对机电设备PLC技术安装改造方法探讨

关键词：中多小型企业企业设备

在现代工业企业设备的控制系统中多采用PLC控制, 可节省辅助时间, 大大提高生产效率, 为企业增加经济效益。但目前对于一些经济实力不强的小型企业, 更新设备的确需要不小的资金, 压力较大, 在这种情况下, 对于这些企业建议考虑将一些价格比较高的现有设备进行PLC技术改造。

在满足控制要求的前提前提下, 力求简单、节约, 做到操作简便、维修维护方便、系统安全可靠。在配置硬件时, 要考虑未来的发展, 要留有一定的余量, 以便于新功能的进一步开发。

1 改造过程

1.1 可行性调研

要了解改造后会带给企业多大的经济效益, 对同行企业有多大的应用价值, 改造成本与更新设备成本之间的价值差有多大, 最终决定是否可行。

1.2 产品工艺特性

任何一个PLC系统都是为了实现被控对象的工艺要求, 进一步提高生产效率、产品质量和生产安全, 故在改造时要最大限度地满足被控对象和和用户的基本要求, 应尽量进行新功能开发。

1.3 控制过程

要详细分析控制要求和控制电路, 故必须细致、全面地了解控制的全过程, 才能够确定PLC控制的基本方式、所要完成的动作、自动工作循环的组成、各个自动控制动作的循环顺序、必须的保护和连锁条件及故障指示等等。

2 I/O点数的选择

在选择PLC I/O点数时, 在满足控制要求的前提下, 要兼顾价格及备用余量, 即使这样, 还要留一定的余量。一般情况下, I/O点数要根据控制对象输入输出信号的实际需要, 再考虑10%~30%的余量即可。通常每增加一个点, PLC机的价格就增加一百元左右。在实际设计过程中, 也要适当考虑节约I/O点数, 可采用改进接线和优化程序的方法适当节约I/O点数, 例如以下几点。

(1) 分组输入:可以将几种工作方式分别使用的输入信号分成若干组, 因为PLC机在运行时只能使用其中的一组信号, 因此各组可共享输入点数, 这就有效地减少了输入点数。

(2) 控制功能相同的操作开关可以并联连接。

(3) 可以采用矩阵式的输入方式。

3 用户存储容量选择

用户存储容量是指PLC用于存储用户程序的存储容量, 它的大小是由用户控制程序的大小来决定的, 在此基础上适当考虑留有一定的余量 (20%~30%即可) , 可以按照下面的公式计算:

M=开关量I/O点数×10+模拟量通道数×100存储容量=M+M× (20%~30%)

3.1 选择合理的结构形式

可以选择整体式PLC机或者是模块式PLC机。整体式的I/O点平均价格比模块式的低, 而且具有体积小、结构紧凑等优点, 一般用于工艺过程比较固定的系统中, 但是功能不及模块式的灵活。模块式PLC机的各个部分以模块的形式插入机架的底板上, 组装在一个机架内, 输入输出部分也是模块式的, 所以配置灵活、装配方便、便于扩展, 一般的中型、大型等比较复杂的PLC机采用这种结构, 而且也能够适应于比较恶劣的生产环境。

3.2 选择适当的安装方式

可以根据具体情况选择远程序、集中式或者是多台联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件, 系统反应灵活, 而且成本比较低;大型复杂的系统选择常采用远程I/O式;多台联网式适合于多台分别互相独立控制的设备, 如果有些设备需要相互联系, 则可以增加通信模块。

3.3 功能的选择

PLC的主要功能有:逻辑运算、定时、计数、数据处理、人机对话、自检、记录、通讯等功能, 以开关量为主的控制系统可以选择小型PLC机。对于比较复杂的具有PID运算、闭环控制、通信联网等功能的控制系统, 可以选择中档和高档的PLC机。

4 进行I/O地址分配

这一个环节虽然不十分复杂, 但必须考虑周到, 尤其是在考虑节约I/O点数的情况下。在进行I/O地址分配时, 最好有一个自己比较好区分的规律, 以便于进行程序设计。

5 程序设计

程序设计可采用梯形图法或者是指令语句表法, 并在原有基础上认真分析, 使功能进一步完善。在工业控制中, 除了过程控制系统外, 大部分控制系统属于顺序控制系统。对新编制的PLC程序要反复调试, 调试的过程可以采用以下步骤。

5.1 程序检查

把已经编好的程序输入编程器中, 仔细进行检查, 在改正语法和数据错误后存入PLC的存储器中。

5.2 模拟运行

模拟系统的实际输入信号, 并在程序运行中, 在适当的时刻搬动开关接通或断开输入信号, 模拟各种机械动作, 使检测组件的状态发生变化, 同时观察PLC输出端状态指示灯的变化, 来确定程序执行情况, 并对照执行组件正确动作, 看程序是否有错误, 这一个过程要反复进行才能取得试验的成功。

5.3 实物调试

利用现场实际的主令组件、检测组件和执行组件组成模拟控制系统, 进一步检测组件的可靠性以及PLC的实际负载能力。

5.4 现场调试

这一步要在前几步都完成的情况下, 对系统安装完毕时才能进行, 对于一些具体的参数要进一步的现场整定。在反复调试检查没有问题时, 再把程序固化到EPROM中, 投入试运行。

6 系统安装

6.1 布线

(1) 动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线, 在隔离变压器与PLC的I/O线之间应采用双绞线连接。

(2) PLC远离干扰电源, 而且不能与高压电器安装在同一个开关柜内。

(3) PLC的输入与输出应分开走线, 开关量与模拟量也要分开, 模拟量信号的传送应采用屏蔽线, 屏蔽层应一端或两端接地, 接地电阻要小于屏蔽层电阻的10%。

(4) 为了防止外界信号的干扰, 基本单元与扩展单元以及功能模块的连接电缆应单独设置。

(5) 交流线与直流线不要用同一根电缆, 输出线尽量远离高压线和动力线。

6.2 I/O

端的接线输入线一般不长于30m, 而且尽量采用常开点的形式连接到输入端, 使编制的梯形图与原理图一致

输出组件应设有短路保护装置, 若使用感性负载, 继电器要选择寿命比较长的, 而且为了防止干扰, 也要采取一些相应的措施。

(1) 外部安全电路:为了防止异常不安全状态的发生, 要设置相应的保护电路, 如:急停电路、互锁保护电路、电源过载保护电路、重大故障的报警及防护电路等。

(2) PLC要可靠地接地:良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件, 为了避免偶发电压冲击的危害, PLC的接地线与机器的接地端相接, 接地线的面积应不小于2mm2, 接地电阻要小于100Ω, 若用到扩展单元, 其接地点应与基本单元接地点接在一起, 禁止PLC与其它设备共享接地点, 而且接地尽量靠近PLC。