可编程控制器的使用

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摘要:可编程序控制器(Programmable Logic Controller )简称PLC,已经和机器人、计算机辅助设计与制造成为现代工业的三大支柱,是工业自动化的重要工具。它具有很强的实践性、综合性和应用性。笔者对PLC的选型、程序设计、安装、调试,抗干扰、故障诊断等方面进行了探讨。

Abstract: Programmable Logic Controller is called PLC, and it has been classified with the robot, the computer-aided design as three big props of modern industry, and it is important labor of industrial automation. It has very strong practicality, comprehensive nature and utility. The author analyses PLC selection, program design, installation, commissioning, interference and fault diagnosis.

关键词: PLC 选型;程序设计;安装;调试;抗干扰;故障诊断

Key words: PLC selection;program design;installation;commissioning;interference;fault diagnosis

中图分类号:TP23 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)07-0129-02

0引言

PLC是通过存放在存储器内的程序实现控制功能的,要改变控制方式主要是改变程序,而PLC的软件简单易学,硬件连接简单,工作可靠性高、抗干扰能力强,便于与其它网络连接等诸多的优点使PLC很快的在逻辑控制、运动控制、过程控制等领域广泛使用。因此,掌握PLC的使用有着非常重要的意义。

1PLC的选型

PLC的选择可以从以下几方面考虑:①选择品牌。目前国内采用的西门子和三菱的较多,其市场占有量大,性能稳定可靠,软件指令丰富,易于扩展等优点,被大部分用户接受,美国的产品价格较高,国内产品市场占有量小等因素被采用的相对较少,应根据项目的预算和技术要求选择合适的产品。②类型要合适。充分考虑输入输出信号的性质。如输入信号电压类型、等级、变化率,输出端的负载特点,以此选择配置相应机型和模块。目前,PLC以开关量的控制为主,应选择继电器输出型。③功能要适当。可选择整体式或机架模块式。如模块式需选择具有所需功能的PLC主机,根据需要还应选择相应的模块,如输入输出扩展模块、模拟量模块、高速计数模块、通信模块和人机界面单元等。④确定I/O点数。准确的统计出被控制设备对输入输出点数的总需要量。在实际统计出I/O点数的基础上加15%～20%的备用量,以便今后调整和扩充。估算系统对PLC响应时间的要求。响应时间包括输入、输出滤波时间和扫描周期。尽量选择扫描速度高的PLC。

2PLC的程序设计

PLC的控制系统是以程序形式来体现其控制功能的,因此,大量的工作将用在软件设计上,即程序设计。目前,全世界有超过上百个PLC的生产厂家,市场占有量较大的有美国的A-B公司、通用公司,德国的西门子公司,日本的欧姆龙公司、三菱公司、日立公司和法国的施耐德公司等,而它们的编程语言和软件大相径庭,因此,应先学精一个公司的软件,再和其它品牌的软件比较学习,将事半功倍。就PLC的程序表达方式而言,基本有四种:梯形图、指令表、逻辑功能图和高级语言。采用最多的是梯形图语言,它沿用了传统的继电接触器接点、线圈、串并联等术语和图形符号,并且加入了很多高级指令,将微机的特点结合进去,形象而且直观,易于熟悉继电接触控制系统的人员学习,成为PLC第一用户语言。设计过程应注重以下步骤:①全面了解被控系统的必须任务,需完成的动作及动作顺序。这往往都是由生产工艺和设备的实际需要提出的目标。②进行I/ O分配(输入输出分配)。确定哪些设备的信号送入PLC,如启动按钮、停止按钮、行程开关、热继电器辅助触点、检测设备获得的模拟量等;哪些设备是接收来自PLC信号的,如接触器线圈,灯泡、变频器、控制电机、执行装置等。确定了设备的输入输出后,需要列写出这些输入输出设备所对应的实际物理地址,比如I0.0连接启动按钮,Q0.3连接接触器线圈。③根据分配好的物理端口的标号进行软件编程,画出梯形图。尽量利用PLC内部功能软元件,减少硬件投入,降低成本;一般应独立每一路输出,便于控制和检查;输出若为正/反向控制的负载,不仅要从PLC内部程序上联锁,还要在PLC外部采取硬件措施,使系统更安全。梯形图应按照正确的顺序要求完成全部功能。④用计算机或手操器将软件送入PLC器件内部。⑤安装硬件。⑥现场调试。一般应先断开输出设备,连接输入设备,待运行一遍,确定输出指示灯的通断和预先设计的动作顺序完全一致后方可连接输出设备进行调试。

3硬件的安装

3.1 电源的连接PLC通常用单相交流电源或24V直流电源供电。接线时,要分清接线端子上“N”端“零线”和“接地”端。PLC的供电线路要与其他大功率用电设备或会产生强干扰的设备分开。PLC应远离强干扰源。电源一般用带屏蔽层的隔离变压器供电,在有较强干扰源的环境中使用时,应将屏蔽层和PLC浮动端子接地,而接地线截面积不能小于2 mm2,接地电阻小于100Ω。

3.2 接地线的连接。PLC应接专用的地线,接地点应与其他动力设备的接地点分开,禁止与其他设备串联接地及通过水管、避雷线接地。

3.3 RUN端子的接线。在RUN端和COM间接入一个铵钮或开关,可以控制PLC进入运行状态,执行控制程序。如果按钮或开关断开,则PLC停止运行。

3.4 紧急停止线路应不受PLC控制,一般可以将紧急停止开关设在输出端口的COM端。

3.5 输入输出的连接控制系统有手动和自动的工作方式,可以把手动信号和自动信号叠加起来,按不同控制状态分成两组输入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。PLC输出电路中没有保护,应在外部电路中串联熔断器等保护装置。有时,输出端多个相同小负载同步工作时也可将其并联接占用同一输出端子,节省输出端口(此方法慎用)。一台PLC驱动多个额定电压不同的负载时,应保证负载获得额定值,必须使不同负载用不同的COM端口。

4PLC的调试

将编制好的程序写入PLC中,先不带负载模拟工况运行,通过输入输出信号指示灯观察各输入输出信号之间的变化关系是否符合控制要求,发现问题及时修改程序,直到满足工艺流程的要求。在模拟调试成功后,将输出端的负载接入现场实际控制系统中进行再次调试,直至完全正常。

5提高PLC控制系统的抗干扰措施

5.1 工作环境安装PLC应避开大的热源,要有足够大的散热空间和通风条件。PLC的安装应避开强的振动源。尽量避免阳光直射、油雾、雨淋等;避免导电性杂物进入控制器。

5.2 输入信号抗干扰的方法当输入端有感性元件时,为防止感应电动势损坏模块,应在输入端并接RC吸收电路(交流输入信号)或并接续流二极管(直流输入信号)。

5.3 输出信号抗干扰的措施在PLC的输出端接有感性负载时,输出信号由OFF变为ON时,会产生突变电流;从ON变为OFF时,会产生反向感应电势。为防止干扰信号的影响,应在输出端,联RC吸收电路(交流负载)或并接续流二极管(直流负载)。

6PLC的故障诊断

PLC本身具有自诊断功能,从PLC面板上指示灯的状态可以判断PLC系统的运行情况,通过更换单元或模块可以迅速排除故障。

6.1 POWER:电源指示当PLC的电源接通,该指示灯亮。该灯不亮说明电源不通。

6.2 RUN:运行指示当PLC基本单元的PLC端与COM端之间开关闭合或面板上RUN开关合上时,PLC即处于运行状态,RUN指示灯亮。若此灯不亮,说明基本单元出了故障。

6.3 BATT:机内锂电池电压指示该指示灯亮说明锂电池电压不足,应该更换。

6.4 PROG.E(CPU.E):程序出错指示。该指示灯闪烁说明出现程序语法错误,锂电池电压不足,定时器或计数器未设置常数,程序执行时间超出允许时间等问题。

6.5 输入或输出指示:PLC有正常输入时,对应输入点的指示灯亮若PLC有输出且输出继电器动作,则对应输出点的指示灯亮。若输入指示灯不亮,应检查硬件连接是否有断路。在输出回路中,由于短路或其它原因造成PLC输出点在内部粘滞,只需将其接线换至空接线点上,同时修改相应程序。

7结束语

综上所述,通过学通一种PLC就一通百通,应用自如显然不太可能,学习过程必须注意几大流派的代表作品,举一反三、触类旁通,通过从软件编程到硬件的安装、调试、维护、检修等一条完整的过程,不断积累经验才能提高PLC的使用技巧。

参考文献:

[1]王兆明.电气控制与PLC技术[M].清华大学出版社.

[2]孙同景.PLC 原理及工程应用[M].机械工业出版社.

[3]高勤.电器及PLC控制技术(机电技术应用专业)[M].高等教育出版社.

[4]廖常初.PLC基础及应用[M].机械工业出版社.