Programmeeritavad loogikakontrollerid (PLC-d), mis on tööstusautomaatika peamised juhtimistooted, on eksisteerinud pool sajandit. Pooljuhtide, arvuti- ja sidetehnoloogiate arenguga on tööstusliku juhtimise valdkond teinud läbi dramaatilisi muutusi ning PLC-d on jõudluse, funktsionaalsuse, kasutuslihtsuse ja tootevormi poolest arenenud viie põlvkonna jooksul. Täna arutame lahendusi tavalistele PLC väljakutsetele.
Esiteks vaatame uuesti üle põhitõed ja määratleme, mis on PLC:
See on teatud tüüpi programmeeritav mäluseade, mida kasutatakse programmide sisemiseks salvestamiseks. See täidab kasutajale orienteeritud-käske, nagu loogilised toimingud, järjestikune juhtimine, ajastus, loendus ja aritmeetilised toimingud, ning juhib digitaalse või analoogsisendi/väljundi kaudu erinevat tüüpi masinaid või tootmisprotsesse.
I. Häirekindluse probleemid
Teaduse ja tehnoloogia arenguga on PLC-sid laialdasemalt rakendatud tööstuslikul juhtimisel. Nende töökindlus mõjutab otseselt tööstusettevõtete ohutut tootmist ja majandustegevust ning kogu süsteemi töökindluse tagamisel on võtmetähtsusega süsteemi võime häiretele vastu seista. PLC-juhtsüsteemide töökindluse parandamiseks peavad PLC-tootjad ühelt poolt suurendama seadmete häirekindlust; teisest küljest nõuab see kõrge prioriteedi seadmist projekteerimisele, paigaldamisele, ehitamisele ning käitamisele ja hooldusele. Ainult mitme osapoole koostöö abil saab probleemi täielikult lahendada, suurendades tõhusalt süsteemi häirekindlust.
[Häireallikad ja üldine klassifikatsioon]
PLC juhtimissüsteeme mõjutavad häirete allikad on sarnased üldiselt tööstuslikke juhtimisseadmeid mõjutavate häirete allikatega; enamik tekib piirkondades, kus vool või pinge kõikuvad järsult. Need intensiivse laengu liikumise piirkonnad on müraallikad, st häirete allikad.
Häireallikad klassifitseeritakse tavaliselt häirete põhjuse, müra häirerežiimi ja müra lainekuju omaduste alusel.
1. Müra tekitamise põhjus: tühjenemismüra, liigpingemüra, kõrge-sagedusega võnkemüra
2. Lainekuju ja müra iseloomu järgi: pidev müra, juhuslik müra
3. Häirerežiimi järgi: tava-režiimi häired, diferentsiaal-režiimi häired
Nende hulgas on tavalised -režiimihäired ja diferentsiaalrežiimide häired{1}} suhteliselt levinud klassifitseerimismeetod. Tavarežiimi-häired viitavad signaaliliini ja maanduse vahelisele potentsiaalsele erinevusele. See moodustub peamiselt ühisrežiimi -(samas-suunas) pingete superpositsioonil, mis on indutseeritud signaaliliinidele elektrivõrgu sissetungimise, maanduspotentsiaalide erinevuste ja ruumilise elektromagnetilise kiirguse tõttu. Tavarežiimi-pinged võivad mõnikord olla üsna kõrged; Eriti ruumides, mida toidavad halva isolatsioonivõimega jaotusseadmed, on saatja väljundsignaalide tavarežiimi pinge üldiselt kõrge, mõned neist ulatuvad üle 130 V. Tavarežiimi pinge võib tasakaalustamata ahelate kaudu muundada diferentsiaalrežiimi pingeks, mõjutades otseselt mõõtmis- ja juhtsignaale ning põhjustades komponentide kahjustusi. Seda tüüpi levinud{15}}režiimi häired võivad olla kas alalis- või vahelduvvooluhäired.
Diferentsiaal-režiimi häired viitavad signaali kahe klemmi vahel mõjuvale häirepingele. Selle moodustavad peamiselt pinged, mis tulenevad elektromagnetvälja sidestusest õhus ja tavarežiimi -häirete muundamisest tasakaalustamata vooluahelate poolt. See pinge kantakse otse signaalile, mõjutades otseselt mõõtmis- ja juhtimistäpsust.
[Elektromagnetiliste häirete peamised allikad]
1. Keskkonna kiirgushäired
Kiirgavaid elektromagnetvälju (EMI) tekitavad keskkonnas peamiselt elektrivõrgud, elektriseadmete siirded, välk, raadiosaated, televisioon, radar ja kõrgsageduslik{0}}induktsioonkuumutusseadmed. Seda nimetatakse tavaliselt kiirgushäireteks.
See põhjustab häireid peamiselt kahel viisil: 1) otsene kiirgus PLC-sse, põhjustades häireid vooluahelas
2) PLC sisevõrku suunatud kiirgus, mis tekitab sideliinides induktsiooni kaudu häireid
Kiirgushäired on seotud väliseadmete paigutuse ja seadmete poolt tekitatavate elektromagnetväljade, eelkõige nende sagedusega. Kaitse saavutatakse üldiselt varjestatud kaablite, PLC kohaliku varjestuse ja kõrge-pingepiirikute abil.
2. Väliste süsteemikaablite häired
Need häired tekitatakse peamiselt toite- ja signaaliliinide kaudu ning neid nimetatakse tavaliselt juhtivateks häireteks. Seda tüüpi häired on eriti tõsised Hiina tööstustingimustes.
1) Toiteallikate häired
Praktika on näidanud, et paljud PLC juhtimissüsteemi tõrked on põhjustatud toiteallika kaudu tekkivatest häiretest; probleem lahendatakse tavaliselt toiteallika asendamisega suurema isolatsioonivõimega toiteallikaga.
PLC toiteallikad kasutavad tavaliselt isoleeritud toiteallikaid, kuid struktuuri- ja tootmisprotsessi tegurite tõttu ei ole nende isolatsioonijõudlus ideaalne. Tegelikkuses on absoluutne isoleerimine hajutatud parameetrite, eriti hajutatud mahtuvuse tõttu võimatu.
2) Signaaliliinide kaudu tekitatud häired
Erinevad PLC juhtimissüsteemiga ühendatud signaaliedastusliinid võimaldavad paratamatult lisaks kehtiva teabe edastamisele väliste häirete signaalide tungimist.
Need häired sisenevad peamiselt kahte teed pidi: esiteks toitevõrgu häired, mis tekivad saatja toiteallika või signaaliseadmetega jagatud toiteallika kaudu -tegur, mida sageli eiratakse;
teiseks ruumilise elektromagnetilise kiirguse tekitatud häired signaaliliinidel, st välised indutseeritud häired signaaliliinidel, mis on eriti tõsised.
3) Ebakorrapärasest maandussüsteemist põhjustatud häired
Maandus on üks tõhusamaid meetodeid elektroonikaseadmete elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) parandamiseks. Õige maandus võib nii maha suruda elektromagnetiliste häirete mõju kui ka takistada seadme häireid tekitamast; vastupidi, vale maandus võib tekitada tõsiseid häiresignaale, mis põhjustab PLC-süsteemi talitlushäireid.
PLC juhtimissüsteemi maandusliinid hõlmavad süsteemi maandust, varjestusmaandust, vahelduvvoolu maandust ja kaitsemaandust. PLC-süsteemi kaootilisest maandussüsteemist põhjustatud häired tulenevad peamiselt potentsiaali ebaühtlasest jaotusest erinevates maanduspunktides. Potentsiaalsed erinevused erinevate maanduspunktide vahel tekitavad maandusahela voolusid, mis mõjutavad süsteemi normaalset tööd.
3. PLC-süsteemi häired
Neid häireid tekitab peamiselt vastastikune elektromagnetkiirgus sisemiste komponentide ja vooluahelate vahel, näiteks loogikaahelate vastastikune kiirgus ja nende mõju analoogahelatele, analoogmaa ja loogikamaa vastastikmõju ning komponentide sobimatu kasutamine. Need probleemid kuuluvad elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) kavandamise alla, mille PLC tootja teostab süsteemi sisemiste komponentide jaoks. Kuna tegemist on keeruka teemaga, mida rakendusosakond ei saa kontrollida, ei pea seda liigselt uurima; siiski on oluline valida tõestatud või põhjalikult testitud süsteemid.
[Häiretekindel-disain]
1. Seadmete valik
Seadmete valimisel eelistage tooteid, millel on kõrge häirekindlus, sealhulgas elektromagnetiline ühilduvus (EMC), eriti vastupidavus välistele häiretele. Näited hõlmavad PLC-süsteeme, mis kasutavad ujuva maa tehnoloogiat ja millel on suurepärane isolatsioonijõudlus; Teiseks tuleks üle vaadata tootja antud anti-häirete spetsifikatsioonid, nagu tavaline-režiimi tagasilükkamise suhe (CMRR) ja diferentsiaal-režiimi tagasilükkamise suhe (DMRR), pingetaluvus ning maksimaalne elektrivälja tugevus ja magnetvälja sagedus, mille juures süsteem on määratud töötama; lisaks tuleks hinnata toote varasemaid tulemusi sarnastes rakendustes.
2. Põhjalik häiretevastane-disain
See hõlmab peamiselt mitmeid põhimeetmeid väljastpoolt süsteemi pärinevate häirete mahasurumiseks, sealhulgas: PLC-süsteemi ja väliste kaablite varjestamine, et vältida kiirgavaid elektromagnetilisi häireid; väliskaablite isoleerimine ja filtreerimine,{0}}eriti toitekaablid-ja paigutamine kihtidena, et vältida elektromagnetiliste häirete sattumist kaablite kaudu; ning maanduspunktide ja maandusseadmete korrektne projekteerimine maandussüsteemi täiustamiseks. Lisaks tuleb süsteemi ohutuse ja töökindluse suurendamiseks kasutada tarkvarapõhiseid{3}}meetodeid.
[Peamised{0}}häirete vastased meetmed]
1. Kasutage suure jõudlusega-toiteallikaid elektrivõrgust põhjustatud häirete summutamiseks
PLC juhtimissüsteemides mängib kriitilist rolli toiteallikas. Toitevõrgu häired on peamiselt ühendatud PLC juhtimissüsteemiga süsteemi toiteallikate (nagu protsessori toiteallikad, sisend-/väljundtoiteallikad jne), saatja toiteallikate ja nende instrumentide toiteallikate kaudu, millel on otsene elektriühendus PLC-süsteemiga. Praegu kasutatakse PLC-süsteemides üldiselt hea isolatsioonivõimega toiteallikaid. PLC-süsteemiga otse elektriliselt ühendatud saatjate ja instrumentide toiteallikatele pole aga piisavalt tähelepanu pööratud. Kuigi teatud isoleerimismeetmeid on rakendatud, on need üldiselt ebapiisavad. Selle põhjuseks on peamiselt see, et kasutatavatel eraldustrafodel on suured hajutatud parameetrid ja nõrk häirete summutamise võime, mis võimaldab ühendada toiteallika kaudu tavarežiimi -- ja diferentsiaalrežiimi-häireid. Seetõttu tuleks signaaliliine jagavate saatjate ja instrumentide toiteks valida väikese hajutatud mahtuvuse ja laia summutusribaga toitejaoturid (näiteks need, mis kasutavad mitut isolatsiooniastme, varjestuse ja lekkeinduktiivsuse vähendamise tehnikat), et minimeerida häireid PLC-süsteemis.
2. Kaabli valik ja paigutus
Erinevat tüüpi signaale tuleks edastada eraldi kaablite kaudu. Signaalikaablid tuleks paigutada kihtidena vastavalt edastatava signaali tüübile. Sama kaabli sees on rangelt keelatud kasutada erinevaid juhte nii toite kui ka signaalide samaaegseks edastamiseks. Elektromagnetiliste häirete minimeerimiseks ei tohiks signaaliliine paigutada toitekaablite vahetusse paralleelsesse lähedusse.
3. Riistvara filtreerimine ja tarkvara häired{1}}
Enne signaalide sisenemist arvutisse ühendage kondensaator paralleelselt signaaliliini ja maanduse vahele, et vähendada tavarežiimide{0}}häireid; Kahe signaaliklemmi vahele filtri paigaldamine võib vähendada diferentsiaalrežiimi -häireid.
4. Maanduspunktide õige valik ja maandussüsteemi täiustamine
Maandusel on tavaliselt kaks eesmärki: ohutus ja häirete summutamine. Hästi läbimõeldud{1}}maandussüsteem on üks peamisi meetmeid PLC juhtimissüsteemide kaitsmiseks elektromagnetiliste häirete eest. Süsteemi maandusmeetodeid on kolme tüüpi: ujuv maandus, otsemaandus ja mahtuvuslik maandus.
Kui signaaliallikas on maandatud, peaks varjestus olema maandatud signaali poolelt; kui see pole maandatud, peaks see olema maandatud PLC poolelt; kui signaaliliinil on ühenduskohad, peaks varjestus olema kindlalt ühendatud ja isoleeritud ning vältida tuleb mitut maanduspunkti; kui mitmest mõõtepunktist pärit varjestatud keerdpaarkaablid on ühendatud mitme-soonelise keerdpaariga-, millel on ühine varjestus, peavad iga kaabli varjestus olema korralikult omavahel ühendatud ja isoleeritud.
II. Töötõhususe parandamine
1. Planeerige funktsiooniplokid projekti tegelike nõuete alusel
Alamprogrammide kirjutamine: PLC-s on alamprogramm suhteliselt iseseisev programm, mis on kirjutatud konkreetsete juhtimiseesmärkide jaoks. Kui alamprogrammi kutsumise käske (nt CALL) täidate, siis kui alamprogrammi kutse tingimused ei ole täidetud, toimub programmi skannimine ainult põhiprogrammi sees ega kontrolli alamprogrammi sektsiooni, vähendades sellega tarbetut skannimisaega.
2. Väljundite juhtimine Wordi või Double{1}}Word andmete ülekandmisega DO-punktidesse
PLC-rakendused hõlmavad tavaliselt suurt hulka väljundi juhtelemente. Väljundite juhtimine sõna- või kahesõnaliste-sõnaandmete edastamise teel DO-punktidesse võib kiirendada. Väljundiaadresside mõistliku eraldamise ja juhtväljundi sõnade teisendamisega vastavalt tegelikele rakendusnõuetele saab PLC-programmis täitesammude arvu oluliselt vähendada, kiirendades seeläbi programmi tööaega.
3. Pulss-Käivitatud SET ja RESET
PLC-s tuleb SET-käsku täita ainult üks kord; seda ei pea iga skannimise ajal käivitama, mistõttu sobib see hästi{0}}pulssväljundi (PLS/PLF) juhistega kasutamiseks. Mõned insenerid jätavad selle probleemi tähelepanuta ja kasutavad tavapäraseid meetodeid SET-käsu käivitamiseks, suurendades tahtmatult PLC-programmi skannimisaega.