在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中,有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置,例如電機(jī)的起停,電磁閥的開閉,產(chǎn)品的計數(shù),溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等,工業(yè)現(xiàn)場中的這些自動控制問題,可編程控制器(PLC)已成為解決的最有效的工具之一。
一、 可編程序控制器(PLC)及編程器的選購
目前市場上的PLC產(chǎn)品眾多,除國產(chǎn)品牌以外,國外的品牌有:日本OMRON、MITSUBISHI、FUJI、IDEC、HITACHI、松下,德國的西門子,韓國的LG等,如何選購PLC產(chǎn)品呢
1. 系統(tǒng)
首先應(yīng)確定系統(tǒng)用PLC單機(jī)控制還是用PLC形成網(wǎng)絡(luò),由此計算輸入、輸出(I/O)點數(shù),并且在選購PLC時要在實際需要點數(shù)的基礎(chǔ)上預(yù)留10%的余量。
2. 確定負(fù)載類型
根據(jù)PLC輸出端所帶負(fù)載是直流型還是交流型,是大電流還是小電流,以及PLC輸出點動作的頻率等,從而確定輸出端采用繼電器輸出還是晶體管輸出,或是晶閘管輸出。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是很重要的。
3. 執(zhí)行速度
存儲容量與指令的執(zhí)行速度是PLC選型的重要指標(biāo),一般存儲量越大、速度越快的PLC價格就越高,盡管國外各廠家產(chǎn)品大體相同,但也有一定區(qū)別。
4. “COM”點的選擇
不同的PLC產(chǎn)品,其“COM”點的數(shù)量是不一樣的,有的一個“COM”點帶8個輸出點,有的帶4個輸出點,也有帶1個或2個輸出點。當(dāng)負(fù)載的種類多且電流大時,采用一個“COM”點帶1-2個輸出點的產(chǎn)品,當(dāng)負(fù)載種類少數(shù)量多時,采用一個“COM”點帶4-8個輸出點產(chǎn)品。
5. 合理選用PLC產(chǎn)品
因為各生產(chǎn)廠家的開發(fā)軟件不同,系統(tǒng)地兼容性也是選購時的重點,目前還沒有發(fā)現(xiàn)完全兼容的產(chǎn)品,應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)合理選用PLC產(chǎn)品。
6. 編程器的選購
PLC編程可采取三種方式:
一是用一般的手持式編程器,它只能用廠家規(guī)定的語句表中的語句編程。正中方式易于現(xiàn)場調(diào)試并且體積小成本低,但它的效率低適應(yīng)機(jī)種類型少,比較適用于系統(tǒng)容量小、用量少的系統(tǒng)中。
二是圖形編程器編程,這種方式采用圖形方式編程,方便直觀,一般電氣人員短期就可以應(yīng)用自如,但編程器價格較高。
三是用IBM及其兼容個人計算機(jī)+PLC軟件包編程,這種方式是效率最高的一種方式,也是最常用的一種方式,但大部分軟件包價格昂貴。
7.盡量選用大公司的產(chǎn)品
因為其產(chǎn)品質(zhì)量有保障,且技術(shù)支持好,一般售后服務(wù)也較好,有利于以后產(chǎn)品的擴(kuò)展與軟、硬件升級。
二、輸入、輸出回路的設(shè)計
1.電源回路
PLC供電一般為AC85-240V(也有DC24V),適應(yīng)電源范圍較寬,但為了抗干擾,應(yīng)加裝電源凈化元件(如電源濾波器、1:1隔離變壓器等)
2.PLC上DC24V電源的使用
各公司PLC產(chǎn)品上一般都有DC24V電源,但該電源容量小,為幾十毫安至幾百毫安,用其帶負(fù)載時應(yīng)注意容量,同時做好防短路措施(因為該電源的過載或短路將影響PLC的運行)。
3.外部DC24V電源
若輸入回路有DC24V供電的接近開關(guān)、光電開關(guān)等,而PLC上的DC24V電源容量不夠時,要從外部提供DC24V電源;但該電源的“一”端不要與PLC的DC24V電源的“一”以及“COM”端相連,否則會影響PLC的運行。
4.輸入的靈敏度
各生產(chǎn)廠家對PLC的輸入電壓和電流都有規(guī)定,當(dāng)輸入元件的輸入電流大于PLC的最大輸入電流或有漏電流時,就會有誤動作,降低靈敏度。所以應(yīng)適用弱電流輸入并對漏電流采取防護(hù)措施,并且選用輸入為供漏型輸入的PLC。
兩線式傳感器(光電開關(guān)、無觸點開關(guān))有LED的限位開關(guān)時,輸入漏電流會產(chǎn)生錯誤輸入或燈亮,對策為連接泄放電阻降低輸入阻抗,阻值由圖1中公式推導(dǎo):
晶體管或雙向可控硅輸出時,若接到一個較大沖擊電流的設(shè)備上,就必須考慮保護(hù)晶體管和可控硅。晶體管和可控硅可以經(jīng)受額定電流10倍的沖擊電流,如果超出,可按圖2、圖3之一來減少它:
5. 對感性負(fù)載處理
在輸入、輸出端接感性負(fù)載時,要在負(fù)載兩端并聯(lián)一個沖擊抑制器或二極管,二極管的陰極與電壓㈩極側(cè)連接。
6. 外部互鎖與接地
利用PLC控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)等正、反動作時,為避免PC的異常動作引起事故及機(jī)械損壞,應(yīng)在外部組成一個連鎖回路。
接地:GR端子是大地接地端子。用防止感應(yīng)電的專用接地線(截面積2mm2以上的電線)采用第三種接地方式(接地電阻100Ω以下)。
LG是噪音濾波器中性端子,若因噪音大而產(chǎn)生誤動作,或為了防止電擊,把LG與GR短接,采用第三種接地方式。接地線的長度在20m以內(nèi)為宜。
接地線與其它設(shè)備共用或與建筑物的金屬結(jié)構(gòu)連接會適得其反,受到惡劣影響。
7. PLC外部驅(qū)動電路
對于PLC輸出不能直接帶動負(fù)載的情況下,必須在外部采用驅(qū)動電路,可以用固態(tài)繼電器或晶閘管電路驅(qū)動,同時應(yīng)采用保護(hù)電路和浪涌吸收電路。
另外PLC的輸入輸出布線也有一定要求,請參照各公司的使用說明書。
三、 擴(kuò)展模塊的選用
對于小的系統(tǒng),如80點以內(nèi)的系統(tǒng),一般不需要擴(kuò)展;當(dāng)系統(tǒng)較大時,就要擴(kuò)展。不同公司的產(chǎn)品,對系統(tǒng)總點數(shù)及擴(kuò)展模塊數(shù)量都有限制,當(dāng)擴(kuò)展仍不能滿足需要時,可采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時,有些廠家產(chǎn)品的個別指令不支持?jǐn)U展模塊,因此,在進(jìn)行軟件編程時要注意。當(dāng)采用溫度等模擬模塊時,各廠家也有一些規(guī)定,請參閱相關(guān)技術(shù)手冊。
四、 PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
當(dāng)用PLC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時,其難度比PLC單機(jī)控制大得多,首先應(yīng)選用自己比較熟悉的機(jī)型,對其基本指令和功能指令有較深入的了解,并且指令的執(zhí)行速度和用戶程序存儲容量也應(yīng)仔細(xì)了解。否則不能適應(yīng)實時要求,造成系統(tǒng)崩潰。另外對通信接口,通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳送速度等也要考慮。
最后還要向PLC的廠家尋求網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和軟件支持及詳細(xì)技術(shù)資料,至于選用幾層工作站,依照系統(tǒng)大小而定。
五、 軟件編制
在編制軟件前,應(yīng)首先熟悉所選用的PLC產(chǎn)品說明書,待熟悉后再編程。若采用圖形編程器或軟件包編程,則可直接編程,若用手持編程器編程,應(yīng)先畫出梯形圖,然后編程,這樣可以減少出錯,速度也快,編成完成后先空運轉(zhuǎn),待各個動作正常后,再在設(shè)備上調(diào)試。