4冗余设计和降级操作设计1)对可靠性要求较高的应用场合,冗余设计和降级操作是必要的。冗余设计可采用热后备或冷后备方式。热后备方式操作时,冗余的后备系统也运行,两者输出的结果一致时,表示系统是正常运行的;一旦结果不一致,则发出好报信号,根据自诊断的结果,切换到正常的系统去。
冷后备方式操作时,冷后备系统不运行,它在自诊断检测出运行系统故障后才切入后备系统。对PLC来说,冗余系统的范围主要是CPU、存储单元、电源系统和通信系统,只有在可靠性要求很高时,才会包括输入输出单元的冗余等。
2)降级操作是指在设计时,将手动操作包括在内的设计。例如,紧急停车的设计,关键设备的开停和再启动功能的设计等。这样,一旦发生故障,可采用降级的操作,即对部分或全部设备进行手动的开停操作,以避免设备的损坏或对人员的伤害。
在设计中也可考虑从全自动到半自动、直至手动的操作等。1.5PLC的I/O电路1)由于PLC是通过输入电路接受开关量、模拟量等输入信号,输入电路的元器件质量的好坏和连接方式直接影响着控制系统的可靠性。
比如:按钮、行程开关等输入开关量的触点接触是否良好、接线是否牢固等。设备上的机械限位开关是比较容易产生故障的元件。在设计时,应尽量选用可靠性高的接近开关代替机械限位开关。按钮的常开和常闭触点的选择也会影响到系统的可靠性。
现以一个简单的起动、停止控制线路为例,如图2和图3所示的是两个控制线路和它们的对应梯形图。这两个控制线路的控制功能完全一样,按下起动按钮,输出动作;按下停止按钮,输出断开;但它们的可靠性不一样。我们假设输出断开为安全状态,那么图3的可靠性要比图2的高。
交流输入方式(b)直流输入方式图4输入端有感性负荷时的方式3)在输出端有感性负载时,通过试验得出:若是交流负载场合,应在负载的两端并接CR浪涌吸收器;如交流是100V、200V电压而功率为400VA左右时,CR浪涌吸收器为0.47μF+47Ω,如图5所示。
直流输入方式时,经试验得二极管的额定电流应选为1A,额定电压要大于电源电压的3倍。CR愈靠近负载,其抗干扰效果愈好;若是直流负载场合,则在负载的两端并接续流二极管D,如图6所示。二极管也要靠近负载。二极管的反向耐压应是负载电压的4倍。
图5输出端交流感性负载图6输出端直流感性负载2、从PLC的软件程序来考虑提高控制系统的可靠性为了提高PLC控制系统工作的可靠性,可以专门设置一个定时器,作为监控程序部分,对系统的运行状态进行检测。若程序运行能正常结束,则该定时器就立即被清零;若程序运行发生故障,如出现死循环等,该定时器在设定的时间到就无法清零,此时PLC发出报好信号。
在设计应用程序时,使用这种方法来实现对系统各部分运行状态的监控。如果用PLC来控制某一对象时,编制程序时可定义一个定时器来对这一对象的运行状态进行监视:该定时器的设定时间即为这一对象工作所需的大时间;当启动该对象运行时,也启动该定时器。
若该对象的运行程序在规定的时间结束工作,发出一个工作完成信号,使该定时器清零,说明这一对象的运行程序正常;否则,属运行不正常,发出报好信号或停机信号。监控程序的梯形图如图7所示。图7中定时器T1为检测元件,X001为控制对象动作信号,X002为动作完成信号,M2为报好或停机信号。
大多数PLC制造商为工业用户仅仅提供了软逻辑和一种操作平台。在高端应用方面,很难区分PLC控制系统和工业PC控制系统之间的差异,因为这两者均采用了同样类型的微处理器和内存芯片。采用开放控制的原因一方面是系统功能集成的需要,另一方面也是由于一些工业用户对功能过分苛求所致。
如果能够给予高度的重视,就能够获得更多的基本技术知识。PLC制造商专注于系统功能化,而工业用户则专注于系统应用。人们可以看到,将来的发展趋势是将更多的功能集成到一个控制箱内。像顺序控制和过程控制这样的事件将会采用功能化方式进行处理,其他像运动控制等也能够共享到相同的控制结构体系中。
可以相信,PLC技术将继续向开放式控制系统方向转移,尤其是基于工业PC的控制系统。后者除了在灵活性方面比传统PLC具有截然不同的优势外,还具有其他优点,如能够缩短系统投放到市场的周期,降低系统投资费用,提高从工厂底层到企业办公自动化的数据信息流动效率等。
关于工业PC控制系统的实时响应问题已经得到很好的解决,也许其主要的东西仍然隐藏在技术背后,但缺乏相应的跟踪记录。对于PLC来讲,坚固性是其主要特点之一,这已经有相当多的跟踪记录来验证。工业用户仍然非常小心地对待PLC,他们正在对PLC作不同的技术测试工作。
不管要设计的顺序控制系统有多少步,也不管其输入输出点数有多少,只要弄清各种设计方法所设计的步进阶梯和输出阶梯的回路结构的规律性,根据设计依据,套用其中任一种设计方法的回路结构,就能快速地一次成功设计出较复杂的PLC顺序控制系统。
可有效地开关抖动的影响。2.输出阶梯设计图7b为输出阶梯,其结构与图4b相同,只是辅助继电器编号不同而已。怎样才能更好解决PLC控制系统应用抗干扰问题?.概述随着科学技术的发展,PLC在工业控制中的应用越来越广泛。
PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC,有的是集中安装在控制室,有的是安装在生产现场和各电机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。
要提高PLC控制系统可靠性,设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行。2.电磁干扰源及对系统的干影响PLC控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样,大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源,即干扰源。
干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中:按噪声产生的原因不同,分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等;按噪声的波形、性质不同,分为持续噪声、偶发噪声等;按声音干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。