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有哪幾種方法可以提高plc控制系統的可靠性呢?

2019-09-16 00:00:35 合肥鴻昇自動化科技有限公司 閱讀

有哪幾種方法可以提高plc控制系統的可靠性呢?導讀:提高PLC控制系統的可靠性六項措施,使您能夠做好PLC控制系統,學會了解合適的環境溫度、環境濕度、環境污染、合理的安裝和布線、正確的地線、安全保護、必要的軟件措施來改進三菱PLC控制系統,以下部分為大家分享六種提高PLC控制系統可靠性的措施。

有哪幾種方法可以提高plc控制系統的可靠性呢?


有哪幾種方法可以提高plc控制系統的可靠性呢?.jpg

一.適當的工作環境

1.環境溫度適宜

所有生產廠家對PLC的環境溫度都有一定的規定。PLC允許的環境溫度通常在0~55°C左右,因此在安裝時,不要將發熱元件置于PLC下;PLC應被足夠的通風和散熱空間包圍;不要將PLC安裝在陽光直接照射或非常接近加熱、加熱器、大功率電源和其他加熱設備的地方;如果控制柜溫度過高,則應安裝PLC控制柜Zui,如果控制柜溫度過高,應在機柜內安裝風扇強制通風。

二.環境濕度適宜

為保證PLC的絕緣性能,PLC工作環境中空氣相對濕度一般小于85%。過多的濕度也會影響模擬輸入/輸出設備的精度。因此,PLC不能安裝在露水、雨水的地方。

3.注意環境污染

在有大量污染物(如灰塵、煙霧、鐵粉等)、蠟燭氣體和易燃氣體的地方安裝PLC是不合適的,特別是在有腐蝕性氣體的地方,這些氣體很容易引起元件和印刷電路板的腐蝕。如果只能安裝在這樣的地方,可以在溫度允許的情況下關閉PLC,也可以在更封閉的控制室安裝PLC,還可以安裝空氣凈化裝置。

4.遠離振動和沖擊源

裝有PLC的控制柜應遠離振動大、沖擊大的地方,尤其是連續頻繁的振動。如有必要,可采取相應措施,以減少振動和沖擊的影響,以避免松開電線或插入式。

5.遠離強烈干擾的根源

PLC應遠離強干擾源,如大功率晶閘管裝置、高頻設備和大功率設備;PLC也應遠離強磁場、強放射源以及容易產生強靜電的地方。

二.合理安裝和布線

1.注意電源的安裝

電源是干擾PLC的主要方式。PLC系統有兩種供電方式:外部電源和內部電源。

外部電源是用來驅動PLC輸出裝置(LOAD)并提供輸入信號的,也稱為用戶電源,同一PLC的外部電源可以有多種規格。外部電源的容量和性能由PLC的輸出裝置和輸入電路決定。由于PLC的I≤O電路具有濾波和隔離功能,外部電源對其性能影響不大。因此,對外部電源的要求并不高。

內部電源是PLC的工作電源,即PLC內部電路的工作電源。其性能直接影響PLC的可靠性。因此,為了保證PLC的正常運行,對內部電源提出了更高的要求。PLC的內部電源一般采用開關穩壓電源或原穩壓低通濾波器穩壓電源。

在抗干擾能力強或可靠性要求高的情況下,采用屏蔽層隔離變壓器為PLC系統供電。LC濾波電路也可以串連在隔離變壓器的次級側。同時,在安裝時應注意以下問題:

主要結果如下:1)采用雙絞線連接隔離變壓器與PLC和I/O電源之間的SUI,控制串行模式干擾。

2)系統的電力線應足夠厚,以降低大容量設備啟動時引起的線路電壓降;

(3)在PLC輸入電路中使用外部直流電源時,SUI可以使用穩壓電源來保證輸入信號的正確性。否則,PLC可能會接收錯誤的信號。

提高PLC控制系統可靠性的六項措施

二.遠離高壓

PLC不能安裝在高壓電器和高壓電纜附近,更不能安裝在與高壓電器相同的控制柜中。PLC應遠離機柜中的高壓電源線,兩者之間的距離應大于200 mm。

3.合理布線

(1)I/O線、電力線和其他控制線應相互分開,不應盡可能地連接在同一插槽內。

2)交流線路與直流線、輸入線與輸出線可相互分離。

3)開關和模擬I/O線SUI可以相互分離。對于發送模擬信號的I/O線SUI,可以使用屏蔽線,屏蔽線的屏蔽層應在一端接地。

(4)PLC基本單元與擴展單元之間的電纜傳輸信號小,頻率高,易受干擾,不能與其它連接埋在同一線路槽內。

5)PLC的I/O電路接線必須采用壓接端子或單線,不宜用多股線直接連接PLC的接線端子,否則容易產生火花。

6)安裝在與PLC相同的控制柜中,雖然它不是由PLC控制的感性元件,但也應與RC或二極管消弧線電路并聯。

三.正確的接地

良好的接地是PLC安全可靠運行的重要條件。為了抑制干擾,PLC通常單獨使用自己的接地裝置和其他設備,也可以使用公共接地,但禁止使用圖6-37c所示的串聯接地方法,因為這種接地方式將導致PLC與設備之間的電位差。

PLC的接地線路應盡可能短,位置應盡可能接近PLC。同時,接地電阻應小于100Ω,地線截面積應大于2mm2。

另外,PLC的CPU單元必須接地。如果使用I≤O擴展單元,則CPU單元應該有一個與其共用的接地體,任何單元的保護接地端到地面的電阻不應大于100Ω。

四.必要的安全和保護聯系

1.短路保護

當PLC輸出設備發生短路時,為了避免PLC內部輸出元件的損壞,應在PLC的外部輸出電路中安裝熔斷器,以保護短路。Zui可以在每個負載回路中安裝熔斷器。

二.聯鎖和聯鎖措施

除了保證程序中電路的聯鎖關系外,還應在PLC的外部接線中采取硬件聯鎖措施,以保證系統的安全可靠運行,如電動機的正、反控制,接觸器KM1和Km2通常采用閉合觸點進行PLC外聯鎖。當不同的電機或電器之間有聯鎖時,Zui也在PLC之外進行硬件聯鎖。利用PLC的外部硬件實現聯鎖和聯鎖是PLC控制系統中的一種普遍做法。

3.電壓損失保護和緊急停車措施

PLC外部負載的供電線路應采取電壓損耗保護措施,當電源暫時斷電時,PLC的外部負荷不按“啟動”按鈕就不能啟動。這種接線方法的另一個功能是,在特殊情況下需要緊急關機時,按下停止按鈕可以切斷負載電源,這與PLC無關。

五.必要的軟件措施

有時硬件措施不一定能完全消除干擾的影響,采用一定的軟件措施配合,對提高PLC控制系統的抗干擾能力和可靠性起到很好的作用。

1.消除開關輸入信號抖動。

在實際應用中,當某些開關輸入信號被打開時,由于外界的干擾,當輸入信號被打開或關閉時,會出現“抖動”現象。這種現象一般不受繼電器電磁慣性的影響,但在PLC系統中,由于PLC掃描速度快,掃描周期遠短于實際繼電器的動作時間,PLC可能會檢測到抖動信號,造成錯誤的結果。因此,必須對一些“抖動”信號進行處理,以確保系統的正常運行。

輸入信號抖動的影響及其消除

a)抖動的影響b)消除抖動的方法

二.故障檢測與診斷

PLC具有高可靠性和完善的自診斷功能.如果PLC出現故障,通過自診斷程序可以很容易地找到故障的原因,故障排除后可以恢復正常的工作。

大量工程實踐表明,PLC外部輸入輸出設備的故障率遠高于PLC本身。這些設備發生故障后,PLC無法對其進行檢測,這可能會使故障擴展到強電保護裝置的作用下,有時甚至會引起設備和人員事故。關機后,也要花很多時間才能找到故障。為了及時發現故障,PLC可以在事故發生前自動停止和報警,為了方便地查找故障,提高維護效率,可以使用PLC程序實現故障的自診斷和自處理。

現代PLC擁有大量的軟件資源,如FX2N系列PLC有數千個輔助繼電器,數百個定時器和計數器,有相當大的裕度,這些資源可用于故障檢測。

主要結果如下:(1)機械設備每一步超時檢測所需時間基本不變,即使變化不大,也可作為參考,在PLC中發送輸出信號,并在相應的外部執行器啟動動作時啟動定時器定時。定時器的設定值比正常的動作持續時間長約20%。例如,在設置驅動器(如電機)在正常情況下運行50秒后,它驅動的部件使限位開關移動并發出動作結束信號。如果執行器的動作時間超過60s(即相應定時器的設定時間),PLC尚未收到動作結束信號,定時器延時打開正常開觸點發出故障信號,信號停止正常循環程序,啟動報警和故障顯示程序,使操作人員和維護人員快速識別故障類型,及時采取故障排除措施。

(2)當系統正常運行時,PLC的輸入輸出信號與內部信號(如輔助繼電器狀態)之間存在一定的關系。如果有異常的邏輯信號,就有故障。因此,我們可以編譯一些常見故障的異常邏輯關系,一旦異常邏輯關系處于狀態,就應該根據故障進行處理。例如,在機械運動過程中有兩個極限開關動作,這兩個信號將不會同時處于ON狀態,如果它們意味著至少有一個極限開關被卡住,同時它應該停止處理。

提高PLC控制系統可靠性的六項措施

3.消除預測干擾

有些干擾是可以預見的,如PLC輸出指令使執行器(如大功率電機、電磁鐵)動作,往往伴隨著火花、電弧等干擾信號,它們產生的干擾信號可能會使PLC接收錯誤的信息。在這些干擾容易發生的時候,PLC的一些輸入信號被可用的軟件阻塞,在干擾易發期過后,阻塞解除。

六.冗余或熱備用系統的使用

一些控制系統(如化學工業、造紙、冶金、核電廠等)要求非常高的可靠性。如果控制系統出現故障,會導致停機或設備損壞,造成巨大的經濟損失。因此,只有通過提高PLC控制系統的可靠性才能滿足要求。在這種可靠性要求很高的大型系統中,常采用冗余系統或熱備系統來有效地解決上述問題。

1.冗余系統

所謂冗余系統是指系統中的冗余部分,沒有冗余部分系統仍能正常工作,但一旦發生系統故障,冗余部分可以立即取代故障部分,使系統繼續正常運行。冗余系統通常是SUI的重要組成部分,在控制系統中(如CPU模塊)是由兩組相同的硬件組成的,當一組故障立即由另一組故障控制時。是否使用兩組相同的I/O模塊取決于系統的可靠性要求。

兩組CPU模塊與同一個程序并行工作,一個是主CPU模塊,另一個是備用CPU模塊。當系統正常運行時,禁止待機CPU模塊的輸出,主CPU模塊控制系統的工作。同時,主CPU模塊通過冗余處理單元不斷刷新待機CPU模塊的I≤O圖像寄存器和其他寄存器。當主CPU模塊發送故障信息時,RPU在1≤3掃描周期內將控制功能切換到待機CPU。I/O系統的切換也是由RPU完成的。

(A)冗余系統b)熱備用系統

二.熱備系統

熱備系統的結構比冗余系統的結構簡單。雖然有兩個CPU模塊同時運行一個程序,但沒有冗余處理單元RPU。系統的兩個CPU模塊的切換是通過主CPU模塊和備用CPU模塊之間通過通信端口的通信來完成的。這兩組CPU通過通信接口連接。當系統發生故障時,主CPU和交換機通知待機CPU,切換過程通常較慢。



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