西門子CPU主機(jī)6ES7314-6BH04-0AB0
PLC使用的九大注意事項(xiàng)：
一、PLC自身故障判斷
一般來說，PLC是極其可靠的設(shè)備，出故障率很低。PLC的CPU等硬件損壞或軟件運(yùn)行出錯(cuò)的概率幾乎為零；PLC輸入點(diǎn)如不是強(qiáng)電入侵所致，幾乎也不會(huì)損壞；PLC輸出繼電器的常開點(diǎn)，若不是外圍負(fù)載短路或設(shè)計(jì)不合理，負(fù)載電流超出額定范圍，觸點(diǎn)的壽命也很長。-西門子PLC
因此，我們查找電氣故障點(diǎn)，重點(diǎn)要放在PLC的外圍電氣元件上，不要總是懷疑PLC硬件或程序有問題，這對(duì)快速維修好故障設(shè)備、快速恢復(fù)生產(chǎn)是十分重要的，因此筆者所談的PLC控制回路的電氣故障檢修，重點(diǎn)不在PLC本身，而是PLC所控制回路中的外圍電氣元件。
二、輸入輸出（I/O）模塊的選取
輸出模塊分為晶體管、雙向可控硅、接點(diǎn)型。晶體管型的開關(guān)速度更快（一般0.2ms），但負(fù)載能力更小，約0.2~0.3A、24VDC，適用于快速開關(guān)、 信號(hào)聯(lián)系的設(shè)備，一般與變頻、直流裝置等信號(hào)連接，應(yīng)注意晶體管漏電流對(duì)負(fù)載的影響。可控硅型優(yōu)點(diǎn)是無觸點(diǎn)、具有交流負(fù)載特性，負(fù)載能力不大。繼電器輸出具有交直流負(fù)載特點(diǎn)，負(fù)載能力大。常規(guī)控制中一般首先選用繼電器觸點(diǎn)型輸出，缺點(diǎn)是開關(guān)速度慢，一般在10ms左右，不適于高頻開關(guān)應(yīng)用。
三、接地問題
PLC系統(tǒng)接地要求比較嚴(yán)格，更好有獨(dú)立的專用接地系統(tǒng)，還要注意與PLC有關(guān)的其他設(shè)備也要可靠接地。多個(gè)電路接地點(diǎn)連接在一起時(shí)，會(huì)產(chǎn)生意想不到的電流，導(dǎo)致邏輯錯(cuò)誤或損壞電路。而產(chǎn)生不同的接地電勢(shì)的原因，通常是由于接地點(diǎn)在物理區(qū)域上被分隔的太遠(yuǎn)， 當(dāng)相距很遠(yuǎn)的設(shè)備被通信電纜或傳感器連接在一起的時(shí)候，電纜線和地之間的電流就會(huì)流經(jīng)整個(gè)電路，即使在很短的距離內(nèi)，大型設(shè)備的負(fù)載電流也可以在其與地電勢(shì)之間產(chǎn)生變化，或者通過電磁作用直接產(chǎn)生不可預(yù)知的電流。在不正確的接地點(diǎn)的電源之間，電路中有可能產(chǎn)生毀滅性的電流， 以至于破壞設(shè)備。PLC系統(tǒng)一般選用一點(diǎn)接地方式。為了提高抗共模干擾能力，對(duì)于模擬信號(hào)可以采用屏蔽浮地技術(shù)，即信號(hào)電纜的屏蔽層一點(diǎn)接地，信號(hào)回路浮空，與大地絕緣電阻應(yīng)不小于50MΩ。
四、消除線間電容避免誤動(dòng)作
電纜的各導(dǎo)線間都存在電容，合格的電纜能把此容值限制在一定范圍之內(nèi)。即使是合格的電纜，當(dāng)電纜長度超過一定長度時(shí)，各線間的電容容值也會(huì)超過所要求的值，當(dāng)把此電纜用于PLC輸入時(shí)，線間電容就有可能引起PLC的誤動(dòng)作，會(huì)出現(xiàn)許多無法理解的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：明接線正確，但PLC卻沒有輸入；PLC應(yīng)該有的輸入沒有，而不應(yīng)該有的卻有，即PLC輸入互相干擾。為解決這一問題，應(yīng)當(dāng)做到：
1.使用電纜芯絞合在一起的電纜；
2.盡量縮短使用電纜的長度；
3.把互相干擾的輸入分開使用電纜；
4.使用屏蔽電纜。
五、抗干擾處理
工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境比較惡劣，存在著許多高低頻干擾。這些干擾一般是通過與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連的電纜引入PLC的。除了接地措施外，在電纜的設(shè)計(jì)選擇和敷設(shè)施工中，應(yīng)注意采取一些抗干擾措施：
1.模擬量信號(hào)屬于小信號(hào)，極易受到外界干擾的影響，應(yīng)選用雙層屏蔽電纜；高速脈沖信號(hào)（如脈沖傳感器、計(jì)數(shù)碼盤等）應(yīng)選用屏蔽電纜，既防止外來的干擾，也防止高速脈沖信號(hào)對(duì)低電平信號(hào)的干擾；
2.PLC之間的通信電纜頻率較高，一般應(yīng)選用廠家提供的電纜，在要求不高的情況下，可以選用帶屏蔽的雙絞線電纜；
3.模擬信號(hào)線、直流信號(hào)線不能與交流信號(hào)線在同一線槽內(nèi)走線；
4.控制柜內(nèi)引入引出的屏蔽電纜必須接地，應(yīng)不經(jīng)過接線端子直接與設(shè)備相連；
5.交流信號(hào)、直流信號(hào)和模擬信號(hào)不能共用一根電纜，動(dòng)力電纜應(yīng)與信號(hào)電纜分開敷設(shè)；
6. 在現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)時(shí)，解決干擾的方法有：對(duì)受干擾的線路采用屏蔽線纜，重新敷設(shè)；在程序中加入抗干擾濾波代碼。
六、標(biāo)記輸入輸出，方便檢修
PLC控制著一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，所能看到的是上下兩排錯(cuò)開的輸入輸出繼電器接線端子、對(duì)應(yīng)的指示燈及PLC編號(hào)，就像一塊有數(shù)十只腳的集成電路。任何一個(gè)人如果不看原理圖來檢修故障設(shè)備，會(huì)束手無策，查找故障的速度會(huì)特別慢。鑒于這種情況，我們根據(jù)電氣原理圖繪制一張表格，貼在設(shè)備的控制臺(tái)或控制柜上，標(biāo)明每個(gè)PLC輸入輸出端子編號(hào)與之相對(duì)應(yīng)的電器符號(hào)，中文名稱，即類似集成電路各管腳的功能說明。有了這張輸入輸出表格，對(duì)于了解操作過程或熟悉本設(shè)備梯形圖的電工就可以展開檢修了。但對(duì)于那些對(duì)操作過程不熟悉，不會(huì)看梯形圖的電工來說，就需要再繪制一張表格：PLC輸入輸出邏輯功能表。該表實(shí)際說明了大部分操作過程中輸入回路（觸發(fā)元件、關(guān)聯(lián)元件）和輸出回路（執(zhí)行元件）的邏輯對(duì)應(yīng)關(guān)系。實(shí)踐證明如果你能熟練利用輸入輸出對(duì)應(yīng)表及輸入輸出邏輯功能表，檢修電氣故障，不帶圖紙，也能輕松自如。
七、通過程序邏輯推斷故障
現(xiàn)在工業(yè)上經(jīng)常使用的PLC種類繁多，對(duì)于低端的PLC而言，梯形圖指令大同小異，對(duì)于中機(jī)，如S7-300，許多程序是用語言表編的。實(shí)用的梯形圖必須有中文符號(hào)注解，否則閱讀很困難，看梯形圖前如能大概了解設(shè)備工藝或操作過程，看起來比較容易。若進(jìn)行電氣故障分析，一般是應(yīng)用反查法或稱反推法，即根據(jù)輸入輸出對(duì)應(yīng)表，從故障點(diǎn)找到對(duì)應(yīng)PLC的輸出繼電器，開始反查滿足其動(dòng)作的邏輯關(guān)系。經(jīng)驗(yàn)表明，查到一處問題，故障基本可以排除，因?yàn)樵O(shè)備同時(shí)發(fā)生兩起及兩起以上的故障點(diǎn)是不多的。
八、充分合理利用軟、硬件資源
1.不參與控制循環(huán)或在循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC；多重指令控制一個(gè)任務(wù)時(shí)，可先在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個(gè)輸入點(diǎn)；
2.盡量利用PLC內(nèi)部功能軟元件，充分調(diào)用中間狀態(tài)，使程序具有完整連貫性，易于開發(fā)。同時(shí)也減少硬件投入，降低了成本；
3.條件允許的情況下更好獨(dú)立每一路輸出，便于控制和檢查，也保護(hù)其它輸出回路；當(dāng)一個(gè)輸出點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)只會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)輸出回路失控；
4.輸出若為正/反向控制的負(fù)載，不僅要從PLC內(nèi)部程序上聯(lián)鎖，并且要在PLC外部采取措施，防止負(fù)載在兩方向動(dòng)作；
5.PLC緊急停止應(yīng)使用外部開關(guān)切斷，以確保安全。
九、其他注意事項(xiàng)
1.不要將交流電源線接到輸入端子上， 以免燒壞PLC；接地端子應(yīng)獨(dú)立接地，不與其它設(shè)備接地端串聯(lián)，接地線截面積不小于2mm2；
2.輔助電源功率較小，只能帶動(dòng)小功率的設(shè)備（光電傳感器等）；
3.一些PLC有一定數(shù)量的占有點(diǎn)數(shù)（即空地址接線端子），不要將線接上；
4.當(dāng)PLC輸出電路中沒有保護(hù)時(shí)，應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護(hù)裝置，防止負(fù)載短路造成損壞
連接I/O 并生成模板驅(qū)動(dòng)
選中FbDrive功能塊左側(cè)個(gè)引腳PZDIn1，并將它連接到前邊定義的符號(hào)表地址EU1101_ZW1，即是個(gè)狀態(tài)字，當(dāng)然也可以直接輸入地址，本例中地址為“IW512"，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)識(shí)別并顯示為對(duì)應(yīng)的符號(hào)地址，接下來一定要把報(bào)文的類型改為20, 如下圖。
圖2-9 連接變頻器首地址并設(shè)置報(bào)文類型
保存編譯生成模板驅(qū)動(dòng)后，按F5刷新，可以看到如下圖的CFC程序，PZDIn1至PZDin6和PZDOut1、PDZOut2都會(huì)自動(dòng)連線到相應(yīng)的符號(hào)表地址，并且Mode和DataXchg等管腳都自動(dòng)生成連線，如果發(fā)現(xiàn)MODE端沒有自動(dòng)連線，請(qǐng)檢查硬件組態(tài)與要求的是否一致。
圖2-10 生成模板驅(qū)動(dòng)后的FbDrive塊
2.4.3 FbDrive的常用引腳介紹
模板中的項(xiàng)目已經(jīng)對(duì)FBDRIVE和MOTSPCL塊進(jìn)行了相應(yīng)的連接, 主要連接介紹如下：
- MotSpdCL塊的Fwd和Rev經(jīng)過“OR"后連接到FbDrive的ON， 用于馬達(dá)的啟停；
- MotSpdCL塊的P_Rst連接到FbDrive的Ackn， 用于確認(rèn)變頻器的故障；
- MotSpdCL塊的SP_OUT輸出到FbDrive的SP_Li引腳，用于變頻器速度的給定；
- MotSpdCL塊的LocalAct輸出到FbDrive的Local引腳，當(dāng)馬達(dá)切換至本地后，變頻器能夠?qū)⒖刂茩?quán)釋放給本地操作；
- SP_OUT塊的Bad信號(hào)輸出到MotSpdCL的CSF引腳，當(dāng)變頻器自身有問題時(shí)，馬達(dá)塊報(bào)“CSF"故障；
- SP_OUT塊的Fault信號(hào)輸出到MotSpdCL的TRIP信號(hào)， 當(dāng)變頻器有故障時(shí)，馬達(dá)塊能停機(jī)并在之后確認(rèn)故障，注意需要在Trip引腳處取反，因?yàn)門rip是=1時(shí)表示正常；
- Zsw1_14是變頻器個(gè)狀態(tài)字的bit14，表示變頻器的正反轉(zhuǎn)反饋信號(hào)，等于1時(shí)表示正轉(zhuǎn)，等于0時(shí)表示反轉(zhuǎn)，通過與OP_EN（操作始能信號(hào)）相“與"后， 做為正反轉(zhuǎn)的反饋信號(hào)，連接到MotSpdCL塊的FbkFwd和FbkRev。
2.4.4 馬達(dá)塊和變頻器的速度匹配
在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)往往需要用到齒輪箱進(jìn)行減速，以獲得更大的扭矩，本文假定齒輪箱的減速比為10，如下圖所示：
圖2-11 現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用模型
生產(chǎn)中用戶更關(guān)心的是實(shí)際設(shè)備轉(zhuǎn)速或者線速度，如泵、導(dǎo)絲盤的軸速，而不是電機(jī)的軸速，如何實(shí)現(xiàn)畫面上直接設(shè)定設(shè)備轉(zhuǎn)速呢？
系統(tǒng)在Drive塊提供了SP_LiScale這個(gè)參數(shù)來進(jìn)行量程的轉(zhuǎn)換，它對(duì)應(yīng)的是負(fù)載在變頻器輸出頻率時(shí)的負(fù)載速度，馬達(dá)塊送來的給定值通過它折算后，變成0-16384 的整數(shù)值給變頻器，反之亦然，變頻器送來的第二個(gè)狀態(tài)字折算后送馬達(dá)塊顯示，下面具體介紹如下：
(1) 速度反饋：
SpeedLi是經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的速度反饋信號(hào)，它的轉(zhuǎn)換公式是：
SpeedLi =(PZDIn2* SP_LiScale)/16384 ，
(2) 速度給定：
FbDrive塊的SP_Li引腳接收馬達(dá)塊的給定信號(hào)，折算成對(duì)應(yīng)的速度給定值后通過PZDOut2引腳輸出到變頻器，公式如下：
PZDOut2=(SP_Li* SP_LiScale)/16384
在本例里變頻器頻率設(shè)置為50Hz， 對(duì)應(yīng)電機(jī)的軸頭速度為1500rpm，經(jīng)Gear減速后得到負(fù)載的轉(zhuǎn)速為150rpm/min， 在馬達(dá)的設(shè)定值面板里設(shè)定的是負(fù)載的轉(zhuǎn)速，而不是馬達(dá)的速度，為此，需要在FbDrive塊里設(shè)定好參數(shù)，以保證負(fù)載的實(shí)際轉(zhuǎn)速與面板設(shè)定的相等。
在本例中，齒輪箱的減速比為10，變頻器側(cè)設(shè)置50Hz為頻率，對(duì)應(yīng)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速為1500rpm/Min，經(jīng)過齒輪箱減速后負(fù)載轉(zhuǎn)速為150rpm/min， 所以SpeedLi應(yīng)設(shè)置為150，如下圖所示：
圖2-12 設(shè)置速度相關(guān)的參數(shù)
2.4.5 馬達(dá)塊里顯示變頻器的電流
在實(shí)際生產(chǎn)中，除了監(jiān)視設(shè)備的轉(zhuǎn)速外，通常還要監(jiān)視馬達(dá)的電流，F(xiàn)bDrive塊從變頻器取來電流值后，運(yùn)算后從引腳CurrentLi 輸出，可以將它直接連接到MotSpdCL塊的UserAna1引腳上，注意這兩個(gè)引腳都是隱藏的，需要用戶手動(dòng)去掉Invisible的屬性。
UserAna1引腳是馬達(dá)塊兩個(gè)輔助模擬量顯示之一，可以方便地在面板上顯示，為了在面板上顯示出注釋，需要對(duì)這個(gè)引腳的“Identifer"進(jìn)行組態(tài)， 例如：輸入 “current"，如下圖所示：
圖2-13 設(shè)置輔助模擬量顯示的標(biāo)識(shí)
運(yùn)行的效果如下所示：
圖2-14 輔助模擬量顯示的效果
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