Introduktion
PLC:er, eller programmerbara logiska styrenheter, fungerar som kärnkomponenter inom området industriell automation.
De spelar en avgörande roll för att kontrollera olika mekanisk utrustning, automatiserade processer och system.
Den här artikeln presenterar 10 praktiska tips för PLC-applikationer som hjälper dig att effektivt lösa problem som uppstår i den dagliga verksamheten.
01
Jordningsproblem
PLC-system har stränga jordningskrav. Det är bäst att ha ett dedikerat jordningssystem och se till att annan PLC-relaterad utrustning också är tillförlitligt jordad.
Att ansluta flera kretsjordningspunkter tillsammans kan generera oväntade strömmar, vilket leder till logiska fel eller kretsskador.
Differentiella jordpotentialer uppstår vanligtvis när jordpunkter är fysiskt åtskilda med betydande avstånd. När utrustning med stora avstånd är ansluten via kommunikationskablar eller sensorer kan strömmar flyta genom hela kretsen mellan kabeln och jord. Även över korta avstånd kan belastningsströmmar från stor utrustning orsaka potentialförskjutningar i förhållande till jord, eller oförutsägbara strömmar kan genereras direkt genom elektromagnetiska effekter. Destruktiva strömmar som kan skada utrustning kan flyta mellan strömkällor som är anslutna till felaktiga jordningspunkter.
PLC-system använder vanligen enpunktsjordning-. För att förbättra interferensimmuniteten i vanligt-läge kan tekniker för skärmad flytande mark tillämpas på analoga signaler. Detta involverar jordning av det skärmande lagret av signalkablar vid en enda punkt samtidigt som signalslingan lämnas flytande, med isolationsresistansen mot jord bibehållen på inte mindre än 50MΩ.
02
Störningsreducering
Industriella miljöer är tuffa och innehåller många hög- och låg-störningar. Dessa störningar introduceras vanligtvis i PLC:n genom kablar anslutna till fältenheter.
Utöver jordningsåtgärder bör skyddsåtgärder mot-störningar implementeras vid val och installation av kabel:
(1) Analoga signaler är små-signaler och mycket känsliga för externa störningar; dubbel-skärmade kablar ska användas.
(2) Hög-pulssignaler (t.ex. pulssensorer, digitala räknare) kräver skärmade kablar för att förhindra extern störning och mildra störningar från hög-pulser till låg-nivåsignaler;
(3) Kommunikationskablar mellan PLC:er arbetar vid högre frekvenser. Tillverkarens-kablar rekommenderas generellt; skärmade tvinnade-kablar kan räcka för mindre kritiska applikationer;
(4) Analoga signalledningar och DC-signalledningar får inte dras i samma kabelränna som AC-signalledningar;
(5) Skärmade kablar som går in i eller ut från kontrollskåp måste jordas och anslutas direkt till utrustning utan att gå genom kopplingsplintar;
(6) AC-signaler, DC-signaler och analoga signaler får inte dela samma kabel. Strömkablar ska dras separat från signalkablar.
(7) Under fältunderhåll inkluderar interferensreduceringsmetoder: att byta ut berörda ledningar med skärmade kablar och dra om dem; inkludera anti-interferensfiltreringskod i programmet.
03
Eliminerar inter-ledningskapacitans för att förhindra falska utlösare
Kapacitans finns mellan alla ledare i en kabel. Kvalificerade kablar begränsar detta kapacitansvärde inom specificerade intervall.
Även med kvalificerade kablar, när kabellängden överstiger ett visst tröskelvärde, kan inter-trådskapacitansen överskrida de nödvändiga gränserna. När sådana kablar används för PLC-ingångar kan inter-ledningskapacitans orsaka PLC-fel, vilket leder till många oförklarade fenomen.
Dessa fenomen manifesterar sig främst som:
- Synligt korrekt kabeldragning, men ingen ingång detekteras av PLC:n; Ingångar som bör finnas saknas, medan oönskade ingångar visas-som indikerar ömsesidig interferens mellan PLC-ingångar. Så här löser du problemet:
(1) Använd kablar med tvinnade kärnor;
(2) Minimera kabellängden;
(3) Separata kablar för ingångar som stör varandra;
(4) Använd skärmade kablar.
04
Val av utgångsmodul
Utgångsmoduler kategoriseras som transistor-typ, dubbelriktad tyristor-typ eller kontakt-typ:
(1) Transistormoduler av-typ erbjuder den snabbaste växlingshastigheten (vanligtvis 0,2 ms) men har den lägsta belastningskapaciteten (ca. 0.2–0,3A, 24VDC). De är lämpliga för snabbkopplings- och signalsammankopplingsutrustning, som vanligtvis används med frekvensomriktare och DC-enheter. Uppmärksamhet måste ägnas åt effekten av transistorläckström på lasten.
(2) Moduler av tyristor-typ erbjuder kontaktlös drift och AC-lastegenskaper, även om deras belastningskapacitet är begränsad.
(3) Reläutgångar stöder både AC- och DC-belastningar med hög kapacitet. Reläkontaktutgångar är vanligtvis förstahandsvalet för konventionella styrtillämpningar. Deras nackdel är långsam växlingshastighet (cirka 10 ms), vilket gör dem olämpliga för hög-växling.
05
Inverter överspänning och överströmshantering
(1) När man sänker börvärdet för att bromsa motorn går motorn in i regenerativt bromsläge. Energin som matas tillbaka till växelriktaren är betydande och ackumuleras i filterkondensatorerna. Detta gör att kondensatorspänningen stiger snabbt och når ofta likströmsöverspänningsskyddströskeln och utlöser en växelriktarutlösning.
Lösning: Installera ett externt bromsmotstånd för att avleda den regenerativa energin som matas tillbaka till DC-sidan.
(2) När flera små motorer är anslutna till växelriktaren, utlöser ett överströmsfel i en motor ett larm, vilket gör att växelriktaren löser ut och stoppar alla motorer.
Lösning: Installera en 1:1 isolationstransformator på växelriktarens utgångssida. När en eller flera små motorer upplever ett överströmsfel, påverkar felströmmen transformatorn istället för växelriktaren, vilket förhindrar utlösning. Efter testning fungerar systemet tillförlitligt utan återkommande incidenter där normala motorer stannar.
06
Markering av ingångar och utgångar för felsökning
PLC:n styr ett komplext system som endast presenterar förskjutna rader av in-/utgångsreläterminaler, motsvarande indikatorlampor och PLC-nummer-som liknar en integrerad krets med dussintals stift. Utan att konsultera schemat blir felsökning omöjlig och feldetektering är extremt långsam.
För att lösa detta skapade vi en referenstabell baserad på det elektriska schemat. Denna tabell, fäst på utrustningens kontrollkonsol eller skåp, mappar varje PLC-ingångs-/utgångsterminalnummer till dess motsvarande elektriska symbol och kinesiska namn -likt funktionsbeskrivningarna för varje stift på en integrerad krets.
Med denna I/O-tabell kan elektriker som är bekanta med driftprocessen eller enhetens stegdiagram fortsätta med felsökningen.
Men för elektriker som inte är bekanta med driftprocessen eller inte kan läsa stegdiagram, krävs en extra tabell: PLC Input/Output Logic Function Chart. Detta diagram förklarar i huvudsak den logiska överensstämmelsen mellan ingångskretsar (triggande komponenter, associerade komponenter) och utgångskretsar (aktiveringskomponenter) för de flesta operativa processer.
Praxis har visat sig: Om du skickligt kan använda både ingångs-/utgångsöverensstämmelsetabellen och funktionstabellen för in-/utgångslogik, blir felsökning av elektriska fel enkel-även utan scheman.
07
Avdrag för fel genom programlogik
Många PLC-typer används ofta inom industrin idag. För låg--PLC är instruktionerna för stegdiagram i stort sett lika. För medel-till-hög-modeller som S7-300 är många program skrivna med hjälp av språktabeller.
Praktiska stegdiagram måste innehålla kinesiska symbolanteckningar; annars är de svåra att läsa. Att förstå utrustningsprocessen eller driftssekvensen i förväg gör det lättare att tolka stegdiagram.
När du utför elektriska felanalyser används vanligtvis den omvända spårningsmetoden-även känd som backtracking-. Detta innebär att man använder in-/utgångsöverensstämmelsetabellen för att lokalisera motsvarande PLC-utgångsrelä från felpunkten och sedan spåra tillbaka för att identifiera de logiska sambanden som orsakade dess aktivering.
Erfarenhet visar att identifiering av ett enskilt problem vanligtvis löser felet, eftersom samtidiga fel på två eller flera punkter är sällsynta.
08
Diagnostisera PLC-hårdvarufel
I allmänhet är PLC:er mycket pålitliga enheter med extremt låga felfrekvenser. Sannolikheten för hårdvaruskada på PLC:n eller CPU, eller programvarudriftsfel, är praktiskt taget noll. PLC-ingångspunkter misslyckas sällan om de inte utsätts för hög-intrång. På liknande sätt uppvisar de normalt öppna kontakterna på PLC-utgångsreläer exceptionellt lång livslängd om de inte äventyras av externa belastningskortslutningar, felaktig design eller ström som överskrider märkgränserna.
Därför, vid felsökning av elektriska fel, bör fokus ligga på de perifera elektriska komponenterna som är anslutna till PLC:n. Undvik att omedelbart misstänka PLC-hårdvara eller programmeringsproblem, eftersom detta tillvägagångssätt är avgörande för snabb reparation och snabb återställning av produktionen.
Följaktligen betonar den elektriska feldiagnosen som diskuteras här för PLC-styrkretsar inte själva PLC:n, utan de perifera elektriska komponenterna i de kretsar som styrs av PLC:n.
09
Optimera användningen av mjukvaru- och hårdvaruresurser
(1) Instruktioner som inte är involverade i kontrollcykler eller de som redan aktiverats före cykeln behöver inte kopplas till PLC:n;
(2) När flera instruktioner styr en enda uppgift kan de parallellkopplas externt innan de länkas till en enda ingångspunkt;
(3) Utnyttja PLC:s interna funktionsblock och mellanlägen fullt ut för att säkerställa programintegritet och koherens, vilket underlättar utvecklingen. Detta minskar också hårdvaruinvesteringar och sänker kostnaderna;
(4) Om möjligt, isolera varje utgångskanal för enklare kontroll och inspektion, samtidigt som andra utgångskretsar skyddas. Ett fel i en utgångspunkt kommer endast att orsaka att motsvarande utgångskrets tappar kontrollen;
(5) För utgångar som styr laster framåt/bakåt, implementera förregling inte bara inom PLC-programmet utan även externt för att förhindra att lasten fungerar i båda riktningarna samtidigt;
(6) PLC-nödstopp måste implementeras via externa brytare för att garantera säkerheten.
10
Ytterligare överväganden
(1) Anslut aldrig växelströmsledningar till ingångsterminaler för att förhindra PLC-skador;
(2) Jordanslutningar måste vara oberoende jordade, inte anslutna i serie med annan utrustningsjord. Jordtrådens tvärsnittsarea- bör inte vara mindre än 2 mm²;
(3) Hjälpströmförsörjningen har begränsad kapacitet och kan endast driva enheter med låg-effekt (t.ex. fotoelektriska sensorer);
(4) Vissa PLC:er har reserverade adressterminaler (dvs tomma adressterminaler). Anslut inte kablar till dessa terminaler;
(5) När PLC-utgångskretsar saknar skydd, installera skyddsanordningar såsom säkringar i serie inuti den externa kretsen för att förhindra skador från belastningskortslutningar.