10 niezbędnych praktycznych wskazówek dotyczących sterowników PLC
10 niezbędnych praktycznych wskazówek dotyczących sterowników PLC
W codziennych zastosowaniach sterowników PLC opanowanie tych praktycznych wskazówek może zwiększyć wydajność i skuteczność. Oto dziesięć kluczowych technik, o których warto pamiętać:
1. Problemy z uziemieniem
Systemy PLC mają rygorystyczne wymagania dotyczące uziemienia. Zalecany jest niezależny, dedykowany system uziemiający, a cały powiązany sprzęt powinien być odpowiednio uziemiony. Podłączenie wielu punktów uziemiających obwód może spowodować nieoczekiwane prądy, prowadzące do błędów logicznych lub uszkodzenia obwodu. Dzieje się tak często, gdy punkty uziemiające są fizycznie oddzielone i połączone za pomocą kabli komunikacyjnych lub czujników. W systemach PLC zazwyczaj stosuje się uziemienie jednopunktowe. Aby zwiększyć odporność na zakłócenia w trybie wspólnym, dla sygnałów analogowych można zastosować technologię ekranowanego uziemienia pływającego. Polega to na jednopunktowym uziemieniu ekranu kabla sygnałowego i pływającej pętli sygnałowej, przy rezystancji izolacji od masy nie mniejszej niż 50MΩ.
2. Radzenie sobie z zakłóceniami
Środowiska przemysłowe są podatne na zakłócenia o wysokiej i niskiej częstotliwości, często wprowadzane przez kable podłączone do sprzętu na miejscu. Oprócz prawidłowego uziemienia, podczas projektowania, doboru i instalacji kabli należy zastosować następujące środki przeciwzakłóceniowe:
W przypadku sygnałów analogowych należy stosować kable podwójnie ekranowane.
W przypadku sygnałów impulsowych o dużej szybkości należy używać kabli ekranowanych, aby zapobiec zakłóceniom zewnętrznym i zakłóceniom z sygnałami o niskim poziomie.
W przypadku kabli komunikacyjnych PLC zalecane są kable dostarczone przez producenta. W mniej krytycznych zastosowaniach można zastosować ekranowaną skrętkę dwużyłową.
Nie należy prowadzić analogowych przewodów sygnałowych, przewodów sygnałowych prądu stałego i przewodów sygnałowych prądu przemiennego w tym samym kanale.
Kable ekranowane wchodzące lub wychodzące z szaf sterowniczych muszą być bezpośrednio uziemione do sprzętu, bez przechodzenia przez zaciski.
Sygnały AC, sygnały DC i sygnały analogowe nie powinny dzielić tego samego kabla. Kable zasilające należy prowadzić oddzielnie od kabli sygnałowych.
Aby zaradzić zakłóceniom na miejscu, użyj kabli ekranowanych dla dotkniętych linii i zainstaluj je ponownie. Alternatywnie dodaj do programu kod filtrujący przeciwzakłóceniowy.
3. Eliminacja pojemności między liniami, aby zapobiec nieprawidłowemu działaniu
Pomiędzy przewodnikami dowolnego kabla istnieje pojemność. Nawet kwalifikowane kable mają pewien zakres pojemności. Jednakże, gdy długość kabla przekracza zalecane limity, pojemność między liniami może powodować nieprawidłowe działanie sterownika PLC. Może to skutkować niewytłumaczalnymi zjawiskami, takimi jak prawidłowe okablowanie, ale brak reakcji na wejścia PLC lub wejścia PLC zakłócają się nawzajem. Aby rozwiązać ten problem:
Używaj kabli ze skręconymi żyłami.
Minimalizuj długość kabla.
Oddziel wejścia zakłócające za pomocą dedykowanych kabli.
Używaj kabli ekranowanych.
4. Wybór modułów wyjściowych
Moduły wyjściowe są dostępne w wersjach tranzystorowych, triakowych i przekaźnikowych:
Moduły typu tranzystorowego oferują najszybszą prędkość przełączania (zwykle 0,2 ms), ale mają najniższą obciążalność (0,2 - 0,3 A, 24 VDC). Nadają się do urządzeń szybko przełączających i związanych z sygnałem i są powszechnie stosowane w przetwornicach częstotliwości i urządzeniach prądu stałego. Należy zwrócić uwagę na wpływ prądu upływu tranzystora na obciążenia.
Moduły typu triak są bezstykowe i nadają się do obciążeń prądu przemiennego, ale mają ograniczoną obciążalność.
Moduły typu przekaźnikowego obsługują obciążenia AC i DC oraz charakteryzują się dużą obciążalnością. Są zazwyczaj pierwszym wyborem w przypadku konwencjonalnego sterowania, ale mają mniejszą prędkość przełączania (około 10 ms), co czyni je nieodpowiednimi do zastosowań o wysokiej częstotliwości.
5. Postępowanie z nadmiernym napięciem i prądem falownika
Podczas zmniejszania prędkości poprzez zmniejszenie ustawionej wartości silnik może przejść w tryb hamowania regeneracyjnego. Energia przekazywana z powrotem do falownika podnosi napięcie na kondensatorze filtra, potencjalnie uruchamiając zabezpieczenie przed przepięciem. Aby rozwiązać ten problem, należy dodać zewnętrzny rezystor hamowania w celu rozproszenia energii regenerowanej.
Gdy falownik napędza wiele małych silników, awaria przetężenia w jednym silniku może spowodować awarię falownika, zatrzymującą wszystkie podłączone silniki. Aby temu zapobiec, należy zainstalować transformator separujący 1:1 po stronie wyjściowej falownika. Zapewnia to ograniczenie prądów zwarciowych do transformatora, chroniąc falownik przed wyłączeniem.
6. Etykietowanie wejść i wyjść w celu łatwej konserwacji
Sterowniki PLC sterują złożonymi systemami z licznymi zaciskami przekaźników wejściowych i wyjściowych, lampkami kontrolnymi i numeracją PLC. Aby uprościć rozwiązywanie problemów:
Utwórz tabelę na podstawie schematu elektrycznego i umieść ją na panelu sterowania urządzenia lub szafce. Wypisz numery zacisków wejściowych i wyjściowych sterownika PLC wraz z odpowiadającymi im symbolami elektrycznymi i chińskimi nazwami.
Dla tych, którzy nie są zaznajomieni z procesem operacyjnym lub schematami drabinkowymi, opracuj tabelę funkcji logicznych wejść i wyjść sterownika PLC. Ta tabela przedstawia logiczne zależności między obwodami wejściowymi i wyjściowymi podczas pracy.
7. Diagnoza usterek przy użyciu logiki programu
Przy dużej różnorodności dostępnych sterowników PLC, instrukcje schematu drabinkowego dla sterowników PLC niższej klasy są zasadniczo podobne. W przypadku wysokiej klasy sterowników PLC, takich jak S7 - 300, wiele programów jest napisanych w tekście strukturalnym. Praktyczne diagramy drabinkowe powinny zawierać adnotacje dotyczące chińskich symboli, aby ułatwić zrozumienie. Podczas analizy usterek elektrycznych powszechnie stosuje się metodę wyszukiwania wstecznego. Rozpoczynając od punktu uszkodzenia, zlokalizuj odpowiedni przekaźnik wyjściowy PLC i prześledź powiązania logiczne wymagane do jego aktywacji. Doświadczenie pokazuje, że identyfikacja jednego problemu zazwyczaj rozwiązuje usterkę, ponieważ wiele jednoczesnych usterek jest rzadkie.
8. Ocena błędów PLC
Sterowniki PLC są wysoce niezawodne i mają niski wskaźnik awaryjności. Awarie sprzętu, takie jak uszkodzenie sterownika PLC lub procesora, czy też błędy oprogramowania, prawie nie występują. Mało prawdopodobne jest, aby punkty wejściowe sterownika PLC uległy awarii, chyba że zostaną poddane zakłóceniom wysokiego napięcia. Podobnie styki przekaźnika wyjściowego PLC mają długą żywotność, chyba że zostaną przeciążone z powodu zwarć obciążenia peryferyjnego lub wad konstrukcyjnych. Podczas rozwiązywania problemów z usterkami elektrycznymi należy skupić się na peryferyjnych komponentach elektrycznych, zamiast podejrzewać problemy ze sprzętem lub oprogramowaniem sterownika PLC. Takie podejście ma kluczowe znaczenie dla szybkich napraw i minimalizacji przestojów produkcyjnych.
9. Pełne wykorzystanie zasobów oprogramowania i sprzętu
Polecenia, które nie są związane z pętlą sterowania lub zostały aktywowane przed pętlą, można wykluczyć ze sterownika PLC.
Gdy wiele poleceń steruje pojedynczym zadaniem, można je połączyć równolegle zewnętrznie przed połączeniem z punktem wejściowym.
Wykorzystuj wewnętrzne miękkie komponenty sterownika PLC i stany pośrednie, aby zapewnić integralność i ciągłość programu, ułatwiając rozwój i redukując koszty sprzętu.
Tam, gdzie to możliwe, należy trzymać każde wyjście osobno, aby ułatwić kontrolę i inspekcję oraz chronić inne obwody wyjściowe. Błąd w jednym punkcie wyjściowym będzie miał wpływ tylko na odpowiadający mu obwód wyjściowy.
W przypadku wyjść sterujących obciążeniami dwukierunkowymi należy wdrożyć blokadę zarówno w programie PLC, jak i zewnętrznie, aby zapobiec dwukierunkowemu ruchowi obciążenia.
Aby zapewnić bezpieczeństwo, wyłączniki awaryjne dla sterowników PLC powinny wykorzystywać zewnętrzne przełączniki.
10. Inne środki ostrożności
Nigdy nie podłączaj przewodów zasilających prądu przemiennego do zacisków wejściowych sterownika PLC, aby uniknąć uszkodzenia sterownika PLC.
Zaciski uziemiające powinny być uziemione niezależnie, a nie połączone szeregowo z innym sprzętem. Przewód uziemiający powinien mieć przekrój poprzeczny nie mniejszy niż 2 mm².
Zasilacze pomocnicze mają ograniczoną pojemność i mogą zasilać jedynie urządzenia o małej mocy, takie jak czujniki fotoelektryczne.
Niektóre sterowniki PLC mają pewną liczbę niewykorzystanych zacisków adresowych. Nie podłączaj do nich przewodów.
Jeśli w obwodzie wyjściowym PLC nie ma urządzenia zabezpieczającego, należy włączyć bezpieczniki lub inne urządzenia zabezpieczające w obwodzie zewnętrznym, aby zapobiec uszkodzeniu systemu przez zwarcia obciążenia.