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。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。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的控制柜好有通风的百叶窗,如果控制柜温度太高,应该在柜内安装风扇强迫通风。
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。
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。还可以在隔离变压器二次侧串接LC滤波电路。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电源之间好采用双绞线连接,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,好采用稳压电源,以保证正确的输入信号。否则可能使PLC接收到错误的信号。
2. 远离高压
PLC不能在高压电器和高压电源线附近安装,不能与高压电器安装在同一个控制柜内。在柜内PLC应远离高压电源线,二者间距离应大于200mm。
3. 合理的布线
1) I/O线、动力线及其它控制线应分开走线,尽量不要在同*槽中布线。
2) 交流线与直流线、输入线与输出线好分开走线。
3) 开关与模拟量的I/O线好分开走线,对于传送模拟量信号的I/O线好用屏蔽线,且屏蔽线的屏敝层应一端接地。
4) PLC的基本单元与扩展单元之间电缆传送的信号小、频率高,很容易受干扰,不能与其它的连线敷埋在同*槽内。
5)PLC的I/O回路配线,必须使用压接端子或单股线,不宜用多股绞合线直接与PLC的接线端于连接,否则容易出现火花。
6) 与PLC安装在同一控制柜内,虽不是由PLC控制的感性元件,也应并联RC或二管消弧电路。
三、正确的接地
良好的接地是PLC运行的重要条件。为了抑制干扰,PLC一般好单接地,与其它设备分别使用各自的接地装置,如图6-37a所示;也可以采用公共接地,如图6-37b所示;但禁止使用如图6-37c所示的串联接地方式,因为这种接地方式会产生PLC与设备之间的电位差。
a)分别接地 b)公共按地 c)串联接地
PLC的接地线应尽量短,使接地点尽量靠近PLC。同时,接地电阻要小于100Ω,接地线的截面应大于2mm2。
另外,PLC的CPU单元必须接地,若使用了I/O扩展单元等,则CPU单元应与它们具有共同的接地体,而且从任一单元的保护接地端到地的电阻都不能大于100Ω。
四、必须的安全保护环节
1.短路保护
当PLC输出设备短路时,为了避免PLC内部输出元件损坏,应该在PLC外部输出回路中装上熔断器,进行短路保护。好在每个负载的回路中都装上熔断器。
2. 互锁与联锁措施
除在程序中保证电路的互锁关系,PLC外部接线中还应该采取硬件的互锁措施,以确保系统地运行,如电动机正、反转控制,要利用接触器KM1、KM2常闭触点在PLC外部进行互锁。在不同电机或电器之间有联锁要求时,好也在PLC外部进行硬件联锁。采用PLC外部的硬件进行互锁与联锁,这是PLC控制系统中常用的做法。
3.失压保护与紧急停车措施
PLC外部负载的供电线路应具有失压保护措施,当临时停电再恢复供电时,不按下“启动”按钮PLC的外部负载就不能自行启动。这种接线方法的另一个作用是,当情况下需要紧急停机时,按下“停止”按钮就可以切断负载电源,而与PLC毫无关系。
五、必要的软件措施
有时硬件措施不一完全消除干扰的影响,采用一定的软件措施加以配合,对提高PLC控制系统的抗干扰能力和可靠性起到很好的作用。
1. 消除开关量输入信号抖动
在实际应用中,有些开关输入信号接通时,由于外界的干扰而出现时通时断的“抖动”现象。这种现象在继电器系统中由于继电器的电磁惯性一般不会造成什么影响,但在PLC系统中,由于PLC扫描工作的速度快,扫描周期比实际继电器的动作时间短得多,所以抖动信号就可能被PLC检测到,从而造成错误的结果。因此,必须对某些“抖动”信号进行处理,以保证系统正常工作。
如图6-38a所示,输入X0抖动会引起输出Y0发生抖动,可采用计数器或定时器,经过适当编程,以消除这种干扰。
如图6-38b所示为消除输入信号抖动的梯形图程序。当抖动干扰X0断开时间间隔Δt<K×0.1S,计数器C0不会动作,输出继电器Y0保持接通,干扰不会影响正常工作;只有当X0抖动断开时间Δt≥K×0.1S时,计数器C0计满K次动作,C0常闭断开,输出继电器Y0才断开。K为计数常数,实际调试时可根据干扰情况而定。
PLC机型的选择步骤与原则
随着PLC技术的发展,PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC,其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同,适用的场合也各有侧重。因此,合理选用PLC,对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。
PLC的选择主要从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。
PLC机型的选择
PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保可靠、维护方便的前提下,力争佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点:
(一) 合理的结构型式
PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。
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,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,在I/O点数、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大,且维修方便,一般于较复杂的控制系统。
(二) 安装方式的选择
PLC系统的安装方式分为集中式、远程I/O式以及多台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;远程I/O式适用于大型系统,系统的装置分布范围很广,远程I/O可以分散安装在现场装置附近,连线短,但需要增设驱动器和远程I/O电源;多台PLC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,但必须要附加通讯模块。
(三)相应的功能要求
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转换单元,具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。
对于控制较复杂,要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能,可视控制规模大小及复杂程度,选用中档或PLC。但是中、PLC价格较贵,一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。
(四)响应速度要求
PLC是为工业自动化设计的通用控制器,不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC,或者某些功能或信号有的速度要求时,则应该慎重考虑PLC的响应速度,可选用具有高速I/O处理功能的PLC,或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。
(五)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系统或热备用系统。
(六)机型尽量统一
一个企业,应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题:
1)机型统一,其模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理。
2)机型统一,其功能和使用方法类似,有利于技术力量的培训和技术水平的提高。
3)机型统一,其外部设备通用,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。
用于进行
PLC自检信号很多,内部器件也很多,多数使用者未充分发挥其作用。
其实,完全可利用它进行PLC自身工作的,或对控制对象进行。
这里介绍一种用PLC定时器作,对控制对象工作情况进行的思路。
如用PLC控制某运动部件动作,看施加控制后动作进行了没有,可用办法实现。具体作法是在施加控制的同时,令定时器计时。如在规定的时间内动作完成,即定时器未过警戒值的情况下,已收到动作完成信号,则说明控制对象工作正常,*报警。
若时,说明不正常,可作相应处理。
如果控制对象的各重要控制环节,都用这样一些"看"着,那系统的工作将了如指掌,出现了问题,卡在什么环节上也很好查找。
还有其它一些工作可做。对一个复杂的控制系统,特别是自动控制系统,以至进一步能自诊断是非常必要的。它可减少系统的故障,出了故障也好查找,可提高累计平均无故障运行时间,降低故障修复时间,提高系统的可靠性。
6用于联网、通讯
PLC联网、通讯能力很强,不断有新的联网的结构推出。
PLC可与个人计算机相连接进行通讯,可用计算机参与编程及对PLC进行控制的管理,使PLC用起来方便。
为了充分发挥计算机的作用,可实行一台计算机控制与管理多台PLC,多的可达32台。也可一台PLC与两台或多的计算机通讯,交换信息,以实现多地对PLC控制系统的。
PLC与PLC也可通讯。可一对一PLC通讯。可几个PLC通讯。可多到几十、几百。
PLC与智能仪表、智能执行装置(如变频器),也可联讯,交换数据,相互操作。
可联接成远程控制系统,系统范围面可大到10公里或大。
可组成局部网,不仅PLC,而且计算机、各种智能装置也都可进网。可用总线网,也可用环形网。网还可套网。网与网还可桥接。联网可把成千上万的PLC、计算机、智能装置组织在一个网中。
网间的结点可直接或间接地通讯、交换信息。
联网、通讯,正适应了当今计算机集成制造系统(CIMS)及智能化工厂发展的需要。它可使工业控制从点(Point)、到线((Line)再到面(Aero),使设备级的控制、生产线的控制、工厂管理层的控制连成一个整体,进而可创造高的效益。这个无限美好的前景,已越来越清楚地展现在我们这一代人的面前。
以上几点应用是着重从质上讲的。从量上讲,PLC有大、有小。所以,它的控制范围也可大、可小。小的只控制一个设备,甚至一个部件,一个站点;大的可控制多台设备,一条生产线,以至于整个工厂。可以说,工业控制的大小场合,都离不开PLC。
一般讲,工业生产过程可分为两种类型;连续型生产过程(如化学工业)及非连续型,即离散型生产过程(如机械制造业)。前者生产对象是连续的,分不出件的;后者为离散的,一件件的。由于PLC有上述几个方面的应用,而且,控制的规模又可大、可小,所以,这两种类型的生产过程都有其用武之地。
事实上,PLC已广泛应用于工业生产的各个领域。从行业看,冶金、机械、化工、轻工、食品、建材等等,几乎没有不用到它的。不仅工业生产用它,一些非工业过程,如楼宇自动化、电梯控制也用到它。农业的大棚环境参数调控,水利灌溉也用到它。
PLC能有上述几个范围广泛的应用,是PLC自身特点决定的,也是PLC技术不断完善的结果
当然,若纯为模拟量的系统,用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。这也是应当看到的。
3用于数字量控制
实际的物理量,除了开关量、模拟量,还有数字量。如机床部件的位移,常以数字量表示。
数字量的控制,有效的办法是NC,即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及,并也很完善。目前,国家的金属切削机床,数控化的比率已过40%~80%,有的甚**。
PLC也是基于计算机的技术,并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。
PLC可接收计数脉冲,频率可高达几k到几十k赫兹。可用多种方式接收这脉冲,还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能,脉冲频率也可达几十k。有了这两种功能,加上PLC有数据处理及运算能力,若再配备相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服装置(如环形分配器、功放、步进电机),则完全可以依NC的原理实现种种控制。
高、中档的PLC,还开发有NC单元,或运动单元,可实现点位控制。运动单元还可实现曲线插补,可控制曲线运动。所以,若PLC配置了这种单元,则完全可以用NC的办法,进行数字量的控制。
新开发的运动单元,甚至还发行了NC技术的编程语言,为好地用PLC进行数字控制提供了方便。
4用于数据采集
随着PLC技术的发展,其数据存储区越来越大。如OMRON公司的PLC,前期产品C60P的DM区仅64个字,而后来的C60H达到1000个字;到了CQMI可多达6000个字。这样庞大的数据存储区,可以存储大量数据。
数据采集可以用计数器,累计记录到的脉冲数,并定时地转存到DM区中去。
数据采集也可用A/D单元,当模拟量转换成数字量后,再定时地转存到DM区中去。
PLC还可配置上小型打印机,定期把DM区的数据打出来。
PLC也可与计算机通讯,由计算机把DM区的数据读出,并由计算机再对这些数据作处理。这时,PLC即成为计算机的数据终端。
电业部门曾这么使用PLC,用以实时记录用户用电情况,以实现不同用电时间、不同计价的收费办法,鼓励用户在用电低谷时多用电,达到合理用电与节约用电的目的。
西门子S7-1200系列订货数据
6ES7211-1BE31-0XB0 CPU 1211C AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1AE31-0XB0 CPU 1211C DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1HE31-0XB0 CPU 1211C DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7212-1BE31-0XB0 CPU 1212C AC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES7212-1AE31-0XB0 CPU 1212C DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI
6ES7212-1HE31-0XB0 CPU 1212C DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
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6ES7215-1AG31-0XB0 CPU 1215C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7215-1HG31-0XB0 CPU 1215C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7211-1BE40-0XB0 CPU 1211C AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1AE40-0XB0 CPU 1211C DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1HE40-0XB0 CPU 1211C DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7212-1BE40-0XB0 CPU 1212C DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI
6ES7212-1HE40-0XB0 CPU 1212C DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES7214-1BG40-0XB0 CPU 1214C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES7214-1AG40-0XB0 CPU 1214C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI
6ES7214-1HG40-0XB0 CPU 1214C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES7215-1BG40-0XB0 CPU 1215C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7215-1AG40-0XB0 CPU 1215C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7215-1HG40-0XB0 CPU 1215C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7217-1AG40-0XB0 CPU 1217C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO