1、第10章 PLC應用中的一些問題10.1 PLC控制系統的設計與調試步驟PLC控制系統的設計調試過程如圖10-1所示。明確設計任務和技術條件PLC機型選擇系統總體設計制作控制柜編制程序I/O配線程序調試局部模擬運行安裝PLC聯機調試修改軟、硬件是否滿足要求？交付使用整理技術文件程序備份系統試運行NY 圖10-1 PLC控制系統的設計調試過程10.1.1 系統設計1深入了解被控系統，明確設計任務和設計條件 這一步是系統設計的基礎，設計前應該對被控對象進行深入調查和分析，熟悉工藝流程及設備性能。根據生產中提出的問題，確定系統所要完成的任務，同時擬定出設計任務書，明確各項設計要求、約束條件與控制方式

2、。了解被控對象的過程中應與工藝、機械方面的技術人員和現場操作人員密切配合，共同討論，詳細了解被控對象的全部功能，例如機械部件的動作順序、動作條件、必要的保護與聯鎖，系統要求哪些工作方式 (例如手動、自動、半自動等) ，設備內部機械、液壓、氣動、儀表、電氣幾大系統之間的關系，PLC與其他智能設備(例如其它PLC、計算機、變頻器、工業電視、機器人)之間的關系，PLC是否需要通信聯網，需要顯示哪些數據及顯示的方式等等，電源突然停電及緊急情況的處理，以及安全電路的設計。對于大型復雜的控制系統，需要考慮將系統分解為幾個獨立的部分，各部分分別用單獨的PLC或其他控制裝置來控制，并考慮它們之間的通信方式。2

3、.人機接口的選擇 人機接口用于操作人員與PLC之間的信息交換。使用單臺PLC的小型開關量控制系統一般用指示燈、報警器、按鈕和操作開關來作人機接口。PLC本身的數字輸入和數字顯示功能較差，可以用PLC的開關量I/O點來實現數字的輸入和顯示，但是占用的I/O點多，可能還需要用戶自制硬件。 為了實現小型PLC的低成本數據輸入和顯示，有的PLC廠家推出了價格便宜的產品。西門子公司的TD200文本顯示器可以顯示20個漢字或40個字符，顯示內容可以用編程軟件方便地設置，可以用TD200來修改用戶程序中的變量。 對于要求較高的大中型控制系統，可以選用較高檔的操作員接口(或稱可編程終端) ，有的只能顯示字符，

4、有的可以顯示單色或彩色的圖形，有的帶有觸摸鍵功能(俗稱觸摸屏)。這類產品可以用于工業現場，工作可靠。它們有專用的組態軟件，可以方便地生成各種畫面，但是價格較高。 也可以用計算機來作人機接口，普通臺式機的價格便宜，但是對工作環境的要求較高，一般在控制室內使用。如果要求將計算機安裝在現場的控制屏內，一般選用價格較高使用液晶顯示器的工業控制計算機，有的顯示器也有觸摸鍵功能。 上位計算機的程序可以用VC、VB等軟件來開發，也可以用組態軟件來生成控制系統的監控程序。用組態軟件可以很容易地實現計算機與現場工業設備(例如PLC)的通信，并生成用戶需要的有動畫功能的各種人機接口畫面，組態軟件的入門也很容易。但

5、是組態軟件的價格較高，一套軟件只能在一個系統中使用。 3.通信方式的選擇 選擇通信方式時，應考慮通信網絡允許的最大節點數、最大通信距離和通信接口是否需要光電隔離等問題。選擇通信速率時應考慮網絡中單位時間內可能的最大信息流量，并應留有一定的余地。通信速率與通信線路的長度有關，通信距離增大時最大通信速率降低。 同一廠家的控制產品之間的通信，應優先采用廠家提供的專用通信協議或專用指令，只需要用簡單的程序或硬件組態的方法對通信的參數進行設置，就可以實現周期性的自動數據交換。 實際系統中最常見的是計算機與PLC之間的通信，用戶如果用VB或VC編寫計算機的通信程序，使用Modbus 從站協議比使用自由端口

6、方式簡單方便得多，并且不需要用戶編寫PLC的通信程序，響應幀是PLC的操作系統自動生成的。 如果上位機使用組態軟件，上位機和PLC都不需要編程，通信是自動完成的，可以減少系統開發的時間，但是增加了購買組態軟件的費用。 S7-200的自由口通信可以用于PLC與計算機或其他RS-232C設備的通信。這種通信方式最為靈活，可以使用用戶自定義的通信規約，但是PLC的編程工作量較大，對編程人員的要求較高。 如果PLC需要連接其他廠家的設備，可以根據具體情況選用開放式的通信網絡，例如 PROFIBU5或AS-i 等，這種方案的編程工作量一般較少，但是通信接口的價格較高。 10.1.2 PLC硬件的選型1.

7、 CPU 型號的選擇S7-200 不同的CPU模塊的性能有較大的差別，在選擇CPU模塊時，應考慮開關量、模擬量模塊的擴展能力，程序存儲器與數據存儲器的容量，通信接口的個數，本機I/O點的點數等，當然還要考慮性能價格比，在滿足要求的前提下盡量降低硬件成本。 2. I/O 模塊的選型 選擇I/O模塊之前，應確定哪些信號需要輸入給PLC，哪些負載由PLC驅動，是開關量還是模擬量，是直流量還是交流量，以及電壓的等級是否有特殊要求，例如快速響應等，并建立相應的表格。 選好PLC的型號后，根據I/O表和可供選擇的I/O模塊類型，確定I/O模塊的型號和塊數。選擇I/O模塊時，I/O點數一般應留有一定的余量，

8、以備今后系統改進或擴充時使用。 數字量輸入模塊的輸入電壓一般為 DC 24V和AC 220V。直流輸入電路的延遲時間較短，可以直接與接近開關、光電開關和編碼器等電子輸入裝置連接。交流輸入方式適合于在有油霧、粉塵的惡劣環境下使用。 繼電器型輸出模塊的工作電壓范圍廣，觸點的導通壓降小，承受瞬時過電壓和瞬時過電流的能力較強，但是動作速度較慢，觸點壽命(動作次數)有一定的限制。如果系統的輸出信號變化不是很頻繁，建議優先選用繼電器型的。 場效應晶體管型與雙向晶閘管型輸出模塊分別用于直流負載和交流負載，它們的可靠性高，反應速度快，不受動作次數的限制，但是過載能力稍差。 選擇時應考慮負載電壓的種類和大小、系

9、統對延遲時間的要求、負載狀態變化是否頻繁等，相對于電阻性負載，輸出模塊驅動電感性負載和白熾燈時的負載能力降低。 選擇I/O模塊還需要考慮下面的問題:（1） 輸入模塊的輸入電路應與外部傳感器或電子設備(例如變頻器)的輸出電路的類型配 合，最好能使二者直接相連。例如有的PLC的輸入模塊只能與NPN管集電極開路輸出的傳感器直接相連，如果選用NPN管發射極輸出的傳感器，需要在二者之間增加轉換電路。 （2） 選擇模擬量模塊時應考慮變送器、執行機構的量程是否能與PLC的模擬量輸入輸出模塊的量程匹配。模擬量模塊的A/D、D/A轉換器的位數反映了模塊的分辨率，12位的分辨率較高。模擬量模塊的轉換時間反映了模塊

10、的工作速度。（3） 使用旋轉編碼器時，應考慮PLC的高速計數器的功能和工作頻率是否能滿足要求。 10.1.3 硬件、軟件的設計與調試1. 系統硬件設計與組態 （1） 首先給各輸入、輸出變量分配地址。因為梯形圖中變量的地址與PLC的外部接線端子號是一致的，這一步為繪制硬件接線圖做好了準備，也為梯形圖的設計做好了準備。 （2） 畫出PLC的外部硬件接線圖，以及其他電氣原理圖和接線圖。（3） 畫出操作站和控制柜面板的機械布置圖和內部的機械安裝圖。 2. 軟件設計 軟件設計包括設計系統初始化程序、主程序、子程序、中斷程序、故障應急措施和輔助程序等，小型開關量控制系統一般只有主程序。 首先根據控制系統的

11、總體要求和具體情況，確定用戶程序的基本結構，畫出程序流程圖或控制系統的順序功能圖。它們是編程的主要依據，應盡可能地準確和詳細。 較簡單的系統的梯形圖可以用經驗法、轉換法設計，復雜的系統一般用順序控制設計法設計。畫出系統的順序功能圖后，根據它設計出梯形圖程序。有的編程軟件可以直接用順序功能圖語言來編程。在編程軟件中，可以給用戶程序中的各個變量命名，變量名稱可以在程序中顯示，便于程序的閱讀和調試，變量名稱的定義應簡短和易于理解。 3. 軟件的模擬調試 設計好用戶程序后，一般先作模擬調試。當前在網上流行的S7-200的仿真軟件可以對S7-200的部分指令和功能仿真，可以作為學習和調試較簡單的程序的工

12、具。 用PLC的硬件來調試程序時，用接在輸入端的開關或按鈕來模擬PLC實際的輸入信號，用發光二極管模擬PLC實際的輸出信號。通過開關或按鈕發出操作指令，觀察輸出信號是否滿足設計的要求。 調試順序控制程序的主要任務是檢查程序的運行是否符合順序功能圖的規定，即在轉換實現的兩個條件都滿足時，該轉換所有的前級步是否變為不活動步，所有的后續步是否變為活動步，以及各步被驅動的負載是否發生相應的變化。 在調試時應充分考慮各種可能的情況，對系統各種不同的工作方式、順序功能圖中的每一條支路、各種可能的進展路線，都應逐一檢查，不能遺漏。發現問題后及時修改程序，直到在各種可能的情況下輸入信號與輸出信號之間的關系完全

13、符合要求。 即使是用經驗法設計的梯形圖，或者是用轉換法根據繼電器電路圖設計的梯形圖，為了調試程序的方便，有時也需要根據用戶程序畫出對應的順序功能圖，根據它來調試程序。 如果程序中某些定時器或計數器的設定值過大，為了縮短調試時間，可以在調試時將它們減小，模擬調試結束后再寫入它們的實際設定值。 在編程軟件中，可以用程序狀態功能或狀態表來監視程序的運行。4. 硬件調試與聯機調試 在對程序進行模擬調試的同時，可以設計、制作控制柜，PLC之外其他硬件的安裝、接線工作也可以同時進行。完成硬件的安裝和接線后，應對硬件的功能進行檢查，觀察各輸入點的狀態變化是否能送給PLC。在STOP模式用編程軟件將PLC的輸

14、出點強制為ON或OFF，觀察對應的PLC的負載(例如外部的電磁閥和接觸器)的動作是否正常。 對于有模擬量輸入的系統，可以給模擬量輸入模塊提供標準的輸入信號，通過調節模塊上的電位器或程序中的系數，使模擬量輸入信號和轉換后的數字量之間的關系滿足要求。 完成上述的調試后，進行聯機調試。將PLC置于RUN狀態，運行用戶程序，檢查控制系統是否能滿足要求。在調試過程中將暴露出系統中可能存在的硬件問題，以及程序設計中的問題，發現問題后在現場加以解決，直到完全符合要求。 5整理技術文件 系統正常運行完好后，將程序進行備份，避免丟失。同時，根據調試的最終結果整理出完整的技術文件，并提供給用戶，以便于今后系統的維

15、護與改進。技術文件應包括: （1） PLC的外部接線圖和其他電氣圖樣；（2） PLC的編程元件表，包括定時器、計數器的設定值等；（3） 帶注釋的程序和必要的總體文字說明。 10.2 PLC端口的擴展與保護輸入、輸出端口是PLC的重要資源，每一個I/O點的平均價格高達數十元以上，節省及擴展輸入、輸出端口是提高PLC控制系統經濟性能指標的重要手段。 10.2.1 輸入端口的擴展1. 分時分組輸入分時分組輸入是指控制系統中不同時使用的兩項或多項功能可以利用一個輸入點重復使用來實現。比如，自動程序和手動程序不會同時執行，自動和手動這兩種工作方式分別使用的輸入量就可以分成兩組輸入。如圖10-2所示，I1

16、.0用來輸入自動/手動命令信號， I1.0為ON表示“手動”，I1.0為OFF表示“自動”，供自動程序和手動程序切換之用。圖中二極管用來切斷寄生電路。假設圖中沒有二極管，系統處于自動狀態，K1、K2、K3閉合，K4斷開，這時電流從L+端子流出，經K3、K1、K2形成寄生回路流入I0.1端子，使輸入位I0.1變為ON。各開關串聯了二極管后，切斷了寄生回路，避免了錯誤輸入的產生。 圖10-2 分時分組輸入2. 輸入觸點的合并如果外部某輸入信號總是以某種“與或非”組合的整體形式出現在梯形圖中，可以將它們對應的觸點在PLC外部串、并聯后作為一個整體輸入PLC，只占用PLC一個輸入點。例如某負載可在多處

17、起動和停止，可以將多個起動信號并聯，將多個停止信號串聯，分別送入PLC的兩個輸入點。如圖10-3所示，相對于每一個起動信號和停止信號分別對應一個輸入點的方式，不僅節省了輸入點數，還簡化了梯形圖程序。圖10-3 輸入觸點的合并3. 利用輸出端擴展輸入端在圖10-2的基礎上，如果每個輸入口上接有多組輸入信號，接在L+端的開關就必須是一個多擲開關。這樣多擲開關如果手動操作將很不方便，特別在要求快速輸入多組信號的時候，手動操作是不可能的，這時可以使用輸出口代替這個開關，如圖10-4所示。這是一個三組輸入的例子，當輸出口Q0.0接通時， K1、K2、K3被接入電路，當輸出口Q0.1接通時，PLC讀入K4

18、、K5、K6的狀態。而輸出口的狀態可用軟件控制實現，這種輸入方式在PLC接入撥盤開關時很常見。圖10-4 輸出口擴展輸入口4 將信號設置在PLC的外部 系統的某些輸入信號，如手動操作按鈕、保護動作后需手動復位的熱繼電器FR的動斷觸點等提供的信號，可以設置在PLC外部的硬件電路中，如圖10-5所示。某些手動按鈕需要串接一些安全聯鎖觸點，如果外部硬件電路過于復雜，則應考慮仍將有關信號送入PLC，用梯形圖實現聯鎖。 圖10-5 將信號設在PLC之外5. 利用機內器件及編程擴展輸入點按鈕或限位開關配合計數器可以區別輸入信號的不同的意義，如在圖10-6中，小車僅在左限及右限間運動，將兩個限位開關接在一個

19、輸入點上，但用計數器記錄限位開關被碰撞的次數，如配置得當，用判斷計數值的奇偶來判斷小車是在左限還是在右限是可能的。另外，計數值也可以區分輸入的目的，用單按鈕控制一臺電動機的啟停，或控制多臺電機啟停的例子也較常見。 圖10-6 計數器電動機運轉方向控制10.2.2 輸出端口的擴展1. 輸出端器件的合并與分組 在PLC的輸出功率允許的條件下，通/斷狀態完全相同的多個負載并聯后，可以共用一個輸出點。通過外部的或PLC控制的轉換開關的切換，一個輸出點也可以控制兩個或多個不同時工作的負載。例如用一個輸出點控制指示燈常亮或閃爍，可以顯示兩種不同的輸出信息。 系統中某些相對獨立或較簡單的部分，可以采用不進P

20、LC，直接用繼電器電路來控制，這也是減少所需PLC輸入、輸出點的常用方法。另外，還可以利用接觸器的輔助觸點實現PLC外部的硬件聯鎖，從而減少所需PLC的輸入輸出點數。2. 利用輸出點擴展輸出點 與前述利用輸出點擴展輸入點類似，也可以用輸出點分時控制一組輸出點的輸出內容。例如輸出端口上接多位LED七段顯示器時，如果采用直接連接，所需的輸出點很多。這時可采用圖10-7所示的電路利用輸出點的分時接通分時點亮多位LED七段顯示器。請讀者自行分析圖10-7電路原理。圖10-7 輸出口控制的分時輸出10.2.3 輸入輸出端口的保護1. 輸入端口的保護PLC自帶的輸入口電源一般為直流24V，技術手冊提供的輸

21、入口可承受的浪涌電壓一般為35V/0.5S，這是直流輸入情況。交流輸入時輸入額定電壓一般為數十伏，因此，當輸入口接有感性器件，就有可能產生大于輸入口可承受的電壓，應當考慮輸入口的保護。通常，在直流輸入時，在需保護的輸入口并上反并接穩壓二極管，穩壓管的穩壓值應低于輸入口的電壓額定值；在交流輸入時，則在輸入口并入電阻與電容串聯的組合電路。2. 輸出端口的保護輸出口的保護與PLC的輸出器件類型及負載電源的類型有關。保護主要針對輸出為感性負載時，負載關斷產生的可能損害PLC輸出口的高電壓。保護電路的作用主要是抑制高電壓的產生。當負載為交流感性負載時，在負載兩端并聯壓敏電阻，或者并聯阻容吸收電路；當負載

22、為直流感性負載時，在負載兩端并聯續流二極管或齊納二極管加以抑制，如圖10-8、圖10-9所示。 圖10-8 交流負載并聯RC電路 圖10-9 直流負載并聯續流二極管10.3 PLC控制系統的可靠性措施PLC是專為工業環境設計的控制裝置，其顯著的特點之一就是高可靠性。為了提高PLC的可靠性，PLC本身在軟硬件上均采取了一系列抗干擾措施，在一般工廠內使用能夠可靠地工作，一般平均無故障時間可達幾萬小時。但這并不意味著對PLC的環境條件及安裝使用可以隨意處理。在過于惡劣的環境，如強電磁干擾、超高溫、過欠電壓等情況，或者安裝使用不當，都可能導致PLC內部存儲信息的破壞，引起系統的紊亂，嚴重時還會使系統內

23、部元件損壞。因此，在系統設計時，應采取相應的可靠性措施，以消除或減少干擾的影響，保證系統的正常運行。干擾主要來源于控制系統供電電源的波動以及電源電壓中的高次諧波，以及由線路和設備之間的分布電容和分布電感產生的電磁感應。實踐表明，系統中PLC之外部分（特別時機械限位開關和某些執行機構）的故障率，往往比PLC本身的故障率高得多，因此在系統設計時應采取相應措施，如使用高可靠性的接近開關代替機械限位開關等等，才能保證整個系統的可靠性。10.3.1 電源的抗干擾措施電源是干擾進入PLC的主要途徑之一，電源干擾主要是通過供電線路的阻抗耦合產生的，各種大功率用電設備是主要的干擾源。PLC應盡可能取用電壓波動

24、較小、波形畸變較小的電源。其供電線路應與其他大功率用電設備或強干擾設備(如高頻爐、弧焊機等)分開。對PLC交流電源系統可采用的抗干擾措施主要有以下幾種方法: （1）在PLC電源的輸入端加接隔離變壓器，由隔離變壓器的輸出端直接向PLC供電，這樣可抑制來自電網的干擾。隔離變壓器的電壓比可取1:1，在一次和二次繞組之間采用雙屏蔽技術，一次屏蔽層用漆包線或銅線等非導磁材料繞一層，注意電氣上不能短路，并接到中性線；二次則采用雙絞線，雙絞線能減少電源線間干擾。 （2） 在PLC電源的輸入端加接低通濾波器可濾去交流電源輸入的高頻干擾和高次諧波。在干擾較強或對可靠性要求很高的場合，可以在PLC的交流電源輸入端

25、加接帶屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器（如圖10-10）。圖10-10 低通濾波電路與隔離變壓器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。低通濾波器可以吸收掉電源中的大部分“毛刺”，圖中的L1和L2用來抑制高頻差模電壓，L3和L4是用等長的導線反向繞在同一磁環上的，50HZ的工頻電流在磁環中產生的磁通相互抵消，磁環不會飽和。兩根線中的共模干擾電流在磁環中產生的磁通是疊加的，共模干擾被L3和L4阻擋。圖中的C1和C2用來濾除共模干擾電壓，C3用來濾除差模干擾電壓。R是壓敏電阻，其擊穿電壓應高于交流電源的最高正強峰值電壓。平常相當于開路，遇尖峰干擾脈沖時被擊

26、穿，干擾電壓被壓敏電阻鉗位，這時壓敏電阻的端電壓等于其擊穿電壓，尖峰脈沖消失后壓敏電阻可以恢復正常狀態。另外，PLC的電源和PLC輸入/輸出模塊用的電源應與被控系統的動力部分、控制部分分開配線，電源供電線的截面應有足夠的余量，并采用雙絞線。在條件許可的情況下，PLC可采用單獨的供電回路，以免大設備啟停對PLC的干擾。10.3.2 安裝的抗干擾措施1. 布線的抗干擾措施 輸入、輸出電路由于信號類型不同，其抗干擾能力也不同，因此，針對不同信號在電纜的選擇、線路的敷設等方面都須有相應的措施，盡量抑制輸入、輸出電路引入的干擾。（1）數字量信號（開關量）不容易受外界干擾，一般對信號電纜無嚴格的要求，可以

27、用普通單根導線傳輸，信號傳輸距離較遠時，可以選用屏蔽電纜。（2）高速數字脈沖信號由于頻率較高，傳輸過程中易受外界干擾，應選用屏蔽電纜傳輸。（3）模擬量信號是連續變化的信號，外界的各種干擾都會疊加在模擬信號上而造成干 擾，因而要選用屏蔽線或帶防護的雙絞線。如果模擬量I/O信號離PLC較遠，應采用420mA或010mA的電流傳輸方式，而不用易受干擾的電壓信號傳輸。對于功率較大的開關量輸入、輸出線最好與模擬量輸入輸出線分開敷設。 （4）PLC的輸入、輸出線要與動力線分開，距離在20cm以上，如果不能保證上述最小距離，可以將這部分動力線穿管，并將管接地。絕不允許將PLC的輸入、輸出線與動力線高壓線捆扎

28、在一起。（5）應盡量減小動力線與信號線平行敷設的長度，否則應增大兩者的距離以減少噪聲干擾。一般兩線間距為20cm。當兩線平行敷設的長度在100200m時，兩線間距應在40cm以上；平行敷設長度在200300m時，兩線間距應在60cm以上。（6）PLC的輸入、輸出線最好單獨敷設在封閉的線纜槽架內，線槽外殼要良好接地，不同類型的信號，如不同電壓等級、不同電流類型的輸入輸出線，不能安排在同一根多芯屏蔽電纜內，而且在槽架內應隔開一定距離安放，屏蔽層應接地。2. PLC的接地 良好的接地是PLC安全可靠運行的重要條件，一般要注意以下幾點：（1）PLC的接地盡量采用專用的接地極。如與其他盤板共用接地系統，

29、須用自己的接地線直接與公共接地極相連。但絕對不允許與大功率晶閘管裝置和大型電動機之類的設備共用接地系統。（2）PLC的接地極離PLC越近越好，即接地線越短越好。PLC如由多個單元組成，各單元之間應采用同一點接地，以保證各單元間等電位。當然，一臺PLC的I/O單元如果有的分散在較遠的現場（超過100m），是可以分開接地。（3）PLC的輸入輸出信號線采用屏蔽電纜時，其屏蔽層應用一點接地，并用靠近PLC這一端的電纜接地，電纜的另一端不接地。如果信號隨噪聲波動，可以連接一個0.10.47f/25V的電容器到接地端。（4）接地線截面積應大于2mm2。接地線一般最長不超過20m，PLC接地系統的接地電阻一

30、般應小于4。3. 強烈干擾環境中的隔離措施 PLC內部用光電耦合器、輸出模塊中的小型繼電器和光電晶閘管等器件來實現對外部數字信號的隔離，PLC的模擬量I/O模塊一般也采取了光電耦合的隔離措施。這些器件除了能減少或消除外部干擾對系統的影響外，還可以保護CPU模塊，使之避免受到從外部竄入PLC的高電壓的危害，因此一般沒必要在PLC外部再設置干擾隔離器件。在大的發電廠等工業環境，空間中極強的電磁場和高電壓、大電流斷路器的通斷將會對PLC產生強烈的干擾。由于現場條件的限制，有時幾百米長的強電電纜和PLC的低壓控制電纜只能敷設在同一電纜溝內，強電干擾在輸入線上產生的感應電壓和電流相當大，足以使PLC輸入

31、端的光電耦合器中的發光二極管發光，光電耦合器的隔離作用失效，使PLC產生誤動作。在這種情況下，對于用長線引入PLC的數字量信號，可以用小型繼電器來隔離。光電耦合器中的發光二極管的最小邏輯1信號電流僅2.5mA，而小型繼電器的線圈吸合電流為數十毫安，強電干擾信號通過電磁感應產生的能量一般不會使隔離用的繼電器誤動作。來自開關柜內和距離開關柜不遠的輸入信號一般沒有必要用繼電器來隔離。為了提高抗干擾能力，對長距離的PLC的外部信號、PLC和計算機之間的串行通信信號，可以考慮用光纖來傳輸和隔離，或使用帶光電耦合器的通信接口。在腐蝕性強或潮濕的環境，需要防火、防爆的場合更適于采用這種方法。4. PLC輸出

32、的可靠性措施 如果使用PLC驅動交流接觸器，應將額定電壓為AC 380V 的交流接觸器的線圈換成220V的。在負載要求的輸出功率超過PLC的允許值時，應設置外部繼電器。PLC輸出模塊內的小型繼電器的觸點小，斷弧能力差，不能直接用于DC 220V的電路，必須用PLC驅動外部繼電器，再用外部繼電器的觸點驅動DC 220V的負載。10.4 PLC的故障檢測及維護10.4.1 PLC的故障檢測可編程序控制器的可靠性很高，本身具有很完善的自診斷功能，如出現故障，借助自診斷程序就可以方便地找到出現故障的部件，更換后就可以恢復正常工作。大量的工程實踐表明，PLC外部的輸入、輸出元件，如限位開關、電磁閥、繼電

33、器、接觸器等的故障率遠遠高于PLC本身的故障率，而這些元件出現故障后，PLC一般不能察覺出來，不會自動停機，這樣就可能使故障擴大，直至強電保護裝置動作后停機，嚴重時可能造成設備和人身事故。停機后故障的排查也需要很多時間。為了及時發現故障，及時自動停機和報警，提高維修效率，可用PLC提供的軟元件資源（如富裕的定時器、計數器、存儲器等）進行編程，實現外圍電路故障的自診斷和自處理。下面介紹兩種常用的外圍電路故障檢測方法。1. 超時檢測機械設備在各步的動作所需的時間一般是不變的，即使變化也不會太大，因此可以這些時間為參考，在PLC發出輸出信號，相應的外部執行機構開始動作時啟動一個定時器定時，定時器的定

34、時時間真比正常情況下該動作的持續時間長20%左右。例如設某機構在正常情況下運行10S后，它驅動的部件使限位開關動作，發出動作信號。在該執行機構開始動作時啟動設定值為12S的定時器定時，若12S后還沒有接收到動作結束信號，由定時器的常開觸點發出故障信號，該信號停止正常程序、啟動報警和故障顯示程序，使操作人員和維修人員能迅速判別故障并及時排除故障。2. 邏輯故障檢測在系統正常運行時，PLC的輸入、輸出信號和內部的信號(如某些存儲器位的狀態)相互之間存在著確定的關系，如出現異常的邏輯信號，則說明出現了故障。因此，可以編制一些常見故障的異常邏輯關系，并編入程序，一旦異常邏輯關系為ON狀態，就應按故障處

35、理。例如某機械運動過程中先后有兩個限位開關動作，這兩個信號不會同時為ON。若它們同時為ON，說明至少有一個限位開關被卡死，應停機進行處理。在梯形圖中，用這兩個限位開關對應的輸入位的常開觸點串聯，來驅動一個表示限位開關故障的存儲器位。 10.4.2 PLC的日常維護1. 維護、保養的主要內容 PLC控制系統維護和保養的主要內容如下: （1）建立系統的設備檔案。包括設備一覽表、程序清單和有關說明，設計圖中和竣工圖紙，運行記錄和維修記錄等。（2）采用標準的記錄格式對系統運行情況和設備狀況進行記錄，對故障現象和維修情況進行記錄，這些記錄應便于歸檔。運行記錄的內容包括:日期、故障現象和當時的環境狀態、故障分析、處理方法和結果、故障發現人員和維修處理人員的簽名等。 （3）系統的定期保養。根據定期保養一覽表，對需要保養的設備和線路進行檢查和保養，并記錄保養的內容。 （4）可編程控制器系統內有些設備或部件使用壽命有限，應根據產品制造商提供的數據建立定期更換設備一覽表。例如，PLC內的銀電池一般使用壽命是13年，輸出繼電器的機械觸點使用壽命是100500萬次，電解電容的使用壽命是35年等。 2. 具體器件的檢測、保養要點可編程控制器系統由可編程控