PLC軟元件在電氣系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
出處：thehotismy 發(fā)布于：2007-04-29 10:36:57
1、引言
PLC具有豐富的軟元件(如內(nèi)部計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等)，因此可以利用它來設(shè)計(jì)一些程序，屏蔽輸入元件的誤信號(hào)，防止輸出元件的誤動(dòng)作。實(shí)用的方法有(l)采用軟硬件互鎖設(shè)計(jì)，防止誤發(fā)訊和誤動(dòng)作；(2)在輸入輸出端提高配線的可靠性，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(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)方法。
在控制主軸電機(jī)正反轉(zhuǎn)的繼電器電路中，為了防止控制正反轉(zhuǎn)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(shè)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)接觸器的線圈相串聯(lián)。在梯形圖中也設(shè)置了相應(yīng)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(duì)應(yīng)的硬件繼電器不同時(shí)動(dòng)作。如果因主電路電流過大或接觸器質(zhì)量不好，某二接觸器的主觸頭被斷開主電路時(shí)產(chǎn)生的電弧熔焊，其線國斷電后主觸頭仍然接通，這時(shí)如果另一接觸器的線國通電，仍將會(huì)造成二相電源短路事故。
為了防止出現(xiàn)這種情況，應(yīng)在PLC外部設(shè)置聯(lián)鎖電路(見)，假設(shè)接觸器ZC主觸點(diǎn)被電弧熔焊，這時(shí)與FC線國串聯(lián)的ZC輔助常閉觸點(diǎn)斷開，因此FC的線國不可能得電。
另外，還是提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的方法，如：(l)輸入輸出端接有感性元件時(shí)，應(yīng)在它們兩端并聯(lián)阻容電路，以控制電路斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧對(duì)PLC的影響，電阻可以取51~12OQ，電容可以取0.1~0.47μF，電容的額定電壓應(yīng)大于電源峰值電壓。
用PLC提高系統(tǒng)可靠性的方法具有經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等特點(diǎn)，已經(jīng)在臥式鏜床PLC控制系統(tǒng)中獲得了成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備改造與生產(chǎn)過程自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善企業(yè)管理，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)的可靠性要求愈來愈高，PLC具有控制可靠、體積小、功能強(qiáng)、速度快、組態(tài)靈活和可擴(kuò)展性的特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，電氣系統(tǒng)的可靠性也大大提高了。此時(shí)，影響電氣系統(tǒng)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(shè)計(jì)了控制程序，提高了系統(tǒng)的可靠性。
2、影響PLC電氣系統(tǒng)可靠性的主要因素
PLC控制系統(tǒng)可簡單劃分為三部分：發(fā)訊元件(輸入部分)、記憶網(wǎng)絡(luò)(程序部分)和電氣執(zhí)行元件(輸出部分)。對(duì)于用繼電器控制的系統(tǒng)，影響系統(tǒng)可靠性的主要因素是中間繼電器組成的記憶網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于PLC控制系統(tǒng)，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(jī)械動(dòng)作式中間繼電器可靠性不高的固有毛病，使系統(tǒng)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(zhí)行元件"的可靠性，己變成影響整個(gè)電氣系統(tǒng)可靠性的主要因素。提高"發(fā)訊元件"和"電氣執(zhí)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(duì)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(jì)條件的影響而限制了應(yīng)用范用。
PLC具有豐富的軟元件(如內(nèi)部計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等)，因此可以利用它來設(shè)計(jì)一些程序，屏蔽輸入元件的誤信號(hào)，防止輸出元件的誤動(dòng)作。實(shí)用的方法有(l)采用軟硬件互鎖設(shè)計(jì)，防止誤發(fā)訊和誤動(dòng)作；(2)在輸入輸出端提高配線的可靠性，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(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)方法。
3、用PLC軟元件設(shè)計(jì)來改造臥式結(jié)床，提高系統(tǒng)可靠性
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3.1臥式鍾床工作原理簡介 根據(jù)原有的繼電器電路圖來設(shè)計(jì)梯形圖，這種方法沒有改變系統(tǒng)的外部特性，但卻克服了機(jī)械動(dòng)作式中間繼電器可靠性不高的毛病，對(duì)于操作人員來說，除了控制系統(tǒng)的可靠性提高之外，改造前后的系統(tǒng)沒有什么區(qū)別，他們不用改變長期形成的操作習(xí)慣。這種設(shè)計(jì)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(fèi)用和工作量。圖l是臥式錘床繼電器控制電路圖，和是實(shí)現(xiàn)相同功能的PLC控制系統(tǒng)的外部接線圖和梯形圖。臥式鍾床的主軸電機(jī)是雙速異步電動(dòng)機(jī)，中間繼電器ZC和FC控制主軸電機(jī)的起動(dòng)和停止，接觸器ZC和FC控制主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，接觸器lDSC、2DSC和時(shí)間繼電器SJ控制主軸電機(jī)的變速，接觸器DC用來短接串在定子回路的制動(dòng)電阻。lJPK、2JPK和1ZPK、2ZPK是變速操縱盤上的限位開關(guān)，IHKK、2HKK是主軸進(jìn)刀與工作臺(tái)移動(dòng)互鎖限位開關(guān)。
3.2用PLC軟硬件互鎖設(shè)計(jì)ET造臥式鍾床，提高系統(tǒng)可靠性
在控制主軸電機(jī)正反轉(zhuǎn)的繼電器電路中，為了防止控制正反轉(zhuǎn)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(shè)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)接觸器的線圈相串聯(lián)。在梯形圖中也設(shè)置了相應(yīng)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(duì)應(yīng)的硬件繼電器不同時(shí)動(dòng)作。如果因主電路電流過大或接觸器質(zhì)量不好，某二接觸器的主觸頭被斷開主電路時(shí)產(chǎn)生的電弧熔焊，其線國斷電后主觸頭仍然接通，這時(shí)如果另一接觸器的線國通電，仍將會(huì)造成二相電源短路事故。
為了防止出現(xiàn)這種情況，應(yīng)在PLC外部設(shè)置聯(lián)鎖電路(見)，假設(shè)接觸器ZC主觸點(diǎn)被電弧熔焊，這時(shí)與FC線國串聯(lián)的ZC輔助常閉觸點(diǎn)斷開，因此FC的線國不可能得電。
3.3用PLC輔助繼電器簡化電路，提高了電氣系統(tǒng)的可靠性 圖l中ZC、FC、lDSC、2DSC都要受TA、lZPK、lJPK、ZC和FC的觸點(diǎn)并聯(lián)電路的控制，為了簡化電路，在梯形圖中設(shè)置了上述并聯(lián)電路控制的輔助繼電器M202，它類似于繼電器電路中的中間繼電器。
另外，還是提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的方法，如：(l)輸入輸出端接有感性元件時(shí)，應(yīng)在它們兩端并聯(lián)阻容電路，以控制電路斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧對(duì)PLC的影響，電阻可以取51~12OQ，電容可以取0.1~0.47μF，電容的額定電壓應(yīng)大于電源峰值電壓。
(2)PLC控制柜設(shè)在沒有高壓大電流強(qiáng)輻射的室內(nèi)。
(3)采用隔離變壓器，由單回路雙絞線供電。
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4、結(jié)論影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的主要因素是與PLC接口的輸入、輸出部分的可靠性。在安裝配線時(shí)考慮到對(duì)PLC的各種不利因素，同時(shí)在進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)時(shí)充分利用PLC的軟元件（如計(jì)時(shí)器、輔助繼電器、定時(shí)器等）合理設(shè)計(jì)PLC輸入、輸出元件的狀態(tài)監(jiān)測程序，可屏蔽輸入元件的誤信號(hào)，防止輸出元件的誤動(dòng)作，提高PLC控制電氣系統(tǒng)的整機(jī)可靠性。
用PLC提高系統(tǒng)可靠性的方法具有經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等特點(diǎn)，已經(jīng)在臥式鏜床PLC控制系統(tǒng)中獲得了成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備改造與生產(chǎn)過程自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善企業(yè)管理，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
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