维修电工技师论文参考5

维修电工技师职业文章 国家职业资格二级 文章类型 论文 文章题目 提高 PLC 控制系统的可靠性 姓 名 准考证号 所在省市 工作单位 1 目录 第 1 章 从 PLC 外围设备来考虑提高 PLC 的可靠性 4 1 1 工作环境的要求 4 1 2 电源的要求 4 1 3 接地和接线 4 1 4 PLC 的 I O 电 5 第 2 章 从 PLC 的软件程序来考虑提高控制系统的可靠性 6 2 1 运行状况超时检测 6 2 2 逻辑错误检测 7 2 3 降级操作设计 8 第三章 结束语 8 2 提高 PLC 控制系统的可靠性 工作单位 湖南有色股份有限公司黄沙坪矿业分公司 姓 名 伍平生 内 容 摘 要 可编程序控制器是在程序控制器和微机控制的基础上发展起来 的微机技术跟继电器常规控制概念相结合的产物 并已成为自动化 控制系统的基本装置 用 PLC 来控制系统设备 其工作的可靠性要 比单纯继电器和接触器控制大大提高 就三菱的 F 系列 据称其平 均无故障时间已达 30 万小时 所以 整个 PLC 控制系统的可靠性 主要取决于 PLC 的外围设备 比如输入器件中的行程开关 输出器 件中的接触 继电器和电磁阀等 另外 从软件程序的编制来考虑 如果能编制出一个带有监控的程序 对提高系统的可靠性也有很大 好处 下面就如何提高 PLC 控制系统的可靠性进行一些探讨 简述了 影响可编程序控制器控制系统可靠性的主要因素 并就可编程序控 制器的工作环境 电源的要求 接地和连接线的方式 降级操作设 计 控制系统的输入电路和输出电路与可编程序控制的软件程序编 制等多个方面 提出了一些可行的方法和措施 关键词 可编程序控制器 外围设备 软件程序 可靠性 3 第 1 章 从 PLC 外围设备来考虑提高 PLC 的可靠性 PLC 是专为工业生产环境而设计的控制设备 当工作环境较为恶 劣 如电磁干扰较强 湿度高 电源 输入和输出电路等易受到干 扰时 会使控制系统的可靠性受到影响 1 1 工作环境的要求 一般 PLC 工作的环境温度应在 00C 550C 的范围 并要避免太阳 光直接照射 安装时要远离的热源 保证足够大的散热空间和通风 条件 空气的相对湿度应小于 85 不结露 以保证 PLC 的绝缘良 好 PLC 应避免安装在有振动的场所 对振动源允许的条件则应按 照产品说明书的要求 安装减振橡胶垫或采取其他防振措施 空气 中有粉尘和有害气体时 应将 PLC 封闭安装 1 2 电源的要求 不同的 PLC 产品 对电源的要求也不同 这里包括电源的电压等 级 频率 交流纹波系数和输入输出的供电方式等 对电磁干扰较强 而对 PLC 可靠性要求以较高的场合 PLC 的 供电应与动力供电和控制电路供电分开 必要时 可采用带屏蔽的 隔离变压器供电 串联 LC 滤波电路等 在设计时 外接的直流电 源应采用稳压电源 供电功率应留有 20 30 的余量 对由控制本 身提供的真流电源 应了解它所能提供的最大电流 防止过电流造 成设备的损坏 4 1 3 接地和接线 1 PLC 的良好接地是正常运行的前提 在设计时 PLC 的接地应与动 力设备的接地分开 采用专用接地 如不能分开接地时 应采用共用接 地 绝对禁止采用共通接地方法 如图 1 所示 接地点应尽可能靠近 P 接地线的径应大于 4mm 接地电阻一般应小于 10 欧姆 2 PLC 的接线包括输入线和输出接线 输入接线的长度不宜过长 一般不大于 30m 在线路距离较长时 可采用中间继电器进行信号 的转换 输入接线的 COM 端与输出接线的 COM 端不能接在一起 输入接线与输出接线的电缆应分开设置 必要时 可在现场分别设 置接线箱 集成电路或晶体管设备的输入信号和输出信号的接线必 须采用屏蔽电缆 屏蔽层的接地端应为一点接地 接地点宜在控制 器侧 1 4 PLC 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 的 因此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 此外 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 图 2 和图 3 所示的是两 个控制线路和它们对应梯形图 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 5 性不一样 假设输出断开为安全状态 可靠性要高 这是因为 SBI SB2 都有发生故障的可能 而最常见的现象是输入电路开路 不论 SBI SB2 开关本身开路还是接线开路 输出都安全状态 保 证了系统的安全和可靠 2 在输入端有感性负荷时 为了防止反冲感应电势损坏模块 在负荷两 端并接电容 C 和电阻 R 交流输入信号 或并接续流二极管 D 直流输 入信号 在采取交流输入方式时 CR 的选择要适当才能起到较好 的效果 通过试验装置的测试 当负荷容量在 10VA 以下 一般 0 1 微乏 120 欧姆 负荷容量在 10VA 以上时 一般选 0 47 微乏 47 欧姆 较适宜 要采取直流输入方式时 经试验得知 二极管的额定电流应选 为 IA 额定电压要大于电源电压的 3 倍 3 在输出端有感性负载时 通过试验得知 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 47UF 47 欧姆 CR 愈靠近负 载 其抗干效果愈好 若是直流负载场合 则在负载的两端并接 续流二极管 D 二极管也要靠近负载 其反向耐压应是负载电压的 4 倍 第 2 章 从 PLC 的软件程序来虑提高控制系统的可靠性 2 1 运行状况超时检测 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 该定时器就即被清零 若程序运行发生故障 如出现死循环等 该 6 定时器在设定的时间内就无法清零 此时 PLC 发出报警信号 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 的最大时间 当启动该对象运行时 同时也启动该定时器 若该对 象的运行程序在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 发出报警信号或停机信号 监控程序的梯形 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 为报警或停机信号 假设被控对象运行程序完成一次循环需要 50s 则定时器 K 值可取 510 T1 为 100ms 定时器 当 X001 1 时 被 控对象运行开始 T1 开始计时 如在规定的时间内被控对象的运行 程序能正常结束 则 X002 动作 M1 复位 定时器 T1 被清零 等 待下一次循环的开始 若在规定时间没有发出被控对象运行完成的 动作信号 则判断为故障 T1 的触点闭合 接通 M2 发出报警信号 或停机信号 2 2 逻辑错误检测 在系统正常运行时 可编程序控制器的输入 输出信号和内部 信号 如辅助继电器的状态 相互之间存在着确定的关系 如出现 异常的逻辑信号 则说明出现了故障 因此 可以编写一些常见故 障的异常逻辑关系 一旦异常逻辑关系为 NO 状态 就应该按故障 处理 例 如某机械运动过程中先后有两个限位开关对应的 PLC 输入地址分别 7 为 X001 X002 在两个信号不会同时为 NO 状态 如果他们同时为 NO 状态 就说明至少有一个限位开关被卡死 应该停机处理 8 梯形图中 这两个限位开关对应的输入继电器的常开触点 X001 X002 串联 来驱动一个表示限位开关故障的辅助继电器 M0 当 M0 为 NO 状态时就发出报警信号或停机信号 2 3 降级操作设计 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 此外 在设计中 也可考虑从全自动到半自动 直至手动的操作等 3 结束语 PLC 控制系统的工作可靠性与多种因素有关 有此客观因素也影 响着控制系统的稳定性 通过采取设计正确的硬件线路 选择质量高 的元器件 改善工作环境 编制监控程序等措施 可以使 PLC 控制 系统的工作可靠性和稳定性得到很大的提高 参考文献 1 廖常初 可编程控制器基础及应用 北京 机械工业出版社 2003 2 三菱公司 FX2 系列可编程序控制器使用手册 2001 8