摘要：根据公司各类机械中PLC的使用，论述该技术应用情况和对常见问题进行分析、研究。
〓〓关键词：PLC（可编程控制器）、应用、问题分析
〓〓前言：PLC是可编程逻辑控制器（Pro?鄄grammable Logic Controller）的缩写，PLC是由模仿原继电器控制原理发展起来的，并在近几年逐步取代传统继电器控制装置，在各类工业控制中得到广泛应用，并具有良好的发展态势。它的主要优点是使用方便，可靠性高，故障率低，缺点是成本比较高，一旦出现故障维修难度较大。笔者主要针对可编程逻辑控制器在电力施工起重机械中的应用实例和和常见问题进行汇总分析。
〓〓电力建设使用的各种大型起重机械，原先主要采用继电器控制实现各种操作目的，近几年随着电力行业的迅速发展，要求施工机械必须具备高效率低故障，因此各类新型起重机械普遍使用PLC控制，旧机械也不同程度进行了改造。
〓〓一、在汽车式起重机中的应用：
〓〓汽车起重机各种控制回路原先普遍使用低压直流继电器控制，最早使用的PLC控制，是德国西门子公司开发的，目前许多国内厂家也可以制作。汽车起重机主要使用继电器动作控制起重臂的伸缩、起升限位动作停止起升、回转限位等简单开关控制，对于一些特殊的功能要求，继电器则无法实现，复杂的开关控制只能通过PLC进行编程，实现完整的操作系统和显示功能。
〓〓例如使用PLC替代继电器实现回转停机控制动作，节省空间和接线费用，将复杂的开关控制改为编程控制：
〓〓使用继电器控制方案：
〓〓该方案尽管能够实现控制动作的目的，但无记忆功能，其必须确保无断电情况出现，如在过程中断电，则模拟逻辑回路将失去意义，无法实现限位停机的作用。
〓〓使用PLC控制方案：
从上图可以看出，采用PLC控制，接线简单，可实现断电记忆保护，并可随时修改和编程。
〓〓汽车吊吊具仰角自动校正中PLC应用：汽车吊采用电液比例伺服直动式多路换向阀和PCD线控比例控制系统，双卷扬配专用吊具进行作业，要求吊具仰角大于7度或小于5度时，自动控制卷扬机减速，可以通过信号传输，当比例信号大于4伏时，PLC输出高电平，判断为起升动作，反之同理，实现良好控制。
〓〓二、在电动塔式起重机和电动龙门式起重机中的应用：
〓〓目前国内如四川建筑机械厂生产的40吨塔吊（C7050B）等机械，主要使用PLC与变频器共同使用，实现各种动作的控制和调速功能。变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过0~10V/5V的电压信号或0/4~20mA的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0~10V，而PLC的输出电压信号范围为0~5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0~10V而变频器的输入电压信号范围为0~5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC，如下图：
〓〓三、根据以上应用，将常见的使用问题分析如下：
〓〓1、在许多项目的使用中经常出现电源干扰现象：经检查PLC及其输入输出模块，操作手柄以及开关信号的供电电源，由于受潮造成对地漏电，电压下降，使系统不能正常工作。造成漏电的原因有：（1）电缆老化，相间串电；（2）接线端子灰尘过多，或绝缘老化使接于其上的电源漏电。因此在使用中要保持系统清洁、防止潮湿，机械经过工地间拆装后，应检查电缆，并适当更换。
〓〓2、PLC与变频器共同使用中，经常出现变频器的强电磁对PLC产生干扰，为保证PLC不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪音而出现故障，将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点：（1）对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使二者尽可能分开。（2）当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器和降低噪音用的变压器等，另外，若有必要，在变频器一侧也应采取相应的措施。（3）当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线分开。（4）通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。
〓〓3、不明电磁信号干扰，PLC显示不准确，信号灯反复闪烁：经检查各系统接线良好，各接线端子无松动现象，经进重新变成后仍有时出现该故障现象。检查接地，接地线处理混乱，将各种接地系统分开处理，并与整机接地连接后故障消失。因此接地是提高电子设备安全，提高电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地或接地不良，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统无法正常工作。因此，接地系统在PLC系统中是一个非常重要的部分。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。但由于维护人员技术水平的原因，未能认识到它们之间的差别，通常在维修保养的候把它们都作为一种接地来处理，久而久之就造成接地系统的混乱。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。或在变化磁场的作用下，信号电缆屏蔽层内会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其他接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序丢失或死机。而模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。
〓〓4、某项目使用同样两台机械施工，其中一台使用机械PLC电池提示电量弱，而另一台机械未安装，修理人员为应急将未安装机械的电池拆下，更换到使用机械上，结果，导致两台机械数据丢失。分析主要原因是，没有按照正确方法更换电池导致，正确更换电池方法如下：在拆装前，应先让PLC通电15S以上（这样可使用为存储器备用电源的电容器充电，在锂电池断开后，该电容可对PLC做短暂供电，以保护RAM中的信息不丢失）；断开PLC的交流电源；打开基本单元的电池盖板；取下旧电池，装上新电池；盖上电池盖板；更换电池时间要尽量短，一般不允许超过3min。如果时间过长，RAM中的程序将消失。
〓〓5、新机械安装完成后调试，PLC通电后，运行（RUN）指示灯不亮，只有电源指示灯亮，检查内部电源系统正常，根据其它机械修理经验，开盖后寻找运行开关，该机械中PLC无运行开关。经过分析，在输入一边有一个RUN端，接低电平，运行灯闪亮。
〓〓6、电源模块故障：工作正常的电源模块，其上面的工作指示灯如“AC”、“24VDC”、“5VDC”、“BATT”等应该是绿色长亮的，哪一个灯的颜色发生了变化或闪烁或熄灭就表示那一部分的电源有问题。“AC”灯表示PLC的交流总电源，“AC”灯不亮时多半无工作电源，整个PLC停止。这时就应该检查电源保险丝是否熔断，更换熔丝是应用同规格同型号的保险丝，无同型号的进口熔丝时要用电流相同的快速熔丝代替。如重复烧保险丝说明电路板短路或损坏，更换整个电源。“5VDC”、“24VDC”灯熄灭表示无相应的直流电源输出，当电源偏差超出正常值5%时指示灯闪烁，此时虽然PLC仍能工作，但应引起重视，必要时停机检修。“BATT”变色灯是后备电源指示灯，绿色正常，黄色电量低，红色故障。黄灯亮时就应该更换后备电池，手册规定两到三年更换锂电池一次，当红灯亮时表示后备电源系统故障，也需要更换整个模块。
〓〓7、输入输出模块故障：输入模块一般由光电耦合电路组成；输出模块根据型号不同有继电输出、晶体管输出、光电输出等。每一点输入输出都有相应的发光二极管指示。有输入信号但该点不亮或确定有输出但输出灯不亮时就应该怀疑I/O模块有故障。输入和输出模块有6到24个点，如果只是因为一个点的损坏就更换整个模块在经济上不合算。通常的做法是找备用点替代，然后在程序中更改相应的地址。但要注意，程序较大时查找具体地址有困难。特别强调的是，无论是更换输入模块还是更换输出模块，都要在PLC断电的情况下进行，S5带电插拔模块是绝对不允许的。
8、CPU模块故障：通用型CPU模块上往往包括有通信接口、EPROM插槽、运行开关等，故障的隐蔽性更大，因为更换CPU模块的费用很大，所以对它的故障分析、判断要尤为仔细：
9、在许多地区，新建工程中使用电动机械，出现PLC被烧毁和无法正常工作等情况。PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开并操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想，实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。因此在许多项目如国外印度项目施工中，要克服电源干扰还要克服电压不稳定的影响，因此在电源部分加装隔离变压器，在操作手柄的信号两极间加入滤波器，吸收掉信号间的谐波干扰；再在模拟输入板的输入端子信号与地间并接吸收电容，减少共模干扰，确保系统正常运行，能够有效控制这种特殊地区故障出现。
〓〓结束语：PLC系统在电力施工机械中得到广泛应用，并具有良好的市场和空间，目前PLC技术比较可靠，在我们使用过程中，经常会遇到许多问题，主要是我们在使用中还不够娴熟，对许多问题认识不够深刻，往往使用中认为造成故障或修理中使故障扩大化，因此我们需要不断总结PLC应用的各种案例，分析主要原因，从根本上进行解决，尤其注意在调试中不留问题，在使用中善于发现隐患，只有认真总结和合理使用，才能不断提高工作效率，使PLC技术真正为我们的电力起重机械服务。
