量、数字运算、人机接口和网络各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域主流控制设备，各行各业发挥着越来越大作用。
二、PLC应用领域
目前，PLC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，使用情况主要分为如下几类：
1．开关量逻辑控制
取代传统继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备控制，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。
2．工业过程控制
工业生产过程当中，存一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化量（即模拟量），PLC采用相应A/D和D/A转换模块及各种各样控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用较多一种调节方法。过程控制冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛应用。
3．运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动控制。一般使用专用运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4．数据处理
PLC具有数学运算（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，可以完成数据采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中一些大型控制系统。
5．通信及联网
PLC通信含PLC间通信及PLC它智能设备间通信。工厂自动化网络发展，现PLC都具有通信接口，通信非常方便。
三、PLC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关键性能。PLC采用现代大规模集成电路技术，采用严格生产工艺制造，内部电路采取了先进抗干扰技术，具有很高可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百数千分之一，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。应用软件中，应用者还可以编入外围器件故障自诊断程序，使系统中除PLC以外电路及设备也获故障自诊断保护。这样，整个系统将极高可靠性。
2．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系列化产品，可以用于各种规模工业控制场合。逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样功能单元大量涌现，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通信能力增强及人机界面技术发展，使用PLC组成各种控制系统变非常容易。
3．易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC是面向工矿企业工控设备。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人从事工业控制打开了方便之门。
4．系统设计，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接线，使控制系统设计及建造周期大为缩短，同时日常维护也变容易起来，更重要是使同一设备改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量生产场合。
四、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设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接工业环境中使用。，尽管有如上所述可靠性较高，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，产生误输入并引起误输出，这将会造成设备失控和误动作，不能保证PLC正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，要求PLC生产厂家提高设备抗干扰能力；另，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，有效增强系统抗干扰性能。使用中应注意以下问题：
1．工作环境
（1）温度
PLC要求环境温度0~55oC，安装时不能放发热量大元件下面，四周通风散热空间应足够大。
（2）湿度
保证PLC绝缘性能，空气相对湿度应小于85%（无凝露）。
（3）震动
应使PLC远离强烈震动源，防止振动频率为10~55Hz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。
（4）空气
避免有腐蚀和易燃气体，例如氯化氢、硫化氢等。空气中有较多粉尘或腐蚀性气体环境，可将PLC安装封闭性较好控制室或控制柜中。
（5）电源
PLC电源线带来干扰具有一定抵制能力。可靠性要求很高或电源干扰特别严重环境中，可以安装一台带屏蔽层隔离变压器，以减少设备与之间干扰。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。普通整流滤波电源，纹波影响，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因素之一，所谓治标先治本，找出问题所，才能提出解决问题办法。必须知道现场干扰源头。（1）干扰源及一般分类
影响PLC控制系统干扰源，大都产生电流或电压剧烈变化部位，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。共模干扰是信号对电位差，主要由电网串入、电位差及空间电磁辐射信号线上感应共态（同方向）电压叠加所形成。共模电压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干扰电压，主要由空间电磁场信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成电压，这种干扰叠加信号上，直接影响测量与控制精度。
（2）PLC系统中干扰主要来源及途径
强电干扰
PLC系统正常供电电源均由电网供电。电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而线路上感应电压。尤其是电网内部变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起谐波、电网短路暂态冲击等，都输电线路传到电源原边。
柜内干扰
控制柜内高压电器，大电感性负载，混乱布线都容易对PLC造成一定程度干扰。
来自信号线引入干扰
与PLC控制系统连接各类信号传输线，传输有效各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是变送器供电电源或共用信号仪表供电电源串入电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应干扰，即信号线上外部感应干扰，这是很严重。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。
来自接系统混乱时干扰
接是提高电子设备电磁兼容性（EMC）有效手段之一。正确接，既能抑制电磁干扰影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误接，会引入严重干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。
来自PLC系统内部干扰
主要由系统内部元器件及电路间相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路影响，模拟与逻辑相互影响及元器件间相互不匹配使用等。
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，影响电网供电质量；二是变频器输出会产生较强电磁辐射干扰，影响周边设备正常工作。
3．主要抗干扰措施
（1）电源合理处理，抑制电网引入干扰
电源引入电网干扰可以安装一台带屏蔽层变比为1:1隔离变压器，以减少设备与之间干扰，还可以电源输入端串接LC滤波电路。如图1所示
（2）安装与布线
● 动力线、控制线以及PLC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PLCIO线和大功率线分开走线，如必须同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线最好，这能使其有尽可能大空间距离，并能将干扰降到最低限度。
● 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同一个开关柜内。柜内PLC应远离动力线（二者之间距离应大于200mm）。与PLC装同一个柜子内电感性负载，如功率较大继电器、接触器线圈，应并联RC消弧电路。
● PLC输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接，接电阻应小于屏蔽层电阻1/10。
● 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）I/O端接线
输入接线
● 输入接线一般不要太长。但环境干扰较小，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，使编制梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。
输出连接
● 输出端接线分为独立输出和公共输出。不同组中，可采用不同类型和电压等级输出电压。但同一组中输出只能用同一类型、同一电压等级电源。
● PLC输出元件被封装印制电路板上，连接至端子板，若将连接输出元件负载短路，将烧毁印制电路板。
● 采用继电器输出时，所承受电感性负载大小，会影响到继电器使用寿命，，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。
● PLC输出负载可能产生干扰，要采取措施加以控制，如直流输出续流管保护，交流输出阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出旁路电阻保护。
（4）正确选择接点，完善接系统
良好接是保证PLC可靠工作重要条件，可以避免偶然发生电压冲击危害。接目通常有两个，其一安全，其二是抑制干扰。完善接系统是PLC控制系统抗电磁干扰重要措施之一。
PLC控制系统线包括系统、屏蔽、交流和保护等。接系统混乱对PLC系统干扰主各个接点电位分布不均，不同接点间存电位差，引起环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接，电缆屏蔽层两端A、B都接，就存电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，线电流将更大。
此外，屏蔽层、接线和大有可能构成闭合环路，变化磁场作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，屏蔽层与芯线之间耦合，干扰信号回路。若系统它接处理混乱，所产生环流就可能线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路正常工作。PLC工作逻辑电压干扰容限较低，逻辑电位分布干扰容易影响PLC逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟电位分布将导致测量精度下降，引起对信号测控严重失真和误动作。
● 安全或电源接
将电源线接端和柜体连线接为安全接。如电源漏电或柜体带电，可从安全接导入下，不会对人造成伤害。
● 系统接
PLC控制器与所控各个设备同电位而接，叫系统接。接电阻值不大于4Ω，一般需将PLC设备系统和控制柜内开关电源负端接一起，作为控制系统。
● 信号与屏蔽接
一般要求信号线必须要有唯一参考，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰场合，也要就控制室唯一接，防止形成“环路”。信号源接时，屏蔽层应信号侧接；不接时，应PLC侧接；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接；多个测点信号屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当接处单点接点。
（5）对变频器干扰抑制
变频器干扰处理一般有下面几种方式：
加隔离变压器，主针对来自电源传导干扰，可以将绝大部分传导干扰阻隔隔离变压器之前。
使用滤波器，滤波器具有较强抗干扰能力，还具有防止将设备本身干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。
使用输出电抗器，变频器到电动机之间增加交流电抗器主减少变频器输出能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其它设备正常工作。
五、结束语
PLC控制系统中干扰是一个十分复杂问题，抗干扰设计中应综合考虑各方面因素，合理有效抑制抗干扰，才能够使PLC控制系统正常工作。PLC应用领域不断拓宽，如何高效可靠使用PLC也成为其发展重要因素。21世纪，PLC会有更大发展，产品品种会更丰富、规格更齐全，完美人机界面、完备通信设备会更好适应各种工业控制场合需求，PLC作为自动化控制网络和国际通用网络重要组成部分，将工业控制领域发挥越来越大作用。
