Invoering
PLC's, of Programmable Logic Controllers, dienen als kerncomponenten op het gebied van industriële automatisering.
Ze spelen een cruciale rol bij het besturen van verschillende mechanische apparatuur, geautomatiseerde processen en systemen.
Dit artikel presenteert 10 praktische tips voor PLC-toepassingen waarmee u problemen in de dagelijkse bedrijfsvoering efficiënt kunt oplossen.
01
Aardingsproblemen
PLC-systemen stellen strenge eisen aan de aarding. Het is het beste om een speciaal aardingssysteem te hebben en ervoor te zorgen dat andere PLC-gerelateerde apparatuur ook betrouwbaar is geaard.
Het met elkaar verbinden van meerdere circuitaardingspunten kan onverwachte stromen genereren, wat kan leiden tot logische fouten of circuitschade.
Differentiële aardpotentialen ontstaan doorgaans wanneer aardingspunten fysiek gescheiden zijn door aanzienlijke afstanden. Wanneer apparatuur op grote afstand van elkaar wordt aangesloten via communicatiekabels of sensoren, kunnen er stromen door het hele circuit tussen de kabel en de aarde stromen. Zelfs over korte afstanden kunnen belastingsstromen van grote apparatuur potentiële verschuivingen ten opzichte van de aarde veroorzaken, of kunnen onvoorspelbare stromen rechtstreeks door elektromagnetische effecten worden gegenereerd. Er kunnen destructieve stromen stromen die apparatuur kunnen beschadigen tussen stroombronnen die zijn aangesloten op onjuiste aardingspunten.
PLC-systemen maken doorgaans gebruik van één-puntsaarding. Om de immuniteit tegen common{2}}mode-interferentie te verbeteren, kunnen afgeschermde zwevende-aardetechnieken worden toegepast op analoge signalen. Dit houdt in dat de afschermingslaag van signaalkabels op één punt wordt geaard, terwijl de signaallus zwevend blijft, waarbij de isolatieweerstand ten opzichte van aarde op niet minder dan 50MΩ wordt gehouden.
02
Interferentievermindering
Industriële omgevingen zijn ruig en bevatten talloze hoog{0}} en laag- interferenties. Deze interferenties worden doorgaans in de PLC geïntroduceerd via kabels die zijn aangesloten op veldapparatuur.
Naast aardingsmaatregelen moeten er ook voorzorgsmaatregelen tegen-interferentie worden genomen tijdens de selectie en installatie van kabels:
(1) Analoge signalen zijn kleine- signalen en zeer gevoelig voor externe interferentie; Er moeten dubbel-afgeschermde kabels worden gebruikt.
(2) Pulssignalen met hoge-snelheid (bijv. pulssensoren, digitale tellers) vereisen afgeschermde kabels om externe interferentie te voorkomen en interferentie van hoge-snelheidspulsen tot signalen met een laag- niveau te beperken;
(3) Communicatiekabels tussen PLC's werken op hogere frequenties. Door de fabrikant-meegeleverde kabels worden over het algemeen aanbevolen; afgeschermde, getwiste-kabels kunnen voldoende zijn voor minder kritische toepassingen;
(4) Analoge signaallijnen en DC-signaallijnen mogen niet in dezelfde kabelgoot worden gelegd als AC-signaallijnen;
(5) Afgeschermde kabels die schakelkasten binnenkomen of verlaten, moeten worden geaard en rechtstreeks op apparatuur worden aangesloten, zonder door klemmenblokken te gaan;
(6) AC-signalen, DC-signalen en analoge signalen mogen niet dezelfde kabel delen. Stroomkabels moeten gescheiden van signaalkabels worden gelegd.
(7) Tijdens veldonderhoud omvatten de methoden voor het beperken van interferentie: het vervangen van de getroffen lijnen door afgeschermde kabels en het omleiden ervan; het opnemen van anti-interferentiefiltercode in het programma.
03
Eliminatie van de inter{0}}draadcapaciteit om valse triggers te voorkomen
Er bestaat capaciteit tussen alle geleiders in een kabel. Gekwalificeerde kabels beperken deze capaciteitswaarde binnen gespecificeerde bereiken.
Zelfs met gekwalificeerde kabels, wanneer de kabellengte een bepaalde drempel overschrijdt, kan de capaciteit tussen de draden -de vereiste limieten overschrijden. Wanneer dergelijke kabels worden gebruikt voor PLC-ingangen, kan de inter-draadcapaciteit PLC-storingen veroorzaken, wat tot talloze onverklaarbare verschijnselen leidt.
Deze verschijnselen manifesteren zich voornamelijk als:
- Zichtbaar correcte bedrading, maar geen invoer gedetecteerd door de PLC; Ingangen die aanwezig zouden moeten zijn, zijn afwezig, terwijl ongewenste ingangen verschijnen-wat duidt op wederzijdse interferentie tussen PLC-ingangen. Dit probleem oplossen:
(1) Gebruik kabels met gedraaide aders;
(2) Minimaliseer de kabellengte;
(3) Aparte kabels voor ingangen die met elkaar interfereren;
(4) Gebruik afgeschermde kabels.
04
Selectie van uitgangsmodule
Uitgangsmodules zijn gecategoriseerd als transistor-type, bidirectionele thyristor-type of contact-type:
(1) Modules van het transistor-type bieden de hoogste schakelsnelheid (doorgaans 0,2 ms), maar hebben de laagste laadcapaciteit (circa. 0.2–0,3 A, 24 VDC). Ze zijn geschikt voor snelle schakel- en signaalverbindingsapparatuur, die vaak wordt gebruikt bij frequentieregelaars en DC-apparaten. Er moet aandacht worden besteed aan de impact van transistorlekstroom op de belasting.
(2) Modules van het thyristor-type bieden contactloze werking en AC-belastingskarakteristieken, hoewel hun laadvermogen beperkt is.
(3) De relaisuitgangen ondersteunen zowel AC- als DC-belastingen met een hoge capaciteit. Relaiscontactuitgangen zijn doorgaans de eerste keuze voor conventionele besturingstoepassingen. Het nadeel is de lage schakelsnelheid (ongeveer 10 ms), waardoor ze ongeschikt zijn voor hoogfrequente schakeling.
05
Overspannings- en overstroombehandeling van omvormers
(1) Wanneer het instelpunt wordt verlaagd om de motor te vertragen, gaat de motor naar de regeneratieve remmodus. De energie die wordt teruggevoerd naar de omvormer is aanzienlijk en verzamelt zich in de filtercondensatoren. Dit zorgt ervoor dat de condensatorspanning snel stijgt, waardoor vaak de DC-overspanningsbeveiligingsdrempel wordt bereikt en een uitschakeling van de omvormer wordt geactiveerd.
Oplossing: Installeer een externe remweerstand om de regeneratieve energie af te voeren die wordt teruggevoerd naar de DC-zijde.
(2) Wanneer meerdere kleine motoren op de omvormer zijn aangesloten, activeert een overstroomfout in één motor een alarm, waardoor de omvormer uitschakelt en alle motoren worden stopgezet.
Oplossing: Installeer een 1:1 scheidingstransformator aan de uitgangszijde van de omvormer. Wanneer een of meer kleine motoren een overstroomfout ervaren, heeft de foutstroom invloed op de transformator in plaats van op de omvormer, waardoor uitschakeling wordt voorkomen. Na het testen werkt het systeem betrouwbaar zonder terugkerende incidenten waarbij normale motoren stoppen.
06
Ingangen en uitgangen markeren voor probleemoplossing
De PLC bestuurt een complex systeem en bevat alleen verspringende rijen ingangs-/uitgangsrelaisterminals, bijbehorende indicatielampjes en PLC-nummers-die lijken op een geïntegreerd circuit met tientallen pinnen. Zonder het schema te raadplegen, wordt het oplossen van problemen onmogelijk en verloopt de foutdetectie extreem traag.
Om dit aan te pakken, hebben we een referentietabel gemaakt op basis van het elektrische schema. Deze tabel, aangebracht op de bedieningsconsole of kast van de apparatuur, wijst elk PLC-ingangs-/uitgangsterminalnummer toe aan het overeenkomstige elektrische symbool en de Chinese naam-vergelijkbaar met de functionele beschrijvingen voor elke pin op een geïntegreerd circuit.
Met deze I/O-tabel kunnen elektriciens die bekend zijn met het operationele proces of het ladderdiagram van het apparaat doorgaan met het oplossen van problemen.
Voor elektriciens die niet bekend zijn met het operationele proces of die ladderdiagrammen niet kunnen lezen, is echter een extra tabel nodig: de PLC Input/Output Logic Function Chart. Dit diagram legt in wezen de logische correspondentie uit tussen ingangscircuits (triggerende componenten, bijbehorende componenten) en uitgangscircuits (aandrijvende componenten) voor de meeste operationele processen.
De praktijk heeft bewezen: als u vakkundig gebruik kunt maken van zowel de input/output-correspondentietabel als de input/output-logische functietabel, wordt het oplossen van elektrische storingen moeiteloos-zelfs zonder schema's.
07
Fouten aftrekken via programmalogica
Tegenwoordig worden er in de industrie veel PLC-types gebruikt. Voor low- PLC's zijn de instructies voor ladderdiagrammen grotendeels vergelijkbaar. Voor midden-tot-hoge-modellen zoals de S7-300 worden veel programma's geschreven met behulp van taaltabellen.
Praktische ladderdiagrammen moeten annotaties van Chinese symbolen bevatten; anders zijn ze moeilijk te lezen. Als u vooraf het proces of de operationele volgorde van de apparatuur begrijpt, wordt het interpreteren van ladderdiagrammen eenvoudiger.
Bij het uitvoeren van een analyse van elektrische fouten wordt doorgaans de omgekeerde traceringsmethode -ook wel backtracking genoemd- toegepast. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de input/output-correspondentietabel om het corresponderende PLC-uitgangsrelais vanaf het foutpunt te lokaliseren, en vervolgens terug te traceren om de logische relaties te identificeren die de activering ervan hebben veroorzaakt.
De ervaring leert dat het identificeren van één enkel probleem de fout meestal oplost, aangezien gelijktijdige storingen op twee of meer punten zeldzaam zijn.
08
Diagnose van PLC-hardwarefouten
Over het algemeen zijn PLC's zeer betrouwbare apparaten met extreem lage uitvalpercentages. De kans op hardwareschade aan de PLC of CPU, of operationele softwarefouten, is vrijwel nul. PLC-ingangspunten vallen zelden uit, tenzij ze worden blootgesteld aan hoge- spanningsinvloeden. Op dezelfde manier vertonen de normaal open contacten van PLC-uitgangsrelais een uitzonderlijk lange levensduur, tenzij ze worden aangetast door externe belastingkortsluitingen, een onjuist ontwerp of een stroom die de nominale limieten overschrijdt.
Daarom moet bij het oplossen van elektrische fouten de nadruk liggen op de elektrische randcomponenten die op de PLC zijn aangesloten. Vermijd onmiddellijk het vermoeden van PLC-hardware- of programmeerproblemen, aangezien deze aanpak cruciaal is voor snelle reparatie en snel herstel van de productie.
Bijgevolg legt de hier besproken elektrische foutdiagnose voor PLC-besturingscircuits niet de nadruk op de PLC zelf, maar op de elektrische randcomponenten binnen de circuits die door de PLC worden bestuurd.
09
Optimalisatie van het gebruik van software- en hardwarebronnen
(1) Instructies die geen deel uitmaken van de besturingscycli of die al vóór de cyclus zijn geactiveerd, hoeven niet op de PLC te worden aangesloten;
(2) Wanneer meerdere instructies een enkele taak besturen, kunnen ze extern parallel worden aangesloten voordat ze worden gekoppeld aan een enkel invoerpunt;
(3) Maak volledig gebruik van de interne functieblokken en tussenliggende statussen van de PLC om de programma-integriteit en samenhang te waarborgen en de ontwikkeling te vergemakkelijken. Dit vermindert ook de hardware-investeringen en verlaagt de kosten;
(4) Isoleer waar mogelijk elk uitgangskanaal voor eenvoudiger controle en inspectie, terwijl andere uitgangscircuits worden beschermd. Een fout in één uitgangspunt zal er alleen voor zorgen dat het overeenkomstige uitgangscircuit de controle verliest;
(5) Voor uitgangen die voorwaartse/achterwaartse belastingen besturen, implementeert u vergrendeling niet alleen binnen het PLC-programma, maar ook extern om te voorkomen dat de belasting tegelijkertijd in beide richtingen werkt;
(6) PLC-noodstops moeten worden geïmplementeerd via externe schakelaars om de veiligheid te garanderen.
10
Aanvullende overwegingen
(1) Sluit nooit wisselstroomkabels aan op ingangsklemmen om PLC-schade te voorkomen;
(2) Aardterminals moeten onafhankelijk geaard zijn en mogen niet in serie verbonden zijn met aardingen van andere apparatuur. De doorsnede van de aardedraad- mag niet kleiner zijn dan 2 mm²;
(3) De hulpvoeding heeft een beperkte capaciteit en kan alleen apparaten met een laag-vermogen aandrijven (bijvoorbeeld foto-elektrische sensoren);
(4) Sommige PLC's hebben gereserveerde adresterminals (dwz lege adresterminals). Sluit geen draden aan op deze aansluitingen;
(5) Wanneer PLC-uitgangscircuits geen beveiliging hebben, installeer dan beschermende apparaten zoals zekeringen in serie in het externe circuit om schade door kortsluitingen in de belasting te voorkomen.