在現代工業生產設備中,有大量的數字量及模擬的控制裝置,例如電機的啟停,電磁閥的開閉,產量的計數,溫度、壓力、流量的設定與控制等,均采用可編程序控制器(PLC)。本文闡述PLC控制系統設計的一些注意事項。
一、選型
1、系統規模首先應確定是用PLC單機還是用PLC形成網絡,由此計算出PLC輸入、輸出點數,并且要留有一定余量(10%)。
2、確定負載類型根據PLC輸出端所帶的負載是直流還是交流型,是大電流還是小電流,以及PLC輸出點動作的頻率和負載的性質(電感性、電阻性)等,確定PLC輸出端的類型是采用繼電器輸出還是晶體管輸出,或晶閘管輸出。
3、存儲容量與速度一般存儲容量越大、速度趕快的PLC價格就越高,應根據系統的大小合理先用PLC產品。
4、編程器的選購PLC編程可采用三種方式:
手持編程器、圖形編程器(梯形圖)用PC機加PLC軟件包編程效率最高,目前大多使用廠商提供的軟件開發平臺。因此,應根據系統的大小與難易開發周期的長短以資金的情況合選購PLC產品。
二、電源部分
PLC可靠工作是追求的目標之一。電源干擾主要是通過供電線路的阻抗耦合產生的,是干擾進入PLC的主要途徑之一。若有條件,可對PLC采用單獨供電,以避免其他設備啟停對PLC干擾。在干擾較強或對可*性要求很高的場合,可在PLC的交流電源輸入端加接帶屏蔽的隔離變壓器和低通濾波器。隔離變壓器可以抵制從電源線竄入的外來干擾,低能濾波器可以吸收掉電源中的大部分“毛刺”干擾。動力部分、控制部分、PLC與I/O電源應分別配線,隔離變壓器與PLC、I/O電源之間采用雙絞線連接。系統的動力線應有足夠截面,以降低線路壓降。
三、輸入回路的設計
1、PLC上DC24V電源使用PLC產品的DC24V電源,容量小,用其帶時要注意容量,作好防短路措施。
2、外部DC24V電源若輸入回路有DC24V供電的接近開關、光電開關等,而PLC的DC24V電源容量不夠時,要從外部提供DC24V電源。注意:該電源的“-”端不要與PLC的DC24V的“-”端及“COM”端相連,否則會影響PLC的運行。
3、輸入的靈敏度PLC的端電壓和電流均有規定,當輸入回路串有二極管或電阻(不能完全啟動),或者有并聯電阻或有漏電電流時,(不能完全切斷),就會有誤碼動作,靈敏度下降,對此應措施。另一方面,當輸入器件的輸入電流大于PLC的最大輸入電流時,也會引起誤碼動作,應采用弱電流輸入器件,選用輸入為共漏型的PLC。
四、輸出回路的設計
1、各種輸出方式的比較
繼電器輸出:優點是不同公共點之間可帶不同的交直流負載,且電壓也可不同,帶負載電流可達2A/點;缺點是不適用于高頻動作的負載。晶閘管輸出;帶負載能力為0.2A/點,只能帶交流負載,可適應高頻動作,響應時間為1ms。晶體管輸出:適應于高頻動作,響應時間短,一般為0.2ms左右,但只能帶DC0.5A/點,每4點不得大于0.8A.
當系統輸出頻率為每分鐘6次以下時,應首選繼電器輸出,因其電路設計簡單,抗干擾和帶負載能力強。
2、抗干擾與外部互鎖
若PLC輸出帶感性負載,負載斷電時會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊。為此,對直流感性負載并接續流二極管,對交流感性負載并接浪涌吸收電路,可有效保護PLC。
3、PLC外部驅動電路對于PLC輸出不能直接帶動負載的情況,必須在外部采用驅動電路,還應采用保護電路利浪涌吸收電路,且每路有顯示二極管(LED)指示。印制板應做成插拔式,以方便維修。
五、安裝與布線
1、安裝位置PLC不能與高壓電器安裝在同一個開關柜內。與PLC裝在同一個開關柜內的電感性元件,如繼電器,接觸器的線圈應并聯RC消弧電路或續流二極管。PLC應遠離強干擾源,如大功率晶閘管裝置、高頻焊機和大型動力設備等。
2、信號線與功率線應分開布線不同類型線應分別裝入不同管槽,信號應盡量*近地線或接地的金屬導體。當信號線長度超300M時,應采用中間繼電器轉接信號或使用PLC遠程I/O模塊。
3、信號傳輸通常,當模擬輸入輸出信號距PLC較遠時,應采用4-20mA或0--10mA的電流傳輸方式,而不是電壓傳送方式。傳送模擬信號的屏蔽層為一端接地。為了泄放高頻干擾,數字信號線的屏蔽層應并聯電位均衡線,并將屏蔽層兩端接地。
六、擴展模塊的選用
80點以內的系統,一般不需要擴展,當系統較大時就要擴展。當擴展不能滿足要求時,可采用網絡結構。擴展模塊種類很多,如單輸入模、單輸出模塊、輸入輸出模塊、溫度模塊、高速輸入模塊等。
七、PLC的網絡設計
用PLC進行網絡設計難度比PLC單機控制大得多。首先應先用自己較熟悉的機型,對其基本指令和功能指令有較深入的了解,并且指令的執行速度和用戶程序存儲容量也應仔細了解。否則,不能適應實時要求,造成崩潰。另外,還要考慮通信接口、通信協議、數據傳送速度等。最后,還要向商家尋求網設計和軟件技術支持及詳細技術資料。
八、軟件編制
在編制軟件前,應首先熟悉所先用的PLC產品軟件說明書。若用圖形編程器或軟件包,則可直接編程,若用手持編程器編程,應先畫出梯形圖后再編程。編程結束后先空調程序,待各個動作正常后,再在設備上調試。