你碰到过电源板故障吗?有遇到输出和输入故障吗?程序丢失有过吗?
也许你在十多年的工控维修路上只遇到过一次PLC输出点坏了,暂未有过其他PLC硬件出问题!也许你在电焊后就碰到了电子板的各种问题。也许西门子200系列的编程口烧毁N多次、输出继电器粘连、晶体管输出短路等等,不一而足。
面对这些问题你是否非常头疼?下面天拓为您分享PLC使用的九大注意事项。
据说,遵守PLC使用这九大原则,能有效避免,而且还能少走弯路哦~
PLC使用的九大注意事项:
一、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。
二、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快(一般0.2ms),但负载能力小,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。
三、接地问题
PLC系统接地要求比较严格,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。
四、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。
五、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。
六、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。
七、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。
八、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。
九、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。
对于软PLC来讲,到底给我们客户能带来什么?
机械装备的客户面临的很多挑战,软PLC带来的大优势就是,加快产品研发进度,因为平台是标准化的,模块是可重用的,也就是说之前写的软件,可以用在别的项目上。客户说,做机械装备,他们的产品有100多种型号,产品长的模样都差不多,但是,公司为每种型号都写了一次软件,如果用软PLC的平台,帮客户把软件做成一个标准的模块,变成一个模块参数可配置的模块。你面对不同的客户,不同的需求,只要给模块改几个参数就可以了。以前开发一个软件要3个月,现在3分钟就搞定,这就是当今的软PLC平台高度的标准化以后,它给客户带来的就是加快研发的进度。大家请看数控车床的数控系统,当你要给客户提供数控系统的时候,把模块集合,这几个参数双击配置并连线,这个数控系统就成了。
系统集成商研发了一条生产线,里面既有机器人,也有自身研发的一些设备,事实上在软PLC里面,就是一个控制器,就可以把所有的软件装在一个控制器里,所有的设备都可以映射成PLC里的一个软件模块。那么,当你做一个生产线只需要一个控制器的时候,比你有十个PLC的时候的可靠性要高很多。
很多客户也关心,我可不可以利用这个平台,实现它的差异化,因为做机械装备行业互相抄的年代已经过去了,互相抄只能是互相压价,互相压价的结果,只能导致大家都不挣钱。其实很简单,当你使用软PLC作为控制平台的时候,可以把诀窍写成软件打包在模块里,这样的话,你做出来的软件是别人没有的,别人可以抄你的机械结构,但是抄不走你的软件。
另外,软PLC可以实现很多智慧工厂的信息系统集成,PLCopen组织和OPC组织现在已经形成一个紧密的合作,PLCopen里通信技术组织是采用了OPC UA的架构,OPC UA是一个跨操作系统的一个通信协议,主要是面向智慧工厂的信息化的集成形成的一个标准。
另外,软PLC的计算能力很强,具有很丰富的网络化接口。如果产品卖到全国各地可以通过远程的售后服务来解决。
整个软PLC的技术体系包括了编程语言、运动控制,XML数据交换、OPC UA通讯标准。对于很多企业来讲,智慧工厂的基础信息平台架构,包括PLC平台,包括了信息化的平台,包括了设备之间数据接口的技术标准。当你在做机械装备的时候,你可以参照这个架构来对我们的供应商提出要求。
未来的制造业要的不是一台单机,要的是整体解决方案,你的机械装备如果不具备信息化的接口或不具备信息化的能力,那么在未来的竞争中是要被淘汰的,所以软PLC就是为高端机械制造商定制的软件平台,充分满足了装备制造商的四大需求,是可靠性,第二,快速响应市场,第三有效的控制研发成本,第四,实现装备的差异化。不要把PLC当作一个简简单单的零配件来看,其实是一个公司的战略平台,当你选择了一个战略平台的时候,你的机械装备未来发展是可持续的,如果仅仅是当作一个零配件来看的话,实际上后害的是自己。例如,客户的智能涂装生产线的解决方案,把待加工的零部件随意的放到传输带上,希望有一个扫描相机把零件的周边轮廓扫描出来,生成一个精到的轨迹,对它的静表面进行喷涂,因为生产线没有工装,没有夹具,所以这个必须通过视觉系统来完成。早用的控制系统采用的方案,它的生产线与逻辑开关量有关的控制是用PLC做的,喷涂的环节是买了一台数控系统来完成的,视觉部分是买了个工控机插了个运动控制卡,这个项目做了7年,到现在为止,还没有真正完全弄好,像这种大型生产线要跳出传统思维,考虑软PLC的方案,后来给对方提供了一个软PLC方案,就是用一个控制器用EtherCAT把伺服轴、变频器、I/O连接,然后,所有的机台都是用软件模块的方式,那么,这样控制器的数量大大的减少,然后,软件开发是一个统一的平台,后将机械装备变成软件模块组装起来。同时,利用软PLC的信息化能力,还开发了一个简单的生产管理系统,也称为MES。那么所以这个方案就是把所有的控制器变成软件装在一个控制器里,全都变成软件模块,叫做All-IN-ONE。而现在它也就是整个体系,变成这个样子,非常简单。而且开发起来也非常的方便,还有一个案例,这是我们一个客户的案例,就是集成生产线的案例,它原来就是每台机器配了一组PLC,有好多PLC组成的,那么它组成的电缆连接非常复杂,每个PLC要单独编程。这个项目,客户做了以后,这个软件上始终存在BUG,为什么呢?因为他给多个PLC编程的时候,PLC之间的协同是件很麻烦的事,所以后来我们给他改进了一个方案,就是用这个软PLC这个方案把三个机台后映射成三个软件功能块,然后就很简单,用模块化的方法就实现了。后整个电缆的连接数量少了70%。所以后它这台设备还出口了几个国家,国外的这些客户就看了这个方案以后就决定用这个EtherCAT、软PLC方案来做。后,它就采用现在我们提供的这个。
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