PLC軟元件在電氣系統可靠性設計中的應用

1、引言

　　影響電氣系統可靠性的主要因素是與PLC接口的輸入輸出部分，我們在臥式鍾床改造中采用PLC的軟元件，合理設計了控制程序，提高了系統的可靠性。

　　2、影響PLC電氣系統可靠性的主要因素

　　PLC控制系統可簡(jiǎn)單劃分為三部分：發(fā)訊元件(輸入部分)、記憶網(wǎng)絡(luò )(程序部分)和電氣執行元件(輸出部分)。對于用繼電器控制的系統，影響系統可靠性的主要因素是中間繼電器組成的記憶網(wǎng)絡(luò )。對于PLC控制系統，高可靠性的PLC取代了中間繼電器組成的記憶網(wǎng)絡(luò )，克服了機械動(dòng)作式中間繼電器可靠性不高的固有毛病，使系統可靠性大為提高。此時(shí)，與PLC自身的安全性與PLC輸入、輸出連接的"發(fā)訊元件"和"電氣執行元件"的可靠性，己變成影響整個(gè)電氣系統可靠性的主要因素。提高"發(fā)訊元件"和"電氣執行元件"可靠性的同時(shí)，也就提高了PLC的安全性，通常有兩種方法：一種是選用高質(zhì)量的元器件;另一種是對這些故障率較高的元器件進(jìn)行狀態(tài)檢測和故障診斷，但都受硬件條件和經(jīng)濟條件的影響而限制了應用范用。

　　PLC具有豐富的軟元件(如內部計時(shí)器、計數器、輔助繼電器等)，因此可以利用它來(lái)設計一些程序，屏蔽輸入元件的誤信號，防止輸出元件的誤動(dòng)作。最實(shí)用的方法有(l)采用軟硬件互鎖設計，防止誤發(fā)訊和誤動(dòng)作;(2)在輸入輸出端提高配線(xiàn)的可靠性，提高PLC的安全性。本文以臥式錐床改造為例，介紹用PLC軟元件提高系統可靠性的設計方法。

　　3、用PLC軟元件設計來(lái)改造臥式結床，提高系統可靠性

　　3.1臥式鍾床工作原理簡(jiǎn)介

　　根據原有的繼電器電路圖來(lái)設計梯形圖，這種方法沒(méi)有改變系統的外部特性，但卻克服了機械動(dòng)作式中間繼電器可靠性不高的毛病，對于操作人員來(lái)說(shuō)，除了控制系統的可靠性提高之外，改造前后的系統沒(méi)有什么區別，他們不用改變長(cháng)期形成的操作習慣。這種設計方法一般不需要改動(dòng)控制面版和它上面的器件，因此可以減少硬件改造的費用和工作量。

　　圖l是臥式錘床繼電器控制電路圖，圖2和圖3是實(shí)現相同功能的PLC控制系統的外部接線(xiàn)圖和梯形圖。臥式鍾床的主軸電機是雙速異步電動(dòng)機，中間繼電器ZC和FC控制主軸電機的起動(dòng)和停止，接觸器ZC和FC控制主軸電機的正反轉，接觸器lDSC、2DSC和時(shí)間繼電器SJ控制主軸電機的變速，接觸器DC用來(lái)短接串在定子回路的制動(dòng)電阻。lJPK、2JPK和1ZPK、2ZPK是變速操縱盤(pán)上的限位開(kāi)關(guān)，IHKK、2HKK是主軸進(jìn)刀與工作臺移動(dòng)互鎖限位開(kāi)關(guān)。

　　3.2用PLC軟硬件互鎖設計ET造臥式鍾床，提高系統可靠性

　　在控制主軸電機正反轉的繼電器電路中，為了防止控制正反轉的兩個(gè)接觸器(如圖l中ZC與FC)同時(shí)動(dòng)作造成三相電源短路，設置了聯(lián)鎖電路，即將某二接觸器的常閉觸點(diǎn)與另一個(gè)接觸器的線(xiàn)圈相串聯(lián)。在梯形圖中也設置了相應的聯(lián)鎖電路，但是梯形圖中聯(lián)鎖電路只能保證PLC輸出模塊上兩個(gè)對應的硬件繼電器不同時(shí)動(dòng)作。如果因主電路電流過(guò)大或接觸器質(zhì)量不好，某二接觸器的主觸頭被斷開(kāi)主電路時(shí)產(chǎn)生的電弧熔焊，其線(xiàn)國斷電后主觸頭仍然接通，這時(shí)如果另一接觸器的線(xiàn)國通電，仍將會(huì )造成二相電源短路事故。

　　為了防止出現這種情況，應在PLC外部設置聯(lián)鎖電路(見(jiàn)圖1)，假設接觸器ZC主觸點(diǎn)被電弧熔焊，這時(shí)與FC線(xiàn)國串聯(lián)的ZC輔助常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，因此FC的線(xiàn)國不可能得電。

　　3.3用PLC輔助繼電器簡(jiǎn)化電路，提高了電氣系統的可靠性