A programozható logikai vezérlők (PLC), mint az ipari automatizálás fő vezérlési termékei, fél évszázada léteznek. A félvezető-, számítógép- és kommunikációs technológiák fejlődésével az ipari vezérlés területe drámai változásokon ment keresztül, és a PLC-k öt generáción keresztül fejlődtek a teljesítmény, a funkcionalitás, a könnyű használat és a termékforma tekintetében. Ma a PLC gyakori kihívásainak megoldásait tárgyaljuk.
Először nézzük meg újra az alapokat, és határozzuk meg, mi az a PLC:
Ez egyfajta programozható memóriaeszköz, amelyet a programok belső tárolására használnak. Felhasználó--orientált utasításokat hajt végre, például logikai műveleteket, szekvenciális vezérlést, időzítést, számlálást és aritmetikai műveleteket, valamint különféle típusú gépeket vagy gyártási folyamatokat vezérel digitális vagy analóg bemeneten/kimeneten keresztül.
I. Zavarellenállási problémák
A tudomány és a technológia fejlődésével a PLC-ket egyre szélesebb körben alkalmazzák az ipari vezérlésben. Megbízhatóságuk közvetlenül befolyásolja az ipari vállalkozások biztonságos termelését és gazdasági működését, a rendszer zavaró képessége pedig kulcsfontosságú a teljes rendszer megbízható működésének biztosításában. A PLC-vezérlőrendszerek megbízhatóságának javítása érdekében egyrészt a PLC-gyártóknak fokozniuk kell a berendezés zavaró ellenállását; másrészt megköveteli, hogy kiemelten kezeljék a mérnöki tervezést, telepítést, kivitelezést, valamint az üzemeltetést és karbantartást. Csak több-párti együttműködéssel lehet teljes mértékben megoldani a problémát, hatékonyan növelve a rendszer zavaró ellenállását.
[Zavarforrások és általános osztályozás]
A PLC vezérlőrendszereket érintő interferenciaforrások hasonlóak az ipari vezérlőberendezéseket általában érintő interferenciaforrásokhoz; legtöbbjük olyan területeken merül fel, ahol az áram vagy a feszültség drámaian ingadozik. Ezek az intenzív töltésmozgás területei zajforrások, azaz interferenciaforrások.
Az interferenciaforrásokat jellemzően az interferencia oka, a zaj-interferencia mód és a zaj hullámforma-jellemzői alapján osztályozzák.
1. Zajképződés oka: kisülési zaj, túlfeszültség-zaj, nagy-frekvenciás rezgészaj
2. A zaj hullámalakja és jellege szerint: folyamatos zaj, szórványos zaj
3. Interferencia mód szerint: általános-módú interferencia, differenciális-módú interferencia
Ezek közül a gyakori-módú interferencia és a differenciális-módú interferencia viszonylag gyakori osztályozási módszert képvisel. Az általános-módú interferencia a jelvezeték és a föld közötti potenciálkülönbségre utal. Elsősorban az elektromos hálózat behatolása, a földpotenciál különbségek és a térbeli elektromágneses sugárzás által a jelvezetékeken indukált közös-módusú (azonos- irányú) feszültségek szuperpozíciójából jön létre. Az általános-módú feszültségek néha meglehetősen magasak lehetnek; különösen azokban a helyiségekben, amelyeket gyenge leválasztási teljesítményű elosztó egységek táplálnak, az adókimeneti jelek közös üzemmódú-feszültsége általában magas, néhány esetben eléri a 130 V-ot is. A közös módú feszültség a kiegyensúlyozatlan áramkörökön keresztül differenciális-üzemmódú feszültséggé alakulhat, ami közvetlenül befolyásolja a mérési és vezérlőjeleket, és károsítja az alkatrészeket. Az ilyen típusú általános{15}}módú interferencia lehet DC vagy AC.
A differenciális{0}}módú interferencia a jel két kivezetése között ható interferenciafeszültségre vonatkozik. Elsősorban a levegőben lévő elektromágneses tércsatolásból és a kiegyensúlyozatlan áramkörök által okozott közös -módú interferencia átalakításából származó feszültségek alkotják. Ez a feszültség közvetlenül a jelre van ráhelyezve, közvetlenül befolyásolva a mérési és szabályozási pontosságot.
[Az elektromágneses interferencia fő forrásai]
1. A környezetből származó sugárzott interferencia
A sugárzott elektromágneses tereket (EMI) a környezetben elsősorban elektromos hálózatok, elektromos berendezések tranziensei, villámlás, rádióadások, televízió, radar és nagy{0}}frekvenciás indukciós fűtőberendezések generálják. Ezt általában sugárzott interferenciának nevezik.
Elsősorban két úton okoz interferenciát: 1) Közvetlen sugárzás a PLC-be, interferenciát indukálva az áramkörben
2) A PLC belső kommunikációs hálózatára irányuló sugárzás, amely interferenciát okoz az indukció révén a kommunikációs vonalakban
A sugárzott interferencia a terepi berendezések elrendezésével és a berendezés által keltett elektromágneses terek nagyságával, különösen azok gyakoriságával függ össze. A védelmet általában árnyékolt kábelekkel, a PLC helyi árnyékolásával és nagy-feszültségű túlfeszültség-levezetőkkel biztosítják.
2. Interferencia a külső rendszerkábelekből
Ezt az interferenciát elsősorban táp- és jelvezetékeken keresztül vezetik be, és általában vezetett interferenciának nevezik. Ez a fajta interferencia Kínában különösen súlyos ipari környezetben.
1) Tápegységek zavarása
A gyakorlat azt mutatja, hogy sok PLC vezérlőrendszer meghibásodását a tápegységen keresztül bevitt interferencia okozza; a probléma általában úgy oldható meg, hogy a tápegységet olyanra cserélik, amely nagyobb leválasztási teljesítményt nyújt.
A PLC tápegységek jellemzően izolált áramforrásokat használnak, de a szerkezeti és gyártási folyamati tényezők miatt a leválasztási teljesítményük nem ideális. A valóságban az abszolút leválasztás lehetetlen az elosztott paraméterek, különösen az elosztott kapacitás jelenléte miatt.
2) A jelvonalakon keresztül bevezetett interferencia
A PLC vezérlőrendszerhez csatlakoztatott különféle jelátviteli vonalak elkerülhetetlenül lehetővé teszik a külső zavaró jelek behatolását az érvényes információk továbbítása mellett.
Ez az interferencia elsősorban két úton jut be: először az adó tápegységén vagy a jeladókkal megosztott tápegységen keresztül bevitt hálózati interferencia -egy tényező, amelyet gyakran figyelmen kívül hagynak;
másodszor, a térbeli elektromágneses sugárzás által a jelvonalakon indukált interferencia, azaz a jelvonalakon külső indukált interferencia, ami különösen súlyos.
3) Szervezetlen földelési rendszer által okozott interferencia
A földelés az egyik hatékony módszer az elektronikus berendezések elektromágneses kompatibilitásának (EMC) javítására. A megfelelő földelés elnyomja az elektromágneses interferencia hatását és megakadályozza a berendezés interferenciát; fordítva, a nem megfelelő földelés súlyos interferenciajeleket vezethet be, ami a PLC rendszer hibás működését okozhatja.
A PLC vezérlőrendszer földelővezetékei közé tartozik a rendszer földelése, az árnyékolás földelése, az AC földelés és a védőföldelés. A PLC-rendszerben a kaotikus földelési rendszer által okozott interferencia elsősorban a különböző földelési pontok egyenetlen potenciáleloszlásából ered. A különböző földelési pontok közötti potenciálkülönbségek földhurok áramokat hoznak létre, amelyek befolyásolják a rendszer normál működését.
3. A PLC rendszeren belüli interferencia
Ezt az interferenciát elsősorban a belső alkatrészek és áramkörök közötti kölcsönös elektromágneses sugárzás okozza, mint például a logikai áramkörök közötti kölcsönös sugárzás és ezek hatása az analóg áramkörökre, az analóg test és a logikai föld közötti kölcsönhatás, valamint az alkatrészek nem megfelelő használata. Ezek a problémák az elektromágneses kompatibilitás (EMC) tervezési körébe tartoznak, amelyet a PLC gyártója végez a rendszer belső alkatrészeire vonatkozóan. Mivel ez egy összetett kérdés, amely a pályázati osztályon kívül esik, nem kell túlságosan megvizsgálni; mindazonáltal elengedhetetlen, hogy olyan rendszereket válasszunk, amelyek már bizonyított, vagy amelyeket alaposan teszteltek.
[Interferenciaálló{0}}kialakítás]
1. Berendezés kiválasztása
A berendezések kiválasztásakor előnyben részesítse a nagy interferenciaállósággal rendelkező termékeket, beleértve az elektromágneses kompatibilitást (EMC), különösen a külső interferenciával szembeni ellenállást. A példák közé tartoznak a lebegő földi technológiát alkalmazó PLC-rendszerek, amelyek kiváló szigetelési teljesítménnyel rendelkeznek; Másodszor, át kell tekinteni a gyártó által biztosított anti-interferencia-specifikációkat, például a közös-mód-elutasítási arányt (CMRR) és a differenciális-mód-elutasítási arányt (DMRR), a feszültségtűrő képességet, valamint azt a maximális elektromos térerősséget és mágneses térfrekvenciát, amelyen a rendszert működésre tervezték; emellett értékelni kell a termék hasonló alkalmazásokban elért eredményeit.
2. Átfogó anti-interferencia tervezés
Ez elsősorban számos kulcsfontosságú intézkedést foglal magában a rendszeren kívülről származó interferencia elnyomására, beleértve a következőket: a PLC-rendszer és a külső kábelek árnyékolása a kisugárzott elektromágneses interferencia megakadályozása érdekében; a külső kábelek leválasztása és szűrése-különösen a tápkábelek-és rétegekbe rendezése, hogy megakadályozzák a vezetékeken keresztül vezetett elektromágneses interferencia bejutását; valamint a földelési pontok és földelőeszközök helyes tervezése a földelési rendszer javítása érdekében. Ezenkívül szoftver{3}}alapú módszereket kell alkalmazni a rendszer biztonságának és megbízhatóságának további növelése érdekében.
[Fő{0}}interferencia elleni intézkedések]
1. Használjon nagy-teljesítményű tápegységeket az elektromos hálózatról bevitt interferencia elnyomására
A PLC vezérlőrendszerekben a tápegység kritikus szerepet játszik. Az áramhálózati interferencia elsősorban a rendszer áramforrásain (például CPU-tápegységeken, I/O-tápegységeken stb.), az adó tápegységein és a PLC-rendszerhez közvetlen elektromos csatlakozással rendelkező műszerek tápegységein keresztül kapcsolódik a PLC-vezérlőrendszerhez. Jelenleg a PLC-rendszerekhez általában jó leválasztási teljesítményű tápegységeket használnak. Azonban nem fordítottak kellő figyelmet a PLC rendszerhez közvetlenül elektromosan csatlakoztatott adók és műszerek tápellátására. Bár bizonyos elkülönítési intézkedéseket végrehajtottak, ezek általában nem megfelelőek. Ennek elsősorban az az oka, hogy a használt leválasztó transzformátorok nagy elosztott paraméterekkel és gyenge interferencia-elnyomási képességekkel rendelkeznek, ami lehetővé teszi a közös -módú és differenciális-módú interferenciák csatlakoztatását a tápegységen keresztül. Ezért a közös jelvonalat használó adók és műszerek táplálásához alacsony elosztott kapacitású és széles elnyomási sávszélességű (például több leválasztási fokozatot, árnyékolást és szivárgási induktivitás-csökkentési technikákat alkalmazó) teljesítményelosztókat kell választani a PLC-rendszerben fellépő interferencia minimalizálása érdekében.
2. Kábel kiválasztása és elrendezése
A különböző típusú jeleket külön kábeleken kell továbbítani. A jelkábeleket a továbbított jel típusának megfelelően rétegesen kell elhelyezni. Szigorúan tilos egy kábelen belül különböző vezetékeket használni a teljesítmény és a jelek egyidejű továbbítására. Az elektromágneses interferencia minimalizálása érdekében a jelvezetékeket nem szabad a tápkábelek közvetlen közelébe fektetni.
3. Hardveres szűrés és szoftveres interferencia elleni -intézkedések
Mielőtt jelek érkeznének a számítógépbe, csatlakoztasson párhuzamosan egy kondenzátort a jelvezeték és a föld közé, hogy csökkentse a közös módú{0}}interferenciát; szűrő felszerelése a két jelkivezetés közé csökkentheti a differenciális{1}}módú interferenciát.
4. A földelési pontok megfelelő kiválasztása és a földelési rendszer fejlesztése
A földelés általában két célt szolgál: a biztonságot és az interferencia-elnyomást. A jól megtervezett földelési rendszer az egyik kulcsfontosságú intézkedés a PLC-vezérlőrendszerek elektromágneses interferencia elleni védelmében. Háromféle rendszerföldelési módszer létezik: lebegő földelés, közvetlen földelés és kapacitív földelés.
Ha a jelforrás földelt, az árnyékolást a jel oldalon földelni kell; ha nincs földelve, akkor a PLC oldalon kell földelni; ha a jelvezetékben csatlakozások vannak, az árnyékolást biztonságosan kell csatlakoztatni és szigetelni, és kerülni kell a több földelési pontot; ha több mérési pontból származó, árnyékolt csavart{0}}párú kábeleket egy több-erű, csavart-párú kábelhez csatlakoztatnak közös árnyékolással, az egyes kábelek árnyékolásait megfelelően össze kell kötni és szigetelni kell.
II. A működési hatékonyság javítása
1. Tervezze meg a funkcióblokkokat a tényleges projektigények alapján
Alprogramok írása: A PLC-ben a szubrutin egy viszonylag független program, amelyet meghatározott vezérlési célokra írtak. A szubrutinhívási utasítások, például a CALL végrehajtásakor, ha a szubrutinhívás feltételei nem teljesülnek, a programkeresés csak a főprogramon belül megy végbe, és nem vizsgálja a szubrutin szakaszt, ezáltal csökkenti a szükségtelen keresési időt.
2. A kimenetek vezérlése Word vagy Double{1}}word adatok DO pontokba való átvitelével
A PLC alkalmazások általában nagyszámú kimeneti vezérlést tartalmaznak. A kimenetek vezérlése szó- vagy kétszavas adatok DO-pontokba való átvitelével javíthatja a sebességet. A kimeneti címek ésszerű kiosztásával és a vezérlőkimeneti szavak tényleges alkalmazási igényeknek megfelelő konvertálásával a PLC programban a végrehajtási lépések száma jelentősen csökkenthető, ezáltal a program futásideje felgyorsítható.
3. Impulzus-A SET és a RESET aktiválva
Egy PLC-ben a SET utasítást csak egyszer kell végrehajtani; nem kell minden vizsgálat során végrehajtani, így jól-alkalmas impulzuskimeneti (PLS/PLF) utasításokkal való használatra. Egyes mérnökök figyelmen kívül hagyják ezt a problémát, és hagyományos módszereket használnak a SET utasítás kiváltására, így akaratlanul is megnövelik a PLC program vizsgálati végrehajtási idejét.