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【推荐】plc控制器的特点分类与人机界面的抗干扰对策

发布时间:2023年01月16日    点击:[0]人次

08:40:53来源:贤集 赵媛

plc控制器也就是我们所说的可编程序控制器,它是一种数字运算操作电子系统,专为在工业环境下应用而设计,它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程,可编程序控制器及其有关的外围设备都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。对于plc控制器也许大家并不是太了解,今天就由贤集来为您介绍一下plc控制器的特点、分类、与人机界面的抗干扰对策。一起来看看吧!

plc控制器的特点

1、可靠性高,抗干扰能力强

为了限制故障的发生或者在发生故障时,能很快查出故障发生点,并将故障限制在局部,各pc的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施,使pc除了本身具有较强的自诊断能力,能及时给出出错信息,停止运行等待修复外,还使pc具有了很强的抗干扰能力。

2、通用性强,控制程序可变,使用方便

plc品种齐全的各种硬件装置,可以组成能满足各种要求的控制系统,用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后,在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下,不必改变plc的硬设备,只需改编程序就可以满足要求。因此,plc除应用于单机控制外,在工厂自动化中也被大量采用。

3、功能强,适应面广

现代plc不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能,还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线,又可控制一个生产过程。

4、编程简单,容易掌握

目前,大多数plc仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观,又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平,所以非常容易接受和掌握。plc在执行梯形图程序时,用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行(plc内部增加了解释程序)。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比,执行梯形图程序的时间要长一些,但对于大多数机电控制设备来说,是微不足道的,完全可以满足控制要求。

5、减少了控制系统的设计及施工的工作量

由于plc采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时,plc的用户程序可以在实验室模拟调试,更减少了现场的调试工作量。并且,由于plc的低故障率及很强的监视功能,模块化等等,使维修也极为方便。

6、体积小、重量轻、功耗低、维护方便

plc是将微电子技术应用于工业设备的产品,其结构紧凑,坚固,体积小,重量轻,功耗低。并且由于plc的强抗干扰能力,易于装入设备内部,是实现机电一体化的理想控制设备。

plc控制器的分类

一、按结构形式分类

1、整体式: PLC是将电源、中央处理器,输入、输出部件等集中配置在一起。整体式PLC结构紧凑,体积小,质量小,价格低,I/0点数固定,使用不灵活。小型PLC常采用这种结构。

2、模块式: PLC把PLC的各部分以模块形式分开,如电源模块、CPU模块、输入模块、输出模块等,把这些模块插入机架底板上,组装在一个机架内。这种结构配置灵活,装配方便,便于扩展,一般中型和大型PLC常采用这种结构。

二、按输入、输出点数和存储容量分类

1、小型PLC:输入、输出点数在256点以下,用户程序存储容量在2K字以下。

2、中型PLC:输入、输出点数在点之间,用户程序存储容量一般为K字。

3、大型PLC:输入、输出点数在2048点以上,用户程序存储容量达10K字以上。

三、按功能分类

1、低档PLC:具有逻辑运算、定时、计数等功能。有的还增设模拟量处理、算术运算、数据传送等功能。

2、中档PLC:除具有低档机的功能外,还具有较强的模拟量输入、输出、算术运算、数据传送等功能.可完成既有开关量又有模拟量控制的任务。

3、高档PLC:增设有带符号算术运算及矩阵运算等,使运算能力更强。还具有模拟调节、联通信、监视、记录和打印等功能,使PLC的功能更多更强。能进行远程控制,构成分布式控制系统,成为整个工厂的自动化络。

PLC控制器与人机界面的抗干扰对策

1、采用性能优良的电源,抑制电引入的干扰

①对于PLC控制器供电的电源,应采用非动力线路供电,直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电。选用隔离变压器,且变压器容量应比实际需要大1.2~1.5倍左右,还可在隔离变压器前加入滤波器。

②对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器。控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电,并与主电路电源分开。PLC控制器的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电,以减少外围传感器内部或供电线路短路故障对PLC控制器的干扰。此外,为保证电馈电不中断,可采用式不间断供电电源(UPS)供电,UPS具备过压、欠压保护功能、软件监控、与电隔离等功能,可提高供电的安全可靠性。对于一些重要的设备,交流供电电路可采用双路供电系统。

2、正确选择电缆的和实施敷设,消除可编程控制器、人机界面的空间辐射干扰。

不同类型的信号分别由不同电缆传输,采用远离技术,信号电缆按传输信号种类分层敷设,相同类型的信号线采用双绞方式。严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆靠近平行敷设,增大电缆之间的夹角,以减少电磁干扰。为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰,从干扰途径上阻隔干扰的侵入,要采用屏蔽电力电缆。

3、PLC控制器输入输出通道的抗干扰措施。

①输入模块的滤波可以降低输入信号的线间的差模干扰。为了降低输入信号与大地间的共模干扰,PLC控制器要良好接地。输入端有感性负载时,对于交流输入信号,可在负载两端并接电容和电阻,对于直流输入信号可并接续流二极管。为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所产生的感应电动势,可采用RC浪涌吸收器。

②输出为交流感性负载,可在负载两端并联RC浪涌吸收器;若为直流负载,可并联续流二极管,也要尽可能靠近负载。对于开关量输出的场合,可以采用浪涌吸收器或晶闸管输出模块。另外,采用输出点串接中间继电器或光电耦合措施,可防止PLC控制器输出点直接接入电气控制回路,在电气上完全隔离。

4、PLC控制器抗干扰的软件措施。

由于电磁干扰的复杂性,仅采取硬件抗干扰措施是不够的,要用PLC控制器的软件抗干扰技术来加以配合,进一步提高系统的可靠性。采用数字滤波和工频整形采样、定时校正参考点电位等措施,有效消除周期性干扰、防止电位漂移。采用信息冗余技术,设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件保护等。例如对开关量输入信号,采用定时器延时的方式多次读入,结果一致再确认有效,提高了软件的可靠性。

5、正确选择接地点,完善接地系统。

①良好的接地是保证PLC控制器可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害,还可以抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制器抗电磁干扰的重要措施之一。

②PLC控制器属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰,应给PLC控制器接上专用地线,接地点应与动力设备的接地点分开。若达不到这种要求,也必须做到与其他设备公共接地,禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC控制器。集中布置的PLC控制器适于并联一点接地方式,各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。分散布置的PLC控制器,应采用串联一点接地方式。接地极的接地电阻小于2Ω,接地极最好埋在距建筑物10~15m远处,而且PLC控制器接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。如果要用扩展单元,其接地点应与基本单元的接地点接在一起。

③信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;信号源不接地时,应在PLC控制器侧接地。信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,各屏蔽层应相互连接好。选择适当的接地处单点接地,要避免多点接地。

6、正确选择接地点,完善接地系统。

在选择设备时,首先要了解国产PLC生产厂家给出的抗干扰指标,如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等,要选择有较高抗干扰能力的产品,如采用浮地技术、隔离性能好的可编程控制器、人机界面HMI。

上述是贤集为大家介绍的plc控制器的特点、分类、与人机界面的抗干扰对策。plc控制器及其外部电路都是由半导体集成电路、晶体管和电阻电容等器件构成的,温度的变化将直接影响这些元器件的可靠性和寿命,温度高时容易产生半导体集成电路、晶体管等半导体器件性能恶化,故障率增加,寿命降低;电容器件漏电流增大;模拟回路的漂移增大,精度降低等问题,如果温度偏低,模拟回路除精度降低外,回路的安全系数也变小,超低温时可能引起控制系统动作不正常。特别是温度的急剧变化,由于电子器件热胀冷缩,更容易引起电子器件性能的恶化和温度特性变坏。所以用户在选用时,特别是设计控制系统时,必须对环境条件给予充分的考虑。

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