应用PLC控制系统应注意的几个问题

1、应用PLC控制系统应注意的几个问题目前PLC控制系统广泛应用于生产中的各种控制系统,它可靠性高、维护量小、易于修改生产工艺程序等优点,已被生产技术人员认同。生产实践也证明了PLC控制系统在提高自动化控制水平中的重要性和不可替代的作用。但由于PLC的设计、应用目前还没有相应的设计标准和应用规范,造成在使用PLC控制系统时出现了不少问题,如控制系统操作电源的选择时应考虑哪些问题,采取什么措施;PLC与其它控制装置的信号连接,检测信号如何采集等。本文针对这些问题,结合PLC控制系统的特性和本人从事PLC控制系统的一些经验,谈几点看法。2PLC控制系统的几种构成PLC控制系统通常有3种构成形式。2.1

2、PLC控制系统、功率驱动装置的构成形式在这种形式中所有的外部控制及检测信号都直接送入PLC(见图1。这种构成形式具有整个控制系统外部线路简单,占用设备少等优点,但整个系统的设计水平要求较高,对维护水平要求较高,在安装调试阶段难度较大。存在的问题是在PLC控制系统部分出现故障时,整个控制系统不能工作。2.2PLC控制系统、功率驱动装置和机旁操作联锁设备的构成形式在这种形式中,机旁操作信号不进PLC控制系统,其他集中操作等信号送入PLC,即机旁操作是脱离PLC控制系统进行(见图2。这种构成形式同第一种构成形式相比,它的优点是在安装调试阶段和检修阶段可以脱离PLC进行有关设备的单机试车和测试,给维护

3、和调试整个控制系统带来了极大的方便。但它所需的外部设备比第一种构成形式稍多些,系统的设计工作量也大些。存在的问题同第一种形式一样,在PLC控制系统部分出现故障时,整个控制系统不能工作。2.3PLC控制系统、继电器柜、功率驱动装置构成形式在这种形式中,全自动和半自动控制方式由PLC控制系统完成,集中手动既可由PLC控制系统完成,也可由继电器柜完成。继电器柜作为PLC控制系统的备用方式(见图3。这种构成形式对于连续性生产的企业如冶金、电力等行业来说是比较适合的,一旦PLC控制系统部分出现故障时(如一个或几个输入、输出模块出现故障时,可以通过断电器柜完成简单的工艺流程,满足简单的生产要求。炼铁厂从1

4、984年开始应用PLC控制系统,应用最多的是PC584、PC984、QUANTUM、STE-MENS等。从生产工艺的要求考虑,基本上采用的是第三种形式。并且是将继电器柜的作用仅限于完成在无料钟炉顶齿轮箱布料溜槽的外部检测设备或该部分的输入、输出模块出现问题时,布料溜槽能按照几个固定的角度布料。3PLC控制系统主要参数及I/O接口的选择PLC控制系统的处理速度,存储器的容量,I/O接口功能的选定对整个控制系统的性能、技术经济指标有着很大的影响。如果选择的不好,将会使整个控制系统难以达到设计要求。一般选择PLC控制系统应考虑以下几个方面。3.1CPU运算速度的确定在PLC控制系统的应用初期,由于P

5、LC控制系统处理的基本上是离散量的逻辑解算,因此可根据整个控制系统的控制要求,以整个控制系统中各种设备动作反应速度所要求最快的时间为依据来确定。通常PLC控制系统所给出CPU运算速度是以1kbit为单位的运算速度,当估算出应用程序的大小后,就可计算出1个扫描周期的所需时间,只要设备允许的动作时间不小于1个扫描周期即可。随着生产工艺自动化程度的提高,对数据处理的要求也越来越高,而PLC控制系统的不断升级换代,对数据的处理能力也提高得很快,这样对于有大量数据要处理、所控制的外部设备较多的自动化控制系统来说,CPU的速度越快越好。特别是目前PLC控制系统均设有网络接口,这种要求就更高了。3.2存储器

6、容量的估算根据整个控制系统中单台驱动设备(电动机、电磁阀的数量来计算所需存储器的基本容量。可按下面公式计算:Q= 40×(K×M+N (1式中K单系统类型参数;可逆系统K=2;不可逆系统K=1M单系统数量N显示设备的点数(一个信号灯为1个,一个电磁阀为一个,模拟量输入、输出均按16个计算根据上述公式计算出存储器的基本容量加上数据处理程序所占的容量,再考虑30 %40 %的余量作为所选PLC控制系统存储器的容量就可。3.3I/O接口点数的估算(1离散输入点(DI数量的估算离散输入点数量一般可根据下述公式估算DI = (1+0.2×(K1×M+N1 (2式中

7、K单系统参数,可逆系统有终端限位的K5=5;无终端限位的K1=3;不可逆系统K1=2M单系统数量N1位置检测点数和跟踪检测点数(不包括终端限位0.2考虑20 %的余量以此作为估算离散点输入模块数量的依据。(2离散输出点DO数量的估算离散输出点数量一般可根据下述公式估算DO= (1+0.2×(K2×M+N2 (3式中K2单系统类型参数;可逆系统K2=2;不可逆系统K2=1M单系统数量N2显示设备点数(一个信号灯为1个0.2考虑20 %的余量以此作为估算离散点输出模块数量的依据。(3模拟量输入、模拟量输出等特殊模块数量的估算由于这些类型的I/O模块是满足控制系统特殊功能要求的,

8、因此在选择时应根据控制系统的实际需要量来选定。同时应在设计时在控制分站的模块架上考虑预留12个模块的位置,以便将来系统扩展时使用。(4离散量输入、输出模块电压、电流参数确定确定离散量输入输出电压参数应与整个控制系统的电压分布统一考虑。即根据控制系统的电压等级、线路长短、环境干扰源以及输出点到接触器等功率放大元件不加继电器中转(以减少故障点的原则来确定离散量输入输出的电压等级。对于离散量输出应优先选用220 V AC的电压等级,因为它可不经变换即可从电网上取得,并且较容易与功率放大元器件的电压等级相匹配。根据交流接触器的技术数据,其线圈的工作电流一般在0.032 A之间,冲击电流(启动<2

9、0 A,所以选离散输出点电流容量应2A,冲击电流应20A。这样选定的离散输出模块其输出点就可以直接带动接触器工作而不需要增加中间继电器作接点容量的放大。同时选择电压为24V DC或48V DC、电流0.5A的输出模块作为信号显示。对于离散点输入应选用电压为48 V DC或220VAC的电压等级,这主要是由于输入的离散点通常是检测信号(如工作状态、极限位置等,为安全起见,其控制电压不宜太高,且电压等级也不宜多种等级并存,以避免不必要的故障发生。对输入电流一般没有特殊的要求。对于室内的集中操作台等控制设备,则应选用24V DC或48V DC的电压等级。这样既安全又可以减少设备费用,降低成本。4PLC控制系统操作电源的设计根据PLC控制系统的特点,对PLC控制系统的CPU模块和需用220VAC供电的电源模块,其操作电源应选择经隔离变压器的220VAC电源,以减少电网噪声引起的干扰。考虑到工业电网的电压通常较高,可将电压降至210 V AC或200 VAC为好。对于离散量的输入、输出模