输入指示不管输入单元的LED灯亮还是灭,请检查输入信号开关是否确实在ON或OFF状态。如果输入开关的额定电流容量过大或由于油侵入等原因,容易产生接触不良。当输入开关与LED灯亮用电阻并联时,即使输入开关OFF但并联电路仍导通,仍可对PLC进行输入。
如果使用光传感器等输入设备,由于发光/受光部位粘有污垢等,引起灵敏度变化,有可能不能完全进入“ON”状态。在比PLC运算周期短的时间内,不能接收到ON和OFF的输入。如果在输入端子上外加不同的电压时,会损坏输入回路。
5.输出指示不管输出单元的LED灯亮还是灭,如果负载不能进行ON或OFF时,主要是由于过载、负载短路或容量性负载的冲击电流等,引起继电器输出接点粘合,或接点接触面不好导致接触不良。提高PLC控制系统可靠性的措施虽然PLC具有很高的可靠性,并且有很强的抗干扰能力,但在过于恶劣的环境或安装使用不当等情况下,都有可能引起PLC内部信息的破坏而导致控制混乱,甚至造成内部元件损坏。
因此,安装时不要把发热量大的元件放在PLC的下方;PLC四周要有足够的通风散热空间;不要把PLC安装在阳光直接照射或离暖气、加热器、大功率电源等发热器件很近的场所;安装PLC的控制柜有通风的百叶窗,如果控制柜温度太高,应该在柜内安装风扇强迫通风。
为了提高PLC系统运行的可靠性,使用时应注意以下几个方面的问题。一、适合的工作环境1.环境温度适宜各生产厂家对PLC的环境温度都有一定的规定。通常PLC允许的环境温度约在0~55°C。2.环境湿度适宜PLC工作环境的空气相对湿度一般要求小于85%,以保证PLC的绝缘性能。
湿度太大也会影响模拟量输入/输出装置的精度。因此,不能将PLC安装在结露、雨淋的场所。3.注意环境污染不宜把PLC安装在有大量污染物(如灰尘、油烟、铁粉等)、腐烛性气体和可燃性气体的场所,尤其是有腐蚀性气体的地方,易造成元件及印刷线路板的腐蚀。
如果只能安装在这种场所,在温度允许的条件下,可以将PLC封闭;或将PLC安装在密闭性较高的控制室内,并安装空气净化装置。4.远离振动和冲击源安装PLC的控制柜应当远离有强烈振动和冲击场所,尤其是连续、频繁的振动。
必要时可以采取相应措施来减轻振动和冲击的影响,以免造成接线或插件的松动。5.远离强干扰源PLC应远离强干扰源,如大功率晶闸管装置、高频设备和大型动力设备等,同时PLC还应该远离强电磁场和强放射源,以及易产生强静电的地方。
二、合理的安装与布线1.注意电源安装电源是干扰进入PLC的主要途径。PLC系统的电源有两类:外部电源和内部电源。外部电源是用来驱动PLC输出设备(负载)和提供输入信号的,又称用户电源,同一台PLC的外部电源可能有多规格。
外部电源的容量与性能由输出设备和PLC的输入电路决定。由于PLC的I/O电路都具有滤波、隔离功能,所以外部电源对PLC性能影响不大。因此,对外部电源的要求不高。内部电源是PLC的工作电源,即PLC内部电路的工作电源。
它的性能好坏直接影响到PLC的可靠性。因此,为了保证PLC的正常工作,对内部电源有较高的要求。一般PLC的内部电源都采用开关式稳压电源或原边带低通滤波器的稳压电源。在干扰较强或可靠性要求较高的场合,应该用带屏蔽层的隔离变压器,对PLC系统供电。
同时,在安装时还应注意以下问题:1)隔离变压器与PLC和I/O电源之间采用双绞线连接,以控制串模干扰;2)系统的动力线应足够粗,以降低大容量设备起动时引起的线路压降;3)PLC输入电路用外接直流电源时,采用稳压电源,以保证正确的输入信号。
1.合理的结构型式整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较小,所以一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中;而模块式PLC的功能扩展灵活方便,I/O点数量、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面,选择余地较大。
选择适当的接地处单点接点。PLC的机型选择基本原则机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争佳的性能价格比。维修时只要更换模块,判断故障的范围也很方便。因此,模块式PLC一般适用于较复杂系统和环境差(维修量大)的场合。
2.安装方式的选择根据PLC的安装方式,系统分为集中式、远程I/O式和多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件,系统反应快、成本低。大型系统经常采用远程I/O式,因为它们的装置分布范围很广,远程I/O可以分散安装在I/O装置附近,I/O连线比集中式的短,但需要增设驱动器和远程I/O电源。
多台联网的分布式适用于多台设备分别立控制,又要相互联系的场合,可以选用小型PLC,但必须要附加通信模块。3.相当的功能要求一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能,对于只需要开关量控制的设备都可满足。
对于以开关量控制为主,带少量模拟量控制的系统,可选用能带A/D和D/A单元。具有加减算术运算。数据传送功能的增强型低档PLC。但是中、PLC价格较贵,一般大型机主要用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。
4.响应速度的要求PLC的扫描工作方式引起的延迟可达2-3个扫描周期。对于大多数应用场合来说,PLC的响应速度都可以满足要求,不是主要问题。然而对于某些个别场合,则要求考虑PLC的响应速度。为了减少PLC的I/O响应的延迟时间,可以选用扫描速度高的PLC,或选用具有高速I/O处理功能指令的PLC,或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。
5.系统可靠性的要求对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统,应考虑是否采用冗余控制系统或热备用系统。6.机型统一一个企业,应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑以下三个方面的问题:(l)同一机型的PLC,其编程方法相同,有利于技术力量的培训和技术水平的提高。
(2)同一机型的PLC,其模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理。(3)同一机型的PLC,其设备通用,资源可共享,易于联信,配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。PLC的容量选择两个方面的技巧PLC的容量选择PLC的容量包括I/O点数和用户存储容量两个方面。
1.I/O点数PLC的I/O点的价格还比较高,因此应该合理选用PLC的I/O点的数量,在满足控制要求的前提下力争使用I/O点少,但必须留有一定的备用量。通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要,再加上10%-15%的备用量来确定。
2.用户存储容量用户存储容量是指PLC用于存储用户程序的存储器容量。需要的用户存储容量的大小由用户程序的长短决定。一般可按下式估算,再按实际需要留适当的余量(20%-30%)来选择。存储容量=开关量I/O点总数X10十模拟量通道数X100绝大部分PLC均能满足上式要求。
应当要注意的是:当控制系统较复杂。数据处理量较大时,可能会出现存储容量不够的问题,这时应对待。继电器的结构和工作原理及其在电机控制中的应用举例继电器的结构和工作原理l-2a是继电器结构示意图,它主要由电磁线圈、铁心、触点和复位弹簧组成。
而PLC克服了继电器-接触器控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用微处理器的优点,并将控制器和被控对象方便的连接起来。由于PLC是由微处理器、存储器和器件组成,所以应属于工业控制计算机中的一类。
对用户来说,可编程控制器是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺,因此如果在初步设计阶段就选用可编程控制器,可以使得设计和调试变得简单容易。从制造生产可编程控制器的厂商角度看,在制造阶段不需要根据用户的订货要求设计控制器,适合批量生产。
我国从1974年也开始研制可编程序控制器,1977年开始工业应用。目前它已经大量地应用在楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域,并涌现出大批应用可编程序控制器的新型设备。掌握可编程序控制器的工作原理,具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系统的能力,已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。
PLC的存储器、I/O单元、I/O扩展接口、外设接口和电源简介存储器可编程控制器的存储器由只读存储器ROM、随机存储器RAM和可电擦写的存储器EEPROM部分构成,主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。
只读存储器ROM用以存放系统程序,可编程控制器在生产过程中将系统程序固化在ROM中,用户是不可改变的。用户程序和中间运算数据存放的随机存储器RAM中,RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器,可用锂电池做备用电源。
它存储的内容是易失的,掉电后内容丢失;当系统掉电时,用户程序可以保存在只读存储器EEPROM或由高能电池支持的RAM中。EEPROM兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点,用来存放需要长期保存的重要数据。
2.I/O单元及I/O扩展接口(1)I/O单元PLC内部输入电路作用是将PLC外部电路(如行程开关、按钮、传感器等)提供的符合PLC输入电路要求的电压信号,通过光电耦合电路送至PLC内部电路。输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰能力,输入响应时间一般在0.1~15ms之间。
(2)I/O扩展接口可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元与PLC的基本单元实现连接,当基本I/O单元的输入或输出点数不够使用时,可以用I/O扩展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子。
根据输入信号形式的不同,可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。根据输入单元形式的不同,可分为基本I/O单元、扩展I/O单元两大类。3.外设接口外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器,并能通过外设接口组成PLC的控制网络。
外部连接的电源,通过PLC内部配有的一个开关式稳压电源,将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源(直流5伏、正负12伏、24伏),并为外部输入元件(如接近开关)提供24V直流电源(仅供输入端点使用),而驱动PLC负载的电源由用户提供。
PLC控制系统可靠性降低的主要原因虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性,但如果输入给PLC的开关量信号出现错误,模拟量信号出现较大偏差,PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作,这些都可能使控制过程出错,造成无法挽回的经济损失。
影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有:1)造成传输信号线短路或断路(由于机械拉扯,线路自身老化,特别是鼠害),当传输信号线出故障时,现场信号无法传送给PLC,造成控制出错;2)机械触点抖动,现场触点虽然只闭合一次,PLC却认为闭合了多次,虽然硬件加了滤波电路,软件增加微分指令,但由于PLC扫描周。
影响执行机构出错的主要原因有:1)控制负载的接触不能可靠动作,PLC发出了动作指令,但执行机构并没按要求动作;2)控制变频器起动,由于变频器自身故障,变频器所带电机并没按要求工作;3)各种电动阀、电磁阀该开的没能打开,该关的没能关到位,由于执行机构没能按PLC的控制要求动作,使系统无常工作,降低了系。
要提高整个控制系统的可靠性,必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性,否则PLC应能及时发现问题,用声光等报好办法提示给操作人员,尽除故障,让系统安全、可靠、正确地工作。可编程控制器的结构特点单元式单元式的特点是结构紧凑。
它将所有的电路都装入一个模块内,构成一个整体,这样体积小巧、成本低、安装方便。FX2系列可编程控制器由基本单元、扩展单元、扩展模块及适配器等四种产品构成。仅用基本单元或将上述各种产品组合起来使用均可。
基本单元(M):内有CPU与存贮器,为必用装置。扩展单元(E):要增加I/O点数时使用的装置。可利用扩展模块,以8为单位增加输入/输出点数。也可只增加输入点数或只增加输出点数,因而使输入/输出的点数比率改变。
2.模块式模块式可编程控制器采用搭积木的方式组成系统,在一块基板上插上CPU、电源、I/O模块及功能模块,构成一个总I/O点数很多的大规模综合控制系统。这种结构形式的特点是CPU为立的模块,输入、输出也是立模块。
3.叠装式它的结构也是各种单元、CPU自成立的模块,但安装不用基板,仅用电缆进行单元间联接,且各单元可以一层层地叠装。FX2系列PLC是单元式和模块式相结合的叠装式结构。可编程控制器与继电器控制的区别在PLC的编程语言中,梯形图是为广泛使用的语言,通过PLC的指令系统将梯形图变成PLC能接受程序,由编程器键入到PLC用户存储区去。
而梯形图与继电器控制原理图十分相似,主要原因是PLC梯形图的发明大致上沿用户继电器控制电路的元件符号,仅个别处有些不同。PLC与继电器控制的主要区别有以下几点:(1)组成器件不同继电器控制线路是由许多真正的硬件继电器组成的。
而PLC是由许多“软继电器”组成的,这些“继电器”实际上是存储器中的触发器,可以置“0”或置“1”。(2)触点的数量不同硬继电器的触点数有限,一般只有4至8对;而“软继电器”可供编程的触点数有无限对,因为触发器状态可取用任意次。
(3)控制方法不同继电器控制是通过元件之间的硬接线来实现的,因此其控制功能就固定在线路中了,因此功能专一,不灵活;而PLC控制是通过软件编程来解决的,只要程序改变,功能可跟着改变,控制很灵活。又因PLC是通过循环扫描工作的,不存在继电器控制线路中的联锁与互锁电路,控制设计大大简化了。
(4)工作方式不同在继电器控制线路中,当电源接通时,线路中各继电器都处于受制约状态,该合的合,该断的断。而在PLC的梯形图中,各“软继电器”都处于周期性循环扫描接通中,从客观上看,每个“软继电器”受条件制约,接通时间是短暂的。
平层误差应符合表1规定开放式PLC的概念及设计目前,国内用户选用的可编程控制器(PLC)仍以国外产品为主,造成这种局面的一个重要原因是欧、美、日等发达工业掌握了PLC的核心技术,其硬软件技术对应用者来说完全是封闭的,使用者只能从应用的角度学习PLC,而不能参与PLC的开发[1-2]。
能实现自动平层,且平层必须准确。能适应在较大范围内变动地提升载荷,能重载起动。根据电梯运行的特点及以上要求,电梯的运行速度应当符合图1所示曲线。近年来,IEC国际标准的颁布和实施为各PLC生产厂家提供了统一的软件开发准则,开放的高性能单片机技术的发展,为硬件开发提供了有效的物质基础[3]。
在这样的背景下,研制开放的PLC系统无论对于科学研究还是促进PLC行业的发展都有积的现实意义。PLC是一种于工业控制的计算机,其硬件主要由处理器、存储器、输入/输出接口等组成[4],其硬件结构如图1所示。
1开放式可编程控制器开放式PLC硬件结构采用CPU+模块+接口构成,各个接口都按标准设计,大大提高了PLC的开放性,使其能方便地与大系统连接。编程语言遵循国际标准IEC,并将基于PC的编程软件作为PLC编程工具。
主要电路有:微控制器STC89C51RC、开关量输入电路、继电器输出电路、晶体管输出电路、RS232通信接口电路、电源电路、时钟复位电路和USB通信接口电路等,PLC硬件系统框图如图2所示,软件采用Borland公司集成开发软件C++Builder,通过集成平台对51内核处理器指令集进行解释、编译,。
USB通信部分选择Philips公司的PDIUSBD12[5]芯片作为系统的USB接口器件,片内集成了高性能USB接口电路、SIE、FIFO存储器、收发器以及电压调整器等,可与任何外部控制器或微处理器实现高速并行通信,其速率为2Mb/s,完**够满足设计所要求的数据传输速度。
系统硬件部分采用高性能51内核处理器STC89C51,其为模块化设计,采用滤波、隔离电路,以降低成本。2系统硬件设计可编程控制器单片机部分电路图如图3所示。USB通信接口模块电路如图4所示。3系统软件设计系统软件结构如图5所示。
图中,系统编辑模块为用户提供编辑环境,接收用户的梯形图程序输入,并将其存储为相应的文件。梯形图语言为一种图形语言,要直接对其进行编译十分困难,因此并不是直接对梯形图程序进行编译,而是先将其翻译成指令语言的文本形式,再对指令语言进行编译。
图形语言编译问题的解决,提高了代码的利用率[6-7]。通过提取数据结构中的数据,形成C语言程序文件,经过C51编译器、连接器、转换器的编译、连接、转换过程,生成能够在PLC硬件上运行的可执行文件。3.1用户界面PLC用户界面是实现可编程人机交互的重要部分,它以梯形图语言的形式录入用户控制程序,以二进制形式通过串口下载到PLC硬件,其梯形图表示的用户编程区如图6所示。
PLC在进行逻辑运算之前,必须对外部信号进行采样[8],若要实现指令的功能,先要设置外部I/O在梯形图中的地址,系统才能够对用户程序中所使用的I/O地址与单片机的引脚地址相匹配。本设计在I/O设置对话框底层设计了如表1所示的数据处理函数。
3.2USB通信PDIUSBD12的固件设计成完全的中断驱动,当CPU处理前台任务时,USB的传输可在后台进行;后台中断服务程序和前台主程序循环之间的数据交换可以通过事件标志和数据缓冲区来实现。当PDIUSBD12从USB收到一个数据包,即对CPU产生一个中断请求,CPU立刻响应中断。
4系统设计的工作量小,维护方便,容易改造(1)设计与维护PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时日常维护也变得容易起来,更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。特别适合多品种、小批量的生产场合。(2)安装与布线动力线、控制线以及PLC的电源线电源线是用作电气组件或设备与电源的连接线,通常来说指电线与其一端连接的插头或尾插的体,是电器产品的基本零部件之一。
电源线分为电线和插头两部分。和I/O线应分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双绞线连接。将PLC的I/O线和大功率线分开走线,如必须在同*槽内,分开捆扎交流线、直流线,若条件允许,分槽走线好,这不仅能使其有尽可能大的空间距离,并能将干扰降到低限度。
PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备,不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。PLC的输入与输出好采用分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。
模拟量信号的传送应采用屏蔽线,屏蔽层应一端或两端接地,接地电阻电阻,物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体,简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体,简称绝缘体。应小于屏蔽层电阻的1/10。
交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆电缆是一种用以传输电能信息和实现电磁能转换的线材产品。既有导体和绝缘层,有时还加有防止水份侵入的严密内护层,或还加机械强度大的外护层,结构较为复杂,截面积较大的产品叫做电缆。
,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。(3)I/O端的接线输入接线:输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些;输入/输出线不能用同一根电缆,输入/输出线要分开;尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。
绘制电气控制原理图的要求在绘制电气控制原理图时,先要求整体布局合理,一般是左边为输入回路,右边为输出回路,或者下边为输入回路,上边为输出回路,主要控制元件位于中间位置;其次要求所画原理图正确;再次所用元器件的图形符号应符合*共和国标准,要求对所用元件进行标注和说明,并对所有连线进行编号。
可编程序控制器的合理选择机型的选择我国市场**行的有如下几家PLC产品:1.施耐德公司,包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品,目前有Quantum、Premium、Momentum等产品;2.罗克韦尔公司(包括AB公司)PLC产品,目前有SLC、MicroLogix、ControlLogix等产品。
如YL-235A光机电一体化实训装置中所用的PLC为FX2N-48MR型,它的输出分为五组,其中有四组是四个输出端共用一个COM端,有一组是八个输出端共用一个COM端。PLC机型选择的基本原则是:在功能满足要求的前提下,选择可靠、维护使用方便以及性能价格比优的机型。
通常做法是,在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合,建议选用整体式结构的PLC;其他情况则好选用模块式结构的PLC;对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中,一般其控制速度无须考虑,因此,选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求;而在控制比较复。
这样,同一机型的PLC模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理;同时,其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发;此外,由于其外部设备通用,资源可以共享,因此,配以上位计算机后即可把控制各立系统的多台PLC联成一个DCS系统,这样便于相互通信,集中管理。
根据不同的应用对象,表1列出了PLC的几种功能选择。表1PLC的功能及应用场合应该注意的是,同一企业应尽量做到机型统一。二、I/O的选择成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分,可分为微型PLC(32I/O)、小型PLC(256I/O)、中型PLC(1024I/O)、大型PLC(4.69I/O)、巨型PLC(8195I/O)五种。
PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。PLC有许多I/O接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些模块,使用时应根据它们的特点进行选择。
(一)确定I/O点数根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时,应再增加10%~20%的备用量,以便随时增加控制功能。对于一个控制对象,由于采用的控制方法不同或编程水平不同,I/O点数也应有所不同。表2列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数。
表2典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数(二)开关量I/O开关量I/O接口可从传感器和开关(如按钮、限位开关等)及控制设备(如指示灯、报好器、电动机起动器等)接收信号。典型的交流输入/输出信号为24~240V,直流输入/输出信号为5~240V。
尽管输入电路因制造厂家不同而不同,但有些特性是相同的,如用于错误信号的抖动电路等。(三)模拟量I/O模拟量输入/输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口的典型量程为-10~+10V、0~+11V、4~20mA或10~50mA。
一些制造厂家在PLC上设计有模拟接口,因而可接收低电平信号,如RTD、热电偶等。一般来说,这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混合信号。(四)功能I/O在选择一台PLC时,用户可能会面临一些类型且不能用标准I/O实现的I/O限定(如定位、快速输入、频率等)。
PLC的外设很丰富,编程器种类很多,用起来都较方便,还有数据器,可PLC的工作。使用PLC的软件也很多,不仅可用类似于继电电路设计的梯形图语言,有的还可用BASIC语言、C语言,以至于自然语言。
这些也为PLC编程提供了方便。PLC的程序也便于存储、移植及再使用。某定型产品用的PLC的程序完善之后,凡这种产品都可使用。生产一台,拷贝一份即可。这比起继电器电路台台设备都要接线、调试,要省事及简单得多。
(4)维修方便:这是因为:①PLC工作可靠,出现故障的情况不多,这大大减轻了维修的工作量。这在讲述PLC的*三个特点时,还将进一步介绍。②即使PLC出现故障,维修也很方便。这是因为PLC都设有很多故障提示信号,如PLC支持内存保持数据的电池电压不足,相应的就有电压低信号指示。
而且,PLC本身还可作故障情况记录。所以,PLC出了故障,很易诊断。同时,诊断出故障后排故也很简单。可按模块排故,而模块的备件市场可以买到,进行简单的更换就可以。至于软件,调试好后不会出故障,再多只要依据使用经验进行调整,使之完善就是了。
(5)改用方便:PLC用于某设备,若这个设备不再使用了,其所用的PLC还可给别的设备使用,只要改编一下程序,就可办到。如果原设备与新设备差别较大,它的一些模块还可重用。PLC控制系统的维护内容PLC的日常维护和保养比较简单,主要是更换保险丝和锂电池,基本没有其它易损元器件。
由于存放用户程序的随机存储器(RAM)、计数器和具有保持功能的继电器等均用锂电池保护,锂电池的寿命大约为5年,当锂电池的电压逐渐降低到一定程度时,PLC基本单元上电池电压跌落到指示灯亮,提示用户注意有锂电池所支持的程序还可保留一周左右,必须更换电池,这是日常维护的主要内容。
调换锂电池的步骤为:■在拆装前,应先让PLC通电15秒以上(这样可使作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。
注意更换电池时间要尽量短,一般不允许**过3分钟。此外,应注意更换保险丝时要采用型号的产品。I/O模块的更换若需替换一个模块,用户应确认被安装的模块是同类型。有些I/O系统允许带电更换模块,而有些则需切断电源。
若替换后可解决问题,但在一相对较短时间后又发生故障,那么用户应检查能产生电压的感性负载,也许需要从外部抑制其电流尖峰。如果保险丝在更换后易被烧断,则有可能是模块的输出电流**限,或输出设备被短路。PLC的故障诊断是一个十分重要的问题,是保证PLC控制系统正常、可靠运行的关键。
本文对常用的故障诊断方法进行了探讨。在实际工作过程中,应充分考虑到对PLC的各种不利因素,定期进行检查和日常维护,以保证PLC控制系统安全、可靠地运行。PLC系统设计的内容输入回路的设计1、电源回路PLC供电电源一般为AC85—240V(也有DC24V),适应电源范围较宽,但为了抗干扰,应加装电源净化元件(如电源滤波器、1:1隔离变压器等)。
2、PLC上DC24V电源的使用各公司PLC产品上一般都有DC24V电源,但该电源容量小,为几十毫安至几百毫安,用其带负载时要注意容量,同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行)。
3、外部DC24V电源若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等,而PLC上DC24V电源容量不够时,要从外部提供DC24V电源;但该电源的“—”端不要与PLC的DC24V的“—”端以及“COM”端相连,否则会影响PLC的运行。
4、输入的灵敏度各厂家对PLC的输人端电压和电流都有规定,如日本三菱公司F7n系列PLC的输入值为:DC24V、7mA,启动电流为4.5mA,关断电流小于1.5mA,因此,当输入回路串有二管或电阻(不能完全启动),或者有并联电阻或有漏电流时(不能完全切断),就会有误动作,灵敏度下降,对此应采取措施。
1.处理单元(CPU)CPU作为整个PLC的核心,起着总指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。
CPU的功能有以下一些:从存储器中读取指令,执行指令,取下一条指令,处理中断。2.存储器(RAM、ROM)存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器;存放工作数据的存储器称为数据存储器。
常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序,生成用户数据区,存放在RAM中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器,可用锂电池做备用电源。
掉电时,可有效地保持存储的信息。EPROM、EEPROM都是只读存储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。3.输入输出单元(I/O单元)I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。
I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器,而继电器有交流和直流型,高电压型和低电压型,电压型和电流型。
4.电源PLC电源单元包括系统的电源及备用电池,电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I/O单元供电。5.编程器编程器是PLC的重要设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器,还可以用编程器检查程序,修改程序,监视PLC的工作状态。
除此以外,在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包,即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器,可以直接编制并显示梯形图。PLC的工作的三个基本过程内容PLC采用循环扫描的工作方式,在PLC中用户程序按先后顺序存放,CPU从条指令开始执行程序,直到遇到结束符后又返回条,如此周而复始不断循环。
PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时,只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时,从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出,一直循环扫描工作。
1.输入处理输入处理也叫输入采样。在此阶段,顺序读入所有输入端子的通端状态,并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段。在程序执行时,输入映象寄存器与外界隔离,即使输入信号发生变化,其映象寄存器的内容也不会发生变化,只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。
2.程序执行根据PLC梯形图程序扫描原则,按先左后右先上后下的步序,逐句扫描,执行程序。遇到程序跳转指令,根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时,PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态,从输出映象寄存器读出对应映象寄存器,根据用户程序进行逻辑运算,存入有关器件寄存器中。
PLC的输出负载可能产生干扰,因此要采取措施加以控制,如直流输出的续流管保护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管晶体管是由三层杂质半导体构成的器件,有三个电,所以又称为半导体三管,晶体三管等,可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。
晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;1957年美国通用电器公司开发出上款晶闸管产品,并于1958年将其商业化;晶闸管是PNPN四层半导体结构,它有三个:阳,阴和门;晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程。
采用继电器输出时,所承受的电感性负载的大小,会影响到继电器的使用寿命,因此,使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。基于PLC的主轴轴承温度的检测系统数控机床可用测量法对主轴轴承温度进行监测。通过测量主轴轴承运转中的温升,来了解主轴轴承是否正常。
轴承温度一般限制在温度升高不**过45℃,监测中若发现轴承的温度**过70-80℃,应立即停机检查。1安装及接线数控机床可利用热电阻、多通道数字仪表及PLC控制系统的结合,来实现主轴轴承温度的检测。在主轴前、中、后轴承处,安装4个热电阻。
PLC控制系统采集4个测量点的温度,来监测不同位置处轴承温升情况。2控制要求及原理温度控制系统利用热电阻进行测量点的温度测量,利用多通道数字仪表来显示主轴轴承的温度值。PLC实现参数设定、远程、数据存储和报好处理等功能。
在实际编程过程中,不需要编写读写PLC寄存器的程序,通过数据定义的方法,在定义了I/O变量后,可直接使用变量名用于系统控制、操作显示、数据记录和报好等。系统设置一个启动按钮来启动控制程序,设置红、绿2个指示灯来显示温度状态。
4个测量点的温度在要求范围内,绿灯亮,表示主轴可正常运转;当某一个被测点温度达到上,即便主轴转速还未达到要求,则红灯亮,同时数控系统显示器上相对应的轴承报好。操作者将主轴立即停止运转,并根据对应报好号检查主轴轴承对应位置处的状况,从而避免主轴轴承研伤现象。
3结束语现代PLC具有功能强、集成度高、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳定等显著特点,广泛应用于现代工业的自动控制中。PLC可扩展一些智能控制模块,构成不同的控制系统,本文提到的主轴轴承温度的检测就是以PLC为核心的智能温度控制系统,操作方便,可靠性好,具有重要的现实意义。
电梯PLC控制简介电梯是现代建筑内关系到生命财产安全的重要交通工具。如何提高电梯的运行效率、降低电梯能耗以及减少机械磨损、延长电梯的使用寿命,都是非常重要的研究课题。电梯是楼层用以固定提升的成套设备,具有安全可靠、乘坐舒适、停层准确、操作简便、运输效率高等特点。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式,一是采用微机作为信号控制单元,完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定,实现电梯的自动调度和集选运行功能,拖动控制则由变频器来完成;*二种控制方式用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。
它由提升曳引系统、引导系统、安全装置和电控系统组成。从控制方式和性能上来说,这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择*二种方式,其原因在于生产规模较小,自己设计和制造微机控制装置成本较高;而PLC可靠性高,程序设计方便灵活。
本设计在用三菱FX2系列PLC控制静磁栅位移传感器实现电梯平层控制。静磁栅位移传感器在电梯控制系统中的作用为电梯平层控制的调整,电控系统是电梯的“**”,其质量的好与坏直接影响电梯质量。客梯和梯都讲究乘坐舒适,而舒适感与运行时间有关。
一是扩展方式选择,S7-300PLC有多种扩展方式,实际选用时,可通过控制系统接口模块扩展机架、Profibus-DP现场总线、通信模块、运程I/O及PLC子站等多种方式来扩展PLC或预留扩展口;二是PLC的联网,包括PLC与计算机联网和PLC之间相互联网两种方式。
因S7-300PLC的工业通信网络淡化了PLC与DCS的界限,联网的解决方案很多,用户可根据企业的要求选用;三是CPU的选择,CPU的选型是合理配置系统资源的关键,选择时必须根据控制系统对CPU的要求(包括系统集成功能、程序块数量限制、各种位资源、MPI接口能力、是否有PROFIBUS-DP主从接口。
(2)系统软硬件选择。二设计及使用1.设计注意事项设计时主要应注以下几方面:(1)PLC输出电路中没有保护,因此在外部电路中应设置串联熔断器等保护装置,以防止负载短路造成PLC损坏。熔断器容量一般为0.5A。
(2)PLC存在I/O响应延迟问题,因此在快速响应设备中应加以注意。MPI通信协议虽简单易行,但响应速度较慢(3)编制控制程序时,好用模块式结构程序。这样既可增强程序的可读性,方便调试和维护工作;又能使数据库结构统一,方便WinCC组态时变量标签的统一编制和设备状态的统一显示。
(4)硬件资源。要合理配置硬件资源,以提高系统可靠性。如PLC电源配电系统要配备冗余的UPS不间断电源,以排除停电对全线运行的不利影响。又如对电机的控制回路要进行继电器隔离,以外部负载对I/O模块的可能损坏。
另外,系统设备要采用立的接地系统,以减少杂波干扰。2.使用要点(1)抗干扰措施。来自电源线的杂波,能造成系统电压畸变,导致系统内电气设备的过电压、过负荷、过热甚至烧毁元器件,造成PLC等控制设备误动作。
所以,在电源处好应设置屏蔽变压器或电源滤波等防干扰设施。其中,电源滤波器的地要以短线路接到保护地。对于直流电源,则可加装微分电容加以干扰抑制。(2)保护接地。可采取用不小于10mm2的保护导线接好配电板的保护地;相邻的控制柜也应良好接触并与地可靠连接。
同时要做好防雷保护接地,通常可采取总线电缆使用屏蔽电缆且屏蔽层两端接地,或模拟信号电缆采取两层屏蔽,外层屏蔽两端接地等措施。另外,为防止感应雷进入系统,可采用浪涌吸收器。(3)做好。信号的屏蔽非常关键,一般可采取屏蔽电缆传送模拟信号。
注意对多个模拟信号共用一根多芯屏蔽电缆或用两种屏蔽电缆传送时,信号间一定要做好屏蔽。而且电缆的屏蔽层一端(一般在控制柜端)要可靠接地。(4)当现场没有或无法设置硬点时,可在操作界面上采取软按键的方法解决走向选择或控制方式选择等问题。
此外,与变频器、智能仪表等的连接,好还是采用信号线直接相连的方式。(5)应合理配置PLC的使用环境,提高系统抗干扰能力。具体采取的措施有:远离高压柜、高频设备、动力屏以及高压线或大电流动力装置;通信电缆和模拟信号电缆尽量不与其他屏(盘)或设备共用电缆沟;PLC柜内不用荧光灯等。
另外,PLC虽适合工业现场,但使用中也应尽量避免直接震动和冲击、阳光直射、油雾、雨淋等;不要在有腐蚀性气体、灰尘过多、发热体附近应用;避免导电性杂物进入控制器。三调试要点及注意事项(1)常规检查。在通电之前要耐心细致地作一系列的常规检查(包括接线检查、绝缘检查、接地电阻检查、保险检查等),避免损坏PLC模块(用STEP7的诊断程序对所有模块进行检查)。
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