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PLC技術(shù)分析及其工作原理

作者: 時(shí)間:2016-12-13 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏
一、控制系統可靠性降低的主要原因

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201612/329509.htm

  雖然工業(yè)控制機和可編程技術(shù)>控制器本身都具有很高的可靠性,但如果輸入給PLC的開(kāi)關(guān)量信號出現錯誤,模擬量信號出現較大偏差,PLC輸出口控制的執行機構沒(méi)有按要求動(dòng)作,這些都可能使控制過(guò)程出錯,造成無(wú)法挽回的經(jīng)濟損失。影響現場(chǎng)輸入給PLC信號出錯的主要原因有:1、造成傳輸信號線(xiàn)短路或斷路(由于機械拉扯,線(xiàn)路自身老化,連接處松脫等),當傳輸信號線(xiàn)出故障時(shí),現場(chǎng)信號無(wú)法傳送給PLC,造成控制出錯。2、機械觸點(diǎn)抖動(dòng),現場(chǎng)觸點(diǎn)雖然只閉合一次,PLC卻認為閉合了多次,雖然硬件加了濾波電路,軟件增加微分指令,但由于PLC掃描周期太短,仍可能在計數、累加、移位等指令中出錯,出現錯誤控制結果。3、現場(chǎng)變送器,機械開(kāi)關(guān)自身出故障,如觸點(diǎn)接觸不良,變送器反映現場(chǎng)非電量偏差較大或不能正常工作等,這些故障同樣會(huì )使控制系統不能正常工作。影響執行機構出錯的主要原因有:

1、控制負載的接觸不能可靠動(dòng)作,雖然PLC發(fā)出了動(dòng)作指令,但執行機構并沒(méi)按要求動(dòng)作。

2、控制變頻器起動(dòng),由于變頻器自身故障,變頻器所帶電機并沒(méi)按要求工作。

3、各種電動(dòng)閥、電磁閥該開(kāi)的沒(méi)能打開(kāi),該關(guān)的沒(méi)能關(guān)到位,由于執行機構沒(méi)能按PLC的控制要求動(dòng)作,使系統無(wú)法正常工作,降低了系統可靠性。要提高整個(gè)控制系統的可靠性,必須提高輸入信號的可靠性和執行機構動(dòng)作的準確性,否則PLC應能及時(shí)發(fā)現問(wèn)題,用聲光等報警辦法提示給操作人員,盡快排除故障,讓系統安全、可靠、正確地工作。

二、設計完善的故障報警系統

  在自動(dòng)控制系統的設計中我們設計了3級故障顯示報警系統,1級設置在控制現場(chǎng)各控制柜面板,用指示燈指示設備正常運行和故障情況,當設備正常運行時(shí)對應指示燈亮,當該設備運行有故障時(shí)指示燈以1Hz的頻率閃爍。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設備工作情況,專(zhuān)門(mén)設置了故障復位/燈測試按鈕,系統運行任何時(shí)間持續按該按鈕3s,所有指示燈應全部點(diǎn)亮,如果這時(shí)有指示等不亮說(shuō)明該指示燈已壞,應立即更換,改按鈕復位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設備工作狀態(tài)。2級故障顯示設置在中心控制室大屏幕監視器上,當設備出現故障時(shí),有文字顯示故障類(lèi)型,工藝流程圖上對應的設備閃爍,歷史事件表中將記錄該故障。3級故障顯示設置在中心控制室信號箱內,當設備出現故障時(shí),信號箱將用聲、光報警方式提示工作人員,及時(shí)處理故障。在處理故障時(shí),又將故障進(jìn)行分類(lèi),有些故障是要求系統停止運行的,但有些故障對系統工作影響不大,系統可帶故障運行,故障可在運行中排除,這樣就大大減少整個(gè)系統停止運行時(shí)間,提高系統可靠性運行水平。

三、輸入信號可靠性研究

  要提高現場(chǎng)輸入給PLC信號的可靠性,首先要選擇可靠性較高的變送器和各種開(kāi)關(guān),防止各種原因引起傳送信號線(xiàn)短路、斷路或接觸不良。其次在程序設計時(shí)增加數字濾波程序,增加輸入信號的可信性。數字信號濾波可采用如下程序設計方法,在現場(chǎng)輸入觸點(diǎn)后加一定時(shí)器,定時(shí)時(shí)間根據觸點(diǎn)抖動(dòng)情況和系統要的響應速度確定,一般在幾十ms,這樣可保證觸點(diǎn)確實(shí)穩定閉合后,才有其它響應。

  模擬信號濾波可采用如下程序設計方法,對現場(chǎng)模擬信號連續采樣3次,采樣間隔由A/D轉換速度和該模擬信號變化速率決定。3次采樣數據分別存放在數據寄存器DT10、DT11、DT12中,當最后1次采樣結束后利用數據比較、數據交換指令、數據段比較指令去掉最大和最小值,保留中間值作為本次采樣結果存放在數據寄存器DT0中。

  在實(shí)際應用之中,工具情況還以延長(cháng)采樣的次數,以達到較好的效果。提高讀入PLC現場(chǎng)信號的可靠性還可利用控制系統自身特點(diǎn),利用信號之間關(guān)系來(lái)判斷信號的可信程度。如進(jìn)行液位控制,由于儲罐的尺寸是已知的,進(jìn)液或出液的閥門(mén)開(kāi)度和壓力是已知的,在一定時(shí)間里罐內液體變化高度大約在什么范圍是知道的,如果這時(shí)液位計送給PLC的數據和估算液位高度相差較大,判斷可能是液位計故障,通過(guò)故障報警系統通知操作人員檢查該液位計。

  又如各儲罐有上下液位極限保護,當開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)發(fā)出信號給PLC,這個(gè)信號是否真實(shí)可靠,在程序設計時(shí)我們將這信號和該罐液位計信號對比,如果液位計讀數也在極限位置,說(shuō)明該信號是真實(shí)的;如果液位計讀數不在極限位置,判斷可能是液位極限開(kāi)關(guān)故障或傳送信號線(xiàn)路故障,同樣通過(guò)報警系統通知操作人員處理該故障。由于在程序設計時(shí)采用了上述方法,大大提高了輸入信號的可靠。

 四、執行機構可靠性研究

 當現場(chǎng)的信號準確地輸入給PLC后,PLC執行程序,將結果通過(guò)執行機構對現場(chǎng)裝置進(jìn)行調節、控制。怎樣保證執行機構按控制要求工作,當執行機構沒(méi)有按要求工作,怎樣發(fā)現故障?我們采取以下措施:當負載由接觸器控制時(shí),啟動(dòng)或停止這類(lèi)負載轉為對接觸器線(xiàn)圈控制,啟動(dòng)時(shí)接觸器是否可靠吸合,停止時(shí)接觸器是否可靠釋放,這是我們關(guān)心的。

  我們設計了如下程序來(lái)判斷接觸器是否可靠動(dòng)作。X0為接觸器動(dòng)作條件,Y0為控制線(xiàn)圈輸出,X1為引回到PLC輸入端的接觸器輔助常開(kāi)觸點(diǎn),定時(shí)器定時(shí)時(shí)間大于接觸器動(dòng)作時(shí)間。R0為設定的故障位,R0為ON表示有故障,做報警處理;R0為OFF表示無(wú)故障。故障具有記憶功能,由故障復位按鈕清除。

  當開(kāi)啟或關(guān)閉電動(dòng)閥門(mén)時(shí),根據閥門(mén)開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間不同,設置延時(shí)時(shí)間,經(jīng)過(guò)延時(shí)檢測開(kāi)到位或關(guān)到位信號,如果這些信號不能按時(shí)準確返回給PLC,說(shuō)明閥可能有故障,做閥故障報警處理。程序設計如下所述。X2為閥門(mén)開(kāi)啟條件,Y1為控制閥動(dòng)作輸出,定時(shí)器定時(shí)時(shí)間大于閥開(kāi)啟到位時(shí)間,X3為閥到位返回信號,R1為閥故障位。另外,一般的開(kāi)關(guān)輸出都有中間繼電器,多于比較重要的控制可以使用中間繼電器的其他輔助觸點(diǎn)向PLC反饋動(dòng)作信息。



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