摘要：隨著時刊發展，21世紀已進入了嶄新工業控制領域，PLC仍然能夠引導自動化行業的發展，主要是由于在最初其采用計算機的設計思想和適應各種現場應用，隨著電子事業的飛速發展，PLC已經可以在各個領域去適應不同的客戶要求。本文就PLC的特點、工作過程和抗干擾技術做一定探討。
關鍵詞：可編程序控制器 PLC 技術
引言：
可編程序控制器(PLC)主要以計算機的微處理器為基礎，綜合計算機的應用技術、通訊技術以及自動控制技術而發展起來的一種通用控制器。PLC將電氣、儀表、控制這三電集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規模和要求的控制系統，以適應各種工業控制的需要。由于PLC是專為工業控制而設計的，其結構緊密、堅固、體積小巧，是實現機電一體化的理想控制設備。隨著微電子技術的快速發展，PLC的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強。在先進工業國家中PLC已成為工業控制的標準設備，應用幾乎覆蓋了所有工業企業，日益躍居現代工業自動化三大支柱(PLC,ROBOT,CAD/CAM)的主導地位。
一、PLC的特點
(1) 系統構成靈活，擴展容易，以開關量控制為其特長;也能進行連續過程的PID回 路控制;并能與上位機構成復雜的控制系統，如 DDC 和 DCS 等，實現生產過程的綜合自動化。
(2) 使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統開發周期短，現場調試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。
(3) 能適應各種惡劣的運行環境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型。
二、可編程序控制(PLC)的基本工作過程
PLC及相關外圍設備的設計原則應滿足“與工業控制系統為一個整體、方便功能擴展”，所有的電氣控制系統的實現都是根據工藝要求，最終提高生產效率及產品質量。因此，在設計PLC控制系統時，應滿足被控對象的基本要求，并對實際工作現場進行研究、收集資料，并實現設計人員與操作人員的密切配合，共同擬定可操作方案，對可能潛在的問題進行共同分析、共同解決。并在滿足各方控制要求的前提下，考慮控制系統的簡單性與經濟性，方便后期的使用及維修，并確保電氣控制的安全性、穩定性。PLC在電氣控制中的基本工作過程為：
(1)現場信息的輸入：在系統軟件的控制下，按照順序對輸入點進行掃描，并讀取輸入點的狀態。
(2)程序的執行：對用戶程序中的指令按順序掃描，并根據輸入的狀態及指令進行邏輯性運算。
(3)控制信號的輸出：根據以上邏輯運算的結果，輸出狀態寄存器向各個輸出點同時發出相應的信號，以實現所需的邏輯控制功能。
以上過程完成后，再重新開始，并反復執行，每執行一次即完成一個掃描周期。 在實際應用時，很多機械設備的工作流程可分為一系列不斷重復的順序動作，而PLC的工作程序恰與其相似，因此PLC程序能很好地與機器動作相對應，且程序的編制簡單、直觀，易于修改，減少了開發軟件的費用，并縮短軟件開發周期。
三、影響PLC控制系統穩定的干擾因素及對策分析
1、影響PLC控制系統穩定的干擾因素
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。因為其本身的高可靠性，它的應用場合越來越廣，環境越來越復雜，所受到的干擾也越來越多。在PLC控制系統中，就PLC本身來說，其薄弱環節在I/O端口。來自電源波形的畸變、現場設備所產生的電磁干擾、接地電阻的禍合、輸入元件觸點的抖動等各種形式的干擾，都可能使系統不能正常工作。研究影響PLC控制系統的干擾因素，對于提高PLC控制系統的抗干擾能力和可靠性具有重要作用
2、抗干擾的技術對策分析
為防止干擾，可采用硬件和軟件的抗干擾措施。其中，硬件抗干擾是主要的抗干擾措施，一般從抗和防兩方面入手來抑制和消除干擾源，切斷干擾對系統的耦合通道，降低系統對干擾信號的敏感性。軟件抗干擾技術作為硬件措施的輔助手段，減少隨機性信號的干擾，其設計簡單、修改靈活、耗費資源少，在PLC測控系統中同樣獲得了廣泛的應用。
2.1硬件抗干擾對策
2.1.1電源系統引入的干擾對策
電網的干擾、頻率的波動，將直接影響到PLC系統的可靠性與穩定性。如何抑制電源系統的干擾是提高PLC的抗干擾性能的主要環節。
(1)加裝濾波、隔離、屏蔽、開關穩壓電源系統
濾波器可抑制干擾信號從電源線傳導到系統中。使用隔離變壓器，屏蔽層要良好接地;次級連接線要使用雙繞線(減少電線間的干擾)，隔離變壓器的初級繞組和次級繞組應分別加屏蔽層，初級的屏蔽層接交流電網的零線;次級的屏蔽層和初級間屏蔽層接直流端。開頭穩壓電源可抑制電網大容量設備起停引起電網電壓的波動，保持供電電壓的穩壓。
(2)分離供電系統
PLC的控制器與I/O系統分別由各自的隔離變壓器供電，并與主電源分開，這樣當輸入輸出供電斷電時，不會影響到控制器的供電。
2.1.2外部配線的抗干擾設計
外部配線之間存在著互感和分布電容，進行信號傳送時會產生竄擾。為了防止或減少外部配線的干擾，交流輸入、輸出信號與直流輸入、輸出信號應分別使用各自的電纜。集成電路或晶體管設備的輸入、輸出信號線，要使用屏蔽電纜，屏蔽電纜在輸入、輸出側要懸空，而在控制器側要接地。配線時在30m以下的短距離，直流和交流輸入、輸出信號線最好不要使用同一電纜，如果要走同一配線管時，輸入信號要使用屏蔽電纜。30～300m距離的配線時，直流和交流輸入、輸出信號線要分別使用各自的電纜，并且輸入信號線一定要用屏蔽線。對于300m以上長距離配線時，則可用中間繼電器轉換信號，或使用遠程I/O通道。對于控制器的接地線要與電源線或動力線分開，輸入、輸出信號線要與高電壓、大電流的動力線分開配線。
2.2軟件抗干擾措施
為了提高輸入信號的信噪比，常采用軟件數字濾波來提高有用信號真實性。對于有大幅度隨機干擾的系統，采用程序限幅法，即連續采樣5次，若某一次采樣支援遠大于其他幾次采樣的幅值，那么就舍取之。對于流量、壓力、液面、位移等參數，往往在一定范圍內頻繁波動，則采用算術平均法。
(1)信號保護和恢復：當偶爾性故障發生時，不破壞PLC內部的信息，一旦故障現象消失，就可以恢復正常，繼續原來的工作。
(2)故障診斷：系統軟件定期地檢測外界環境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強干擾信號等，以便及時反映和處理。
(3)加強對程序的檢查和校驗：一旦程序有錯，立即報警，并停止執行程序。
(4)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，預示了程序進入死循環，立即報警。
四、PLC還能設計完善的故障報警系統
在自動控制系統的設計中應設計3級故障顯示報警系統，1級設置在控制現場各控制柜面板，用指示燈指示設備正常運行和故障情況，當設備正常運行時對應指示燈亮，當該設備運行有故障時指示燈以1Hz的頻率閃爍。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設備工作情況，專門設置了故障復位/燈測試按鈕，系統運行任何時間持續按該按鈕3s，所有指示燈應全部點亮，如果這時有指示等不亮說明該指示燈已壞，應立即更換，改按鈕復位后指示燈仍按原工作狀態顯示設備工作狀態。2級故障顯示設置在中心控制室大屏幕監視器上，當設備出現故障時，有文字顯示故障類型，工藝流程圖上對應的設備閃爍，歷史事件表中將記錄該故障。3級故障顯示設置在中心控制室信號箱內，當設備出現故障時，信號箱將用聲、光報警方式提示工作人員，及時處理故障。在處理故障時，又將故障進行分類，有些故障是要求系統停止運行的，但有些故障對系統工作影響不大，系統可帶故障運行，故障可在運行中排除，這樣就大大減少整個系統停止運行時間，提高系統可靠性運行水平。
五、總結語
21世紀，PLC會有更大的發展，產品的品種會更豐富、規格更齊全，通過完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業控制場合的需求，PLC作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業控制領域發揮越來越大的作用。
參考文獻：
【1】于慶廣.可編程控制器原理及系統設計[M].北京：清華大學出版社，2004.
【2】徐科軍.自動檢測和儀表的共性技術[M].北京:清華人學出版社,2000.
【3】孫同景.可編程序控制器(PLC)應用技術[M].濟南：山東科學技術出版社，2007，06.
