Describa brevemente los aspectos a los que se debe prestar atención en la aplicación y uso del PLC.
1. Breve descripción
A lo largo de los años, los controladores programables (en adelante PLC) han dado un salto de la lógica de cableado a la lógica de almacenamiento, sus funciones han cambiado de débiles a It; se ha dado cuenta del progreso del control lógico al control digital; sus campos de aplicación han crecido de pequeños a grandes, y ha realizado diversas tareas desde el simple control de un solo dispositivo hasta el control de movimiento, control de procesos y control distribuido. cruz. El PLC actual ha mejorado enormemente en aspectos como el procesamiento analógico, las operaciones digitales, la interfaz hombre-máquina y las funciones de red. Se ha convertido en un dispositivo de control convencional en el campo del control industrial y desempeña un papel cada vez más importante en todos los ámbitos de la vida.
2. Campos de aplicación del PLC
En la actualidad, el PLC se ha utilizado ampliamente en acero, petróleo, industria química, energía eléctrica, materiales de construcción, fabricación de maquinaria, automóviles, textiles y transporte. Y protección del medio ambiente en el país y en el extranjero y entretenimiento cultural y otras industrias, sus usos se dividen principalmente en las siguientes categorías:
1. Control lógico de conmutación
Reemplazo del circuito de relé tradicional. El control lógico de conmutación puede realizar control lógico y control de secuencia, y puede usarse no solo para el control de un solo dispositivo, sino también para el control de grupos de máquinas múltiples y líneas de ensamblaje automatizadas. Como máquinas de moldeo por inyección, máquinas de impresión, grapadoras, máquinas herramienta combinadas, amoladoras, líneas de producción de envases, líneas de producción de galvanoplastia, etc.
2. Control de procesos industriales
En el proceso de producción industrial, hay algunas cantidades que cambian continuamente (es decir, cantidades analógicas) como la temperatura, la presión, el flujo, el nivel del líquido y la velocidad. Utilice los módulos de conversión A/D y D/A correspondientes y varios algoritmos de control para procesar programas analógicos y completar el control de bucle cerrado. El ajuste PID es un método de ajuste comúnmente utilizado en sistemas de control de circuito cerrado. El ajuste PID es un método de ajuste utilizado en sistemas generales de control de circuito cerrado. Es ampliamente utilizado en el control de procesos en metalurgia, industria química, tratamiento térmico, control de calderas y otras ocasiones.
3. Control de movimiento
El PLC se puede utilizar para control de movimiento circular o lineal. Generalmente, se utilizan módulos de control de movimiento dedicados, como módulos de control de posición de un solo eje o de varios ejes que pueden accionar motores paso a paso o servomotores. Se utilizan ampliamente en diversas maquinarias, máquinas herramienta, robots, ascensores y otras ocasiones.
4. Procesamiento de datos
El PLC tiene funciones tales como operaciones matemáticas (incluidas operaciones matriciales, operaciones funcionales, operaciones lógicas), transmisión de datos, conversión de datos, clasificación, búsqueda de tablas, operaciones de bits. , etc. Se puede completar la recopilación, el análisis y el procesamiento de datos. El procesamiento de datos se utiliza generalmente en algunos sistemas de control a gran escala, como las industrias papelera, metalúrgica y alimentaria.
5. Comunicación y redes
La comunicación PLC incluye la comunicación PLC y la comunicación entre PLC y otros dispositivos inteligentes. Con el desarrollo de las redes de automatización de fábricas, los PLC actuales tienen interfaces de comunicación, lo que hace que la comunicación sea muy conveniente.
3. Características de aplicación del PLC
1. Alta confiabilidad y gran capacidad antiinterferencias
La alta confiabilidad es el rendimiento clave de los equipos de control eléctrico. PLC adopta tecnología moderna de circuito integrado a gran escala y adopta procesos de fabricación estrictos. El circuito interno adopta tecnología antiinterferencia avanzada y tiene alta confiabilidad. Después de adoptar el sistema de control PLC, en comparación con el sistema de contactor de relé del mismo volumen, la cantidad de cableado eléctrico y contactos de interruptor se redujo a cientos o incluso miles, y las fallas se redujeron considerablemente. Además, el PLC tiene una función de autodiagnóstico de fallas de hardware, que puede emitir mensajes de advertencia a tiempo cuando ocurre una falla. En el software de la aplicación, los usuarios también pueden programar dispositivos periféricos en programas de autodiagnóstico de fallas, de modo que los circuitos y equipos distintos del PLC en el sistema puedan obtener protección de autodiagnóstico de fallas. De esta forma, la fiabilidad de todo el sistema será altísima.
2. Instalaciones de soporte completas, funciones perfectas y gran aplicabilidad
Con el desarrollo del PLC hasta el día de hoy, se han formado una serie de productos de varios tamaños que se pueden utilizar. en ocasiones de control industrial de diversos tamaños. Además de las funciones de procesamiento lógico, la mayoría de los PLC tienen capacidades completas de computación de datos y pueden usarse en varios campos de control digital. Con la popularidad de varias unidades funcionales, el PLC ha penetrado en diversos campos del control industrial, como el control de posición, el control de temperatura y los sistemas de control numérico. Junto con la mejora de las capacidades de comunicación de PLC y el desarrollo de la tecnología de interfaz hombre-máquina, se ha vuelto muy fácil utilizar PLC para formar varios sistemas de control.
3. Fácil de aprender y usar, popular entre el personal técnico y de ingeniería
PLC es un equipo de control industrial para empresas industriales y mineras. Su interfaz es simple y el lenguaje de programación es fácil de aceptar para el personal técnico y de ingeniería. Los símbolos gráficos y las expresiones del lenguaje del diagrama de escalera son bastante similares al diagrama del circuito de relés, lo que abre la puerta a personas que no están familiarizadas con los circuitos electrónicos, los principios informáticos y el lenguaje ensamblador para participar en el control industrial.
4. La carga de trabajo del diseño del sistema es pequeña, el mantenimiento es conveniente y la modificación es fácil.
El PLC reemplaza la lógica de cableado con la lógica de almacenamiento, lo que reduce en gran medida el cableado del equipo de control externo y facilita el control. El diseño del sistema y el ciclo de construcción se acortan considerablemente y el mantenimiento de rutina se vuelve más fácil. Más importante aún, permite cambiar el proceso de producción después de cambiar el programa del mismo equipo. Esto es especialmente adecuado para situaciones de producción con múltiples variedades y lotes pequeños.
(2) Instalación y cableado
● Las líneas de alimentación, las líneas de control, las líneas de alimentación del PLC y las líneas de E/S deben cablearse por separado, y las conexiones entre el transformador de aislamiento y el PLC y Las E/S deben usarse con hilo de pegamento doble. Las líneas IO y de alta potencia del PLC deben enrutarse por separado. Si deben estar en el mismo canal de cables, las líneas de CA y CC deben agruparse por separado. Si las condiciones lo permiten, es mejor cablear los cables en canales de cables separados. , de modo que la distancia espacial pueda ser lo más grande posible y las distracciones se puedan minimizar.
● El PLC debe mantenerse alejado de fuentes de interferencia fuertes, como máquinas de soldar, rectificadores de silicio de alta potencia y equipos eléctricos grandes, y no puede instalarse en el mismo gabinete de distribución que los aparatos eléctricos de alto voltaje. El PLC del gabinete debe mantenerse alejado del cable de alimentación (la distancia entre ambos debe ser superior a 200 mm). Las cargas inductivas instaladas en el mismo gabinete que el PLC, como relés de potencia y bobinas de contactores más grandes, deben conectarse en paralelo con el circuito de supresión de arco RC.
● La entrada y salida del PLC deben cablearse por separado, y las cantidades de conmutación y analógicas deben cablearse por separado. La transmisión de señales analógicas debe utilizar cables blindados, la capa protectora debe estar conectada a tierra en uno o ambos extremos y la resistencia a tierra debe ser inferior a 1/10 de la resistencia de la capa protectora.
● No utilice el mismo cable para las líneas de salida de CA y las líneas de salida de CC. Las líneas de salida deben estar lo más alejadas posible de las líneas de alto voltaje y de las líneas eléctricas para evitar la conexión en paralelo.
(3) Cableado del terminal de E/S
Cableado de entrada
● El cableado de entrada generalmente no debe ser demasiado largo. Sin embargo, si la interferencia ambiental es pequeña y la caída de voltaje no es grande, el cableado de entrada puede ser adecuadamente más largo.
● Las líneas de entrada/salida no deben utilizar el mismo cable y las líneas de entrada/salida deben estar separadas.
● Intente utilizar un contacto normalmente abierto para conectarse al extremo de entrada, de modo que el diagrama de escalera dibujado de esta manera sea consistente con el diagrama esquemático del relé y sea fácil de leer.
Cableado de salida
● El cableado del terminal de salida se divide en salida independiente y conexión pública. En diferentes grupos, están disponibles diferentes tipos y niveles de voltaje de salida. Sin embargo, las salidas del mismo grupo sólo pueden utilizar fuentes de alimentación del mismo tipo y nivel de tensión.
● Dado que los componentes de salida del PLC están empaquetados en la placa de circuito impreso y conectados a la placa de terminales, un cortocircuito de la carga conectada al componente de salida quemará la placa de circuito impreso.
● Cuando se utiliza una salida de relé, el tamaño de la carga inductiva que soporta afectará la vida útil del relé. Por lo tanto, se debe seleccionar adecuadamente la carga inductiva o se debe agregar un relé de aislamiento.
● La carga de salida del PLC puede causar interferencias y se deben tomar medidas para controlarla, como protección del tubo de encendido y apagado para la salida de CC, circuito de absorción de resistencia y capacitancia para la salida de CA, protección de resistencia de derivación para el transistor y salida de tiristor bidireccional, etc.
IV. Cuestiones que necesitan atención en la aplicación de PLC
El PLC es un dispositivo utilizado para el control de la automatización de la producción industrial. Generalmente no requiere medidas y se puede utilizar directamente en un entorno industrial. . Sin embargo, a pesar de la alta confiabilidad y la fuerte capacidad antiinterferencias mencionadas anteriormente, cuando el entorno de producción es demasiado severo, la interferencia electromagnética es particularmente fuerte o la instalación y el uso son inadecuados, puede causar errores de programa o de cálculo, lo que resulta en entradas erróneas. Y provocar salidas incorrectas, lo que provocará que el equipo pierda el control y funcione mal, por lo que no se puede garantizar el funcionamiento normal del PLC. Para mejorar la confiabilidad del sistema de control del PLC, por un lado, debemos mejorar la confiabilidad del sistema de control PLC. Por otro lado, requerimos que los fabricantes de producción de PLC mejoren la capacidad antiinterferente de los equipos. Por otro lado, requieren gran atención en el diseño, instalación, mantenimiento y uso, y la cooperación de múltiples partes; Puede resolver problemas y mejorar eficazmente el rendimiento antiinterferencias del sistema.
Por lo tanto, debe prestar atención a las siguientes cuestiones durante el uso:
1. Entorno de trabajo
(1) Temperatura
El PLC requiere que la temperatura ambiente esté entre 0 y 55oC No se puede instalar debajo de componentes que generen grandes cantidades de calor. Debe haber suficiente espacio de ventilación y disipación de calor a su alrededor.
(2) Humedad
Para garantizar el rendimiento de aislamiento del PLC, la humedad relativa del aire debe ser inferior al 85 % (sin condensación).
(3) Vibración
El PLC debe mantenerse alejado de fuentes de vibración fuertes para evitar vibraciones frecuentes o continuas con una frecuencia de 10 ~ 55 Hz. Cuando no se pueden evitar las vibraciones en el entorno de uso, se deben tomar medidas de absorción de impactos, como el uso de goma amortiguadora.
(4) Aire
Evitar gases corrosivos e inflamables, como cloruro de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, etc. Para entornos con mucho polvo o gases corrosivos en el aire, el PLC se puede instalar en una sala de control o gabinete de control mejor cerrado.
(5) Fuente de alimentación
El PLC tiene cierta capacidad antiinterferencia contra las interferencias causadas por la línea eléctrica. En entornos con requisitos de alta confiabilidad o interferencias particularmente severas en el suministro de energía, se puede instalar un transformador de aislamiento blindado para minimizar la interferencia entre el equipo y tierra. Generalmente, el PLC tiene una salida de 24 V CC proporcionada al terminal de entrada. Cuando el terminal de entrada utiliza una fuente de alimentación CC externa, se debe utilizar una fuente de alimentación regulada por CC. Porque las fuentes de alimentación ordinarias rectificadas y filtradas hacen que el PLC reciba fácilmente información de error debido al efecto dominó.
2. Interferencias en el sistema de control y sus fuentes
La interferencia electromagnética en sitio es uno de los factores más comunes en los sistemas de control PLC y el que tiene más probabilidades de afectar la confiabilidad del sistema solo cuando existe. es un problema, ¿podemos encontrar soluciones al problema? Por lo tanto, es necesario comprender las fuentes de interferencias en el sitio. (1) Fuentes de interferencia y clasificación general
Las fuentes de interferencia que afectan los sistemas de control PLC ocurren principalmente en lugares donde la corriente o el voltaje cambian rápidamente. La razón es que los cambios de corriente producen campos magnéticos, que producen radiación electromagnética para los equipos. Los cambios en el campo magnético generan corriente y generan ondas electromagnéticas a alta velocidad. Por lo general, la interferencia electromagnética se divide en interferencia en modo *** e interferencia en modo diferencial según los diferentes modos de interferencia. La interferencia de modo se refiere a la diferencia de potencial entre la señal y la tierra, que se forma principalmente por la superposición del voltaje en la red eléctrica en serie con la tierra y el voltaje en la misma dirección inducido por la radiación electromagnética espacial en la línea de señal. El voltaje en modo *** se puede convertir en un voltaje en modo diferencial a través de un circuito asimétrico, lo que afecta directamente la señal de medición y control y causa daños a los componentes (esta es la razón principal de la alta tasa de daños de algunos módulos de E/S del sistema). Esta interferencia de voltaje en modo *** puede ser CC o CA. La interferencia de modo diferencial se refiere al voltaje de interferencia que actúa entre los dos polos de la señal. Es principalmente el voltaje formado por la inductancia de acoplamiento espacial del campo electromagnético entre las señales y la interferencia del modo **** convertida por el circuito desequilibrado. La interferencia se superpone a la señal, afectando directamente la precisión de la medición y el control.
(2) Principales fuentes de interferencia y métodos del sistema PLC
Fuertes interferencias eléctricas
El suministro de energía normal del sistema PLC lo proporciona la red eléctrica . Debido a la amplia cobertura de la red eléctrica, ésta se verá afectada por interferencias electromagnéticas en todos los espacios y tensiones inducidas en las líneas. En particular, los cambios dentro de la red eléctrica, las sobretensiones debidas al funcionamiento de la compuerta de cuchilla, el arranque y la parada de grandes equipos eléctricos, los armónicos causados por la transmisión de CA y CC, los impactos transitorios de cortocircuito de la red, etc., se transmitirán a la fuente de alimentación primaria. a través de la línea de transmisión.
Interferencias en el gabinete de control
Los aparatos eléctricos de alto voltaje, las grandes cargas inductivas y el cableado caótico en el gabinete de control pueden causar fácilmente un cierto grado de interferencia en el PLC.
Interferencias introducidas por líneas de señal
Los sistemas de control PLC están conectados a varias líneas de transmisión de señales. Además de transmitir varios tipos de información efectiva, siempre habrá intrusión de señales de interferencia externa. Hay dos formas principales de este tipo de interferencia: una es la interferencia de la fuente de alimentación del transmisor o la fuente de alimentación del instrumento de señal conectado en serie con la red eléctrica, que a menudo es ignorada por la gente; la otra es la línea de señal; interferido por la inducción de radiación electromagnética espacial, es decir, la línea de señal induce interferencia con el mundo exterior, lo cual es muy grave. La interferencia introducida por las líneas de señal hará que las señales de E/S funcionen de manera anormal, lo que reducirá en gran medida la precisión de la medición y, en casos graves, puede causar daños a los componentes.
Interferencia causada por un sistema de conexión a tierra caótico
La conexión a tierra es uno de los medios eficaces para mejorar la compatibilidad electromagnética (EMC) de los equipos electrónicos. Una conexión a tierra correcta puede suprimir la influencia de la interferencia electromagnética y también suprimir la interferencia externa del equipo, mientras que una conexión a tierra incorrecta, por el contrario, introducirá señales de interferencia graves e impedirá que el sistema PLC funcione correctamente.
Interferencia desde dentro del sistema PLC
Provocada principalmente por radiación electromagnética mutua entre componentes y circuitos dentro del sistema, como la radiación mutua entre circuitos lógicos y su impacto en los circuitos analógicos. interacción entre tierra analógica y tierra lógica, y uso no coincidente de componentes.
Interferencia del inversor
En primer lugar, los armónicos generados durante el arranque y funcionamiento del inversor provocan interferencias conductivas en la red eléctrica, provocando distorsión de la tensión de la red y afectando la calidad del suministro de energía. red; en segundo lugar, la salida del convertidor de frecuencia producirá fuertes interferencias de radiación electromagnética, lo que afectará el funcionamiento normal de los equipos periféricos.
3. Principales medidas antiinterferencias
(1) Manejar adecuadamente la fuente de alimentación para suprimir la introducción de interferencias en la red.
Se puede instalar una capa de blindaje en La fuente de alimentación que introduce interferencias en la red. Se puede utilizar un transformador de aislamiento con una relación de 1:1 para reducir la interferencia entre el equipo y la tierra. También se puede conectar un circuito de filtro LC en serie en el lado de entrada de energía.
(4) Seleccione correctamente el punto de conexión a tierra y mejore el sistema de conexión a tierra.
Una buena conexión a tierra es una condición importante para garantizar el funcionamiento confiable del PLC y puede evitar riesgos de descargas accidentales de voltaje. La conexión a tierra generalmente tiene dos propósitos, uno es por seguridad y el otro es suprimir interferencias. Un sistema de puesta a tierra completo es una de las medidas importantes para que los sistemas de control PLC resistan las interferencias electromagnéticas.
La conexión a tierra del sistema de control PLC incluye conexión a tierra del sistema, conexión a tierra de blindaje, conexión a tierra de CA y conexión a tierra de protección. La interferencia del sistema de puesta a tierra con el sistema PLC se debe principalmente a la distribución desigual del potencial de cada punto de tierra. Existe una diferencia de potencial de tierra entre diferentes puntos de tierra, lo que genera circulación de tierra y afecta el funcionamiento normal del sistema. Por ejemplo, el blindaje del cable debe estar conectado a tierra en un punto. Si ambos extremos A y B del blindaje del cable están conectados a tierra, habrá una diferencia de potencial de tierra y la corriente fluirá a través del blindaje cuando se produzcan condiciones anormales como la caída de un rayo. , la corriente de tierra será mayor.
Además, la capa protectora, el cable de tierra y la tierra pueden formar un circuito cerrado. Bajo la acción del campo magnético cambiante, aparecerá una corriente inducida en la capa protectora, interfiriendo con la señal a través. el acoplamiento entre la capa protectora y el bucle central. Si el cable de tierra del sistema está en mal estado con otros cables de tierra, el bucle de tierra resultante puede producir una distribución de potencial desigual en el cable de tierra, afectando el funcionamiento normal de los circuitos lógicos internos y los circuitos analógicos del PLC. La tolerancia a la interferencia del voltaje lógico de trabajo del PLC es baja, y la interferencia de la distribución del potencial de tierra lógica puede afectar fácilmente la operación lógica y el almacenamiento de datos del PLC, causando confusión en los datos, desviación del programa o fallas. La distribución del potencial de tierra simulado conducirá a una disminución en la precisión de la medición, causando graves distorsiones y mal funcionamiento en la medición y el control de la señal.
● Tierra de seguridad o tierra de alimentación
El terminal de tierra del cable de alimentación está conectado a la tierra del gabinete y es una tierra de seguridad. Si la fuente de alimentación tiene una fuga o el gabinete está energizado, se puede introducir desde la tierra de seguridad a tierra sin causar daño al cuerpo humano.
● Conexión a tierra del sistema
El controlador PLC utiliza el mismo potencial y método de conexión a tierra para controlar varios dispositivos, lo que se denomina conexión a tierra del sistema. El valor de la resistencia de conexión a tierra no debe ser superior a 4Ω. Generalmente, la conexión a tierra del sistema del equipo PLC debe conectarse al polo negativo de la fuente de alimentación conmutada en el gabinete de control como conexión a tierra del sistema de control.
●Puesta a tierra de señal y blindaje
Generalmente se requiere que las líneas de señal tengan una conexión a tierra de referencia única. Los cables blindados deben estar conectados a tierra de manera única localmente o en la sala de control cuando pueda haber conductores. interferencias a tierra para evitar la formación de "bucles de tierra". Cuando la fuente de señal está conectada a tierra, la capa de protección debe estar conectada a tierra en el lado de la señal; cuando no está conectada a tierra, debe estar conectada a tierra en el lado del PLC en el conector en el medio de la línea de señal, la capa de protección debe estar firme; conectado y aislado, y se debe evitar la conexión a tierra de múltiples puntos, el blindaje de la señal de múltiples puntos de medición. Al conectar pares trenzados y cables blindados generales trenzados de múltiples núcleos, las capas de blindaje deben estar conectadas y aisladas entre sí, y se debe colocar un punto de conexión a tierra adecuado. seleccionado para contacto de un solo punto.
5) Supresión de interferencias del convertidor de frecuencia
Generalmente existen varias formas de abordar las interferencias del convertidor de frecuencia:
Instalar un transformador de aislamiento, principalmente para las interferencias del fuente de alimentación La interferencia conducida puede bloquear la mayor parte de la interferencia conducida frente al transformador de aislamiento.
Utilice un filtro. El filtro tiene una fuerte capacidad antiinterferente. También tiene la función de evitar que el propio dispositivo transmita interferencias a la fuente de alimentación.
El objetivo principal de utilizar un reactor de salida y agregar un reactor de CA entre el inversor y el motor es reducir la radiación electromagnética generada por la línea durante el proceso de transferencia de energía de salida del inversor, lo que afecta el normal funcionamiento de otros equipos.
5. Conclusión
La interferencia en el sistema de control PLC es un problema muy complejo, por lo tanto, se deben considerar de manera integral varios factores en el diseño antiinterferencia para suprimir la interferencia de manera razonable y efectiva. De esta manera el sistema de control PLC puede funcionar normalmente. A medida que los campos de aplicación de PLC continúan expandiéndose, cómo utilizar PLC de manera eficiente y confiable se ha convertido en un factor importante en su desarrollo. En el siglo XXI, el PLC tendrá un mayor desarrollo, la variedad de productos será más rica y las especificaciones serán más completas. A través de una interfaz hombre-máquina completa y equipos de comunicación completos, se adaptará mejor a las necesidades de diversas situaciones de control industrial. una red de control de automatización, PLC y una parte importante de la red internacional. Como parte importante de las redes de control de automatización y de las redes internacionales, el PLC desempeñará un papel cada vez más importante en el campo del control industrial.
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