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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,系統(tǒng)的抗*力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各種類(lèi)型PLC,有的是集中安裝在控制室,有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和各電機(jī)設(shè)備上,它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性,設(shè)計(jì)人員只有預(yù)先了解各種干擾才能有效保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
2.電磁干擾源及對(duì)系統(tǒng)的干擾是什么?
影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源于一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣,大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位,這些電荷劇烈移動(dòng)的部位就是噪聲源,即干擾源。
干擾類(lèi)型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分。其中:按噪聲產(chǎn)生的原因不同,分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等;按噪聲的波形、性質(zhì)不同,分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等;按聲音干擾模式不同,分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類(lèi)方法。共模干擾是信號(hào)對(duì)地面的電位差,主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號(hào)線上感應(yīng)的共態(tài)(同方向)電壓送加所形成。共模電壓有時(shí)較大,特別是采用隔離性能差的電器供電室,變送器輸出信號(hào)的共模電壓普遍較高,有的可高達(dá)130V以上。共模電壓通過(guò)不對(duì)稱(chēng)電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓,直接影響測(cè)控信號(hào),造成元器件損壞(這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的原因),這種共模干擾可為直流、亦可為交流。差模干擾是指用于信號(hào)兩極間得干擾電壓,主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干系列可擴(kuò)展到2048點(diǎn),OMRON公司的C1000H、CV1000,當(dāng)?shù)嘏渲每蛇_(dá)1024點(diǎn)。C2000H、CV2000當(dāng)?shù)嘏渲每蛇_(dá)2048點(diǎn)。
超大型機(jī):控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)萬(wàn)點(diǎn),以至于幾萬(wàn)點(diǎn)。如美國(guó)GE公司的90-70機(jī),其點(diǎn)數(shù)可達(dá)24000點(diǎn),另外還可有8000路的模擬量。再如美國(guó)*康公司的PC-E984--785機(jī),其開(kāi)關(guān)量具總數(shù)為32k(32768),模擬量有2048路。西門(mén)子的SS-115U-CPU945,其開(kāi)關(guān)量總點(diǎn)數(shù)可達(dá)8k,另外還可有512路模擬量。等等。
以上這種劃分是不嚴(yán)格的,只是大致的,目的是便于系統(tǒng)的配置及使用。
一般講,根據(jù)實(shí)際的I/O點(diǎn)數(shù),凡落在上述不同范圍者,選用相應(yīng)的機(jī)型,性能價(jià)格比必然要高;相反,肯定要差些。
自然,也有特殊情況。如控制點(diǎn)數(shù)不是非常之多,不是非用大型機(jī)不可,但因大型機(jī)的特殊控制單元多,可進(jìn)行熱備配置,因而采用了大型機(jī)。
行調(diào)整,使之完善就是了。
(5)改用方便:PLC用于某設(shè)備,若這個(gè)設(shè)備不再使用了,其所用的PLC還可給別的設(shè)備使用,只要改編一下程序,就可辦到。如果原設(shè)備與新設(shè)備差別較大,它的一些模塊還可重用。
2.3工作可靠
用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是非常可靠的。這是因?yàn)?/span>PLC在硬件與軟件兩個(gè)方面都采取了很多措施,確保它能可靠工作。事實(shí)上,如果PLC工作不可靠,就無(wú)法在工業(yè)環(huán)境下運(yùn)用,也就不成其為PLC了。
(1) 在硬件方面:
PLC的輸入輸出電路與內(nèi)部CPU是電隔離。其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。而且,CPU板還有抗電磁干擾的屏蔽措施。故可確保PLC程序的運(yùn)行不受外界的電與磁干擾,能正常地工作。
PLC使用的元器件多為無(wú)觸點(diǎn)的,而且為高度集成的,數(shù)量并不太多,也為其可靠工作提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝上,為使PLC能安全可靠地工作,也采取了很多措施,可確保PLC耐振動(dòng)、耐沖擊。使用環(huán)境溫度可高達(dá)攝氏50多度,有的PLC可高達(dá)80--90度。
有的PLC的模塊可熱備,一個(gè)主機(jī)工作,另一個(gè)主機(jī)也運(yùn)轉(zhuǎn),但不參與控制,僅作備份。一旦工作主機(jī)出現(xiàn)故障,熱備的可自動(dòng)接替其工作。
還有更進(jìn)一步冗余的,采用三取一的設(shè)計(jì),CPU、I/O模塊、電源模塊都冗余或其中的部分冗余。三套同時(shí)工作,終輸出取決于三者中的多數(shù)決定的結(jié)果。這可使系統(tǒng)出故障的機(jī)率幾乎為零,做到*。當(dāng)然,這樣的系統(tǒng)成本是很高的,只用于特別重要的場(chǎng)合,如鐵路車(chē)站的道叉控制系統(tǒng)。
(2)軟件方面:
PLC的工作方式為掃描加中斷,這既可保證它能有序地工作,避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的"冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng)",其控制結(jié)果總是確定的;而且又能應(yīng)急處理急于處理的控制,保證了PLC對(duì)應(yīng)急情況的及時(shí)響應(yīng),使PLC能可靠地工作。
為監(jiān)控PLC運(yùn)行程序是否正常,PLC系統(tǒng)都設(shè)置了"看門(mén)狗"(Watchingdog)監(jiān)控程序。運(yùn)行用戶程序開(kāi)始時(shí),先清"看門(mén)狗"定時(shí)器,并開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)用戶程序一個(gè)循環(huán)運(yùn)行完了,則查看定時(shí)器的計(jì)時(shí)值。若超時(shí)(一般不超過(guò)100ms),則報(bào)警。嚴(yán)重超時(shí),還可使PLC停止工作。用戶可依報(bào)警信號(hào)采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。定時(shí)器的計(jì)時(shí)值若不超時(shí),則重復(fù)起始的過(guò)程,PLC將正常工作。顯然,有了這個(gè)"看門(mén)狗"監(jiān)控程序,可保證PLC用戶程序的正常運(yùn)行,可避免出現(xiàn)"死循環(huán)"而影響其工作的可靠性。
PLC還有很多防止及檢測(cè)故障的指令,以產(chǎn)生各重要模塊工作正常與否的提示信號(hào)??赏ㄟ^(guò)編制相應(yīng)的用戶程序,對(duì)PLC的工作狀況,以及PLC所控制的系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控,以確保其可靠工作。
PLC每次上電后,還都要運(yùn)行自檢程序及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。這是系統(tǒng)程序配置了的,用戶可不干預(yù)。出現(xiàn)故障時(shí)有相應(yīng)的出錯(cuò)信號(hào)提示。
正是PLC在軟、硬件諸方面有強(qiáng)有力的可靠性措施,才