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PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化,入開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流轉(zhuǎn)動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等,都通過輸電線路到電源邊。PLC電源通常采用隔離電源,但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實際上,由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在,隔離是不可能的。
(4)來自信號線引入的干擾
與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類信號之外,總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑:一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾,這往往被忽略;二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾,即信號線上的外部感應(yīng)干擾,這是很嚴(yán)重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低,嚴(yán)重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng),還將導(dǎo)致信號間互相干擾,引起共地系統(tǒng)總線回流,造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機(jī)。PLC控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)相當(dāng)嚴(yán)重,由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。
?。?)來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾
接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正確的接地,既能抑制電磁干擾的影響,又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴(yán)重的干擾信號,使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均,不同接地點間存在地電位差,引起地環(huán)路電流,影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地,如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地,就存在地電位差,有電流流過屏蔽層,當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)加雷擊時,地線電流將更大。
此外,屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路,在變化磁場的作用下,屏蔽層內(nèi)有會出現(xiàn)感應(yīng)電流,通過屏蔽層與芯線之間的耦合,干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂,所產(chǎn)生的地環(huán)流可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布,影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低,邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲,造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降,引起對信號測控的嚴(yán)重失真和誤動作。
(6)來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾
主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生,如邏輯電路
互輻射及其對模擬電路的影響,模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于PLC制造廠對系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行電磁兼容設(shè)計的內(nèi)容,比較復(fù)雜,作為應(yīng)用部門是無法改變,可不多考慮,但要選擇具有較多應(yīng)用實績或經(jīng)過考驗的系統(tǒng)。
西門子S7-300PLC組織塊OB及其應(yīng)用 OB10
OB10可按下列間隔運(yùn)行:
Once(一次):只在特定日期和時間執(zhí)行一次。 字串7
Every minute:從特定日期和時間開始,每分鐘執(zhí)行一次。 字串9
Hourly:從某一特定日期和時間開始,每小時執(zhí)行一次。
Daily:從某一特定日期和時間開始,每天執(zhí)行一次。
Weekly:從某一特定日期和時間開始,每周執(zhí)行一次。 字串9
Monthly:從某一特定日期和時間開始,每月執(zhí)行一次。 字串7
Annually:從某一特定日期和時間開始,每年執(zhí)行一次。 字串6
OB10的起始時刻和間隔時間設(shè)置:
1. 過定義OB10執(zhí)行的起始時刻(日期和/或時間)和間隔時間對OB10進(jìn)行配置。 字串2
2. 通過S7組態(tài)工具配置CPU的日時鐘的中斷參數(shù)或者在程序中調(diào)用SFC28(SET-TINT)設(shè)置時間。
3. 通過S7組態(tài)工具在CPU的日時鐘中斷參數(shù)塊中選擇激活項, 字串5
4. 在程序中調(diào)用SFC30(ACT-TINT)來激活OB10。
PLC順序控制系統(tǒng)的幾種簡易設(shè)計方法
引言
在生產(chǎn)機(jī)械的自動控制領(lǐng)域,PLC順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用量大面廣。然而,工藝不同的生產(chǎn)機(jī)械要求設(shè)計不同的控制系統(tǒng)梯形圖。目前,不少電氣設(shè)計人員仍然采用經(jīng)驗設(shè)計法來設(shè)計PLC順序控制系統(tǒng),不僅設(shè)計效率低,容易出差錯,而且設(shè)計階段難以發(fā)現(xiàn)錯誤,需要多次調(diào)試、修改才符合設(shè)計要。本文提出的4種簡易設(shè)計方法,能快速地一次設(shè)計成功PLC順序控制系統(tǒng)。
順序控制系統(tǒng)的特點及設(shè)計思路
1.特點順序控制系統(tǒng)是指按照預(yù)定的受控執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作順序及相應(yīng)的轉(zhuǎn)步條件,一步一步進(jìn)行的自動控制系統(tǒng)。其受控設(shè)備通常是動作順序不變或相對固定的生產(chǎn)機(jī)械。這種控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)步主令信號大多數(shù)是行程開關(guān)(包括有觸點或無觸點行程開關(guān)、光電開關(guān)、干簧管開關(guān)、霍爾元件開關(guān)等位置檢測開關(guān)),有時也采用壓力繼電器、時間繼電器之類的信號轉(zhuǎn)換元件作為某些步的轉(zhuǎn)步主令信號。
為了使順序控制系統(tǒng)工作可靠,通常采用步進(jìn)式順序控制電路結(jié)構(gòu)。所謂步進(jìn)式順序控制,是指控制系統(tǒng)的任一程序步(以下簡稱步)的得電必須以前一步的得電并且本步的轉(zhuǎn)步主令信號已發(fā)出為條件。對生產(chǎn)機(jī)械而言,受控設(shè)備任一步的機(jī)械動作是否執(zhí)行,取決于控制系統(tǒng)前一步是否已有輸出信號及其受控機(jī)械動作是否已完成。若前一步的動作未完成,則后一步的動作無法執(zhí)行。這種控制系統(tǒng)的互鎖嚴(yán)密,即便轉(zhuǎn)步主令信號元件失靈或出現(xiàn)誤操作,亦不會導(dǎo)致動作順序錯亂。
2.設(shè)計思路本文提出的4種簡易設(shè)計方法都是先設(shè)計步進(jìn)階梯,在步進(jìn)階梯實現(xiàn)由轉(zhuǎn)步主令信號控制輔助繼電器得失電;然后根據(jù)步進(jìn)階梯設(shè)計輸出階梯,在輸出階梯實現(xiàn)由輔助繼電器控制輸出繼電器得失電。這4種設(shè)計法所設(shè)計的梯形圖電路結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的指令應(yīng)適用于大多數(shù)PLC機(jī)型,具有通用性。
由于各種PLC機(jī)型的編程元件代號及其編號不盡相同,為便于闡述,本文約定:所有梯形圖中的輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器(又稱內(nèi)部繼電器)的代號分別為:X、Y、M。設(shè)計中所用到的某些功能指令,如置位指令約定為S×,復(fù)位指令為R×;移位指指令為SR×。其中的“×”表示編程元件的編號,用十進(jìn)制數(shù)表示。用這些方法設(shè)計實際的控制系統(tǒng)時,應(yīng)將編程元件代號和編號變換成所選用的PLC機(jī)型對應(yīng)的代號和編號。
下面分別介紹各種設(shè)計方法。其中,前3種方法的設(shè)計依據(jù)都是圖1所示的順序控制流程。圖中,步1的轉(zhuǎn)步主令信號X0為連接啟動按鈕的輸入繼電器(為簡明起見,后述的轉(zhuǎn)步主令信號均省去“輸入繼電器”幾個字,只提輸入信號),X1為原位開關(guān)信號,X2、X3、X4分別為步2、3、4的轉(zhuǎn)步主令開關(guān)信號。M1~M5分別為各步的受控輔助繼電器。Y1~Y4分別為各步受控的輸出繼電器。
一、逐步得電同步失電型步進(jìn)順序控制系統(tǒng)設(shè)計法
如圖2所示,這種設(shè)計方法是根據(jù)“與”、“或”、“非”的基本邏輯關(guān)系,設(shè)計成串聯(lián)、并聯(lián)或串、并聯(lián)復(fù)合的電路結(jié)構(gòu)。
1.步進(jìn)階梯的設(shè)計步進(jìn)階梯的結(jié)構(gòu)
如圖2a所示。步1的M1得電條件是受控機(jī)械原位開關(guān)X1處于壓合狀態(tài)(若受控機(jī)械有多個執(zhí)行機(jī)構(gòu),則要求每個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原位開關(guān)均處于壓合狀態(tài)),滿足原位條件后按起動按鈕X0才能得電。M1得電后自鎖,并為步2提供步進(jìn)條件信號(M1的常開觸點)。步1的執(zhí)行動作完成時觸發(fā)的行程開關(guān)信號X2作為步2的轉(zhuǎn)步條件信號。步2的M2的輸入滿足其步進(jìn)條件和轉(zhuǎn)步條件后得電自鎖,并為步3提供步進(jìn)條件信號。按此規(guī)律即可實現(xiàn)后續(xù)每一工作步輔助繼電器的得電和自鎖。停止步M5的步進(jìn)條件信號和轉(zhuǎn)步條件信號分別為:后一個工作步M4發(fā)出的步進(jìn)條件信號(M4的常開觸點)和該步動作完成時所觸發(fā)的轉(zhuǎn)步信號X1。由于M5的得電信號令控制系統(tǒng)失電,所以M5的回路不自鎖,而且要將其常閉觸點串聯(lián)在步1回路的左端。從步2起后續(xù)各個步的回路構(gòu)成分支回路。一旦M5得電便使整個系統(tǒng)失電。如不用分支回路的結(jié)構(gòu),也可采用圖3所示的回路。即把M5常閉觸點分別串聯(lián)在每步輔助繼電器的回路上。應(yīng)該注意的是:無論工作步還是停止步,如果某步的轉(zhuǎn)步主令信號有多個,則應(yīng)將多個轉(zhuǎn)步主令信號互相串聯(lián)。
2.輸出階梯的設(shè)計輸出階梯
如圖2b所示。其設(shè)計方法是:(1)在控制流程圖中,找出某輸出繼電器M在哪一步開始得電和在哪一步開始失電,以此確定其得電信號(步進(jìn)階梯中使M開始得電的輔助繼電器常開觸點)和失電信號(步進(jìn)階梯中使M開始失電的輔助繼電器常閉觸點);(2)將得電信號、失電信號和受控輸出繼電器線圈串聯(lián)。如果某個輸出繼電器在一個工作循環(huán)中多次得電失電,則將每次得失電的串聯(lián)信號互相并聯(lián)即可。例如,圖1中輸出繼電器Y1要求在步1和步3得電,在其余步失電。在圖2b畫其控制回路時,將圖1所示的*次得電信號M1和*次失電信號M2串聯(lián),第二次得電信號M4和第二次失電信號串聯(lián),然后將二者并聯(lián)起來,再與Y1的線圈串聯(lián)便構(gòu)成Y1的控制回路。其余依此類推。
二、逐步得電逐步失電型步進(jìn)順序控制系統(tǒng)設(shè)計法
1.步進(jìn)階梯設(shè)計
按圖1所示的控制流程,采用逐步得電逐步失電型順序控制系統(tǒng)設(shè)計法設(shè)計的步進(jìn)階梯如圖4a所示,其電路結(jié)構(gòu)與圖3的不同點之一是每步的失電由下一步輔助繼電器的常閉接點控制;之二是步1回路必須串聯(lián)步2至后工作步4的輔助繼電器常閉觸點。以防電路工作時,因誤操作再次起動而導(dǎo)致控制順序錯亂。其余的電路結(jié)與圖3相同。
2.輸出階梯設(shè)計輸出階梯如圖4b所示,輸出繼電器的控制回路根據(jù)控制流程直觀確定。例如,輸出繼電器Y1要求在步1、3得電,則將步1、3的輔助繼電器M1、M3的常開觸點并聯(lián),再與Y1的線圈串聯(lián)即可。其余輸出繼電器的控制回路構(gòu)成方法與此相同。
(1) 負(fù)載啟動時機(jī)械制動控制過程
設(shè)定一個“升降起始頻率fsd當(dāng)變頻器的工作頻率上升到fsd時,將暫停上升。為了確保當(dāng)制動電磁鐵松開后,變頻器已能控制住重物的升降而不會溜鉤,所以,在工作頻率到達(dá)fsd的同時,變頻器將開始檢測電流,并設(shè)定檢測電流所需時間tsc;發(fā)出“松開指令當(dāng)變頻器確認(rèn)已經(jīng)有足夠大的輸出電流時,將發(fā)出一個“松開指令,使機(jī)械制動控制器開始通電;設(shè)定一個frd的維持時間trd,trd的長短應(yīng)略大于機(jī)械制動控制器從通電到*松開所需要的時間;變頻器將工作頻率上升至所需頻率
負(fù)載啟動的機(jī)械制動控制過程如圖2所示。
(2)負(fù)載停止時機(jī)械制動控制過程
設(shè)定一個“停止起始頻率fbs
當(dāng)變頻器的工作頻率下降到fbs(如3hz)時,變頻器將輸出一個“頻率到達(dá)信號,發(fā)出機(jī)械制動控制器斷電指令;
設(shè)定一個fbs的維持時間tbb
tbb的長短應(yīng)略大于機(jī)械制動控制器從開始釋放到*抱住所需要的時間;
變頻器將工作頻率下降至0
負(fù)載停止時機(jī)械制動控制過程過程如圖3所示。
2.3 工程型變頻器機(jī)械制動控制的應(yīng)用
2.3.1 工程型變頻器機(jī)械制動的方法
隨著高性能微處理器技術(shù)的發(fā)展以及dsp技術(shù)在變頻器中的應(yīng)用,變頻器不僅具備了*的控制性能而且擁有了強(qiáng)大數(shù)字編程處理能力。西門子公司6se70/6se71變頻器和abb公司acs800/acc800變頻器在內(nèi)部功能上都設(shè)計了機(jī)械制動控制功能,機(jī)械制動控制邏輯集成在變頻器的應(yīng)用中,用戶通過簡單的定義和硬線連接就可以實現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)械制動控制功能。工程型變頻器的機(jī)械制動控制思想是:變頻器應(yīng)用其采集到的各種信號,例如電流轉(zhuǎn)矩信號、速度信號、故障信號等在內(nèi)部通過邏輯計算得出一個開關(guān)機(jī)械制動控制器的信號,直接輸出信號控制機(jī)械制動控制器,同時產(chǎn)生一些控制信號(例如內(nèi)部給定使能、逆變器使能)來控制變頻器的運(yùn)行配合機(jī)械制動器的動作,該功能也可以利用機(jī)械制動控制器的檢測元件來檢測機(jī)械制動器是否正常。圖4所示為一個工程型變頻器機(jī)械制動控制的應(yīng)用原理圖。
2.3.2 工程型變頻器機(jī)械制動的控制過程
下面就以工程型變頻器機(jī)械制動控制功能實現(xiàn)的機(jī)械制動為例,描述負(fù)載在啟動、停止時機(jī)械制動器的運(yùn)行過程,工程型變頻器機(jī)械制動控制的過程如圖5所示。
(1)負(fù)載啟動時機(jī)械制動控制過程
設(shè)定一個“制動器打開時的啟動轉(zhuǎn)矩ts
當(dāng)變頻器的啟動指令以及外部速度給定使能信號都具備,變頻器開始工作,為保證開機(jī)械制動時電機(jī)有足夠的力矩,負(fù)載不至于下滑,設(shè)定一個打開制動器的門檻轉(zhuǎn)矩值ts,門檻信號也可以應(yīng)用電流信號;
發(fā)出“制動器打開指令
當(dāng)變頻器確認(rèn)已經(jīng)有足夠大的輸出轉(zhuǎn)矩(電流)時,其他邏輯條件都具備時將發(fā)出一個“制動器打開指令,使機(jī)械制動控制器開始通電;
設(shè)定一個“制動器打開時間tod
當(dāng)變頻器確認(rèn)機(jī)械制動器已經(jīng)打開,經(jīng)過“制動器打開時間tod后,通過控制功能控制內(nèi)部給定使能,使變頻器開始沿速度曲線升至所需速度。
負(fù)載啟動的機(jī)械制動控制過程見圖5中1到4所示過程。
(2) 負(fù)載停止時機(jī)械制動控制過程
設(shè)定一個“制動器閉合的轉(zhuǎn)速ncs
變頻器設(shè)定一個“制動器閉合的轉(zhuǎn)速ncs,為保證制動器閉合時電機(jī)有足夠的力矩,負(fù)載不至于下滑,設(shè)定一個關(guān)閉制動器的門檻轉(zhuǎn)矩值ncs,制動器閉合的門檻信號一般使用速度信號;
發(fā)出“制動器閉合指令
變頻器停止運(yùn)行時,當(dāng)外部給定使能和外部速度信號停止后,速度沿變頻器速度曲線下降,當(dāng)變頻器檢測到ncs(如5%額定速度)時,變頻器將輸出一個“制動器閉合信號,發(fā)出制動器斷電指令;