Ohjelmoitavat logiikkaohjaimet (PLC) teollisuusautomaation valtavirran ohjaustuotteina ovat olleet olemassa puoli vuosisataa. Puolijohde-, tietokone- ja viestintätekniikoiden kehityksen myötä teollisen ohjauksen ala on kokenut dramaattisia muutoksia, ja PLC:t ovat kehittyneet viiden sukupolven ajan suorituskyvyn, toiminnallisuuden, helppokäyttöisyyden ja tuotemuodon suhteen. Tänään keskustelemme ratkaisuista yleisiin PLC-haasteisiin.
Palataan ensin perusasioihin ja määritellään, mikä PLC on:
Se on ohjelmoitava muistilaite, jota käytetään ohjelmien sisäiseen tallentamiseen. Se suorittaa käyttäjäkohtaisia-käskyjä, kuten loogisia operaatioita, peräkkäistä ohjausta, ajoitusta, laskentaa ja aritmeettisia operaatioita, ja ohjaa erityyppisiä koneita tai tuotantoprosesseja digitaalisen tai analogisen tulon/lähdön kautta.
I. Häiriönkestävyysongelmat
Tieteen ja tekniikan kehityksen myötä PLC:itä käytetään laajemmin teollisessa ohjauksessa. Niiden luotettavuus vaikuttaa suoraan teollisuusyritysten turvalliseen tuotantoon ja taloudelliseen toimintaan, ja järjestelmän häiriönkestävyys on avainasemassa koko järjestelmän luotettavan toiminnan varmistamiseksi. PLC-ohjausjärjestelmien luotettavuuden parantamiseksi PLC-valmistajien on toisaalta lisättävä laitteen häiriönkestävyyttä; toisaalta se edellyttää teknisen suunnittelun, asennuksen, rakentamisen sekä käytön ja huollon asettamista etusijalle. Vain monen osapuolen yhteistyöllä{3}}ongelma voidaan ratkaista täysin, mikä parantaa järjestelmän häiriönkestävyyttä tehokkaasti.
[Häiriön lähteet ja yleinen luokitus]
PLC-ohjausjärjestelmiin vaikuttavat häiriölähteet ovat samanlaisia kuin teollisuuden ohjauslaitteisiin yleensä vaikuttavat häiriölähteet; useimmat syntyvät alueilla, joilla virta tai jännite vaihtelee dramaattisesti. Nämä voimakkaan varausliikkeen alueet ovat melulähteitä eli häiriölähteitä.
Häiriölähteet luokitellaan tyypillisesti häiriön syyn, kohinan häiriömoodin ja kohinan aaltomuodon ominaisuuksien perusteella.
1. Melun syntymisen syy: purkauskohina, ylijännitekohina, korkeataajuinen värähtelykohina-
2. Aaltomuodon ja kohinan luonteen mukaan: jatkuva kohina, satunnainen kohina
3. Häiriötilan mukaan: yleis-moodihäiriö, differentiaali-tilan häiriö
Näistä yleiset -moodihäiriöt ja differentiaali-moodihäiriöt edustavat suhteellisen yleistä luokitusmenetelmää. Yleis-tilan häiriö viittaa signaalilinjan ja maan väliseen potentiaalieroon. Se muodostuu ensisijaisesti yhteismuotoisten (sama-suuntaisten) jännitteiden superpositiosta, jotka sähköverkkoon tunkeutuminen, maapotentiaalierot ja spatiaalinen sähkömagneettinen säteily aiheuttavat signaalilinjoille. Tavallisen tilan-jännitteet voivat joskus olla melko korkeita; Erityisesti huoneissa, joissa on tehonjakeluyksiköt, joiden eristysteho on heikko, lähettimen lähtösignaalien yhteismoodi-jännite on yleensä korkea, joista osa on yli 130 V. Yhteisen-moodin jännite voidaan muuntaa differentiaali-tilan jännitteeksi epäsymmetristen piirien kautta, mikä vaikuttaa suoraan mittaus- ja ohjaussignaaleihin ja aiheuttaa komponenttivaurioita. Tämän tyyppiset yleiset{15}}moodihäiriöt voivat olla joko tasa- tai vaihtovirtaa.
Differentiaali{0}}moodihäiriö viittaa signaalin kahden navan välillä vaikuttavaan häiriöjännitteeseen. Se muodostuu ensisijaisesti jännitteistä, jotka johtuvat sähkömagneettisten kenttien kytkennästä ilmassa ja balansoimattomien piirien aiheuttamasta yhteisen -moodihäiriön muuntamisesta. Tämä jännite on suoraan signaalin päällä, mikä vaikuttaa suoraan mittaus- ja ohjaustarkkuuteen.
[Sähkömagneettisten häiriöiden tärkeimmät lähteet]
1. Ympäristön säteilyhäiriöt
Säteileviä sähkömagneettisia kenttiä (EMI) ympäristössä synnyttävät ensisijaisesti sähköverkot, sähkölaitteiden transientit, salama, radiolähetykset, televisio, tutka ja korkeataajuiset induktiolämmityslaitteet. Tätä kutsutaan yleisesti säteilyhäiriöksi.
Se aiheuttaa ensisijaisesti häiriöitä kahdella reitillä: 1) Suora säteily PLC:hen, mikä aiheuttaa häiriöitä piiriin
2) PLC:n sisäiseen tietoliikenneverkkoon kohdistuva säteily, joka aiheuttaa häiriöitä tietoliikennelinjojen induktion kautta
Säteilyhäiriöt liittyvät kenttälaitteiden sijoitteluun ja laitteiden synnyttämien sähkömagneettisten kenttien suuruuteen, erityisesti niiden taajuuteen. Suojaus saavutetaan yleensä käyttämällä suojattuja kaapeleita, PLC:n paikallista suojausta ja korkeajännitteisiä ylijännitesuojaimia.
2. Häiriöt ulkoisista järjestelmäkaapeleista
Nämä häiriöt tuodaan pääasiassa virta- ja signaalilinjojen kautta, ja sitä kutsutaan yleisesti johtuneeksi häiriöksi. Tämäntyyppiset häiriöt ovat erityisen vakavia Kiinan teollisuusympäristöissä.
1) Virtalähteiden aiheuttamat häiriöt
Käytäntö on osoittanut, että monet PLC-ohjausjärjestelmän viat johtuvat virtalähteen aiheuttamista häiriöistä; ongelma ratkaistaan tyypillisesti vaihtamalla virtalähde sellaiseen, joka tarjoaa paremman eristyskyvyn.
PLC-virtalähteet käyttävät tyypillisesti eristettyjä virtalähteitä, mutta rakenteellisten ja valmistusprosessitekijöiden vuoksi niiden eristyskyky ei ole ihanteellinen. Todellisuudessa absoluuttinen eristäminen on mahdotonta hajautettujen parametrien, erityisesti hajautetun kapasitanssin, vuoksi.
2) Signaalilinjojen kautta tuotettu häiriö
Useat PLC-ohjausjärjestelmään kytketyt signaalinsiirtolinjat sallivat väistämättä ulkoisten häiriösignaalien tunkeutumisen pätevän tiedon lähettämisen lisäksi.
Nämä häiriöt tulevat ensisijaisesti kahta tietä: ensinnäkin lähettimen virtalähteen tai signaaliinstrumenttien kanssa jaetun virtalähteen aiheuttama sähköverkkohäiriö-tekijä, joka usein jätetään huomiotta.
toiseksi häiriöt, joita spatiaalinen sähkömagneettinen säteily aiheuttaa signaalilinjoille, eli ulkoinen indusoitu häiriö signaalilinjoille, mikä on erityisen vakavaa.
3) Häiriö, jonka aiheuttaa epäjärjestynyt maadoitusjärjestelmä
Maadoitus on yksi tehokkaista menetelmistä parantaa elektronisten laitteiden sähkömagneettista yhteensopivuutta (EMC). Oikea maadoitus voi sekä vaimentaa sähkömagneettisten häiriöiden vaikutuksia että estää laitteita lähettämästä häiriöitä; päinvastoin, väärä maadoitus voi aiheuttaa vakavia häiriösignaaleja, mikä aiheuttaa PLC-järjestelmän toimintahäiriön.
PLC-ohjausjärjestelmän maadoituslinjat sisältävät järjestelmän maadoituksen, suojan maadoituksen, vaihtovirtamaa ja suojamaa. Kaoottisen maadoitusjärjestelmän aiheuttamat häiriöt PLC-järjestelmässä johtuvat ensisijaisesti epätasaisesta potentiaalin jakautumisesta eri maadoituspisteissä. Potentiaalierot eri maadoituspisteiden välillä synnyttävät maasilmukkavirtoja, jotka vaikuttavat järjestelmän normaaliin toimintaan.
3. Häiriöt PLC-järjestelmästä
Tämä häiriö syntyy pääasiassa sisäisten komponenttien ja piirien välisestä sähkömagneettisesta säteilystä, kuten logiikkapiirien keskinäisestä säteilystä ja niiden vaikutuksesta analogisiin piireihin, analogisen maan ja logiikkamaan välisestä vuorovaikutuksesta sekä komponenttien yhteensopimattomasta käytöstä. Nämä ongelmat kuuluvat PLC:n valmistajan järjestelmän sisäisille komponenteille suorittaman sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) suunnittelun piiriin. Koska tämä on monimutkainen asia, joka ei ole sovellusosaston hallinnassa, sitä ei tarvitse tutkia liikaa. On kuitenkin tärkeää valita järjestelmät, joilla on todistettu historia tai ne, jotka on testattu perusteellisesti.
[Häiriöitä{0}}kestävä rakenne]
1. Laitteen valinta
Kun valitset laitteita, aseta etusijalle tuotteet, joilla on korkea häiriönkestävyys, mukaan lukien sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC), erityisesti kestävyys ulkoisille häiriöille. Esimerkkejä ovat PLC-järjestelmät, jotka käyttävät kelluvaa maateknologiaa ja joilla on erinomainen eristyskyky; Toiseksi on tarkasteltava valmistajan toimittamia anti-häiriöiden määrityksiä, kuten yleinen-moodin hylkäyssuhde (CMRR) ja differentiaalinen-moodin hylkäyssuhde (DMRR), jännitteenkestokyky sekä suurin sähkökentän voimakkuus ja magneettikentän taajuus, jolla järjestelmä on mitoitettu toimimaan. Lisäksi tulee arvioida tuotteen saavutuksia vastaavissa sovelluksissa.
2. Kattava häiriöntorjunta-suunnittelu
Tämä sisältää pääasiassa useita keskeisiä toimenpiteitä järjestelmän ulkopuolelta tulevien häiriöiden vaimentamiseksi, mukaan lukien: PLC-järjestelmän ja ulkoisten kaapelien suojaus säteilysäteilyn estämiseksi; eristää ja suodattaa ulkoiset kaapelit-erityisesti virtakaapelit-ja järjestää ne kerroksittain, jotta johdettuja sähkömagneettisia häiriöitä ei pääse sisään kaapeleiden kautta; ja maadoituspisteiden ja maadoituslaitteiden oikea suunnittelu maadoitusjärjestelmän parantamiseksi. Lisäksi on käytettävä ohjelmistopohjaisia menetelmiä, jotta järjestelmän turvallisuutta ja luotettavuutta voidaan parantaa entisestään.
[Key Anti{0}}Interference Measures]
1. Käytä tehokkaita{1}}virtalähteitä sähköverkon aiheuttamien häiriöiden poistamiseen
PLC-ohjausjärjestelmissä virtalähteellä on ratkaiseva rooli. Sähköverkon häiriöt kytketään ensisijaisesti PLC-ohjausjärjestelmään järjestelmän virtalähteiden (kuten CPU-virtalähteet, I/O-virtalähteet jne.), lähettimen virtalähteiden ja sellaisten instrumenttien virtalähteiden kautta, joilla on suorat sähköiset liitännät PLC-järjestelmään. Tällä hetkellä PLC-järjestelmissä käytetään yleensä hyvän eristyskyvyn omaavia teholähteitä. PLC-järjestelmään suoraan sähköisesti kytkettyjen lähettimien ja instrumenttien virtalähteisiin ei kuitenkaan ole kiinnitetty riittävästi huomiota. Vaikka tiettyjä eristystoimenpiteitä on toteutettu, ne ovat yleensä riittämättömiä. Tämä johtuu ensisijaisesti siitä, että käytetyillä eristysmuuntajilla on suuret hajautetut parametrit ja huonot häiriönvaimennusominaisuudet, mikä mahdollistaa yhteisen -moodin ja differentiaalisen-moodin häiriön kytkemisen virtalähteen kautta. Siksi lähettimille ja instrumenteille, jotka jakavat signaalilinjat, tulisi valita tehonjakelijat, joilla on pieni hajautettu kapasitanssi ja laaja vaimennuskaistanleveys (kuten ne, jotka käyttävät useita eristysasteita, suojausta ja vuodon induktanssin vähentämistekniikoita), jotta minimoidaan häiriöt PLC-järjestelmässä.
2. Kaapelin valinta ja asettelu
Erityyppiset signaalit tulee lähettää erillisten kaapeleiden kautta. Signaalikaapelit tulee asettaa kerroksittain lähetettävän signaalin tyypin mukaan. On ehdottomasti kiellettyä käyttää eri johtimia saman kaapelin sisällä sekä tehon että signaalin lähettämiseen samanaikaisesti. Signaalilinjoja ei saa sijoittaa lähelle virtakaapeleita sähkömagneettisten häiriöiden minimoimiseksi.
3. Laitteiston suodatus ja ohjelmisto--häiriöntorjuntatoimenpiteet
Ennen kuin signaalit tulevat tietokoneeseen, kytke kondensaattori rinnakkain signaalijohdon ja maan väliin yleisten{0}}moodihäiriöiden vähentämiseksi. suodattimen asentaminen kahden signaaliliittimen väliin voi vähentää differentiaali-tilan häiriöitä.
4. Maadoituspisteiden oikea valinta ja maadoitusjärjestelmän parantaminen
Maadoitus palvelee tyypillisesti kahta tarkoitusta: turvallisuutta ja häiriön vaimennusta. Hyvin -suunniteltu maadoitusjärjestelmä on yksi tärkeimmistä toimenpiteistä PLC-ohjausjärjestelmien suojaamiseksi sähkömagneettisilta häiriöiltä. Järjestelmän maadoitusmenetelmiä on kolmenlaisia: kelluva maa, suora maadoitus ja kapasitiivinen maadoitus.
Kun signaalilähde on maadoitettu, suojan tulee olla maadoitettu signaalin puolelta; kun se ei ole maadoitettu, se tulee maadoittaa PLC-puolelta; kun signaalijohdossa on liitoksia, suojan tulee olla tukevasti kytketty ja eristetty, ja useita maadoituspisteitä on vältettävä; kun useista mittauspisteistä tulevat suojatut kierretyt{0}}parikaapelit liitetään monisydämiseen kierrettyyn-parikaapeliin, jossa on yhteinen suoja, kunkin kaapelin suojavaipat tulee liittää toisiinsa ja eristää oikein.
II. Toiminnan tehokkuuden parantaminen
1. Suunnittele toimintolohkot todellisten projektin vaatimusten perusteella
Aliohjelmien kirjoittaminen: PLC:ssä aliohjelma on suhteellisen itsenäinen ohjelma, joka on kirjoitettu tiettyihin ohjaustarkoituksiin. Kun aliohjelman kutsun käskyjä, kuten CALL, suoritetaan, jos aliohjelman kutsun ehdot eivät täyty, ohjelman skannaus etenee vain pääohjelman sisällä eikä skannaa aliohjelmaosaa, mikä vähentää tarpeetonta tarkistusaikaa.
2. Tulosteiden ohjaaminen siirtämällä Word- tai Double{1}}Word-tietoja DO-pisteisiin
PLC-sovellukset sisältävät tyypillisesti suuren määrän lähdön ohjauksia. Tulosten ohjaaminen siirtämällä sana- tai kaksisanaista{1}}dataa DO-pisteisiin voi parantaa nopeutta. Kohdellisesti allokoimalla lähtöosoitteet ja muuntamalla ohjauslähtösanat todellisten sovellusvaatimusten mukaan voidaan PLC-ohjelman suoritusvaiheiden määrää merkittävästi vähentää, mikä nopeuttaa ohjelman ajoaikaa.
3. Pulssi-Laipaisi SET ja RESET
PLC:ssä SET-käsky tarvitsee suorittaa vain kerran; sitä ei tarvitse suorittaa jokaisen tarkistuksen aikana, joten se sopii hyvin{0}}pulssilähtöohjeiden (PLS/PLF) kanssa käytettäväksi. Jotkut insinöörit jättävät tämän ongelman huomiotta ja käyttävät tavanomaisia menetelmiä SET-käskyn käynnistämiseen, mikä pidentää vahingossa PLC-ohjelman tarkistusaikaa.