Подробное объяснение девяти распространенных проблем в приложениях ПЛК 

1.Диагностика неисправностей ПЛК

В целом, ПЛК — чрезвычайно надёжные устройства с очень низкой интенсивностью отказов. Вероятность аппаратного сбоя центрального процессора ПЛК или программной ошибки практически равна нулю. Входы ПЛК практически неуязвимы к повреждениям, если только они не вызваны сильным электрическим воздействием. Нормально разомкнутые контакты выходных реле ПЛК также имеют очень длительный срок службы, если только короткое замыкание внешней нагрузки или ненадлежащая конструкция не приведут к выходу тока нагрузки за пределы номинального диапазона.

Поэтому при поиске неисправностей в электрической части следует сосредоточиться на периферийных электрических компонентах ПЛК, а не всегда подозревать проблемы в аппаратном обеспечении или программе ПЛК. Это критически важно для быстрого ремонта неисправного оборудования и восстановления производства. Поэтому при обсуждении поиска и устранения неисправностей в цепях управления ПЛК основное внимание уделяется не самому ПЛК, а периферийным электрическим компонентам в его цепи управления.

2.Выбор модулей ввода/ вывода (I/O)

Выходные модули подразделяются на транзисторные, двунаправленные тиристорные и контакторные.

Транзисторный тип обладает самой высокой скоростью переключения (обычно 0,2 мс), но при этом имеет наименьшую нагрузочную способность: около 0,2–0,3 А при напряжении 24 В постоянного тока. Он подходит для быстродействующего коммутационного оборудования и сигнальных цепей, обычно подключаемых к преобразователям частоты, цепям постоянного тока и другим сигнальным устройствам. При использовании следует учитывать влияние тока утечки транзистора на нагрузку.

Преимуществами тиристорного типа являются отсутствие контакта, хорошие нагрузочные характеристики по переменному току и малая нагрузочная способность.

Релейные выходы обладают характеристиками нагрузок как переменного, так и постоянного тока и обладают большой нагрузочной способностью. Релейные выходы обычно предпочтительны в традиционных системах управления. Однако их недостатком является низкая скорость переключения, обычно около 10 мс, что делает их непригодными для высокочастотных коммутационных приложений.

3.Проблема с заземлением

Требования к заземлению систем ПЛК относительно строгие. Рекомендуется использовать независимую систему заземления. При этом необходимо уделять внимание надёжному заземлению другого оборудования, связанного с ПЛК. При соединении заземлений нескольких цепей могут возникать непредвиденные токи, которые могут привести к логическим ошибкам или повреждению цепей.

Причиной разности потенциалов заземления обычно является слишком большое физическое расстояние между точками заземления. При соединении устройств, расположенных далеко друг от друга, кабелями связи или датчиками ток между кабелем и заземлением будет протекать по всей цепи. Даже на очень коротком расстоянии ток нагрузки крупного оборудования может меняться между его потенциалом и заземлением или непосредственно генерировать непредсказуемые токи из-за электромагнитных эффектов.

Между неправильно заземленными источниками питания в цепи могут протекать разрушительные токи, выводящие из строя оборудование.

В системе обычно используется одноточечное заземление. Для повышения устойчивости к синфазным помехам для аналоговых сигналов можно использовать технологию экранированного плавающего заземления. Это означает, что экран сигнального кабеля заземляется в одной точке, а сигнальная цепь является плавающей. Сопротивление изоляции относительно земли должно быть не менее 50 МОм.

4.Устраните межпроводную емкость, чтобы избежать ложных срабатываний.

Кабели обладают ёмкостью между проводами. Сертифицированные кабели могут ограничивать эту ёмкость определённым диапазоном. Даже при использовании сертифицированных кабелей, если длина превышает определённый предел, межпроводная ёмкость превысит требуемое значение. При использовании таких кабелей для подключения ПЛК межпроводная ёмкость может привести к сбоям в работе ПЛК, что приведёт к множеству необъяснимых явлений.

Эти явления в основном проявляются следующим образом: подключение правильное, но у ПЛК нет входов; у ПЛК должны быть одни входы, но других нет, то есть входы ПЛК мешают друг другу. Решения этой проблемы:

а . Кабель скручен вместе с жилами кабеля;

b . Минимизируйте длину используемого кабеля;

c . Разделите входные кабели, которые мешают друг другу;

d . Используйте экранированный кабель.

5.Обработка помех

Промышленные условия эксплуатации часто характеризуются суровыми условиями, характеризующимися наличием высокочастотных и низкочастотных помех. Эти помехи часто попадают в ПЛК через кабели, соединяющие полевое оборудование. Помимо мер заземления, при проектировании и монтаже кабелей следует также принимать меры по защите от помех.

а . Аналоговые сигналы — это малые сигналы, подверженные внешним помехам. Следует использовать кабели с двойным экранированием. Для высокоскоростных импульсных сигналов (например, импульсных датчиков, счётных дисков и т. д.) следует использовать экранированные кабели, чтобы предотвратить внешние помехи и предотвратить наложение высокоскоростных импульсных сигналов на низкоуровневые сигналы.

b . Частота использования кабелей связи между ПЛК относительно высока, поэтому обычно следует выбирать кабели, предоставляемые производителем. При невысоких требованиях можно использовать экранированные витые пары.

c . Аналоговые сигнальные линии и линии постоянного тока нельзя прокладывать в том же кабельном лотке, что и линии переменного тока;

d. Экранированные кабели, входящие и выходящие из шкафа управления, должны быть надежно заземлены и напрямую подключены к оборудованию, без прохода через клеммы;

е . Сигналы переменного тока, сигналы постоянного тока и аналоговые сигналы не могут передаваться по одному и тому же кабелю, а линия электропитания должна быть проложена отдельно от сигнального кабеля;

f . При проведении технического обслуживания на месте для устранения помех могут быть использованы следующие методы: использование экранированных кабелей для затронутых линий и их перекладка; добавление в программу кодов фильтрации помех.

6.Обозначьте вход и выход для удобства обслуживания.

ПЛК управляет сложной системой. Всё, что вы видите, — это перемежающиеся входные и выходные клеммы реле, соответствующие индикаторы и серийный номер ПЛК, подобно интегральной схеме с десятками выводов. Попытка отремонтировать неисправное устройство, не глядя на схему, сложна и занимает много времени.

Чтобы решить эту проблему, мы составляем таблицу на основе принципиальной электрической схемы и прикрепляем её на пульте управления или шкафу управления оборудованием, указывая электрические символы и китайские названия, соответствующие номерам входных и выходных клемм ПЛК. Это похоже на функциональное описание каждого контакта в интегральной схеме.

Используя эту таблицу входов/выходов, электрики, знакомые с рабочими процедурами и релейно-контактными схемами, могут приступить к поиску и устранению неисправностей. Однако тем, кто не знаком с рабочими процедурами и релейно-контактными схемами, необходимо составить другую таблицу: таблицу логических функций входов/выходов ПЛК. Эта таблица объясняет логическое соответствие между входными цепями (триггерными компонентами и связанными с ними компонентами) и выходными цепями (исполнительными механизмами) в ходе большинства операций.

Практика показала, что если умело пользоваться таблицей соответствия входов-выходов и таблицей логических функций входов-выходов, то можно легко устранять неисправности электроцепей даже без чертежей.

7.Вывод ошибок с помощью логики программы

В настоящее время в промышленности широко используется множество типов ПЛК. Хотя инструкции по построению релейно-контактных схем для ПЛК начального уровня схожи, для программирования устройств среднего и высокого уровня, таких как S7-300, часто используются электронные таблицы. Практические релейно-контактные схемы должны быть снабжены китайскими иероглифами, иначе их будет трудно читать. Понимание схемы работы оборудования и рабочих процедур перед её изучением значительно облегчит понимание.

При анализе неисправностей электрооборудования обычно используется метод обратного поиска или обратного вывода. Он включает в себя определение местоположения соответствующего выходного реле ПЛК относительно точки неисправности с помощью таблицы соответствия входов и выходов и выполнение обратного поиска для обеспечения соответствия логике работы реле. Опыт показывает, что после выявления проблемы неисправность обычно можно устранить, поскольку оборудование может иметь одновременно две или более точек неисправности.

8.Полноценно и рационально использовать программные и аппаратные ресурсы.

Инструкции, не участвующие в цикле управления или введенные до его начала, можно отключить от ПЛК. Если несколько инструкций управляют одной задачей, их можно подключить параллельно вне ПЛК перед подключением к точке входа.

Полностью использовать функциональные устройства внутри ПЛК и промежуточные состояния, чтобы сделать программу полностью последовательной, простой в разработке и сократить инвестиции и затраты на оборудование;

Если позволяют условия, лучше всего сделать каждый выход независимым, чтобы облегчить управление и проверку, а также защитить другие выходные цепи; при возникновении неисправности в точке выхода потеряет управление только соответствующая выходная цепь;

Если выход представляет собой нагрузку, управляемую в прямом/обратном направлении, необходимо не только выполнить блокировку из внутренней программы ПЛК, но и принять меры вне ПЛК, чтобы предотвратить перемещение нагрузки в обоих направлениях;

Аварийная остановка ПЛК должна быть отключена внешним выключателем для обеспечения безопасности.

9. Другие соображения

Не подключайте шнур питания переменного тока напрямую к входной клемме во избежание возгорания ПЛК. Клемма заземления должна быть заземлена отдельно и не должна быть подключена последовательно с клеммой заземления другого оборудования .

Вспомогательный источник питания имеет небольшие размеры и может питать только маломощные устройства (фотоэлектрические датчики и т. д.);

Некоторые ПЛК имеют определенное количество занятых точек (т. е. пустых адресных клемм), пожалуйста, не подключайте провода.

Если выходная цепь ПЛК не защищена, предохранитель или другое защитное устройство следует подключить последовательно с внешней цепью, чтобы предотвратить повреждение ПЛК, вызванное коротким замыканием нагрузки.