PLC使用的九大注意事项:
一、PLC自身故障判断
一般来说,PLC是极其可靠的设备,出故障率很低。
PLC的CPU等硬件损坏或运行出错的概率几乎为零;PLC输入点如不是强电入侵所致,几乎也不会损坏;PLC输出继电器的常开点,若不是负载短路或设计不合理,负载电流超出额定范围,触点的寿命也很长。
-西门子PLC
因此,我们查找电气故障点,重点要PLC的电气元件上,不要总是怀疑PLC硬件或程序有问题,这对快速维修好故障设备、快速恢复生产是十分重要的,因此笔者所谈的PLC控制回路的电气故障检修,重点不在PLC本身,而是PLC所控制回路中的电气元件。
二、输入输出(I/O)模块的选取
输出模块分为晶体管、双向可控硅、接点型。
晶体管型的开关速度更快(一般0.2ms),但负载能力更小,约0.2~0.3A、24VDC,适用于快速开关、 联系的设备,一般与变频、直流装置等连接,应注意晶体管漏电流对负载的影响。
可控硅型优点是无触点、具有交流负载特性,负载能力不大。
继电器输出具有交直流负载特点,负载能力大。
常规控制中一般首先选用继电器触点型输出,缺点是开关速度慢,一般在10ms左右,不适于高频开关应用。
三、接地问题
PLC接地要求比较严格,更好有的专用接地,还要注意与PLC有关的其他设备也要可靠接地。
多个电路接连接在一起时,会产生意想不到的电流,逻辑错误或损坏电路。
而产生不同的接地电势的原因,通常是由于接在物理区域上被分隔的太远, 当相距很远的设备被通信电缆或传感器连接在一起的时候,电缆线和地之间的电流就会流经整个电路,即使在很短的距离内,大型设备的负载电流也可以在其与地电势之间产生变化,或者通过电磁作用直接产生不可预知的电流。
在不正确的接的电源之间,电路中有可能产生毁灭性的电流, 以至于设备。
PLC一般选用一点接地。
为了抗共模能力,对于模拟可以采用屏蔽浮地技术,即电缆的屏蔽层一点接地,回路浮空,与大地绝缘电阻应不小于50MΩ。
四、线间电容避免误
电缆的各导线间都存在电容,合格的电缆能把此容值在一定范围之内。
即使是合格的电缆,当电缆长度超过一定长度时,各线间的电容容值也会超过所要求的值,当把此电缆用于PLC输入时,线间电容就有可能引起PLC的误,会出现许多无法理解的现象。
这些现象主要为:明接线正确,但PLC却没有输入;PLC应该有的输入没有,而不应该有的却有,即PLC输入互相。
为解决这一问题,应当做到:
1.使用电缆芯绞合在一起的电缆;
2.尽量缩短使用电缆的长度;
3.把互相的输入分开使用电缆;
4.使用屏蔽电缆。
五、抗处理
工业现场的比较恶劣,存在着许多高低频。
这些一般是通过与现场设备相连的电缆引入PLC的。
除了接地措施外,在电缆的设计选择和敷设施工中,应注意采取一些抗措施:
1.模拟量属于小,极易受到外界的影响,应选用双层屏蔽电缆;高速脉冲(如脉冲传感器、计数码盘等)应选用屏蔽电缆,既防止外来的,也防止高速脉冲对低电平的;
2.PLC之间的通信电缆较高,一般应选用厂家提供的电缆,在要求不高的情况下,可以选用带屏蔽的双绞线电缆;
3.模拟线、直流线不能与交流线在同一线槽内走线;
4.控制柜内引入引出的屏蔽电缆必须接地,应不经过接线端子直接与设备相连;
5.交流、直流和模拟不能共用一根电缆,动力电缆应与电缆分开敷设;
6. 在现场时,解决的有:对受的线路采用屏蔽线缆,重新敷设;在程序中加入抗滤波代码。
六、标记输入输出,方便检修
PLC控制着一个复杂,所能看到的是上下两排错开的输入输出继电器接线端子、对应的指示灯及PLC编号,就像一块有数十只脚的集成电路。
任何一个人如果不看原理图来检修故障设备,会束手无策,查找故障的速度会特别慢。
鉴于这种情况,我们根据电气原理图绘制一张表格,贴在设备的控制台或控制柜上,标明每个PLC输入输出端子编号与之相对应的电器符号,中文名称,即类似集成电路各管脚的功能说明。
有了这张输入输出表格,对于了解操作或熟悉本设备梯形图的电工就可以展开检修了。
但对于那些对操作不熟悉,不会看梯形图的电工来说,就需要再绘制一张表格:PLC输入输出逻辑功能表。
该表实际说明了大部分操作中输入回路(触发元件、关联元件)和输出回路(执行元件)的逻辑对应关系。
实践证明如果你能熟练利用输入输出对应表及输入输出逻辑功能表,检修电气故障,不带图纸,也能自如。
七、通序逻辑推断故障
现在工业上经常使用的PLC种类繁多,对于低端的PLC而言,梯形图指令大同小异,对于中机,如S7-300,许多程序是用语言表编的。
实用的梯形图必须有中文符号注解,否则阅读很困难,看梯形图前如能大概了解设备工艺或操作,看起来比较容易。
若进行电气故障分析,一般是应用反查法或称反推法,即根据输入输出对应表,从故障点找到对应PLC的输出继电器,开始反查其的逻辑关系。
表明,查到一处问题,故障基本可以排除,因为设备同时发生两起及两起以上的故障点是不多的。
八、充分合理利用软、硬件资源
1.不参与控制循环或在循环前已经投入的指令可不接入PLC;多重指令控制一个任务时,可先在PLC外部将它们并联后再接入一个输入点;
2.尽量利用PLC内部功能软元件,充分调用中间状态,使程序具有完整连贯性,易于。
同时也硬件投入,了成本;
3.条件允许的情况下更好每一路输出,便于控制和检查,也保护其它输出回路;当一个输出点出现故障时只会相应输出回路失控;
4.输出若为正/反向控制的负载,不仅要从PLC内部程序上联锁,并且要在PLC外部采取措施,防止负载在两方向;
5.PLC紧急停止应使用外部开关切断,以确保安全。
九、其他注意事项
1.不要将交流电源线接到输入端子上, 以免烧坏PLC;接地端子应接地,不与其它设备接地端串联,接地线截面积不小于2mm2;
2.辅助电源功率较小,只能带动小功率的设备(光电传感器等);
3.一些PLC有一定数量的占有点数(即空地址接线端子),不要将线接上;
4.当PLC输出电路中没有保护时,应在外部电路中串联使用熔断器等保护装置,防止负载短路造成损坏
连接I/O 并生成模板驱动
选中FbDrive功能块左侧个引脚PZDIn1,并将它连接到前边定义的符号表地址EU1101_ZW1,即是个状态字,当然也可以直接输入地址,本例中地址为“IW512",也会自动识别并显示为对应的符号地址,接下来一定要把报文的类型改为20, 如下图。
图2-9 连接变频器首地址并设置报文类型
保存编译生成模板驱动后,按F5刷新,可以看到如下图的CFC程序,PZDIn1至PZDin6和PZDOut1、PDZOut2都会自动连线到相应的符号表地址,并且Mode和DataXchg等管脚都自动生成连线,如果发现MODE端没有自动连线,请检查硬件组态与要求的是否一致。
图2-10 生成模板驱动后的FbDrive块
2.4.3 FbDrive的常用引脚介绍
模板中的项目已经对FBDRIVE和MOTSPCL块进行了相应的连接, 主要连接介绍如下:
- MotSpdCL块的Fwd和Rev经过“OR"后连接到FbDrive的ON, 用于马达的启停;
- MotSpdCL块的P_Rst连接到FbDrive的Ackn, 用于确认变频器的故障;
- MotSpdCL块的SP_OUT输出到FbDrive的SP_Li引脚,用于变频器速度的给定;
- MotSpdCL块的LocalAct输出到FbDrive的Local引脚,当马达切换至本地后,变频器能够将控制权释放给本地操作;
- SP_OUT块的Bad输出到MotSpdCL的CSF引脚,当变频器自身有问题时,马达块报“CSF"故障;
- SP_OUT块的Fault输出到MotSpdCL的TRIP, 当变频器有故障时,马达块能停机并在之后确认故障,注意需要在Trip引脚处取反,因为Trip是=1时表示正常;
- Zsw1_14是变频器个状态字的bit14,表示变频器的正反转反馈,等于1时表示正转,等于0时表示反转,通过与OP_EN(操作始能)相“与"后, 做为正反转的反馈,连接到MotSpdCL块的FbkFwd和FbkRev。
2.4.4 马达块和变频器的速度匹配
在工业现场往往需要用到齿轮箱进行减速,以更大的扭矩,本文假定齿轮箱的减速比为10,如下图所示:
图2-11 现场的应用模型
生产中用户更关心的是实际设备转速或者线速度,如泵、导丝盘的轴速,而不是电机的轴速,如何实现画面上直接设定设备转速呢?
在Drive块提供了SP_LiScale这个参数来进行量程的转换,它对应的是负载在变频器输出时的负载速度,马达块送来的给定值通过它折算后,变成0-16384 的整数值给变频器,反之亦然,变频器送来的第二个状态字折算后送马达块显示,下体介绍如下:
(1) 速度反馈:
SpeedLi是经过转换后的速度反馈,它的转换公式是:
SpeedLi =(PZDIn2* SP_LiScale)/16384 ,
(2) 速度给定:
FbDrive块的SP_Li引脚接收马达块的给定,折算成对应的速度给定值后通过PZDOut2引脚输出到变频器,公式如下:
PZDOut2=(SP_Li* SP_LiScale)/16384
在本例里变频器设置为50Hz, 对应电机的轴头速度为1500rpm,经Gear减速后负载的转速为150rpm/min, 在马达的设定值面板里设定的是负载的转速,而不是马达的速度,为此,需要在FbDrive块里设定好参数,以保证负载的实际转速与面板设定的相等。
在本例中,齿轮箱的减速比为10,变频器侧设置50Hz为,对应的马达转速为1500rpm/Min,经过齿轮箱减速后负载转速为150rpm/min, 所以SpeedLi应设置为150,如下图所示:
图2-12 设置速度相关的参数
2.4.5 马达块里显示变频器的电流
在实际生产中,除了设备的转速外,通常还要马达的电流,FbDrive块从变频器取来电流值后,运算后从引脚CurrentLi 输出,可以将它直接连接到MotSpdCL块的UserAna1引脚上,注意这两个引脚都是隐藏的,需要用户手动去掉Invisible的属性。
UserAna1引脚是马达块两个辅助模拟量显示之一,可以方便地在面板上显示,为了在面板上显示出注释,需要对这个引脚的“Identifer"进行组态, 例如:输入 “current",如下图所示:
图2-13 设置辅助模拟量显示的标识
运行的效果如下所示:
图2-14 辅助模拟量显示的效果