故障及网络基本知识

PLC系统的故障检查 一 PLC的自诊断PLC本身具有一定的自诊断能力 使用者可从PLC面板上各种指示灯的发亮和熄灭 发现PLC系统已经出现故障 这给用户带来很大的方便 PLC的基本单元面板上有以下几个指示灯 1 POWER电源指示 当供给PLC的电源接通时 该指示灯亮 2 RUN运行指示 基本单元置于RUN 则PLC处于运行状态 该指示灯亮 若程序中有语法 线路方面的错误 则RUN灯不亮 而程序出错指示灯 PROG E 亮 3 BATT V机内电池电压指示 PLC的电源接通 如果锂电池电压跌落时 该指示灯亮 4 PROG E CPU E 程序出错指示 若出现以下错误时 本指示灯闪亮 1 语法错误2 程序线路有错3 未为定时器或计数器设置常数4 锂电池电压跌落当发生以下情况时 该指示灯持续亮 1 程序执行时间超过允许时间 使监视器动作2 由于浪涌电压的影响 造成有噪声瞬时加到PLC内 致使程序执行出错 5 输入 输出指示有输入 灯不亮 无输入灯亮 输入模块坏 输出灯亮而触点不动作 可能输出继电器触点已烧坏 二 故障检测与显示1 故障检测1 时限故障检测由于设备在工作循环中的各工步运动在执行时都需要一定的时间 且这些时间都有一定的限度 因此可利用这些时间作为参考 在要检测的工步动作开始的同时 起动一个计时器 计时器的时间设定值比正常情况下该动作要持续的时间长20 30 而计时器的输出信号可以用于报警 显示或自动停机装置 使正常工作循环停止 如某绕线式电动机分段切除电阻起动 若采用电流原则控制 电流继电器失灵时可能烧毁电机 如果加设时限故障检测 并使故障检测信号用于停机 则可起到后备保护作用 2 逻辑错误检查在设备正常情况下 控制系统的各输入 输出信号 中间记忆装置等等 相互之间存在着确定的逻辑关系 一旦设备出现故障 这种正常的逻辑关系便被破坏 而出现异常逻辑 即出现异常逻辑时 必然是设备出现了故障 因此可将异常逻辑关系的状态输出作为故障信号 用来实现报警 停机等控制 PLC网络基本知识 在工业生产过程中 有各种各样的控制要求 如在一个较大规模的检测和控制系统中 常常有几十个 几百个甚至更多个被测和被控量 若用一个可编程控制器来实现 则在速度和容量上难以满足要求 有的被测和被控量在地理位置上比较分散 若用一个PLC来完成控制 则要敷设大量长距离的输入输出信号电缆 现代工业生产过程正在追求整体过程的综合自动化 即要求过程控制自动化和信息管理自动化 显然这个要求仅靠PLC是做不到的 目前PLC普遍使用通信技术 具备多种数据通信接口和较为完善的数据通信能力 使PLC与远程输入输出单元进行通信 构成下位连接系统 能与同类型PLC进行通信 构成同位连接系统 也能与上位计算机进行通信 构成上位连接系统 PC网络既可作为独立集散控制系统运行 也可作为大型集散系统的子网运行 由于PC网构成的集散系统运行安全可靠 简单易学 价格相对正规的集散控制系统要便宜得多 很受中小企业的欢迎 1 概述 可编程控制器与计算机联接 构成PC和计算机的简易集散控制系统 可使PC与计算机互补功能上的不足 例如 对于控制方面 PC很方便 而在实时显示及动态模拟 数据处理 打印管理报表 尤其是以中文输出方面正是计算机所擅长的 PC与计算机之间的通信通常通过RS232或RS422 或RS485 接口进行的 其信息交换的方式是以字符串方式 通过串行通信电缆 组成一个控制系统 可以将所有软元件的数据和状态由可编程控制器送入计算机 计算机采集这些数据 进行分析处理及运行状态监控 用计算机也可以改变各种控制参数 从而实现计算机对可编程控制器的直接控制 两者之间通信的实现非常方便 只要确定了可编程控制器的通信协议格式即可与计算机进行通信 此外 在复杂的控制系统中 常常需要使用多台可编程控制器 由于控制的需要各个PC之间共享数据 这也要求可编程控制器之间实现联网通信 PLC网络基本知识 2 PLC联网通信的意义 1 由于PC采用梯形图及语句表编程 因此其通信程序也必须用梯形图或语句表编写 这种表达形式比较特殊 与我们所熟悉的通信程序在形式上相差较大 而在上位机中的通信程序则是用C语言 BASIC语言等高级语言或汇编语言编写 必须符合PC中的通信协议 2 生产PC的厂家为了使自己生产的PC联网的适应性强一些 对通信协议的物理层通常配置好几种接口标准 如RS232C RS422等 其数据传送的格式也有几种 用户可根据应用需要 用硬件开关或向指定单元写入控制字的方法进行选择 3 在大型集散系统的通信网络中已很少使用集中式 主从式 存取控制方法 而在PC网络中主从式存取控制方法却占主流 因为主从式存取控制方式简单 实现方便 4 PC网络中的过程数据是触点的开通与关断 数据更短 而且若受干扰出错就整个错了 因此对差错控制要求较高 PLC网络基本知识 3 PLC通信的特点 1 以个人计算机为主站 多台同型号的可编程控制器为从站 组成简易集散控制系统 在这种系统中 个人计算机充当操作站 实现显示 报警 监控 编程及操作等功能 而多台PC负责控制任务 我们将在后面以FX系列PC与个人计算机组成的网络为例进行说明 2 以一台可编程序控制器作为主站 其他多台同型号PC作为从站 构成主从式PC网络 在主站PC上配置着彩色显示器及打印机等 以便完成操作站的各项功能 我们将后面以FX系列PC组成的主从式全PC网络为例进行说明 这种全部由PC组成的主从式PC网络与以个人计算机为主站组成的PC网络最大的差别在于 全部由PC组成的PC网络 在用户编制通信程序时 不必知道其通信协议 只要按用户说明书规定的格式书写就行了 而在以个人计算机为主站的PC网络中 用户必须知道通信协议 才能在上位机中编写通信程序 PLC网络基本知识 4 PLC联网的主要形式 PLC网络基本知识 4 PLC联网的主要形式 3 一些公司为自己生产的可编程控制器设计的专用的PC网络 例如三菱公司的MELSECNET II MELSECNET B与MELSEC NET MINI S3网络 SIEMENS公司的SINEC L1 SINEC H1网络 A B公司的DH DH DH 高速数据通道 GE公司的GENET等 4 把PC网络通过特定的网络接口连入大型集散系统中去 成为它的子网 TDC 3000 CENTUM XL WDPF II及INFI 90等集散系统都具有这种功能 西屋公司的WDPF II集散系统还提供通用可编程控制器接口UPCI 它可把六种PC及PC网络接入WDPF 系统中 PLC网络基本知识 5 通信模块 大中型可编程控制器中都配置数据通信模块 许多小型可编程控制器也配置了通信接口 PC的数据通信模块就相当于局域网络的网络接口 又称结点 为了提高通信的适应性 PC通信模块中配置着好几种接口总线标准 可通过通信模块上的选择开关对接口标准进行选择 编程器可直接接在通信模块上对其编程 每种可编程控制器都不止一种数据通信模块 例如三菱公司的A系列PC有AJ71C24 AJ71T32 F 16NP NT等通信模块 FX系列PC有FX 232ADP FX 485ADP FX485PC IF等通信模块 SIEMENS公司的S5系列PC有CP524 CP525 CP526 CP530等通信模块 不同的通信模块中执行的通信协议不同 可连接的PC的规格不同 可挂接的PC网络的层次 类型不同 下面我们将介绍几种三菱公司生产的PC通信模块 PLC网络基本知识 5 1 三菱PLC通信模块 1 FX 232ADPRS232C用适配器FX 232ADP是一种以无规约方式与各种RS232装置进行数据交换的通信模块 与PC连接使用 安置在PC左侧的串行入口处 这种特殊适配器 每一台PC可接一台 系统组成图见右图所示 PLC网络基本知识 5 1 三菱PLC通信模块 2 FX2 40AP AW并联适配器FX2 40AP光缆并联适配器接在FX2系列PC基本单元的左侧接口以便进行PC间的通信 传输距离为50m 每次发送接收所需时间约为70ms加主站 从站的扫描时间 FX2 40AW为双绞线并联适配器接在FX2系列PC基本单元左侧的接口处以便PC间进行通信 传输距离在10m以下 通信时间及传送信号同FX2 40AP 3 FX 485ADPFX 485ADP通信适配器通过RS485通信 能够进行两台FX2或FX2c基本单元之间 并列连接或通过FX485PC 型RS232C RS485变换接口和PC之间的计算机连接模块 与计算机之间进行各种软元件的读写以及PC的RUN STOP 系统构成如下图 作为计算机连接用的模块能够进行1对1或1对n连接 支持专门协议与FX2 FX2C系列PC连接 主从式全PLC网络 1 PLC的连接 全部选用同一厂家的可编程控制器 构成主从式全PLC网络是一种比较常见的PLC网络应用形式 我们以日本三菱公司的FX系列全PLC网络为例 说明主从式全PC网络的工作原理 FX系列的全PLC网络通过通信模块FX485ADP连接在一起 主站和从站之间用RS232C通信电缆连接在一起 从站和从站之间用RS422通信电缆连接 最多可以连接8个从站 主站和从站间最远距离为500m 下图表示厂它们之间的连接 主从式全PLC网络 2 通信模块的设定 要使联网的PC之间能相互通信 必须对相关的通信模块进行设置 使所有模块的下列参数符合规定 1 数据传输的波特率必须相同 2 通信协议 电气接口标准及异步数据格式 应当适配 3 采用一致的校验方法 以个人计算机为操作站的PLC网络 简易集散控制系统 通信系统结构 在本系统中 上位机的作用是监控及操作 如读写PC操作状态 读写I O继电器和内部辅助继电器状态 读写定时器 计数器当前值 读写PC的错误信息 对指定点及通道强制ON OFF等 PC之间一般不需要通信 如果控制过程中一定需要从站间通信 PC之间也不能直接通信 而必须由上位机中转 因此 本系统采用主从式通信结构作为系统通信主体 通信线路的工作方式采用全双工通信 上位机中的RS232C异步通信接口经FX485PC IF转换为RS485接口后与PLC的通信模块FX 485ADP相连 形成系统通信的物理通道 如