Johdanto
PLC:t tai ohjelmoitavat logiikkaohjaimet toimivat ydinkomponentteina teollisuusautomaation alalla.
Niillä on keskeinen rooli erilaisten mekaanisten laitteiden, automatisoitujen prosessien ja järjestelmien ohjauksessa.
Tässä artikkelissa on 10 käytännön vinkkiä PLC-sovelluksille, jotka auttavat sinua ratkaisemaan tehokkaasti päivittäisessä toiminnassa esiintyviä ongelmia.
01
Maadoitusongelmat
PLC-järjestelmillä on tiukat maadoitusvaatimukset. On parasta, että sinulla on erillinen maadoitusjärjestelmä ja varmista, että myös muut PLC{1}}laitteet on maadoitettu luotettavasti.
Useiden piirien maadoituspisteiden yhdistäminen voi tuottaa odottamattomia virtoja, mikä johtaa logiikkavirheisiin tai piirivaurioihin.
Differentiaaliset maapotentiaalit syntyvät tyypillisesti, kun maapisteet ovat fyysisesti erotettu toisistaan merkittävillä etäisyyksillä. Kun erillään olevia laitteita liitetään tietoliikennekaapeleilla tai antureilla, virrat voivat kulkea koko piirin läpi kaapelin ja maan välillä. Jopa lyhyillä etäisyyksillä suurten laitteiden kuormitusvirrat voivat aiheuttaa potentiaalisia siirtymiä suhteessa maahan tai sähkömagneettisten vaikutusten kautta voi syntyä suoraan arvaamattomia virtoja. Tuhoisia virtoja, jotka voivat vaurioittaa laitteita, voi virrata vääriin maadoituspisteisiin kytkettyjen virtalähteiden välillä.
PLC-järjestelmät käyttävät yleensä yhden pisteen{0}}maadoitusta. Yleisen -moodin häiriönkestävyyden parantamiseksi analogisiin signaaleihin voidaan soveltaa suojattuja kelluvia maatekniikoita. Tämä edellyttää signaalikaapeleiden suojakerroksen maadoittamista yhdestä pisteestä samalla kun signaalisilmukka jätetään kellumaan, ja eristysvastus maahan pidetään vähintään 50 MΩ:ssa.
02
Häiriön vähentäminen
Teollisuusympäristöt ovat ankarat ja sisältävät lukuisia korkean{0}} ja matalataajuisia{1}}häiriöitä. Nämä häiriöt tuodaan tyypillisesti PLC:hen kenttälaitteisiin kytkettyjen kaapeleiden kautta.
Maadoitustoimenpiteiden lisäksi kaapelin valinnan ja asennuksen aikana tulee ottaa käyttöön{0}}häiriöiden vastaisia varotoimia:
(1) Analogiset signaalit ovat pieniä -signaaleja ja erittäin herkkiä ulkoisille häiriöille; tulee käyttää kaksinkertaisesti-suojattuja kaapeleita.
(2) Nopeat{1}}pulssisignaalit (esim. pulssianturit, digitaaliset laskurit) vaativat suojattuja kaapeleita ulkoisten häiriöiden estämiseksi ja nopeiden pulssien ja matalan tason{5}}signaalien aiheuttamien häiriöiden lieventämiseksi.
(3) PLC:iden väliset tietoliikennekaapelit toimivat korkeammilla taajuuksilla. Valmistajan{2}}toimittamia kaapeleita suositellaan yleensä; suojatut kierretyt{3}}parikaapelit voivat riittää vähemmän kriittisiin sovelluksiin;
(4) Analogisia signaalilinjoja ja DC-signaalilinjoja ei saa reitittää samaan kaapelihyllyyn AC-signaalilinjojen kanssa;
(5) Suojatut kaapelit, jotka tulevat kytkentäkaappiin tai niistä poistuvat, on maadoitettava ja kytkettävä suoraan laitteisiin kulkematta riviliittimien läpi;
(6) AC-, DC- ja analogiset signaalit eivät saa jakaa samaa kaapelia. Virtakaapelit tulee asentaa erilleen signaalikaapeleista.
(7) Kenttähuollon aikana häiriönhallintamenetelmiä ovat: vahingoittuneiden johtojen korvaaminen suojatuilla kaapeleilla ja niiden reitittäminen uudelleen; sisällyttämällä ohjelmaan anti-häiriösuodatuskoodin.
03
Inter{0}}johtimien kapasitanssin poistaminen väärien liipaisujen estämiseksi
Kapasitanssi on kaapelin kaikkien johtimien välillä. Hyväksytyt kaapelit rajoittavat tämän kapasitanssiarvon tietyillä alueilla.
Jopa kelvollisilla kaapeleilla, kun kaapelin pituus ylittää tietyn kynnyksen, johtojen välinen{0}kapasitanssi voi ylittää vaaditut rajat. Kun tällaisia kaapeleita käytetään PLC-tuloihin, johtojen välinen{2}kapasitanssi voi aiheuttaa PLC-häiriöitä, mikä johtaa lukuisiin selittämättömiin ilmiöihin.
Nämä ilmiöt ilmenevät pääasiassa seuraavasti:
- Näkyvästi oikea johdotus, mutta PLC ei havainnut tuloa; Sisääntulot, joiden pitäisi olla, puuttuvat, kun taas ei-toivotut tulot näkyvät -osoitten keskinäisistä häiriöistä PLC-tulojen välillä. Voit ratkaista tämän ongelman seuraavasti:
(1) Käytä kaapeleita, joissa on kierretyt sydämet;
(2) Minimoi kaapelin pituus;
(3) Erilliset kaapelit toisiaan häiritseville tuloille;
(4) Käytä suojattuja kaapeleita.
04
Lähtömoduulin valinta
Lähtömoduulit luokitellaan transistori-tyyppiin, kaksisuuntaiseen tyristoriin- tai kontaktityyppiin-:
(1) Transistori-tyyppiset moduulit tarjoavat nopeimman kytkentänopeuden (tyypillisesti 0,2 ms), mutta niillä on pienin kuormituskapasiteetti (noin . 0.2–0,3 A, 24 VDC). Ne soveltuvat nopeaan kytkentä- ja signaalinkytkentälaitteisiin, joita käytetään yleisesti taajuusmuuttajien ja DC-laitteiden kanssa. On kiinnitettävä huomiota transistorin vuotovirran vaikutukseen kuormaan.
(2) Tyristori-tyyppiset moduulit tarjoavat kontaktittoman toiminnan ja AC-kuormitusominaisuudet, vaikka niiden kuormituskapasiteetti on rajallinen.
(3) Relelähdöt tukevat sekä AC- että DC-kuormia suurella kapasiteetilla. Relekontaktilähdöt ovat tyypillisesti ensimmäinen valinta tavanomaisissa ohjaussovelluksissa. Niiden haittana on hidas kytkentänopeus (noin 10 ms), minkä vuoksi ne eivät sovellu korkeataajuiseen vaihtoon.
05
Invertterin ylijännite- ja ylivirtakäsittely
(1) Kun alennetaan asetusarvoa moottorin hidastamiseksi, moottori siirtyy regeneratiiviseen jarrutustilaan. Takaisin invertteriin syötetty energia on huomattavaa, ja se kerääntyy suodatinkondensaattoreihin. Tämä saa kondensaattorin jännitteen nousemaan nopeasti ja saavuttaa usein DC-ylijännitesuojakynnyksen ja laukaisee invertterin laukaisun.
Ratkaisu: Asenna ulkoinen jarruvastus DC-puolelle syötetyn regeneratiivisen energian haihduttamiseksi.
(2) Kun taajuusmuuttajaan on kytketty useita pieniä moottoreita, ylivirtavika yhdessä moottorissa laukaisee hälytyksen, jolloin invertteri laukeaa ja pysäyttää kaikki moottorit.
Ratkaisu: Asenna 1:1-erotusmuuntaja invertterin lähtöpuolelle. Kun yhdessä tai useammassa pienessä moottorissa ilmenee ylivirtavika, vikavirta vaikuttaa muuntajaan vaihtosuuntaajan sijaan ja estää laukaisun. Testauksen jälkeen järjestelmä toimii luotettavasti ilman toistuvia normaalien moottoreiden pysähtymistä.
06
Tulojen ja lähtöjen merkitseminen vianmääritystä varten
PLC ohjaa monimutkaista järjestelmää, jossa on vain porrastetut rivit tulo-/lähtöreleliittimiä, vastaavat merkkivalot ja PLC-numerot, jotka muistuttavat integroitua piiriä, jossa on kymmeniä nastoja. Ilman kaaviota vianetsinnästä tulee mahdotonta ja vian havaitseminen on erittäin hidasta.
Tämän korjaamiseksi loimme sähkökaavion perusteella viitetaulukon. Tämä taulukko, joka on kiinnitetty laitteen ohjauskonsoliin tai -kaappiin, kartoittaa kunkin PLC:n tulo-/lähtöliittimen numeron sen vastaavaan sähkösymboliin ja kiinalaiseen nimeen -samanlainen kuin integroidun piirin kunkin nastan toiminnalliset kuvaukset.
Tämän I/O-taulukon avulla sähköasentajat, jotka tuntevat käyttöprosessin tai laitteen tikapuukaavion, voivat jatkaa vianetsintää.
Kuitenkin sähköasentajille, jotka eivät tunne käyttöprosessia tai jotka eivät osaa lukea tikapuukaavioita, tarvitaan lisätaulukko: PLC:n tulo/lähtölogiikkafunktiokaavio. Tämä kaavio selittää olennaisesti tulopiirien (liipaisukomponentit, niihin liittyvät komponentit) ja lähtöpiirien (toimikomponentit) välisen loogisen vastaavuuden useimmissa toimintaprosesseissa.
Käytäntö on osoittanut: Jos osaat taitavasti hyödyntää sekä tulo/lähtö-vastaavuustaulukkoa että tulo/lähtölogiikkafunktiotaulukkoa, sähkövikojen vianetsintä on vaivatonta-jopa ilman kaavioita.
07
Vikojen vähentäminen ohjelmalogiikan avulla
Teollisuudessa käytetään nykyään useita PLC-tyyppejä. Halvempien-logikkojen osalta tikapuukaavion ohjeet ovat pitkälti samanlaisia. Keskitason --huippuluokan-malleissa, kuten S7-300, monet ohjelmat kirjoitetaan kielitaulukoiden avulla.
Käytännön tikapuukaavioissa on oltava kiinalaiset symbolimerkinnät; muuten niitä on vaikea lukea. Laiteprosessin tai toimintajärjestyksen ymmärtäminen etukäteen helpottaa tikapuukaavioiden tulkintaa.
Sähkövika-analyysiä suoritettaessa käytetään yleensä käänteistä jäljitysmenetelmää-tunnetaan myös nimellä backtracking-. Tämä tarkoittaa, että käytetään tulo/lähtö-vastaavuustaulukkoa vastaavan PLC:n lähtöreleen paikallistamiseksi vikapisteestä, minkä jälkeen jäljitetään sen aktivoinnin aiheuttaneiden loogisten suhteiden tunnistaminen.
Kokemus on osoittanut, että yksittäisen ongelman tunnistaminen yleensä ratkaisee vian, sillä samanaikaiset viat kahdessa tai useammassa kohdassa ovat harvinaisia.
08
PLC-laitteistovikojen diagnosointi
Yleensä PLC:t ovat erittäin luotettavia laitteita, joilla on erittäin alhainen vika. PLC:n tai CPU:n laitteistovaurion tai ohjelmiston toimintavirheiden todennäköisyys on käytännössä nolla. PLC-tulopisteet epäonnistuvat harvoin, elleivät ne altistu korkealle-jännitteelle. Samoin PLC-lähtöreleiden normaalisti avoimet koskettimet ovat poikkeuksellisen pitkäikäisiä, elleivät ulkoiset kuorman oikosulut, väärä suunnittelu tai nimellisrajat ylittävä virta vaaranna niitä.
Siksi sähkövikojen vianmäärityksessä on keskityttävä PLC:hen kytkettyihin oheissähkökomponentteihin. Vältä välittömiä PLC-laitteisto- tai ohjelmointiongelmien epäilyjä, sillä tämä lähestymistapa on ratkaisevan tärkeä nopean korjauksen ja tuotannon nopean palauttamisen kannalta.
Tästä johtuen tässä käsitelty sähkövikadiagnoosi PLC-ohjauspiireille ei painota itse PLC:tä, vaan PLC:n ohjaamien piirien oheissähkökomponentteja.
09
Ohjelmisto- ja laitteistoresurssien käytön optimointi
(1) Ohjeita, jotka eivät liity ohjaussykleihin tai jotka on jo aktivoitu ennen sykliä, ei tarvitse liittää PLC:hen;
(2) Kun useat käskyt ohjaavat yhtä tehtävää, ne voidaan kytkeä rinnakkain ulkoisesti ennen kuin ne linkitetään yhteen tulopisteeseen;
(3) Hyödynnä täysimääräisesti PLC:n sisäisiä toimintolohkoja ja välitiloja ohjelman eheyden ja johdonmukaisuuden varmistamiseksi, mikä helpottaa kehitystä. Tämä vähentää myös laitteistoinvestointeja ja alentaa kustannuksia;
(4) Eristä jokainen lähtökanava mahdollisuuksien mukaan hallinnan ja tarkastuksen helpottamiseksi samalla kun suojelet muita lähtöpiirejä. Vika yhdessä lähtöpisteessä vain aiheuttaa vastaavan lähtöpiirin hallinnan menetyksen;
(5) Eteenpäin/taakse-kuormia ohjaaville lähdöille toteuta lukitus paitsi PLC-ohjelmassa myös ulkoisesti estääksesi kuorman toiminnan molempiin suuntiin samanaikaisesti;
(6) PLC-hätäpysäytykset on toteutettava ulkoisilla kytkimillä turvallisuuden varmistamiseksi.
10
Muita huomioita
(1) Älä koskaan kytke vaihtovirtajohtoja tuloliittimiin estääksesi PLC:n vaurioitumisen;
(2) Maadoitusliittimien tulee olla itsenäisesti maadoitettuja, eikä niitä saa kytkeä sarjaan muiden laitteiden maadoitusten kanssa. Maadoitusjohdon poikki-pinta-alan tulee olla vähintään 2 mm²;
(3) Apuvirtalähteen kapasiteetti on rajoitettu ja se voi ohjata vain vähän{1}}tehoisia laitteita (esim. valosähköisiä antureita);
(4) Joillakin PLC:illä on varattu osoitepäätteitä (eli tyhjiä osoitepäätteitä). Älä kytke johtoja näihin liittimiin;
(5) Kun PLC-lähtöpiireistä puuttuu suojaus, asenna suojalaitteet, kuten sulakkeet, sarjaan ulkoiseen piiriin kuorman oikosulkujen aiheuttamien vaurioiden estämiseksi.