Cómo mejorar la confiabilidad de los sistemas PLC
El PLC tiene las ventajas de funciones sólidas, programación simple y fácil mantenimiento. En particular, tiene alta confiabilidad y gran adaptabilidad a entornos industriales hostiles. Es ampliamente utilizado en maquinaria, metalurgia, industria química y ligera. industria y energía eléctrica, automóvil y otros sectores industriales. La aplicación de PLC mejora en gran medida la eficiencia de control del equipo y la confiabilidad del sistema en comparación con el sistema de control de relé simple. Aunque el PLC tiene una alta confiabilidad y una fuerte capacidad antiinterferencias, en entornos demasiado hostiles o en una instalación y uso inadecuados, la información interna del PLC puede dañarse, lo que genera un caos en el control, e incluso los componentes internos y externos pueden dañarse, afectando el funcionamiento. funcionamiento normal del sistema. Para mejorar la confiabilidad del funcionamiento del sistema PLC, se debe prestar atención a los siguientes aspectos durante el uso.
1. Entorno de trabajo adecuado
1. Temperatura ambiente adecuada: cada fabricante tiene ciertas regulaciones sobre la temperatura ambiente del PLC. Por lo general, la temperatura ambiente permitida por el PLC es de aproximadamente 0 ~ 55 ℃. Por lo tanto, no instale componentes de calefacción debajo del PLC; debe haber un espacio adecuado de ventilación y disipación de calor alrededor del PLC.
2. Humedad ambiental adecuada: generalmente se requiere que la humedad relativa del aire en el entorno de trabajo del PLC sea inferior a 85 (sin condensación) para garantizar el rendimiento del aislamiento del PLC. La humedad excesiva también puede afectar la precisión de los dispositivos de entrada/salida analógica. Por lo tanto, el PLC no se puede instalar en lugares donde haya agua de condensación o lluvia.
3. Preste atención a la contaminación ambiental: el PLC no debe instalarse en lugares con una gran cantidad de contaminantes (como polvo, humo, polvo de hierro, etc.), gas de vela corrosivo y gases inflamables, especialmente. Gases corrosivos. Es fácil causar corrosión en componentes y placas de circuito impreso. Si solo se puede instalar en un lugar así, el PLC se puede encerrar si la temperatura lo permite o se puede instalar el PLC en una sala de control con un mayor grado de hermeticidad y se puede instalar un dispositivo de purificación de aire.
4. Mantener alejado de fuentes de vibración e impacto: el gabinete de control del PLC debe instalarse lejos de lugares con fuertes vibraciones e impactos, especialmente vibraciones continuas y frecuentes. Si es necesario, se pueden tomar medidas adecuadas para reducir los efectos de las vibraciones y los golpes para evitar que el cableado o los enchufes se aflojen.
5. Manténgase alejado de fuentes de interferencia fuertes: el PLC debe mantenerse alejado de fuentes de interferencia fuertes, como equipos de tiristores de alta potencia, equipos de alta frecuencia y equipos de gran potencia, etc. Al mismo tiempo, El PLC también debe mantenerse alejado de campos electromagnéticos fuertes y fuentes de radiación potentes, y de lugares donde se genere fácilmente electricidad estática fuerte.
2. Instalación y cableado razonables
1. Preste atención a la instalación de la fuente de alimentación
La fuente de alimentación es la principal forma de interferir con el PLC. Existen dos tipos de fuentes de alimentación para sistemas PLC: fuentes de alimentación externas y fuentes de alimentación internas. El PLC tiene cierta capacidad antiinterferencia contra las interferencias causadas por las líneas eléctricas. En entornos con requisitos de alta confiabilidad o interferencias de energía particularmente severas, se puede instalar un transformador de aislamiento blindado para reducir la interferencia entre el equipo y tierra. También se puede conectar un circuito de filtro LC en serie con el lado secundario del transformador de aislamiento. Al mismo tiempo, también se debe prestar atención a las siguientes cuestiones durante la instalación:
1) Es mejor utilizar pares trenzados para conectar el transformador de aislamiento al PLC y la fuente de alimentación de E/S para controlar la serie. interferencia de modo; 2) La línea de alimentación del sistema debe ser lo suficientemente gruesa como para reducir la caída de voltaje de la línea causada cuando se inicia el equipo de gran capacidad. 3) Cuando el circuito de entrada del PLC se alimenta mediante una fuente de alimentación de CC externa, es mejor; utilizar una fuente de alimentación regulada para garantizar la corrección de la señal de entrada. De lo contrario, el PLC podría recibir señales incorrectas.
2. Manténgase alejado del alto voltaje
El PLC no se puede instalar cerca de aparatos eléctricos de alto voltaje y cables de alto voltaje, y mucho menos de aparatos eléctricos de alto voltaje en el mismo gabinete de control. El PLC en el gabinete de control debe mantenerse alejado de cables de alto voltaje.
3. Cableado razonable
1) Las líneas de E/S, líneas de alimentación y otras líneas de control deben enrutarse por separado y tratar de no enrutarlas en la misma línea principal. 2) Es mejor enrutar las líneas de CA y de CC, las líneas de entrada y las líneas de salida por separado. 3) Es mejor tender los cables del interruptor y los cables de entrada/salida analógica por separado. Es mejor utilizar cables blindados para los cables de entrada/salida de señal analógica, y la capa protectora de la pantalla protectora debe estar conectada a tierra. 4) Un extremo del blindaje debe estar conectado a tierra. 5) Las líneas de E/S se utilizan mejor para señales analógicas y un extremo del blindaje debe estar conectado a tierra.
6) Es mejor tender las líneas de entrada/salida por separado y la capa de blindaje debe estar conectada a tierra. 7) Un extremo del blindaje debe estar conectado a tierra. Un extremo debe estar conectado a tierra. 4) El volumen de transmisión de señal del cable entre la unidad básica y la unidad de expansión del PLC es pequeño, de alta frecuencia y susceptible a interferencias. No se puede enterrar en la misma ranura que otros cables. 5) Al cablear el circuito de E/S del PLC, se deben utilizar terminales engarzados o cables de un solo hilo. No es adecuado utilizar cables trenzados de varios hilos para conectar directamente a los terminales del PLC, de lo contrario pueden producirse chispas fácilmente. 6) Un PLC instalado en el mismo gabinete de control que un PLC, aunque no está controlado por el componente inductivo del PLC, debe conectarse en paralelo con un RC o diodo para formar un circuito de supresión de arco.
3. Conexión a tierra correcta
Una buena conexión a tierra es una condición importante para el funcionamiento seguro y confiable del PLC. Para suprimir la interferencia, generalmente es mejor conectar a tierra el PLC por separado y usar dispositivos de conexión a tierra separados con otros equipos, como se muestra en la Figura 1 (a). También se puede usar una conexión a tierra común, como se muestra en la Figura. 1(b); sin embargo, está prohibido utilizar el método de conexión a tierra en serie como se muestra en la Figura 1(c), porque este método de conexión a tierra producirá una diferencia de potencial entre el PLC y el equipo.
Una buena conexión a tierra puede suprimir las interferencias agregadas a la fuente de alimentación y a los terminales de entrada y salida, y evitar que descargas de voltaje accidentales causen daños al PLC. El cable de tierra del PLC debe ser lo más corto posible y el punto de tierra debe estar lo más cerca posible del PLC. Al mismo tiempo, la resistencia a tierra debe ser lo más pequeña posible y la resistencia a tierra debe ser inferior a 10 Ω. Además, la unidad CPU del PLC debe estar conectada a tierra, y si se utilizan unidades de expansión de E/S, etc., la unidad CPU debe tener una diferencia de potencial con ellas. Las CPU deben tener el mismo cuerpo de tierra que las suyas y la resistencia del terminal de tierra de protección de cualquier unidad a tierra no puede ser superior a 10 Ω. Si es posible, se puede proporcionar un cable de tierra exclusivo para el PLC.
4. Enlaces de protección de seguridad necesarios
1. Protección contra cortocircuitos
Cuando el dispositivo de salida del PLC sufre un cortocircuito, para evitar daños a los componentes de salida internos del PLC, se debe instalar un fusible en el circuito de salida externo del PLC para protección contra cortocircuitos. Es una buena idea instalar un fusible en el circuito para cada carga.
2. Enclavamiento y medidas de enclavamiento
Además de garantizar la relación de enclavamiento de cada circuito en el programa, también se deben tomar medidas de enclavamiento de hardware cuando se realiza el cableado externo del PLC para garantizar. Para un funcionamiento seguro y confiable del sistema, como el control de avance y retroceso del motor, los contactos normalmente cerrados de los contactores KM1 y KM2 deben estar interbloqueados fuera del PLC. Cuando diferentes motores o aparatos eléctricos tienen requisitos de enclavamiento, es mejor realizar el enclavamiento de hardware fuera del PLC. Realizar enclavamientos de hardware y enclavamientos fuera del PLC es una práctica común en los sistemas de control PLC.
3. Protección contra pérdida de voltaje y medidas de parada de emergencia
La línea de alimentación de carga externa del PLC debe tener medidas de protección contra pérdida de voltaje cuando se restablezca el suministro de energía después de un corte de energía temporal. No presione el botón "Inicio". La carga externa del PLC no puede iniciarse por sí sola. Otra función de este método de cableado es que cuando se requiere un apagado de emergencia en circunstancias especiales, presionar el botón "detener" puede cortar el suministro de energía de la carga, independientemente del PLC.
5. Medidas de software necesarias
A veces, es posible que las medidas de hardware no puedan eliminar por completo el impacto de la interferencia. La adopción de ciertas medidas de software para cooperar puede mejorar la capacidad antiinterferencia y el rendimiento de. El sistema de control PLC la confiabilidad juega un buen papel.
1. Elimina la fluctuación de las señales de entrada de conmutación
En aplicaciones prácticas, algunas señales de entrada de conmutación se activarán y desactivarán debido a interferencias externas. Fenómeno de "jitter". Este fenómeno generalmente no tiene ningún impacto en el sistema de relé debido a la inercia electromagnética del relé. Sin embargo, en el sistema PLC, debido a la rápida velocidad de escaneo del PLC, el período de escaneo es mucho más corto que el tiempo de acción real. el relé, por lo que es posible que el PLC detecte señales inestables, lo que provocará resultados erróneos. Por lo tanto, se deben procesar algunas señales de "jitter" para garantizar que el sistema funcione correctamente.
Como se muestra en la Figura 2(a), la fluctuación de la entrada X0 provocará la fluctuación de la salida Y0. Puede utilizar un contador o temporizador para eliminar esta interferencia después de una programación adecuada. La Figura 2 (b) muestra el programa de diagrama de escalera para eliminar la fluctuación de la señal de entrada.
Cuando la inquietud perturba Si hay una falla, la causa de la falla se puede encontrar fácilmente con la ayuda del programa de autodiagnóstico y se puede restaurar el funcionamiento normal después de la eliminación. Una gran cantidad de prácticas de ingeniería han demostrado que la tasa de falla de los equipos de entrada y salida externos del PLC es mucho mayor que la tasa de falla del propio PLC. Cuando estos equipos fallan, el PLC generalmente no puede detectarlos y puede amplificar la falla hasta. el fuerte dispositivo de protección funciona y luego se apaga, provocando a veces incluso accidentes personales y de equipo. Después de una parada, también se necesita mucho tiempo para encontrar fallos. Para detectar fallas a tiempo, el PLC se apagará automáticamente y emitirá una alarma antes de que ocurra un accidente. Al mismo tiempo, para facilitar la búsqueda de fallas y mejorar la eficiencia del mantenimiento, se pueden utilizar programas de PLC para realizar autodiagnóstico y autodiagnóstico. procesamiento de fallas.
El PLC moderno tiene una gran cantidad de recursos de software. Por ejemplo, el PLC de la serie FX2N tiene miles de relés auxiliares, cientos de temporizadores y contadores, y existe un margen considerable para hacer uso de estos recursos. detección.
1) El tiempo requerido para cada paso del equipo mecánico de detección de tiempo de espera en acción es generalmente constante y no cambiará demasiado. Por lo tanto, estos tiempos pueden usarse como base y después del PLC. emite la señal, el correspondiente Cuando el actuador externo inicia la acción, se inicia el temporizador. El valor establecido por el temporizador es aproximadamente 20 veces más largo que la duración de la acción en circunstancias normales. Por ejemplo, si un actuador (como un motor) funciona durante 50 segundos en condiciones normales, el componente que acciona activará el interruptor de límite y señalará el final de la acción. Si el tiempo de acción del actuador supera los 60 s (es decir, correspondiente al tiempo establecido del temporizador) y el PLC no ha recibido la señal de fin de acción, el temporizador retrasa la apertura del contacto y envía una señal de fallo. Esta señal se detiene. el ciclo normal del programa e inicia los programas de visualización de alarmas y fallas para que los operadores y el personal de mantenimiento puedan identificar rápidamente el tipo de falla y tomar medidas oportunas para eliminar la falla.
2) Detección de errores lógicos Cuando el sistema funciona normalmente, existe una relación definida entre las señales de entrada y salida del PLC y las señales internas (como el estado del relé auxiliar si es anormal). Aparece una señal lógica, indica que hay una falla. Por lo tanto, puede preparar algunas relaciones lógicas anormales para fallas comunes. Una vez que la relación lógica anormal está en estado ON, debe procesarse de acuerdo con la falla. Por ejemplo, si dos finales de carrera operan durante el movimiento de una determinada máquina, las dos señales no se encenderán al mismo tiempo. Si se encienden al mismo tiempo, significa que al menos un final de carrera está atascado y. la máquina debe detenerse para su procesamiento.
3. Eliminar interferencias predecibles
Algunas interferencias se pueden predecir. Por ejemplo, cuando el PLC emite instrucciones para hacer funcionar el actuador (como un motor de alta potencia o un electroimán). A menudo va acompañado de chispas. La generación de señales de interferencia, como arcos, puede hacer que el PLC reciba información errónea. Cuando es probable que ocurran estas interferencias, se puede usar software para bloquear ciertas señales de entrada del PLC y luego cancelar el bloqueo una vez transcurrido el período de tendencia a interferencias.
6. Utilice sistemas redundantes o sistemas hot standby.
Algunos sistemas de control (como la industria química, la fabricación de papel, la metalurgia, las centrales nucleares, etc.) tienen requisitos de alta confiabilidad. El sistema de control falla, lo que resulta en la suspensión de la producción o daños al equipo, lo que causará grandes pérdidas económicas. Por lo tanto, simplemente mejorar la confiabilidad del sistema de control PLC en sí no puede cumplir con los requisitos. En sistemas de gran escala con requisitos de confiabilidad muy altos, a menudo se utilizan sistemas redundantes o sistemas de reserva activa para resolver eficazmente los problemas anteriores.
1. Sistema redundante
El llamado sistema redundante significa que hay una parte redundante en el sistema. Sin esta parte redundante, el sistema aún puede funcionar, pero cuando el sistema. falla, la pieza redundante puede ser reemplazada inmediatamente por la pieza fallida y el sistema continúa funcionando normalmente. Un sistema redundante significa que la parte más importante del sistema de control (como un módulo de CPU) consta de dos conjuntos de hardware idéntico. Cuando un conjunto falla, el otro puede controlarlo inmediatamente. El uso o no de dos conjuntos idénticos de módulos de E/S depende del grado de confiabilidad requerido por el sistema.
La Figura 3(a) muestra que los módulos de CPU funcionan en paralelo usando el mismo programa, un conjunto es el módulo de CPU principal y el otro es el módulo de CPU de respaldo. Durante el funcionamiento normal del sistema, las salidas del módulo de CPU en espera están desactivadas y el módulo de CPU principal controla el funcionamiento del sistema. Al mismo tiempo, el módulo de CPU principal actualiza continuamente los registros de imagen de E/S y otros registros del módulo de CPU de respaldo de forma sincrónica a través de la unidad de procesamiento redundante (RPU). Cuando el módulo de CPU principal envía un mensaje de falla, la RPU cambia la función de control a la CPU de respaldo dentro de uno a tres ciclos de escaneo.
2. Sistema de espera activo
La estructura del sistema de espera activo es más simple que la del sistema redundante. Aunque hay dos módulos de CPU ejecutando un programa al mismo tiempo, no hay ninguno. unidad de procesamiento redundante RPU. El cambio entre dos módulos de CPU en el sistema se logra a través del puerto de comunicación entre el módulo de CPU principal y el módulo de CPU de respaldo. Como se muestra en la Figura 3(b), dos CPU están conectadas entre sí a través de puertos de comunicación. Cuando el sistema falla, la CPU principal notifica a la CPU de respaldo e implementa la conmutación, y el proceso de conmutación es generalmente lento.
VII.Conclusión
La interferencia en el sistema de control PLC es un problema muy complejo Cuando la confiabilidad del PLC en sí es alta, los principales factores que afectan la confiabilidad del sistema de control son. Componentes de señal de entrada y componentes de actuador de salida. Mediante el uso de tecnología madura y componentes de entrada y salida de alta calidad, la asignación racional de recursos de software y hardware del PLC y el uso completo de los componentes internos del PLC para diseñar procedimientos de diagnóstico y detección de fallas para el sistema de control del PLC, se protegen las señales de error. de los componentes de entrada y evitar la salida. En caso de funcionamiento incorrecto de los componentes, la implementación de una protección dual suave y dura de los componentes clave puede garantizar que el sistema de control pueda funcionar de forma segura y confiable.