一篇文章幫你解決PLC的應(yīng)用問題
了解PLC在應(yīng)用中應(yīng)注意的防范措施,是非常有必要的。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的控制裝置,通常不需要采取什么措施,就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但是,當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣,電磁干擾特別強烈,或安裝使用不當(dāng),都不能保證PLC的正常運行,因此在使用中應(yīng)注意以下問題。
一、工作環(huán)境
1.溫度
PLC要求環(huán)境溫度在0~55℃,安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面,四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大,基本單元和擴展單元之間要有30mm以上間隔;開關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉窗,防止太陽光直接照射;如果周圍環(huán)境超過55℃,要安裝電風(fēng)扇強迫通風(fēng)。
2.濕度
為了保證PLC的絕緣性能,空氣的相對濕度應(yīng)小于85%(無凝露)。
3.震動
應(yīng)使PLC遠離強烈的震動源,防止振動頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動時,必須采取減震措施,如采用減震膠等。
4.空氣
避免有腐蝕和易燃的氣體,例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境,可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中,并安裝空氣凈化裝置。
5.電源
PLC供電電源為50Hz、220(1±10%)V的交流電,對于電源線來的干擾,PLC本身具有足夠的抵制能力。對于可靠性要求很高的場合或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境,可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變頻器,以減少設(shè)備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。三菱FX系列PLC有直流24V輸出接線端,該接線端可為輸入傳感器(如光電開關(guān)或接近開關(guān))提供直流24V電源。當(dāng)輸入端使用外接直流電源時,應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因為普通的整流濾波電源,由于紋波的影響,容易使PLC接收到錯誤信息。
二、安裝與布線
1.動力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線,隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙膠線連接。
2.PLC應(yīng)遠離強干擾源如電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設(shè)備,不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。
3.PLC的輸入與輸出最好分開走線,開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線,屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地,接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。
4.PLC基本單元與擴展單元以及功能模塊的連接線纜應(yīng)單獨敷設(shè),以防止外界信號的干擾。
5.交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜,輸出線應(yīng)盡量遠離高壓線和動力線,避免并行。
三、I/O端的接線
1.輸入接線
(1)輸入接線一般不要超過30米。但如果環(huán)境干擾較小,電壓降不大時,輸入接線可適當(dāng)長些。
(2)輸入/輸出線不能用同一根電纜,輸入/輸出線要分開。
(3)盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端,使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致,方便閱讀。
2.輸出連接
(1)輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出。在不同組中,可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。
(2)由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上,并且連接至端子板,若將連接輸出元件的負載短路,將燒毀印制電路板,因此,應(yīng)用熔絲保護輸出元件。
(3)采用繼電器輸出時,所承受的電感性負載的大小,會影響到繼電器的使用壽命,因此,使用電感性負載時選擇繼電器工作壽命要長。
(4)PLC的輸出負載可能產(chǎn)生干擾,因此要采取措施加以控制,如直流輸出的續(xù)流管保護,交流輸出的阻容吸收電路,晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護。
四、外部安全電路
為了確保整個系統(tǒng)能在安全狀態(tài)下可靠工作,避免由于外部電源發(fā)生故障、PLC出現(xiàn)異常、誤操作以及誤輸出造成的重大經(jīng)濟損失和人身傷亡事故,PLC外部應(yīng)安裝必要的保護電路。
(1)急停電路。對于能使用戶造成傷害的危險負載,除了在控制程序中加以考慮之外,還應(yīng)設(shè)計外部緊急停車電路,使得PLC發(fā)生故障時,能將引起傷害的負載電源可靠切斷。
(2)保護電路。正反向運轉(zhuǎn)等可逆操作的控制系統(tǒng),要設(shè)置外部電器互鎖保護;往復(fù)運行及升降移動的控制系統(tǒng),要設(shè)置外部限位保護電路。
(3)可編程控制器有監(jiān)視定時器等自檢功能,檢查出異常時,輸出全部關(guān)閉。但當(dāng)可編程控制器CPU故障時就不能控制輸出,因此,對于能使用戶造成傷害的危險負載,為確保設(shè)備在安全狀態(tài)下運行,需設(shè)計外電路加以防護。
(4)電源過負荷的防護。如果PLC電源發(fā)生故障,中斷時間少于10秒,PLC工作不受影響,若電源中斷超過10秒或電源下降超過允許值,則PLC停止工作,所有的輸出點均同時斷開;當(dāng)電源恢復(fù)時,若RUN輸入接通,則操作自動進行。因此,對一些易過負載的輸入設(shè)備應(yīng)設(shè)置必要的限流保護電路。
(5)重大故障的報警及防護。對于易發(fā)生重大事故的場所,為了確保控制系統(tǒng)在重大事故發(fā)生時仍可靠的報警及防護,應(yīng)將與重大故障有聯(lián)系的信號通過外電路輸出,以使控制系統(tǒng)在安全狀況下運行。
五、PLC的接地
良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件,可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。PLC的接地線與機器的接地端相接,接地線的截面積應(yīng)不小于2mm2,接地電阻小于100Ω;如果要用擴展單元,其接地點應(yīng)與基本單元的接地點接在一起。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾,應(yīng)給PLC接上專用地線,接地點應(yīng)與動力設(shè)備(如電機)的接地點分開;若達不到這種要求,也必須做到與其它設(shè)備公共接地,禁止與其它設(shè)備串連接地。接地點應(yīng)盡可能靠近PLC。
六、冗余系統(tǒng)與熱備用系統(tǒng)
在石油、化工、冶金等行業(yè)的某些系統(tǒng)中,要求控制裝置有極高的可靠性。如果控制系統(tǒng)發(fā)生故障,將會造成停產(chǎn)、原料大量浪費或設(shè)備損壞,給企業(yè)造成極大的經(jīng)濟損失。但是僅靠提高控制系統(tǒng)硬件的可靠性來滿足上述要求是遠遠不夠的,因為PLC本身可靠性的提高是有一定的限度。使用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)就能夠比較有效地解決上述問題。
1.冗余控制系統(tǒng)
在冗余控制系統(tǒng)中,整個PLC控制系統(tǒng)(或系統(tǒng)中最重要的部分,如CPU模塊)由兩套完全相同的系統(tǒng)組成。兩塊CPU模塊使用相同的用戶程序并行工作,其中一塊是主CPU,另一塊是備用CPU;主CPU工作,而備用CPU的輸出是被禁止的,當(dāng)主CPU發(fā)生故障時,備用CPU自動投入運行。這一切換過程是由冗余處理單元RPU控制的,切換時間在1~3個掃描周期,I/O系統(tǒng)的切換也是由RPU完成的。
2.熱備用系統(tǒng)
在熱備用系統(tǒng)中,兩臺CPU用通訊接口連接在一起,均處于通電狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,由主CPU通知備用CPU,使備用CPU投入運行。這一切換過程一般不太快,但它的結(jié)構(gòu)有比冗余系統(tǒng)簡單。
PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個十分復(fù)雜的問題,因此在抗干擾設(shè)計中應(yīng)綜合考慮各方面的因素,合理有效地抑制抗干擾,才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作。隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬,如何高效可靠的使用PLC也成為其發(fā)展的重要因素。
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