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采用可编程序控制器(PLC)来解决自动控制问题已成为较有效的工具之一,文章探讨了PLC控制系统设计时应该注意的问题。
控制硬件选购目前市场上的PLC产品众多。国产品牌有:永宏、和利时、凯迪恩等;国外有:日本的OMRON、MITSUBISHI、松下;德国的SIEMENS,韩国的LG等。近几年,PLC产品的价格有较大的下降,其性价比越来越高,这是众多技术人员选用PLC的重要原因。但各品牌的PLC在性能指标上都有着较大的差异。所以如何选购PLC产品成为了系统设计和系统功能要求的重要环节。
1 编程器的选购
PLC编程可采用三种方式:一是用一般的手持编程器编程,它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低,但对于系统容量小,用量小的产品比较适宜,并且体积小,易于现场调试,造价也较低;二是用图形编程器编程,该编程器采用梯形图编程,方便直观,一般的电气人员短期内就可应用自如,但该编程器价格较高;三是用个人计算机加PLC软件包编程,这种方式是效率较高的一种方式。基于电脑笔记本的普及和PLC软件编程的方便性,并且易于现场调试。这种方式是用户较喜欢用的一种方式。
因此,应根据系统的大小与难易,开发周期的长短以及资金的情况合理选购PLC产品。我公司主要采用美国的AB和法国的施耐德生产的PLC,此两种品牌是现阶段的主品,运用既上符合要求,又灵活,便于程序的设计和运行。
2 设计遵循的步骤
施耐德PLC有多种型号,编程电缆也有多种,但基本上是基于modbus协议的通讯方式。
(1)工艺分析深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求,并划分控制的各个阶段,归纳各个阶段的特点,和各阶段之间的转换条件,画出控制流程图或功能流程图。
(2)选择合适的PLC类型在选择PLC机型时,主要考虑下面几点:功能的选择;I/O点数的确定;内存的估算。+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量;分配I/O点;程序设计;控制柜或操作台的设计和现场施工;应用系统整体调试;编制技术文件。
(3)PLC控制系统的设计内容。根据设计任务书确定,进行工艺分析,并确定控制方案,它是设计的依据;选择输入设备(如按钮、开关、传感器等) 可编程序控制器以其可靠性较高(可编程控制器的平均无故障时间可达几十万小时,约30年)、能经受恶劣环境的考验、使用方便等巨大优越性,迅速**了工业自动控制领域,成为工业自动控制的可以选择产品。
5.因为各生产厂家的开发软件不同,系统地兼容性也是选购时的重点,目前还没有发现完全兼容的产品,应根据系统合理选用PLC产品。
6.编程器的选用:PLC编程可采取三种方式:一是用一般的手持式编程器,它只能用厂家规定的语句表中的语句编程。这种方式易于现场调试并且体积小、,但它的效率低、适应机种类型少,比较适用于系统容量小、用量少的系统中。二是图形编程器编程,这种方式采用图形方式编程,方便直观,一般电气人员短期就可以应用自如,但编程器价格较高。三是用IBM及其兼容个人计算机+PLC软件包编程,这种方式是效率较高的一种方式,也是较常用的一种方式,但大部分软件包价格昂贵。不过有一些软件包也可以网上免费下载。
7.尽量选用大公司的产品,因为其产品质量有**,且技术支持好,一般售后服务也较好,有利于以后产品的扩展与软、硬件升级。
二、输入、输出回路的设计
1.电源回路。PLC供电一般为AC85-240V(也有DC24V),适应电源范围较宽,但为了抗干扰,应加装电源滤波器或1:1隔离变压器。
2.PLC上DC24V电源的使用。各公司PLC产品上一般都有DC24V电源,但该电源容量小,为几十毫安至几百毫安,用其带负载时应注意容量,同时做好防短路措施(因为该电源的过载或短路将影响PLC的运行)。
3.外部DC24V电源。若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等,而PLC上的DC24V电源容量不够时,要从外部提供DC24V电源;但该电源的“—”端不要与PLC的DC24V电源的“—”端以及“COM”端相连,否则会影响PLC的运行。
4.输入的灵敏度。各生产厂家对PLC的输入电压和电流都有规定,当输入元件的输入电流大于PLC的较大输入电流或有漏电流时,就会有误动作,降低灵敏度。所以应用弱电流输入并对漏电流采取防护措施,并且选用输入为供漏型输入的PLC。
5.外部互锁与接地。(1)联锁。利用PLC控制电机正反转等正、反动作时,为避免PC的异常动作引起事故及机械损坏,应在外部组成一个联锁回路
可编程序控制器以其可靠性较高(可编程控制器的平均无故障时间可达几十万小时,约30年)、能经受恶劣环境的考验、使用方便等巨大优越性,迅速**了工业自动控制领域,成为工业自动控制的可以选择产品。
(2)接地:为了保证PLC控制系统的安全,在实际应用中PLC需可靠接地。接地线不得与其它设备共用或与建筑物的金属结构连接,否则会适得其反,受到恶劣影响。
6.PLC外部驱动电路。对于PLC输出不能直接带动负载的情况下,必须在外部采用驱动电路,可以用固态继电器或晶闸管电路驱动,同时应采用保护电路和浪涌吸收电路。另外PLC的输入输出布线也有一定要求,请参照各公司的使用说明书。
三、扩展模块的选用
对于小的系统,如80点以内的系统,一般不需要扩展;当系统较大时,就要扩展。不同公司的产品,对系统总点数及扩展模块数量都有限制,当扩展仍不能满足需要时,可采用网络结构。同时,有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块,因此,在进行软件编程时要注意。当采用温度等模拟模块时,各厂家也有一些规定,请参阅相关技术手册。
四、PLC的网络设计
当用PLC进行网络设计时,其难度比PLC单机控制大得多,首先应选用自己比较熟悉的机型,对其基本指令和功能指令有较深入的了解,并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则不能适应实时要求,造成系统崩溃。另外对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。最后还要向PLC的厂家寻求网络设计和软件支持及详细技术资料,至于选用几层工作站,依照系统大小而定。
五、程序设计
在设计程序前,应首先熟悉所选用的PLC产品说明书,待熟悉后再编程。若采用图形编程器或软件包编程,则可直接编程,若用手持编程器编程,应先画出梯形图,然后编程,这样可以减少出错,速度也快,编成完成后先空运转,待各个动作正常后,再在设备上调试