西门子6ES7223-1BM22-0XA8参数说明
PLC输入外部电路的外部节点形式共分为以下三种:
1、无源节点输入,即:开关节点输入。
2、NPN和PNP节点输入
3、二极管输入
下面,就这三种节点输入的形式及接线方式简单说明一下。
1、无源节点输入(开关量输入)
此种节点形式是PLC输入用的多的一种形式。使用此种形式时,只要注意PLC的输入公共端是共阳极还是共阴极就行了。如为共阳极,则通过开关节点引入的应该是负极,如为共阴极,则经过开关节点引入的应该是正极。如下图所示(括号内为共阳极时):
2、NPN和PNP节点输入
一些传感器或接近开关的输出节点是NPN或PNP节点形式。这时,做为PLC的输入是选NPN还是PNP节点,一方面要看要看PLC的接线形式而定,还要看传感器或接近开关的接线形式。下面举例来说明:
如下图所示,传感器的输出是NPN形式的。从图中负载接线可知,传感器动作时,输出0V(黑线④处)。这就要求,PLC的公共端(COM)是正极。对于此线路,当PLC的公共端接(CON)正极时,PLC的输入就只能用NPN形式。
下图正好当传感器动作时,其输出为正极(黑线④处)。此时,就要求PLC的公共端(COM)接负极。对于此线路,当PLC的公共端接负极时,PLC的输入就只能用PNP的形式。
PLC的输入节点到底是采用PNP还是NPN的形式,其实大不可必死记。只要明白PLC输入内部的电路原理就行了,即:采用PNP还是NPN节点,都必须保证PLC输入电路内部的光电耦合部分的发光二极管得电。
以上两例是以西门子PLC为例,西门子PLC输入内部线路的光电耦合的公共端可以是共阴极或共阳极,在考虑使用NPN或PNP输入时,可以改变公共端(COM)的正极或负极来分别使用;而对于三菱FX系列的PLC,因光电耦合的公共端是固定采用共阳极的,公共端只能接正极,输入也就只能使用NPN节点输入方式了。
3、串二极管输入
有时,需要在PLC的输入节点中串入一个发光二极管来为指示。如下图所示:
此时,一般PLC都会规定串入二极管的允许电压降及允许串入的二极管的个数。比如,上图所示的FX系列的PLC规定,发光二极管允许电压降为4V,多允许中时串入2个。
概述
自动化系统中所使用的各种类型PLC,有的是集中安装在控制室,有的是分散安装在生产现场的各单机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中,但PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置,在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施,故具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的可靠性,一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用,由于它直接和现场的I/O设备相连,外来干扰很容易通过电源线 或I/O传输线侵入,从而引起控制系统的误动作。PLC受到的干扰可分为外部干扰和内部干扰。在实际的生产环境下,外部干扰是随机的,与系统结构无关,且干扰源是无法消除的,只能针对具体情况加以限制;内部干扰与系统结构有关,主要通过系统内交流主电路,模拟量输入信号等引起,可合理设计系统线路来削弱和抑制内部干扰和防止外部干扰。要tigaoPLC控制系统的可靠性,就要从多方面tigao系统的抗干扰能力。
分析硬件电路,提出硬件抗干扰措施
1、PLC控制系统的安装和使用环境
PLC是专为工业控制设计的,一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。在PLC控制系统中,如果环境过于恶劣,或安装使用不当,会降低系统的可靠性。PLC使用环境温度通常在0℃ ~55℃范围内,应避免太阳光直接照射,安装位置应远离发热量大的器件,应保证有足够大的散热空间和通风条件。环境湿度一般应小于85%,以保证PLC有良好的绝缘。在含有腐蚀性气体、浓雾或粉尘的场合,需将PLC封闭安装。如果PLC安装位置有强烈的振动源,系统的可靠性也会降低,应采取相应的减振措施。
2 、PLC的电源与接地
PLC本身的抗干扰能力一般都很强。通常,只能将PLC的电源与系统的动力设备电源分开配线,对于电源线来的干扰,一般都有足够强的抑制能力。如果遇上特殊情况,电源干扰特别严重,可加接一个带屏蔽层的隔离变压器以减少设备与地之间的干扰,tigao系统的可靠性。如果一个系统中含有扩展单元,则其电源必须与基本单元共用一个开关控制,也就是说,它们的上电与断电必须进行。良好的接地是保证PLC安全可靠运行的重要条件。为了抑制附加在电源及输入端、输出端的干扰,应给PLC接专用地线,并且接地点要与其它设备分开,如图1(a)。若达不到这种要求,也可采用公共接地方式,如图1(b)。禁止采用串联接地方式,如图1(c),因为它会使各设备间产生电位差而引入干扰。接地线要足够粗,接地电阻要小,接地点应尽可能靠近PLC 。
接地的目的通常有两个,其一为了安全,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗干扰的重要措施之一。接地在消除干扰上起很大的作用。这里的接地是指决定系统电位的地,而不是信号系统归路的接地。在PLC控制系统中有许多悬浮的金属架,它们是惧空中干扰的空中线,需要有决定电位的地线。交流地是PLC控制系统供电所必需的,它通过变压器中心点构成供电两条回路之一。这条回路上的电流、各种谐波电流等是个严重的干扰源。交流地线、直流地线、模拟地和数字地等必须分开。数字地和模拟地的共点地好置悬浮方式。地线各点之间的电位差尽可能小,尽量加粗地线,有条件可采用环形地线。系统地端子(LG)是抗干扰的中性端子,通常不需要接地,可是,当电磁干扰比较严重时,这个端子需与接大地的端子(GR)连接。
3 、PLC的输入、输出设备
输入电路是PLC接受开关量、模拟量等输入信号的端口,其元器件质量的优劣、接线方式及是否牢靠也是影响控制系统可靠性的重要因素。以开关量输入为例,按钮、行程开关的触点接触要保持在良好状态,接线要牢固可靠。机械限位开关是容易产生故障的元件,设计时,应尽量选用可靠性高的接近开关代替机械限位开关。按钮触点的选择也影响到系统的可靠性。在设计电路时,应尽量选用可靠性高的元器件,对于模拟量输入信号来说,常用的有4~20mA、0~20mA直流电流信号;0~5V、0~10V直流电压信号,电源为直流24V。
对于开关量输出来说,PLC的输出有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出三种形式,具体选择哪种形式的输出应根据负载要求来决定,选择不当会使系统可靠性降低,严重时导致系统不能正常工作。如晶闸管输出只能用于交流负载,晶体管输出只能用于直流负载。PLC的输出端子带负载能力是有限的,如果超过了规定的大限值,必须外接继电器或接触器,才能正常工作。外接继电器、接触器、电磁阀等执行元件的质量,是影响系统可靠性的重要因素。常见的故障有线圈短路、机械故障造成触点不动或接触不良。这一方面可以通过选用高质量的元器件来tigao可靠性,另一方面,在对系统可靠性及智能化要求较高的场合,可以根据电路中电流异常的情况对输出单元的一些重点部位进行诊断,当检测到异常信号时,系统按程序自动转入故障处理,从而tigao系统工作的可靠性。若PLC输出端子接有感性元件,则应采取相应的保护措施,以保护PLC的输出触点。
为了防止或减少外部配线的干扰,交流输入、输出信号与直流输入、输出应分别使用各自的电缆;对于集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线、必须使用屏蔽电缆,屏蔽电缆在输入、输出侧悬空,而在控制侧接地,其处理方式如图2。
软件抗干扰措施
硬件抗干扰措施的目的是尽可能地切断干扰进入控制系统,但由于干扰存在的随机性,尤其是在工业生产环境下,硬件抗干扰措施并不能将各种干扰完全拒之门外,这时,可以发挥软件的灵活性与硬件措施相结合来tigao系统的抗干扰能力。
1、利用"看门狗"方法对系统的运动状态进行监控
PLC内部具有丰富的软元件,如定时器、计数器、辅助继电器等,利用它们来设计一些程序,可以屏蔽输入元件的误信号,防止输出元件的误动作。在设计应用程序时,可以利用"看门狗"方法实现对系统各组成部分运行状态的监控。如用PLC控制某一运动部件时,编程时可定义一个定时器作"看门狗"用,对运动部件的工作状态进行监视。定时器的设定值,为运动部件所需要的大可能时间。在发出该部件的动作指令时,启动"看门狗"定时器。若运动部件在规定时间内达到指定位置,发出一个动作完成信号,使定时器清零,说明监控对象工作正常;否则,说明监控对象工作不正常,发出报警或停止工作信号。
2 、消抖
在振动环境中,行程开关或按钮常常会因为抖动而发出误信号,一般的抖动时间都比较短,针对抖动时间短的特点,可用PLC内部计时器经过一定时间的延时,得到消除抖动后的可靠有效信号,从而达到抗干扰的目的。
3 、用软件数字滤波的方法tigao输入信号的信噪比
为了tigao输入信号的信噪比,常采用软件数字滤波来tigao有用信号真实性。对于有大幅度随机干扰的系统,采用程序限幅法,即连续采样五次,若某一次采样值远远大于其它几次采样的幅值,那么就舍去之。对于liuliang、压力、液面、位移等参数,往往会在一定范围内频繁波动,则采用算术平均法。即用n次采样的平均值来代替当前值。一般认为:liuliangn= 12,压力n=4合适。对于缓慢变化信号如温度参数,可连续三次采样,选取居中的采样值作为有效信号。对于具有积分器A/D转换来说,采样时间应取工频周期(20ms)的整数倍。实践证明其抑制工频干扰能力超过单纯积分器的效果
随着PLC的推广普及,PLC产品的种类和数量越来越多,功能也日趋完善。近年来,从美国、日本、德国等国引进的PLC产品及国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列、上百种型号。PLC的品种繁多,其结构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同,适用场合也各有侧重。合理选择PLC,对于tigaoPLC在控制系统中的应用起着重要作用。
1 机型的选择
PLC机型选择的基本原则是,在功能满足要求的前提下,选择可靠、维护使用方便以及性能价格比的优化机型。
在工艺过程比较固定、环境条件较好(维修量较小)的场合,建议选用整体式结构的PLC;其它情况则好选用模块式结构的PLC。
对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中,一般其控制速度无须考虑,选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。
而在控制比较复杂,控制功能要求比较高的工程项目中(如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等),可视控制规模及复杂程度来选用中档或机。其中机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。根据不同的应用对象,表1列出了PLC的几种功能选择。
表1 PLC的功能及应用场合
对于一个大型企业系统,应尽量做到机型统一。这样,同一机型的PLC模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理;其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的tigao和功能的开发;由于其外部设备通用,资源可以共享,配以上位计算机后即可把控制各独立系统的多台PLC联成一个多级分布式控制系统,这样便于相互通信,集中管理。
2 输入/输出的选择
PLC是一种工业控制系统,它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程,工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。
通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数,并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程,从而驱动各种执行机构来实现控制。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离,为了确保这些信息的正确无误,PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要,一般情况下,PLC都有许多I/O接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其它一些特殊模块,使用时应根据它们的特点进行选择。
2.1 确定I/O点数
根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时,应再增加10%~20%的备用量,以便随时增加控制功能。对于一个控制对象,由于采用的控制方法不同或编程水平不同,I/O点数也应有所不同。
表2列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数。
表2 典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数
2.2 开关量输入/输出
通过标准的输入/输出接口可从传感器和开关(如按钮、限位开关等)及控制(开/关)设备(如指示灯、报警器、电动机起动器等)接收信号。典型的交流输入/输出信号为24~240V,直流输入/输出信号为5~240V。
输入电路因制造厂家不同而不同,但有些特性是相同的。如用于消除错误信号的抖动电路;免于较大瞬态过电压的浪涌保护电路等。大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。
在评估离散输出时,应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔丝电路也许在开始时花费较多,但可能比在外部安装熔丝耗资要少。
2.3 模拟量输入/输出
模拟量输入/输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量liuliang、温度和压力,并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为-10~+10V、0~+10V、4~20mA或10~50mA。
一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口,可接收低电平信号,如RTD、热电偶等。一般来说,这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混合信号。
2.4 特殊功能输人/输出
在选择一台PLC时,用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准I/O实现的I/O限定如定位、快速输入、频率等 。此时用户应当考虑供销厂商是否提供有特殊的有助于大限度减小控制作用的模块。有些特殊接口模块自身能处理一部分现场数据,从而使CPU从耗时的任务处理中解脱出来。
2.5 智能式输入/输出
当前,PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的输入/输出模块。一般智能式输入/输出模块本身带有处理器,可对输入或输出信号作预先规定的处理,并将处理结果送入CPU或直接输出,这样可tigaoPLC的处理速度并节省存储器的容量。
智能式输入/输出模块有高速计数器(可作加法计数或减法计数)、凸轮模拟器(用作编码输人)、带速度补偿的凸轮模拟器、单回路或多回路的PID调节器、ASCII/BASIC处理器、RS—232C/422接口模块等。表3归纳了选择I/O模块的一般规则。
表3 选择 PLC 的 I/O 接口模块的一般规则
3PLC存储器类型及容量选择
PLC系统所用的存储器基本上由PROM、E-PROM及PAM三种类型组成,存储容量则随机器的大小变化,一般小型机的大存储能力低于6kB,中型机的大存储能力可达64kB,大型机的大存储能力可上兆字节。使用时可以根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型,必要时也可专门进行存储器的扩充设计。
PLC的存储器容量选择和计算的种方法是:根据编程使用的节点数jingque计算存储器的实际使用容量。第二种为估算法,用户可根据控制规模和应用目的,按照表4的公式来估算。为了使用方便,一般应留有25%~30%的裕量,获取存储容量的佳方法是生成程序,即用了多少字。知道每条指令所用的字数,用户便可确定准确的存储容量。表4给出了存储器容量的估算方法。
表4 控制目的估算存储器容量的方法
4 软件选择
在系统的实现过程中,PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能有所了解。通常情况下,一个系统的软件总是用于处理控制器具备的控制硬件的。有些应用系统也需要控制硬件部件以外的软件功能。例如,一个应用系统可能包括需要复杂数学计算和数据处理操作的特殊控制或数据采集功能。指令集的选择将决定实现软件任务的难易程度。可用的指令集将直接影响实现控制程序所需的时间和程序执行的时间。
5 支撑技术条件的考虑
选用PLC时,有无支撑技术条件同样是重要的选择依据。支撑技术条件包括下列内容:
(1) 编程手段
便携式简易编程器主要用于小型PLC,其控制规模小,程序简单,可用简易编程器;
CRT编程器适用于大中型PLC,除可用于编制和输入程序外,还可编辑和打印程序文本;
由于IBM-PC已得到普及推广,IBM-PC及其兼容机编程软件包是PLC很好的编程工具。目前,PLC厂商都在致力于开发适用自己机型的IBM-PC及其兼容机编程软件包,并获得了成功。
(2) 进行程序文本处理
简单程序文本处理以及图、参量状态和位置的处理,包括打印梯形逻辑;
程序标注,包括触点和线圈的赋值名、网络注释等,这对用户或软件工程师阅读和调试程序非常有用;
图形和文本的处理。
(3) 程序储存方式
对于技术资料档案和备用资料来说,程序的储存方法有磁带、软磁盘或EEPROM存储程序盒等方式,具体选用哪种储存方式,取决于所选机型的技术条件。
(4) 通信软件包
对于网络控制结构或需用上位计算机管理的控制系统,有无通信软件包是选用PLC的主要依据。通信软件包往往和通信硬件一起使用,如调制解调器等。
6 PLC的环境适应性
由于PLC通常直接用于工业控制,生产厂都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。如此,每种PLC都有自己的环境技术条件,用户在选用时,特别是在设计控制系统时,对环境条件要给予充分的考虑。
一般PLC及其外部电路(包括I/O模块、辅助电源等)都能在表5所列的环境条件下可靠工作。
表5 PLC的工作环境
7 结束语
随着科技的不断进步,PLC的种类日益繁多,功能也逐渐增强。文章中归纳了一些选用PLC的方法,但在实际工作中还一定要依据实际情况做出适当的调整,以便设计出满足期望的控制系统。
一 概述
着工业控制技术的发展,PLC和伺服技术的到了长足的发展。PLC是专为工业生产环境设计的计算机控制设备,且有可靠性高、硬件配套齐全、用户程序简单易学且维护方便等优点而广泛应用于各行各业中;交流伺服电机控制采用了磁场定向矢量控制原理, 具有动态响应快、稳态运行精度高、转矩脉动小, 低速运行平滑等性能, 调速范围较大,做为进给传动装置得到了广泛的应用。PLC一般具备脉冲输出接口,以PLC和脉冲式伺服组成的简易数控系统是经济型机床的。
PLC和伺服都是专门为工业控制环境而设计的,本身可靠性强,在一般的控制系统中不用抗干扰设计或进行简单的抗干扰设计就可以使系统安全可靠地运行。但在特别恶劣的应用环境中,如强电场、强磁场、剧烈的冲击和振动环境, 控制系统和执行机构并不一定能可靠地工作;在对可靠性要求特别高的场合,就要对控制系统和执行机构进行特别的抗干扰设计。为tigao系统的可靠性,要认真分析相应的应用环境中各种可能产生干扰来源,在此基础上选择可靠性强的PLC及相关模块,从硬件的角度如工程设计、施工布线、使用维护等进行抗干扰设计,还要有针对性地从软件方面进行抗干扰设计。
二 系统中主要的干扰来源和抑制措施
干扰的来源众多,破坏了系统的稳定性。 系统的不稳定的主要表现为内部信息被破坏,导致控制系统混乱,执行机构误动作和网络出错,影响设备的正常运行。
2.1 PLC
从形式上讲, PLC控制系统的干扰分为两类:内部干扰、外部干扰。内部干扰,是PLC本身的问题;外部干扰,包括导线传入的干扰(由电源线、控制线各信号线等外部线引入的干扰) 、空间感应和辐射干扰、地线传入的干扰。在现实的工业实际情况中,内部干扰的情况比较少见。下面分析来自外部的干扰。
(1)选用性能优良的电源,采取措施抑制电网干扰
在PLC控制系统中,电源占有极其重要的地位,也是干扰进入PLC的主要途径之一。电网线路上挂接了各种用电设备,如大功率电动机、交直流传动装置、变频器、家用电器等等,这些设备的启、停会引起电网的电流电压波动,产生的幅值很大浪涌和高次谐波。如果使用PLC系统的交流供电电源,在干扰较强或可靠性要求很高的场合,可以在PLC的交流电源输入端加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器,屏蔽层应可靠接地;也可以在初级、次级绕组之间加屏蔽层,并将它们和铁芯一起接地,以tigao高频共模干扰能力。
(2) 来自空间感应和辐射的干扰
大多PLC控制系统所处的空间中有各种各样的电场和磁场,这些电场、磁场无不影响着控制系统。电磁场(EMI)主要由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的;屏蔽效果差的PLC控制系统本身也会产生电磁场,所产生的电磁场反过来又影响控制系统本身。这些电磁场统称为辐射干扰,其分布极为复杂。只要PLC控制系统处于辐射范围内,其就会受到干扰。控制系统受到干扰的程度和辐射的强弱和频率有关。辐射通过以下两种途径影响PLC控制系统: ①直接对PLC内部的辐射,由电路感应产生干扰; ②对PLC通信网络的辐射,由通信线路的感应引入干扰。针对此种干扰,屏蔽、滤波和接地是三种主要的方法。
(3) 由信号线引入的干扰
相邻信号线上的串扰信号会在被串单线路上产生噪声或在被串线路对上产生耦合信号,即在被串线路上有串扰信号存在。由信号引入干扰会引起I/ O 接口信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总地线回流,造成逻辑数据变化、误动和死机。
(4) 由地线引入的干扰。
接地的目的有两个:一是为了安全;二是为了抑制干扰地线的连接方式不当,会引起地环流。地环流在屏蔽线内部产生电磁场,进而干扰屏蔽线,造成信号的失真。下图为正确的接地方式,坚决避免串联接地。
(5)不科学安装和布线
不同类型的PLC有不同的安装规范,如CPU与电源的安装位置、机架间的距离、接口模块的安装位置,1/O模块量、机架与安装部分的连接电阻等都有明确的要求,安装时必须按所用的产品的安装要求进行。PLC应设有独立、良好的接地装置,接地电阻要小于100Ω,接地线不能超过20m,PLC不能与其它设备共用一个接地体川。PLC电源线、I/O线、动力线好放在各自的电缆槽或电缆管中,线中心距要保持至少大于300mm的距离。模拟量输入/输出线好加屏蔽,且屏蔽层应一端接地。PLC要远离干扰源,信号线若不能避开干扰源,应采用光纤电缆。在室外安装时须采取防雷击的措施,比如在两端接地的金属管线中走线。
为了减少动力电缆电磁辐射干扰,尤其变频装置馈电电缆引起的电磁干扰,决定采用两条基本原则:其一是在实际工程中,尽量采用铜带铠装屏蔽电力电缆,降低动力线产生的电磁干扰,这种方法的实际效果在许多场合被证明是非常有效的;二是对不同类型的信号分别由不同电缆传输,信号电缆应按传输信号种类分层敷设,严禁同一电缆的不同导线传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆平行敷设,以减小电磁干扰。
在PLC控制系统中,硬件上的抗干扰设计是基础也是抑制干扰的根本的措施。还可以在软件设计上,可以采用数字滤波和软件容错等经济有效的方法,tigao系统的可靠性。
(1)数字滤波
现场的模拟量信号经A /D转换后变为数字量信号,存人PLC中,再利用数字滤波程序对其进行处理,滤去噪声信号从而获得所需的有用信号。工程上的数字滤波方法很多,常用的有:平均值滤波法、中间值滤波法、加权滤波、滑动滤波法等。
(2)软件容错
采用了各种抗干扰技术,但不能够完全杜绝干扰,干扰或多或少、或大或小总是存在的,并且在特定的条件下还有可能对控制系统造成大的干扰,我们还应该在程序编制中采取软件容错技术。所谓容错,就是在干扰不能避免的情况下,万一其对控制系统造成大的干扰而使系统出现异常时,控制系统能对其及时的进行反应,并根据出错时的状态决定系统下一步补救措施。主要有以下容错技术:
①程序重复执行技术:在程序执行过程中,一旦发现现场故障或错误,在某些情况下可以重新执行被干扰的先行指令若干次。若重复执行成功,说明引起控制系统故障的原因为干扰,否则是干扰以外的原因,此时应输出软件失败( Fault)并停机、报警。
②对死循环作处理:在程序中设计了定时狗(WDT)程序,当定时超过原定时间时,可以断定系统进入了死循环。当控制系统进入了死循环,可以根据程序的判断,决定下一步是停机还是进入相关的子程序进行系统的恢复。
③软件延时:为确保重要的开关量输人信号、易抖动信号的检测和控制回路数据采集的正确性,可采用软件延时15ms—20ms,并对同一信号多次读取,结果一致,才确认有效,这样可消除偶发干扰的影响。
2.2 伺服
伺服系统和PLC系统类似,PLC的外部干扰源和抗干扰措施同样适用于伺服系统。伺服系统和PLC还有不同之处。伺服驱动器的抗干扰主要式防止干扰脉冲的输入。
(1)伺服驱动器的脉冲输入端口分为开路集电极方式和差分输入方式。由于开路集电极方式的抗干扰能力比差分输入方式的差的多,选型的时候尽量选取含有差分输入方式的伺服驱动器。
(2)为了尽量减少伺服驱动器在没有上位定位指令的时候将干扰信号输入,在程序设计中要在没有脉冲输入时,将伺服驱动器的“脉冲输入禁止”信号激活,这样能有效的减少干扰脉冲的输入。
(3)伺服驱动器和伺服电机之间的连线要使用屏蔽线,线缆的拨开屏蔽层的部分不能大于75mm,屏蔽层要在伺服驱动器侧可靠接地。
(4)如果条件允许,应采用伺服的速度控制模式和上位控制器构成闭环控制。
三 实例
某公司生产了一种采用简易的数控钻床,控制系统为三菱公司的Fx系列的PLC,X、Y轴为伺服电机带动丝杠进行定位控制,Z轴为液压进给方式,主轴为变频器带动普通的三相异步电动机通过减速箱控制。在实际的调试中发现定位不准确。经检查发现,该机床的伺服电机在没有脉冲指令的时候仍然存在脉冲输入,且伺服驱动器收到的脉冲数和上位控制器PLC发出的脉冲数不相等,尤其是在变频器启动的瞬间,情况更为严重。判断此系统存在严重的干扰。
经过以上的分析,拟在PLC的电源处增加一个输入滤波器,PLC与伺服驱动器的脉冲信号连线采用屏蔽双绞线连接,并且使这根线尽量的短;在伺服驱动器的电源处增加一个输入滤波器;在直流电磁阀处增加续流二极管,在交流接触器处增加浪涌吸收器;信号线和动力线分别敷设在不同的走线槽中并且间隔200cm;变频器的输入端增加一个输入滤波器,把变频器和电动机的连接线改用屏蔽电缆,并且在变频器侧良好接地;修改PLC的控制程序,使伺服驱动器上的“脉冲输入禁止”信号在上位控制器没有脉冲输出的时候就生效。