西门子 - PLC应用系统设计及实例[1](9)

2019-08-31 21:17

除了环境因素,安装时还应注意:PLC的所有单元都应在断电时安装、拆卸;切勿将导线头、金属屑等杂物落入机体内;模块周围应留出一定的空间,以便于机体周围的通风和散热。此外,为了防止高电子噪声对模块的干扰,应尽可能将S7-200模块与产生高电子噪声的设备(如变频器)分隔开。

2. PLC的配线

PLC的配线主要包括电源接线、接地、I/O接线及对扩展单元的接线等。 (1)电源接线与接地

PLC的工作电源有120/230V单相交流电源和24V直流电源。系统的大多数干扰往往通过电源进入PLC,在干扰强或可靠性要求高的场合,动力部分、控制部分、PLC自身电源及I/O回路的电源应分开配线,用带屏蔽层的隔离变压器给PLC供电。隔离变压器的一次侧最好接380V,这样可以避免接地电流的干扰。输入用的外接直流电源最好采用稳压电源,因为整流滤波电源有较大的波纹,容易引起误动作。

良好的接地是抑制噪声干扰和电压冲击保证PLC可靠工作的重要条件。PLC系统接地的基本原则是单点接地,一般用独自的接地装置,单独接地,接地线应尽量短,一般不超过20m,使接地点尽量靠近PLC。

? ? 交流电源接线安装如图7-42所示。说明如下:

1用一个单极开关a将电源与CPU 所有的输入电路和输出(负载)电路隔开。 2用一台过流保护设备b以保护CPU 的电源输出点以及输入点,也可以为每个输出点加上保险丝。

3当使用Micro PLC 24VDC 传感器电源c时可以取消输入点的外部过流保护,因为该传感器电源具有短路保护功能。

4将S7-200 的所有地线端子同最近接地点d相连接以提高抗干扰能力。所有的接地端子都使用14 AWG或1.5mm2 的电线连接到独立接地点上(也称一点接地)。

5本机单元的直流传感器电源可用来为本机单元的直流输入e,扩展模块f,以及输出扩展模块g供电。传感器电源具有短路保护功能。

6在安装中如把传感器的供电M端子接到地上h可以抑制噪声。

? ? 直流电源安装如图7-43所示。说明如下:

1用一个单极开关a,将电源同CPU 所有的输入电路和输出(负载)电路隔开。

2用过流保护设备b、c、d,来保护CPU 电源、输出点,以及输入点。或在每个输出点加上保险丝进行过流保护。当使用Micro 24VDC 传感器电源时不用输入点的外部过流保护。因为传感器电源内部具有限流功能。

3用外部电容e来保证在负载突变时得到一个稳定的直流电压。

4在应用中把所有的DC 电源接地或浮地f(即把全机浮空,整个系统与大地的绝缘电阻不能小于50兆欧)可以抑制噪声,在未接地DC 电源的公共端与保护线PE之间串联电阻与电容的并联回路g ,电阻提供了静电释放通路,电容提供高频噪声通路。常取R=1M ,C=4700pf。 5将S7-200 所有的接地端子同最近接地点h连接,采用一点接地,以提高抗干扰能力。 624V 直流电源回路与设备之间,以及120/230V交流电源与危险环境之间,必须进行电气隔离。

图7-42 120/230V交流电源接线

图7-43 24V直流电源的安装

(2)I/O接线和对扩展单元的接线

可编程控制器的输入接线是指外部开关设备PLC的输入端口的连接线。输出接线是指将输出信号通过输出端子送到受控负载的外部接线。

I/O接线时应注意:I/O线与动力线、电源线应分开布线,并保持一定的距离,如需在一个线槽中布线时,须使用屏蔽电缆;I/O线的距离一般不超过300m;交流线与直流线,输入线与输出线应分别使用不同的电缆;数字量和模拟量I/O应分开走线,传送模拟量I/O线应使用屏蔽线,且屏蔽层应一端接地。

PLC的基本单元与各扩展单元的连接比较简单,接线时,先断开电源,将扁平电缆的一端插入对应的插口即可。PLC的基本单元与各扩展单元之间电缆传送的信号小,频率高,易受干扰。因此不能与其他连线敷设在同一线槽内。

7.4.2 PLC的自动检测功能及故障诊断

PLC具有很完善的自诊断功能,如出现故障,借助自诊断程序可以方便的找到出现故障的部件,更换后就可以恢复正常工作。故障处理的方法可参看S7-200系统手册的故障处理指南。实践证明,外部设备的故障率远高于PLC,而这些设备故障时,PLC不会自动停机,可使故障范围扩大。为了及时发现故障,可用梯形图程序实现故障的自诊断和自处理。

1. 超时检测

机械设备在各工步的所需的时间基本不变,因此可以用时间为参考,在可编程控制器发出信号,相应的外部执行机构开始动作时起动一个定时器开始定计时,定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20%左右。如某执行机构在正常情况下运行10s后,使限位开关动作,发出动作结束的信号。在该执行机构开始动作时起动设定值为12s的定时器定时,若12s后还没有收到动作结束的信号,由定时器的常开触点发出故障信号,该信号停止正常的程序,起动报警和故障显示程序,使操作人员和维修人员能迅速判别故障的种类,及时采取排除故障的措施。

2. 逻辑错误检查

在系统正常运行时,PLC的输入、输出信号和内部的信号(如存储器为的状态)相互之间存在着确定的关系,如出现异常的逻辑信号,则说明出了故障。因此可以编制一些常见故障的异常逻辑关系,一旦异常逻辑关系为ON状态,就应按故障处理。如机械运动过程中先后有两个限位开关动作,这两个信号不会同时接通。若它们同时接通,说明至少有一个限位开关被卡死,应停机进行处理。在梯形图中,用这两个限位开关对应的存储器的位的常开触点串联,来驱动一个表示限位开关故障的存储器的位就可以进行检测。

7.4.3 PLC的维护与检修

虽然PLC的故障率很低,由PLC构成的控制系统可以长期稳定和可靠的工作,单对它进行维护和检查是必不可少的。一般每半年应对PLC系统进行一次周期性检查。检修内容包括:

(1)供电电源。 查看PLC的供电电压是否在标准范围内。交流电源工作电压的范围为85~264V,直流电源电压应为24V。

(2)环境条件。 查看控制柜内的温度是否在0~55℃范围内,相对湿度在35%-85%范围内,以及无粉尘、铁屑等积尘。

(3)安装条件。 连接电缆的连接器是否完全插入旋紧,螺钉是否松动,各单元是否可靠固定、有无松动。

(4)I/O端电压。 均应在工作要求的电压范围内。

7.5 PLC应用中若干问题的处理

在实际应用中,经常会遇到I/O点数不够的问题,可以通过增加扩展单元或扩展模块的方法解决,也可以通过对输入信号和输出信号进行处理,减少实际所需I/O点数的方法解决。

1. 减少输入点数的方法

(1)分时分组输入。 一般系统中设有“自动”和“手动”

图7-44 分时分组输入

两种工作方式,两种方式不会同时执行。将两种方式的输入分组,从而减少实际输入点。如图7-44所示。PLC通过I1.0识别“手动”和“自动”,从而执行手动程序或自动程序。图中的二极管用来切断寄生电路。若图中没有二极管,转换开关在“自动”,S1、S2、S3闭合,S4断开,这时电流从L+端子流出,经S3、S1、S2形成的寄生回路电流流入I0.1,使I0.1错误的变为ON。各开关串如入二极管后,则切断寄生回路。

S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 I0.0 I0.1 I0.2 PLC

外部电路图

内部译码梯形图

图7-45 编码输入方式

(2)硬件编码,PLC内部软件译码。如图7-45所示。

(3)输入点合并。 将功能相同的常闭触点串联或将常开触点并联,就只占用一个输入点。一般多点操作的起动停止按钮、保护、报警信号可采用这种方式。如图7-46所示。

(4)将系统中的某些输入信号设置在PLC之外。系统中某些功能单一的输入信号,如一些手动操作按钮、热继电器的常闭触点就没有必要作为PLC的输入信号,可直接将其设置在输出驱动回路当中。 2. 减少输出点的方法

(1)在可编程控制器输出功率允许的条件下,可将通断状态完全相同的负载并联共用一个输出点。

(2)负载多功能化 。一个负载实现多种用途,如在PLC控制中,通过编程可以实现一个指示灯的平光和闪烁,这样一个指示灯可以表示两种不同的信息,节省了输出点。

图7-46 输入点合并

7.6 7.6 习题

1. 可编程控制器系统设计一般分为几步? 2. 如何选择合适的PLC类型?

3. 用PLC构成液体混合控制系统,如图7-47所示。控制要求如下:按下起动按钮,电磁阀Y1闭合,开始注入液体A,按L2表示液体到了L2的高度,停止注入液体A。同时电磁阀Y2闭合,注入液体B,按L1表示液体到了L1的高度,停止注入液体B,开启搅拌机M,搅拌4s,停止搅拌。同时Y3为ON,开始放出液体至液体高度为L3,再经2s停止放出液体。同时液体A注入。开始循环。按停止按扭,所有操作都停止,须重新启动。要求列出I/O分配表,编写梯形图程序并上机调试程序。

4. 用PLC构成四节传送带控制系统,如图7-48所示。控制要求如下:起动后,先起动最末的皮带机,1s后再依次起动其它的皮带机;停止时,先停止最初的皮带机,1s后再依次停止其它的皮带机;当某条皮带机发生故障时,该机及前面的应立即停止,以后的每隔1s顺序停止;当某条皮带机有重物时,该皮带机前面的应立即停止,该皮带机运行1s后停止,再1s后接下去的一台停止,依此类推。要求列出I/O分配表,编写四节传送带故障设置控制梯形图程序和载重设置控制梯形图程序并上机调试程序。

5. PLC对安装环境有何要求?PLC的安装方法有几种? 6. I/O接线时应注意哪些事项?PLC如何接地? 7. PLC减少输入、输出点数的方法有几种? Y1 A Y2BL1 ML2L3Y3图7-47 液体混合模拟控制系统

AM1ABCDBM2CM3DM4SB1SB2 7-48 四节传送带控制示意图


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