вступ
ПЛК, або програмовані логічні контролери, є основними компонентами промислової автоматизації.
Вони відіграють вирішальну роль в управлінні різноманітним механічним обладнанням, автоматизованими процесами та системами.
У цій статті представлено 10 практичних порад щодо додатків ПЛК, які допоможуть вам ефективно вирішувати проблеми, що виникають під час щоденних операцій.
01
Питання заземлення
Системи ПЛК мають суворі вимоги до заземлення. Найкраще мати спеціальну систему заземлення та переконатися, що інше обладнання,-пов’язане з ПЛК, також надійно заземлено.
З’єднання кількох точок заземлення ланцюга разом може генерувати несподівані струми, що призведе до логічних помилок або пошкодження ланцюга.
Диференціальні потенціали заземлення зазвичай виникають, коли точки заземлення фізично розділені на значні відстані. Коли обладнання, розташоване на великій відстані, під’єднано через кабелі зв’язку або датчики, струми можуть протікати по всьому ланцюгу між кабелем і землею. Навіть на коротких відстанях струми навантаження від великого обладнання можуть спричинити зсув потенціалу відносно землі, або непередбачувані струми можуть генеруватися безпосередньо через електромагнітні ефекти. Між джерелами живлення, підключеними до неправильних точок заземлення, можуть протікати руйнівні струми, здатні пошкодити обладнання.
У системах ПЛК зазвичай використовується-одноточкове заземлення. Щоб підвищити стійкість до-синфазних перешкод, до аналогових сигналів можна застосувати методи екранованого плаваючого заземлення. Це передбачає заземлення екрануючого шару сигнальних кабелів в одній точці, залишаючи сигнальну петлю плаваючою, з опором ізоляції до землі, що підтримується не менше ніж 50 МОм.
02
Пом'якшення перешкод
Промислове середовище суворе, містить численні високо- та низько-частотні перешкоди. Ці перешкоди зазвичай вводяться в ПЛК через кабелі, підключені до польових пристроїв.
Окрім заходів із заземлення, під час вибору та монтажу кабелю слід вжити-запобіжних заходів щодо захисту від перешкод:
(1) Аналогові сигнали мають слабкий-сигнал і дуже чутливі до зовнішніх перешкод; слід використовувати подвійні-екрановані кабелі.
(2) Високо{1}}імпульсні сигнали (наприклад, датчики пульсу, цифрові лічильники) вимагають екранованих кабелів для запобігання зовнішнім перешкодам і пом’якшення перешкод від високошвидкісних-імпульсів до сигналів низького-рівня;
(3) Кабелі зв’язку між ПЛК працюють на вищих частотах. Загалом рекомендуються-кабелі, що постачаються виробником; екранованих кабелів із витою-парою може бути достатньо для менш критичних застосувань;
(4) Аналогові сигнальні лінії та сигнальні лінії постійного струму не можна прокладати в одному кабельному лотку з сигнальними лініями змінного струму;
(5) Екрановані кабелі, що входять або виходять з шаф управління, повинні бути заземлені та підключені безпосередньо до обладнання без проходження через клемні колодки;
(6) Сигнали змінного струму, сигнали постійного струму та аналогові сигнали не повинні використовувати один кабель. Силові кабелі слід прокладати окремо від сигнальних кабелів.
(7) Під час технічного обслуговування в польових умовах методи пом’якшення перешкод включають: заміну пошкоджених ліній на екрановані кабелі та їхнє перепрокладання; включення в програму коду фільтрації проти-перешкод.
03
Усунення ємності між -проводами для запобігання хибним запусканням
Між усіма провідниками в кабелі існує ємність. Кваліфіковані кабелі обмежують це значення ємності в межах визначених діапазонів.
Навіть із кваліфікованими кабелями, коли довжина кабелю перевищує певний поріг, ємність між -проводами може перевищити необхідні межі. Коли такі кабелі використовуються для входів ПЛК, ємність між-дротами може спричинити несправності ПЛК, що призведе до численних непояснених явищ.
Ці явища в першу чергу проявляються як:
- Помітно правильне підключення, але ПЛК не виявив введення; Входи, які повинні бути присутніми, відсутні, тоді як небажані входи з’являються-, що вказує на взаємні перешкоди між входами ПЛК. Щоб вирішити цю проблему:
(1) Використовуйте кабелі зі скрученими жилами;
(2) Мінімізуйте довжину кабелю;
(3) Окремі кабелі для входів, які заважають один одному;
(4) Використовуйте екрановані кабелі.
04
Вибір модуля виводу
Вихідні модулі поділяються на транзисторний-тип, двонаправлений тиристорний-тип або контактний-тип:
(1) Модулі транзисторного -типу пропонують найшвидшу швидкість перемикання (зазвичай 0,2 мс), але мають найменшу навантажувальну здатність (приблизно. 0.2–0,3 A, 24 В постійного струму). Вони підходять для обладнання для швидкого перемикання та з’єднання сигналів, яке зазвичай використовується з приводами змінної частоти та пристроями постійного струму. Слід звернути увагу на вплив струму витоку транзистора на навантаження.
(2) Тиристорні-модулі забезпечують безконтактну роботу та характеристики навантаження змінного струму, хоча їх навантажувальна здатність обмежена.
(3) Релейні виходи підтримують навантаження як змінного, так і постійного струму з високою потужністю. Релейні контактні виходи зазвичай є першим вибором для звичайних програм керування. Їхнім недоліком є низька швидкість перемикання (близько 10 мс), що робить їх непридатними для перемикання на високих-частотах.
05
Управління перенапругою інвертора та надструмом
(1) При зниженні заданого значення для уповільнення двигуна, двигун переходить у режим рекуперативного гальмування. Енергія, що повертається до інвертора, є значною, накопичуючись у конденсаторах фільтра. Це призводить до швидкого зростання напруги на конденсаторі, часто досягаючи порогу захисту від перенапруги постійного струму та викликаючи відключення інвертора.
Рішення: встановіть зовнішній гальмівний резистор, щоб розсіювати регенеративну енергію, що повертається на сторону постійного струму.
(2) Якщо до інвертора підключено кілька невеликих двигунів, несправність надструму в одному двигуні викликає сигнал тривоги, що спричиняє відключення інвертора та зупинку всіх двигунів.
Рішення: встановіть роздільний трансформатор 1:1 на стороні виходу інвертора. Коли один або кілька невеликих двигунів відчувають несправність надструму, струм несправності впливає на трансформатор замість інвертора, запобігаючи відключенню. Після тестування система працює надійно без повторних випадків нормальної зупинки двигунів.
06
Позначення входів і виходів для усунення несправностей
ПЛК керує складною системою, яка містить лише розміщені в шаховому порядку ряди вхідних/вихідних релейних клем, відповідні індикатори та номери ПЛК-, що нагадує інтегральну схему з десятками контактів. Без ознайомлення зі схемою усунення несправностей стає неможливим, а виявлення несправностей відбувається надзвичайно повільно.
Щоб вирішити цю проблему, ми створили довідкову таблицю на основі електричної схеми. Ця таблиця, прикріплена до консолі керування або шафи обладнання, відображає номер кожного вхідного/вихідного терміналу ПЛК із відповідним електричним символом і китайською назвою-подібно до функціональних описів для кожного контакту на інтегральній схемі.
За допомогою цієї таблиці вводу/виводу електрики, знайомі з робочим процесом або схемою сходів пристрою, можуть приступити до усунення несправностей.
Однак для електриків, які не знайомі з робочим процесом або не можуть читати драбинкові діаграми, потрібна додаткова таблиця: логічна функціональна схема вводу/виводу ПЛК. Ця діаграма по суті пояснює логічну відповідність між вхідними ланцюгами (запускові компоненти, пов’язані компоненти) і вихідними ланцюгами (виконуючі компоненти) для більшості операційних процесів.
Практика довела: якщо ви вмієте вміло використовувати таблицю відповідності входів/виходів і таблицю логічних функцій входів/виходів, усунення електричних несправностей стає легким-навіть без схем.
07
Визначення помилок за допомогою логіки програми
Сьогодні в промисловості широко використовуються численні типи ПЛК. Для низько-проміжних ПЛК інструкції на діаграмі в основному схожі. Для моделей середнього--високого-класу, таких як S7-300, багато програм написані з використанням мовних таблиць.
Практичні сходові діаграми повинні включати анотації китайських символів; інакше їх важко читати. Попереднє розуміння процесу обладнання або операційної послідовності полегшує інтерпретацію сходових діаграм.
Під час аналізу електричних несправностей зазвичай застосовується метод зворотного відстеження-також відомий як зворотне відстеження-. Це передбачає використання таблиці відповідності входу/виходу для пошуку відповідного вихідного реле ПЛК від точки несправності, а потім відстеження назад для визначення логічних зв’язків, які спричинили його активацію.
Досвід показує, що виявлення однієї проблеми зазвичай усуває несправність, оскільки одночасні збої в двох або більше точках трапляються рідко.
08
Діагностика апаратних збоїв ПЛК
Як правило, ПЛК є високонадійними пристроями з надзвичайно низьким рівнем відмов. Імовірність апаратного пошкодження ПЛК чи ЦП або помилок роботи програмного забезпечення практично дорівнює нулю. Вхідні точки ПЛК рідко виходять з ладу, якщо не піддаються вторгненню високої-напруги. Подібним чином нормально розімкнуті контакти вихідних реле ПЛК демонструють надзвичайно тривалий термін служби, якщо вони не порушені короткими замиканнями зовнішнього навантаження, неправильною конструкцією або струмом, що перевищує номінальні межі.
Тому під час усунення електричних несправностей слід зосередитися на периферійних електричних компонентах, підключених до ПЛК. Уникайте відразу підозрювати проблеми з обладнанням або програмуванням ПЛК, оскільки цей підхід є вирішальним для швидкого ремонту та швидкого відновлення виробництва.
Отже, діагностика електричних несправностей, яка обговорюється тут для схем керування ПЛК, наголошує не на самому ПЛК, а на периферійних електричних компонентах у колах, керованих ПЛК.
09
Оптимізація використання програмних і апаратних ресурсів
(1) Інструкції, які не беруть участь у циклах керування, або ті, що вже активовані до циклу, не потребують підключення до ПЛК;
(2) Коли кілька інструкцій керують одним завданням, їх можна з’єднати паралельно зовні, перш ніж зв’язати з єдиною точкою введення;
(3) Повністю використовуйте внутрішні функціональні блоки та проміжні стани ПЛК, щоб забезпечити цілісність і узгодженість програми, сприяючи розробці. Це також зменшує інвестиції в обладнання та знижує витрати;
(4) Якщо це можливо, ізолюйте кожен вихідний канал для полегшення контролю та перевірки, одночасно захищаючи інші вихідні схеми. Несправність в одній вихідній точці призведе лише до втрати контролю відповідним вихідним контуром;
(5) Для виходів, що керують прямим/зворотним навантаженням, реалізуйте блокування не лише в програмі ПЛК, але й зовні, щоб запобігти одночасному функціонуванню навантаження в обох напрямках;
(6) Щоб забезпечити безпеку, аварійне зупинення ПЛК має здійснюватися за допомогою зовнішніх перемикачів.
10
Додаткові міркування
(1) Ніколи не підключайте лінії живлення змінного струму до вхідних клем, щоб запобігти пошкодженню ПЛК;
(2) Клеми заземлення повинні бути заземлені незалежно, а не з’єднані послідовно із заземленнями іншого обладнання. Площа поперечного-перерізу дроту заземлення має бути не менше 2 мм²;
(3) Допоміжне джерело живлення має обмежену потужність і може керувати лише мало{1}}пристроями (наприклад, фотоелектричними датчиками);
(4) Деякі ПЛК мають зарезервовані адресні термінали (тобто порожні адресні термінали). Не підключайте дроти до цих клем;
(5) Якщо вихідні ланцюги ПЛК не захищені, установіть захисні пристрої, такі як запобіжники, включені послідовно в зовнішній ланцюг, щоб запобігти пошкодженню від короткого замикання навантаження.