一般來說,PLC是極其可靠的設(shè)備,出故障率很低。PLC的CPU等硬件損壞或軟件運行出錯的概率幾乎為零;PLC輸入點如不是強電入侵所致,幾乎也不會損壞;PLC輸出繼電器的常開點,若不是外圍負載短路或設(shè)計不合理,負載電流超出額定范圍,觸點的壽命也很長。
因此,我們查找電氣故障點,重點要放在PLC的外圍電氣元件上,不要總是懷疑PLC硬件或程序有問題,這對快速維修好故障設(shè)備、快速恢復(fù)生產(chǎn)是十分重要的,因此筆者所談的PLC控制回路的電氣故障檢修,重點不在PLC本身,而是PLC所控制回路中的外圍電氣元件。
輸入輸出(I/O)模塊的選取
晶體管型的開關(guān)速度最快(一般0.2ms),但負載能力最小,約0.2~0.3A、24VDC,適用于快速開關(guān)、 信號聯(lián)系的設(shè)備,一般與變頻、直流裝置等信號連接,應(yīng)注意晶體管漏電流對負載的影響。可控硅型優(yōu)點是無觸點、具有交流負載特性,負載能力不大。
繼電器輸出具有交直流負載特點,負載能力大。常規(guī)控制中一般首先選用繼電器觸點型輸出,缺點是開關(guān)速度慢,一般在10ms左右,不適于高頻開關(guān)應(yīng)用。
接地問題
PLC系統(tǒng)接地要求比較嚴格,最好有獨立的專用接地系統(tǒng),還要注意與PLC有關(guān)的其他設(shè)備也要可靠接地。多個電路接地點連接在一起時,會產(chǎn)生意想不到的電流,導(dǎo)致邏輯錯誤或損壞電路。
產(chǎn)生不同的接地電勢的原因,通常是由于接地點在物理區(qū)域上被分隔的太遠, 當(dāng)相距很遠的設(shè)備被通信電纜或傳感器連接在一起的時候,電纜線和地之間的電流就會流經(jīng)整個電路。
即使在很短的距離內(nèi),大型設(shè)備的負載電流也可以在其與地電勢之間產(chǎn)生變化,或者通過電磁作用直接產(chǎn)生不可預(yù)知的電流。在不正確的接地點的電源之間,電路中有可能產(chǎn)生毀滅性的電流, 以至于破壞設(shè)備。
PLC系統(tǒng)一般選用一點接地方式。為了提高抗共模干擾能力,對于模擬信號可以采用屏蔽浮地技術(shù),即信號電纜的屏蔽層一點接地,信號回路浮空,與大地絕緣電阻應(yīng)不小于50MΩ。
消除線間電容避免誤動作
電纜的各導(dǎo)線間都存在電容,合格的電纜能把此容值限制在一定范圍之內(nèi)。即使是合格的電纜,當(dāng)電纜長度超過一定長度時,各線間的電容容值也會超過所要求的值,當(dāng)把此電纜用于PLC輸入時,線間電容就有可能引起PLC的誤動作,會出現(xiàn)許多無法理解的現(xiàn)象。
這些現(xiàn)象主要表現(xiàn)為:明接線正確,但PLC卻沒有輸入;PLC應(yīng)該有的輸入沒有,而不應(yīng)該有的卻有,即PLC輸入互相干擾。為解決這一問題
應(yīng)當(dāng)做到:
使用電纜芯絞合在一起的電纜;盡量縮短使用電纜的長度
把互相干擾的輸入分開使用電纜;使用屏蔽電纜
抗干擾處理
工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境比較惡劣,存在著許多高低頻干擾。這些干擾一般是通過與現(xiàn)場設(shè)備相連的電纜引入PLC的。除了接地措施外,在電纜的設(shè)計選擇和敷設(shè)施工中,應(yīng)注意采取一些抗干擾措施:
模擬量信號屬于小信號,極易受到外界干擾的影響,應(yīng)選用雙層屏蔽電纜;高速脈沖信號(如脈沖傳感器、計數(shù)碼盤等)應(yīng)選用屏蔽電纜,既防止外來的干擾,也防止高速脈沖信號對低電平信號的干擾;
PLC之間的通信電纜頻率較高,一般應(yīng)選用廠家提供的電纜,在要求不高的情況下,可以選用帶屏蔽的雙絞線電纜;模擬信號線、直流信號線不能與交流信號線在同一線槽內(nèi)走線;
控制柜內(nèi)引入引出的屏蔽電纜必須接地,應(yīng)不經(jīng)過接線端子直接與設(shè)備相連;交流信號、直流信號和模擬信號不能共用一根電纜,動力電纜應(yīng)與信號電纜分開敷設(shè)。
在現(xiàn)場維護時,解決干擾的方法有:對受干擾的線路采用屏蔽線纜,重新敷設(shè);在程序中加入抗干擾濾波代碼。
標(biāo)記輸入輸出,方便檢修
PLC控制著一個復(fù)雜系統(tǒng),所能看到的是上下兩排錯開的輸入輸出繼電器接線端子、對應(yīng)的指示燈及PLC編號,就像一塊有數(shù)十只腳的集成電路。任何一個人如果不看原理圖來檢修故障設(shè)備,會束手無策,查找故障的速度會特別慢。
通過程序邏輯推斷故障
現(xiàn)在工業(yè)上經(jīng)常使用的PLC種類繁多,對于低端的PLC而言,梯形圖指令大同小異,對于中高端機,如S7-300,許多程序是用語言表編的。實用的梯形圖必須有中文符號注解,否則閱讀很困難,看梯形圖前如能大概了解設(shè)備工藝或操作過程,看起來比較容易。
若進行電氣故障分析,一般是應(yīng)用反查法或稱反推法,即根據(jù)輸入輸出對應(yīng)表,從故障點找到對應(yīng)PLC的輸出繼電器,開始反查滿足其動作的邏輯關(guān)系。經(jīng)驗表明,查到一處問題,故障基本可以排除,因為設(shè)備同時發(fā)生兩起及兩起以上的故障點是不多的。
分合理利用軟、硬件資源
不參與控制循環(huán)或在循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC;
多重指令控制一個任務(wù)時,可先在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個輸入點;盡量利用PLC內(nèi)部功能軟元件,充分調(diào)用中間狀態(tài),使程序具有完整連貫性,易于開發(fā)。同時也減少硬件投入,降低了成本;
條件允許的情況下最好獨立每一路輸出,便于控制和檢查,也保護其它輸出回路;當(dāng)一個輸出點出現(xiàn)故障時只會導(dǎo)致相應(yīng)輸出回路失控;輸出若為正/反向控制的負載,不僅要從PLC內(nèi)部程序上聯(lián)鎖,并且要在PLC外部采取措施,防止負載在兩方向動作;PLC緊急停止應(yīng)使用外部開關(guān)切斷,以確保安全。
其他注意事項
不要將交流電源線接到輸入端子上,以免燒壞PLC;接地端子應(yīng)獨立接地,不與其它設(shè)備接地端串聯(lián),接地線截面積不小于2mm2;輔助電源功率較小,只能帶動小功率的設(shè)備(光電傳感器等);一些PLC有一定數(shù)量的占有點數(shù)(即空地址接線端子),不要將線接上;
當(dāng)PLC輸出電路中沒有保護時,應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護裝置,防止負載短路造成損壞。
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審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:干貨!學(xué)plc必須知道的知識!
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