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plc应用问题常见问题讲解

日期: 2020-06-09
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1、PLC自身故障判断


一般来说,PLC是极其可靠的设备,出故障率很低。PLC的CPU等硬件损坏或软件运行出错的概率几乎为零;PLC输入点如不是强电入侵所致,几乎也不会损坏;PLC输出继电器的常开点,若不是外围负载短路或设计不合理,负载电流超出额定范围,触点的寿命也很长。


因此,我们查找电气故障点,重点要放在PLC的外围电气元件上,不要总是怀疑PLC硬件或程序有问题,这对快速维修好故障设备、快速恢复生产是十分重要的,因此笔者所谈的PLC控制回路的电气故障检修,重点不在PLC本身,而是PLC所控制回路中的外围电气元件。


2、输入输出(I/O)模块的选取


输出模块分为晶体管、双向可控硅、接点型。晶体管型的开关速度最快(一般0.2ms),但负载能力最小,约0.2~0.3A、24VDC,适用于快速开关、信号联系的设备,一般与变频、直流装置等信号连接,应注意晶体管漏电流对负载的影响。


可控硅型优点是无触点、具有交流负载特性,负载能力不大。


继电器输出具有交直流负载特点,负载能力大。常规控制中一般首先选用继电器触点型输出,缺点是开关速度慢,一般在10ms左右,不适于高频开关应用。


3、接地问题


PLC系统接地要求比较严格,最好有独立的专用接地系统,还要注意与PLC有关的其他设备也要可靠接地。多个电路接地点连接在一起时,会产生意想不到的电流,导致逻辑错误或损坏电路。


而产生不同的接地电势的原因,通常是由于接地点在物理区域上被分隔的太远,当相距很远的设备被通信电缆或传感器连接在一起的时候,电缆线和地之间的电流就会流经整个电路,即使在很短的距离内,大型设备的负载电流也可以在其与地电势之间产生变化,或者通过电磁作用直接产生不可预知的电流。


在不正确的接地点的电源之间,电路中有可能产生毁灭性的电流,以至于破坏设备。


PLC系统一般选用一点接地方式。为了提高抗共模干扰能力,对于模拟信号可以采用屏蔽浮地技术,即信号电缆的屏蔽层一点接地,信号回路浮空,与大地绝缘电阻应不小于50MΩ。


4、 消除线间电容避免误动作


电缆的各导线间都存在电容,合格的电缆能把此容值限制在一定范围之内。即使是合格的电缆,当电缆长度超过一定长度时,各线间的电容容值也会超过所要求的值,当把此电缆用于PLC输入时,线间电容就有可能引起PLC的误动作,会出现许多无法理解的现象。


这些现象主要表现为:明接线正确,但PLC却没有输入;PLC应该有的输入没有,而不应该有的却有,即PLC输入互相干扰。为解决这一问题,应当做到:


1.使用电缆芯绞合在一起的电缆;


2.尽量缩短使用电缆的长度;


3.把互相干扰的输入分开使用电缆;


4.使用屏蔽电缆。


5、抗干扰处理




工业现场的环境比较恶劣,存在着许多高低频干扰。这些干扰一般是通过与现场设备相连的电缆引入PLC的。除了接地措施外,在电缆的设计选择和敷设施工中,应注意采取一些抗干扰措施:


1.模拟量信号属于小信号,极易受到外界干扰的影响,应选用双层屏蔽电缆;高速脉冲信号(如脉冲传感器、计数码盘等)应选用屏蔽电缆,既防止外来的干扰,也防止高速脉冲信号对低电平信号的干扰;


2.PLC之间的通信电缆频率较高,一般应选用厂家提供的电缆,在要求不高的情况下,可以选用带屏蔽的双绞线电缆;


3.模拟信号线、直流信号线不能与交流信号线在同一线槽内走线;


4.控制柜内引入引出的屏蔽电缆必须接地,应不经过接线端子直接与设备相连;


5.交流信号、直流信号和模拟信号不能共用一根电缆,动力电缆应与信号电缆分开敷设;


6.在现场维护时,解决干扰的方法有:对受干扰的线路采用屏蔽线缆,重新敷设;在程序中加入抗干扰滤波代码。




6、标记输入输出,方便检修




PLC控制着一个复杂系统,所能看到的是上下两排错开的输入输出继电器接线端子、对应的指示灯及PLC编号,就像一块有数十只脚的集成电路。任何一个人如果不看原理图来检修故障设备,会束手无策,查找故障的速度会特别慢。


鉴于这种情况,我们根据电气原理图绘制一张表格,贴在设备的控制台或控制柜上,标明每个PLC输入输出端子编号与之相对应的电器符号,中文名称,即类似集成电路各管脚的功能说明。


有了这张输入输出表格,对于了解操作过程或熟悉本设备梯形图的电工就可以展开检修了。但对于那些对操作过程不熟悉,不会看梯形图的电工来说,就需要再绘制一张表格:PLC输入输出逻辑功能表。该表实际说明了大部分操作过程中输入回路(触发元件、关联元件)和输出回路(执行元件)的逻辑对应关系。


实践证明如果你能熟练利用输入输出对应表及输入输出逻辑功能表,检修电气故障,不带图纸,也能轻松自如。


7、 通过程序逻辑推断故障


现在工业上经常使用的PLC种类繁多,对于低端的PLC而言,梯形图指令大同小异,对于中高端机,如S7-300,许多程序是用语言表编的。实用的梯形图必须有中文符号注解,否则阅读很困难,看梯形图前如能大概了解设备工艺或操作过程,看起来比较容易。


若进行电气故障分析,一般是应用反查法或称反推法,即根据输入输出对应表,从故障点找到对应PLC的输出继电器,开始反查满足其动作的逻辑关系。经验表明,查到一处问题,故障基本可以排除,因为设备同时发生两起及两起以上的故障点是不多的。


8、充分合理利用软、硬件资源


1.不参与控制循环或在循环前已经投入的指令可不接入PLC;多重指令控制一个任务时,可先在PLC外部将它们并联后再接入一个输入点;


2.尽量利用PLC内部功能软元件,充分调用中间状态,使程序具有完整连贯性,易于开发。同时也减少硬件投入,降低了成本;


3.条件允许的情况下最好独立每一路输出,便于控制和检查,也保护其它输出回路;当一个输出点出现故障时只会导致相应输出回路失控;


4.输出若为正/反向控制的负载,不仅要从PLC内部程序上联锁,并且要在PLC外部采取措施,防止负载在两方向动作;


5.PLC紧急停止应使用外部开关切断,以确保安全。


9、其他注意事项


1.不要将交流电源线接到输入端子上,以免烧坏PLC;接地端子应独立接地,不与其它设备接地端串联,接地线截面积不小于2mm2;


2.辅助电源功率较小,只能带动小功率的设备(光电传感器等);


3.一些PLC有一定数量的占有点数(即空地址接线端子),不要将线接上;


4.当PLC输出电路中没有保护时,应在外部电路中串联使用熔断器等保护装置,防止负载短路造成损坏。

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