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简述PLC应用及使用中应注意的问题
更新时间:2020-05-16 发布:www.china-sunbet.net

摘要:介绍可编程控制器在工业控制领域的运用和PLC在运用进程中,要保证正常运行应当注重的一系列问题,并给出一些合理的建议。
关头词:PLC工业控制抗干扰布线接地建议
  1、简述  多年来,可编程控制器(以下简称PLC)从其发生到现在,实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制的前进;其运用领域从小到年夜,实现了单体装备简单控制到胜任运动控制、进程控制及集散控制等各类使命的跨越。今天的PLC在处置模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已年夜幅提高,成为工业控制领域的主流控制装备,在各行各业阐扬着越来越年夜的作用。  2、PLC的运用领域  今朝,PLC在国内外已普遍运用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化文娱等各个行业,使用情况主要分为以下几类:  1.开关量逻辑控制  取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台装备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。  2.工业进程控制  在工业生产进程傍边,存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等接连变化的量(即模拟量),PLC采用响应的A/D和D/A转换模块及各类各样的控制算法法式来处置模拟量,完成闭环控制。PID调理是一般闭环控制系统中用得较多的一种调理方式。进程控制在冶金、化工、热处置、汽锅控制等场所有很是普遍的运用。  3.运动控制  PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块,如可驱动步进机电或伺服机电的单轴或多轴位置控制模块,普遍用于各类机械、机床、机械人、电梯等场所。  4.数据处置  PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的收集、分析及处置。数据处置一般用于如造纸、冶金、食物工业中的一些年夜型控制系统。  5.通讯及联网  PLC通讯含PLC间的通讯及PLC与其它智能装备间的通讯。随着工场自动化网络的成长,现在的PLC都具有通讯接口,通讯很是利便。  3、PLC的运用特点  1.靠得住性高,抗干扰能力强  高靠得住性是电气控制装备的关头性能。PLC由于采用现代年夜规模集成电路技术,采用严酷的生产工艺制造,内部电路接纳了进步前辈的抗干扰技术,具有很高的靠得住性。使用PLC组成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已削减到数百甚至数千分之一,故障也就年夜年夜下降。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,泛起故障时可实时发出警报信息。在运用软件中,运用者还可以编进外围器件的故障自诊断法式,使系统中除PLC之外的电路及装备也获得故障自诊断庇护。这样,整个系统将极高的靠得住性。  2.配套齐全,功能完善,适用性强  PLC成长到今天,已形成了各类规模的系列化产物,可以用于各类规模的工业控制场所。除逻辑处置功能之外,PLC年夜多具有完善的数据运算能力,可用于各类数字控制领域。多种多样的功能单元年夜量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各类工业控制中。加上PLC通讯能力的增强及人机界面技术的成长,使用PLC组成各类控制系统变得很是容易。  3.易学易用,深受工程技术人员接待  PLC是面向工矿企业的工控装备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。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、不懂计较机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了利便之门。  4.系统的设计,工作量小,维护利便,容易改造  PLC用存储逻辑取代接线逻辑,年夜年夜削减了控制装备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期年夜为缩短,同时日常维护也变得容易起来,更重要的是使统一装备经过改变法式而改变生产进程成为可能。这出格适合多品种、小批量的生产场所。  (2)安装与布线  ●动力线、控制线和PLC的电源线和I/O线应划分配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线毗连。将PLC的IO线和年夜功率线分隔走线,如必需在统一线槽内,分隔捆扎交流线、直流线,若条件允许,分槽走线最好,这不仅能使其有尽量年夜的空间距离,并能将干扰降到最低限度。  ●PLC应远离强干扰源如电焊机、年夜功率硅整流装配和年夜型动力装备,不能与高压电器安装在统一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(两者之间距离应年夜于200mm)。与PLC装在统一个柜子内的电感性负载,如功率较年夜的继电器、接触器的线圈,应并联RC消弧电路。  ●PLC的输进与输出最好分隔走线,开关量与模拟量也要分隔敷设。模拟量旌旗灯号的传送应采用屏障线,屏障层应一端或两头接地,接地电阻应小于屏障层电阻的1/10。  ●交流输出线和直流输出线不要用统一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。  (3)I/O真个接线  输进接线  ●输进接线一般不要太长。但若是情况干扰较小,电压降不年夜时,输进接线可适当长些。  ●输进/输出线不能用统一根电缆,输进/输出线要分隔。  ●尽量采用常开触点形式毗连到输进端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。  输出毗连  ●输出端接线分为自力输出和公共输出。在分歧组中,可采用分歧类型和电压品级的输出电压。但在统一组中的输出只能用统一类型、统一电压品级的电源。  ●由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上,而且毗连至端子板,若将毗连输出元件的负载短路,将烧毁印制电路板。  ●采用继电器输出时,所承受的电感性负载的年夜小,会影响到继电器的使用寿命,是以,使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。  ●PLC的输出负载可能发生干扰,是以要接纳措施加以控制,如直流输出的续流管庇护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻庇护。  4、PLC运用中需要注重的问题  PLC是一种用于工业生产自动化控制的装备,一般不需要接纳什么措施,就能够直接在工业情况中使用。然而,虽然有如上所述的靠得住性较高,抗干扰能力较强,但当生产情况过于恶劣,电磁干扰出格强烈,或安装使用不妥,就可能造成法式毛病或运算毛病,从而发生误输进并引发误输出,这将会造成装备的失控和误动作,从而不能保证PLC的正常运行,要提高PLC控制系统靠得住性,一方面要求PLC生产厂家提高装备的抗干扰能力;另外一方面,要求设计、安装和使用维护中引发高度重视,多方配合才能完善解决问题,有用地增强系统的抗干扰性能。是以在使用中应注重以下问题:  1.工作情况  (1)温度  PLC要求情况温度在0~55oC,安装时不能放在发烧量年夜的元件下面,四周透风散热的空间应足够年夜。  (2)湿度  为了保证PLC的尽缘性能,空气的相对湿度应小于85(无凝露)。  (3)震动  应使PLC远离强烈的震动源,避免振动频率为10~55Hz的频仍或接连振动。当使用情况不成避免震动时,必需接纳减震措施,如采用减震胶等。  (4)空气  避免有侵蚀和易燃的气体,例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或侵蚀性气体的情况,可将PLC安装在封锁性较好的控制室或控制柜中。  (5)电源  PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在靠得住性要求很高或电源干扰出格严重的情况中,可以安装一台带屏障层的隔离变压器,以削减装备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输进端,当输进端使用外接直流电源时,应选用直流稳压电源。由于普通的整流滤波电源,由于纹波的影响,容易使PLC接收到毛病信息。  2.控制系统中干扰及其来历  现场电磁干扰是PLC控制系统中最多见也是最易影响系统靠得住性的身分之一,所谓治标先治本,找出问题所在,才能提出解决问题的法子。是以必需知道现场干扰的泉源。(1)干扰源及一般分类  影响PLC控制系统的干扰源,年夜都发生在电流或电压剧烈变化的部位,其缘由是电流改变发生磁场,对装备发生电磁辐射;磁场改变发生电流,电磁高速发生电磁波。凡是电磁干扰按干扰模式分歧,分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是旌旗灯号对地的电位差,主要由电网串进、地电位差及空间电磁辐射在旌旗灯号线上感应的共态(同标的目的)电压叠加所形成。共模电压经由过程不合错误称电路可转换成差模电压,直接影响测控旌旗灯号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要缘由),这类共模干扰可为直流,亦可为交流。差模干扰是指作用于旌旗灯号南北极间的干扰电压,主要由空间电磁场在旌旗灯号间耦合感应及由不服衡电路转换共模干扰所形成的电压,这类干扰叠加在旌旗灯号上,直接影响丈量与控制精度。  (2)PLC系统中干扰的主要来历及途径  强电干扰  PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网笼盖范围广,它将遭到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化,刀开关操作浪涌、年夜型电力装备起停、交直撒播动装配引发的谐波、电网短路暂态冲击等,都经由过程输电线路传到电源原边。  柜内干扰  控制柜内的高压电器,年夜的电感性负载,紊乱的布线都容易对PLC造成一定水平的干扰。  来自旌旗灯号线引进的干扰  与PLC控制系统毗连的各类旌旗灯号传输线,除传输有用的各类信息之外,总会有外部干扰旌旗灯号侵进。此干扰主要有两种途径:一是经由过程变送器供电电源或共用旌旗灯号仪表的供电电源串进的电网干扰,这往往被轻忽;二是旌旗灯号线受空间电磁辐射感应的干扰,即旌旗灯号线上的外部感应干扰,这是很严重的。由旌旗灯号引进干扰会引发I/O旌旗灯号工作异常和丈量精度年夜年夜下降,严重时将引发元器件损伤。  来自接地系统紊乱时的干扰  接地是提高电子装备电磁兼容性(EMC)的有用手段之一。准确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制装备向外发出干扰;而毛病的接地,反而会引进严重的干扰旌旗灯号,使PLC系统将没法正常工作。  来自PLC系统内部的干扰  主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射发生,如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。  变频器干扰  一是变频器启动及运行进程中发生谐波对电网发生传导干扰,引发电网电压畸变,影响电网的供电质量;二是变频器的输出会发生较强的电磁辐射干扰,影响周边装备的正常工作。  3.主要抗干扰措施  (1)电源的合理处置,抑制电网引进的干扰  对于电源引进的电网干扰可以安装一台带屏障层的变比为1:1的隔离变压器,以削减装备与地之间的干扰,还可以在电源输进端串接LC滤波电路。  (4)准确选择接地址,完善接地系统  优秀的接地是保证PLC靠得住工作的重要条件,可以免偶然发生的电压冲击风险。接地的目的凡是有两个,其一为了平安,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。  PLC控制系统的地线包括系统地、屏障地、交流地和庇护地等。接地系统紊乱对PLC系统的干扰主要是各个接地址电位散布不均,分歧接地址间存在地电位差,引发地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏障层必需一点接地,若是电缆屏障层两头A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏障层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将更年夜。  此外,屏障层、接地线和年夜地有可能组成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏障层内又会泛起感应电流,经由过程屏障层与芯线之间的耦合,干扰旌旗灯号回路。若系统地与其它接地处置紊乱,所发生的地环流就可能在地线上发生不等电位散布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的散布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮,造成数据紊乱、法式跑飞或死机。模拟地电位的散布将致使丈量精度下降,引发对旌旗灯号测控的严重失真和误动作。  ●平安地或电源接地  将电源线接地端和柜体连线接地为平安接地。如电源漏电或柜体带电,可从平安接地导进地下,不会对人造成危险。  ●系统接地  PLC控制器为了与所控的各个装备同电位而接地,叫系统接地。接地电阻值不得年夜于4Ω,一般需将PLC装备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起,作为控制系统地。  ●旌旗灯号与屏障接地  一般要求旌旗灯号线必需要有唯一的参考地,屏障电缆遇到有可能发生传导干扰的场所,也要在就地或控制室唯一接地,避免形成“地环路”。旌旗灯号源接地时,屏障层应在旌旗灯号侧接地;不接地时,应在PLC侧接地;旌旗灯号线中心有接头时,屏障层应巩固毗连并进行尽缘处置,一定要避免多点接地;多个测点旌旗灯号的屏障双绞线与多芯对绞总屏障电缆毗连时,各屏障层应相互毗连好,并经尽缘处置,选择适当的接地处单点接点。  5)对变频器干扰的抑制  变频器的干扰处置一般有下面几种方式:  加隔离变压器,主要是针对来自电源的传导干扰,可以将尽年夜部门的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。  使用滤波器,滤波用具有较强的抗干扰能力,还具有避免将装备自己的干扰传导给电源,有些还兼有尖峰电压吸收功能。  使用输出电抗器,在变频器到电念头之间增加交流电抗器主要是削减变频器输出在能量传输进程中线路发生电磁辐射,影响其它装备正常工作。  5、竣事语  PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题,是以在抗干扰设计中应综合斟酌各方面的身分,合理有用地抑制抗干扰,才能够使PLC控制系统正常工作。随着PLC运用领域的不竭拓宽,若何高效靠得住的使用PLC同样成为其成长的重要身分。21世纪,PLC会有更年夜的成长,产物的品种会更丰硕、规格更齐全,经由过程完善的人机界面、完整的通讯装备会更好地顺应各类工业控制场所的需求,PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部门,将在工业控制领域阐扬越来越年夜的作用。

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