接地問(wèn)題

 

PLC系統(tǒng)接地要求比較嚴(yán)格，最好有獨(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。

 

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(guò)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。

 

2

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(guò)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；

 

（2）高速脈沖信號(hào)（如脈沖傳感器、計(jì)數(shù)碼盤(pán)等）應(yīng)選用屏蔽電纜，既防止外來(lái)的干擾，也防止高速脈沖信號(hào)對(duì)低電平信號(hào)的干擾；

 

（3）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；

 

（4）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；

 

（5）控制柜內(nèi)引入引出的屏蔽電纜必須接地，應(yīng)不經(jīng)過(guò)接線端子直接與設(shè)備相連；

 

（6）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(kāi)敷設(shè)。

 

（7）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。

 

3

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(zhǎng)度超過(guò)一定長(zhǎng)度時(shí)，各線間的電容容值也會(huì)超過(guò)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(wú)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(méi)有輸入；PLC應(yīng)該有的輸入沒(méi)有，而不應(yīng)該有的卻有，即PLC輸入互相干擾。為解決這一問(wèn)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(zhǎng)度；

（3）把互相干擾的輸入分開(kāi)使用電纜；

（4）使用屏蔽電纜。

 

4

輸出模塊的選用

 

 

輸出模塊分為晶體管、雙向可控硅、接點(diǎn)型：

 

（1）晶體管型的開(kāi)關(guān)速度最快（一般0.2ms），但負(fù)載能力最小，約0.2~0.3A、24VDC，適用于快速開(kāi)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。

 

（2）可控硅型優(yōu)點(diǎn)是無(wú)觸點(diǎn)、具有交流負(fù)載特性，負(fù)載能力不大。

 

（3）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(kāi)關(guān)速度慢，一般在10ms左右，不適于高頻開(kāi)關(guān)應(yīng)用。

 

5

變頻器過(guò)電壓與過(guò)電流處理

 

（1）減小給定使電機(jī)減速運(yùn)行時(shí)，電機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)回饋給變頻器的能量亦較高，這些能量貯存在濾波電容器中，使電容上的電壓升高，并很快達(dá)到直流過(guò)電壓保護(hù)的整定值而使變頻器跳閘。

 

處理方法為：采取在變頻器外部增設(shè)制動(dòng)電阻的措施，用該電阻將電機(jī)回饋到直流側(cè)的再生電能消耗掉。

 

（2）變頻器帶多個(gè)小電機(jī)，當(dāng)其中一個(gè)小電機(jī)發(fā)生過(guò)流故障時(shí)，變頻器就會(huì)過(guò)流故障報(bào)警，導(dǎo)致變頻器掉閘，從而導(dǎo)致其它正常的小電機(jī)也停止工作。

 

處理方法：在變頻器輸出側(cè)加裝1：1的隔離變壓器，當(dāng)其中一臺(tái)或幾小電機(jī)發(fā)生過(guò)流故障，故障電流直流沖擊變壓器，而不是沖擊變頻器，從而預(yù)防了變頻器的掉閘。經(jīng)實(shí)驗(yàn)后，工作良好，再?zèng)]發(fā)生以前的正常電機(jī)也停機(jī)的故障。

 

6

標(biāo)記輸入與輸出方便檢修

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(kāi)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(lái)檢修故障設(shè)備，會(huì)束手無(wú)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(shuō)明。

 

有了這張輸入輸出表格，對(duì)于了解操作過(guò)程或熟悉本設(shè)備梯形圖的電工就可以展開(kāi)檢修了。

 

但對(duì)于那些對(duì)操作過(guò)程不熟悉，不會(huì)看梯形圖的電工來(lái)說(shuō)，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(shuō)明了大部分操作過(guò)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。

 

7

通過(guò)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)于中高端機(jī)，如S7-300，許多程序是用語(yǔ)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(guò)程，看起來(lái)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(kāi)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(wèn)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。

 

8

PLC自身故障判斷

 

 

一般來(lái)說(shuō)，PLC是極其可靠的設(shè)備，出故障率很低，PLC、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(kāi)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(zhǎng)。

 

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(wèn)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。

 

9

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；

（2）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)；

（3）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(kāi)發(fā)。同時(shí)也減少硬件投入，降低了成本；

（4）條件允許的情況下最好獨(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；

（5）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；

（6）PLC緊急停止應(yīng)使用外部開(kāi)關(guān)切斷，以確保安全。

 

10

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；

（2）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；

（3）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）；

（4）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；

（5）當(dāng)PLC輸出電路中沒(méi)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。