第9章 PLC控制系统设计步骤与抗干扰
第9章PLC控制系统设计步骤与抗干扰
被控系统的工艺要求和基本工作流程在进行PLC控制系统设计之前,必须详细了解被控对象的工艺过程和控制要求,明确输入/输出的物理量是模拟量还是开关量;弄清整个工艺过程各个环节的相互联系及特点;注意哪些量需要监控、报警和显示;是否需要故障诊断;需要哪些保护措施等。包括:
(1) 各控制对象的驱动要求,例如驱动电压(电流)、驱动时间等。
(2) 各控制对象的动作顺序、相互之间的约束关系等。
(3) 控制参数的确定,如模拟量的精度要求、开关量的点数等。
控制方案的确定
PLC机型选择
1.系统类型:
2.输入/输出点
3.存储容量
开关量进行控制的系统:内存字数=I/O总点数×10
只有模拟量输入时:内存字数=模拟量路数×120
在模拟量输入/输出同时存在时:内存字数=模拟量路数×250
4.I/O响应时间: 包括输入电路延迟、?输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟。(开关量、模拟量控制)
5.输出负载的特点:晶体管输出、晶闸管输出型和继电器输出型。
6.连网通信
7.PLC的结构形式:整体式PLC(价格低)、模块式PLC(扩展灵活)
输入/输出点数的简化输入点数的简化
1) 利用操作开关并联连接方式
2) 利用分组控制方式
3) 利用单按钮控制启动和停止
K
00000
SB1
U
SB1SB2SB3SB4K FR
N
SB5
SB6
K
00002
00006
COM
00005
00004
00003
00001
01000
COM~
220 V
SB2
SB3
SB5
SB4
SB6
FR7
COM
00001
00000
01000
COM~220 V
SB4
SB6
SB5
SB2
SB3
FR
SB
1
SB
2
00001
00002
00000
COM
KA
1
KA
2
2
1
SA
…
…
00000
00000
KEEP
20000
(a)
20000
20000
01000
00000
20000
(b)
01000
20000
20001
20001
01000
01000
DIFU(13) 2000 (a) 单按钮控制启动、停止方案一;(b) 单按钮控制启动、停止方案二
输出点数的简化
1) 部分电器可不接入PLC
2) 部分输出电器并联使用
3) 利用接触器辅助触点
4) 用数字显示器代替指示灯
5) 多种故障显示或报警并联连接
PLC的输入/输出连接
1.PLC与输入设备的连接
常见的PLC输入设备和输出设备有按钮、限位开关、转换开关、接近开关、拨码器、各种传感器、继电器、接触器、电磁阀等。正确地连接输入/输出电路,是保证PLC安全可靠工作的前提。
2.PLC与输出设备的连接
(1) 具有相同公共端的一组输出点,其电压类型、等级相同,
但与其他组输出点的电压可以不同。连接时应根据负载电压的类型和等级来决定是否分组连接。
(2) 输入和输出的COM端不能接在一起。
(3) PLC的晶体管和晶闸管型输出设备有较大的漏电流,尤其是晶闸管输出设备,当接上负载时可能出现输出设备的误动作,所以要在负载两端并联一个旁路电阻。
11CH COM COM COM03COM06COM
-01+0001020405070002 10CH
负
载
负
载
负
载
负
载
负
载
负
载
负
载
负
载
~
PLC与输出设备的连接示意图
3.PLC电源的连接
PLC的电源包括CPU单元及I/O扩展单元的电源、输入设备及输出设备的电源。
输出设备
输入设备
CPU 单元
输出设备
输入设备
I/O 单元
输入设备电源
CPU 电源I/O 电源
输出设备电源
控制系统的抗干扰措施
抗电源干扰
1.使用隔离变压器
(1) 屏蔽层要良好接地;
(2) 二次侧连接线使用双绞线,这样能减少电源线间干扰。2.使用滤波器
3.远离高压电器和高压电源线
控制系统接地
1.接地的意义
(1)PLC、控制盘、柜与大地之间存在着电位差,良好的接地可以减少由电位差引起的干扰电流。
(2) 混入电源和输入/输出信号的干扰,可以通过良好的接地引入大地,从而减少干扰的影响。
(3) 良好的接地可以防止由漏电流产生的感应电压。
2.接地的方法
为了抑制干扰,PLC应设有独立的、良好的接地装置。接地线应尽量避开强电回路和主回路的电线,不能避开时,应垂直相交;应尽量缩短平行走线长度。
PLC LG GR
其他设备
PLC
LG GR
其他设备(a)(b)
(a) 正确的接地方式;(b) 错误的接地方式
CPU 单元I/O扩展
单元
I/O链接
单元
LG GR LG GR LG GR
防I/O信号干扰
1.I/O模块的定性分析
(1) 绝缘的输入/输出信号和内部回路比非绝缘的抗干扰性能好。
(2) 双向晶闸管和晶体管型的无触点输出比有触点输出在控制器侧产生的干扰小。
(3) 输入模块允许的输入信号ON-OFF电压差大,抗干扰性能好。
(4) 输入信号响应时间慢的输入模块抗干扰性能好。
2.选择I/O模块应考虑的因素
从抗干扰的角度考虑,选择I/O模块要考虑下列因素:
(1) 干扰多的场合,使用绝缘型的I/O模块。
(2) 安装在控制对象侧的I/O模块要使用绝缘型模块。
(3) 无外界干扰的场合,可使用非绝缘型无触点输出的I/O模块。
3.防止输入信号的干扰
1) 防反冲击感应电势
PLC
~
(a)(b)
AC
S
C
R
L
S
DC
L
PLC 2) 防感应电压的措施
(1) 如果可能的话,在感应电压大的场合,改交流输入为直流输入。
(2) 在输入端并接浪涌吸收器。
防止输出信号的干扰
1) 输出信号干扰的产生
在感性负载下,输出信号由OFF变成ON时产生突变电流,感性负载产生反向感应电势,交流接触器的节点等产生电弧,所有这些都可能产生干扰。
2) 防止干扰的措施
(1) 要注意PLC与感性负载的连接方法。若是直流负载,则要与该负载并联二极管。若是交流负载,要与负载并联C、R浪涌吸收电路。
PLC
COM
DC 24 V
+-
PLC
COM
~220 V
R C
(a)(b)
(2) 在开、关时产生干扰较大的场合,交流负载可使用双向晶闸管输出模块。
(3) 交流接触器的触点在开闭时产生电弧干扰,可在触点两端连接C、R浪涌吸收器。