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非标自动装配机设备中PLC程序控制设计要点

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非标自动装配机设备中PLC程序控制设计要点

发布日期:2018-06-29 作者: 点击:

    在现代化的工业自动装配机生产设备中,在非标自动化设备,自动化设备,自动化生产线等设计领域,有大量的数字量及模拟量的控制装置,例如电机的起停,电磁阀的开闭,产品的计数,温度、压力、流量的设定与控制等,工业现场中的这些自动控制问题,若采用可编程序控制器( PLC )来解决自动控制问题已成为最有效的工具之一,本文叙述 PLC 控制系统设计时应该注意的问题。
    硬件选购目前市场上的 PLC 产品众多,除国产品牌外,国外有:德国的 SIEMENS ,日本的 OMRON 、 MITSUBISHI 、 FUJJ 、 anasonic, 韩国的 LG 等。近几年, PLC 产品的价格有较大的下降,其性价比越来越高 ,这是众多技术人员选用 PLC 的重要原因。那么,如何选购 PLC 产品呢 ?
1 、系统规模首先应确定 系统用 PLC 单机控制,还是用 PLC 形成网络 ,由此计算 PLC 输入、输出点数,并且在选购 PLC 时要在实际需要点数的基础上 留有一定余量 ( 10% )。 
2 、确定负载类型根据 PLC 输出端所带的负载是 直流型还是交流型 ,是 大电流还是小电流 ,以及 PLC 输出点动作的频率 等,从而确定输出端采用继电器输出,还是晶体管输出,或晶闸管输出。 不同的负载选用不同的输出方式,对系统的稳定运行是很重要的。 
3 、存储容量与速度尽管国外各厂家的 PLC 产品大体相同,但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间完全兼容的产品。各个公司的开发软件都不相同,而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的 PLC 价格就越高,但应该根据系统的大小合理选用 PLC 产品。
4 、编程器的选购 PLC 编程可采用三种方式:
  是用一般的手持编程器编程,它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低,但对于系统容量小,用量小的产品比较适宜,并且体积小,易于现场调试,造价也较低。  
  是用图形编程器编程,该编程器采用梯形图编程,方便直观,一般的电气人员短期内就可应用自如,但该编程器价格较高。  
  是用 IBM 个人计算机加 PLC 软件包编程,这种方式是效率最高的一种方式,但大部分公司的 PLC 开发软件包价格昂贵,并且该方式不易于现场调试。
  因此,应根据系统的大小与难易,开发周期的长短以及资金的情况合理选购 PLC 产品。
5 、尽量选用大公司的产品其质量有保障,且技术支持好,一般售后服务也较好,还有利于你的产品扩展与软件升级。
一、输出回路的设计 
1 、各种输出方式之间的比较
( 1 )继电器输出:
优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载,且电压也可不同,带负载电流可达 2A /点;但继电器输出方式不适用于高频动作的负载,这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少,一般在几十万次至 Jl 百万次之间,有的公司产品可达 1000 万次以上,响应时间为 10ms 。
( 2 )晶闸管输出:
带负载能力为 0.2A/ 点,只能带交流负载,可适应高频动作,响应时间为 1ms 。
( 3 )晶体管输出:
最大优点是适应于高频动作,响应时间短,一般为 0.2ms 左右,但它只能带 DC 5—30V 的负载,最大输出负载电流为 0 . 5A/ 点,但每 4 点不得大于 0.8A 。
当你的系统输出频率为每分钟 6 次以下时,应首选继电器输出,因其电路设计简单,抗干扰和带负载能力强。当频率为 10 次/ min 以下时,既可采用继电器输出方式;也可采用 PLC 输出驱动达林顿三极管( 5—10A ),再驱动负载(见图 2 ),可大大减小。
2 、抗干扰与外部互锁当 PLC 输出带感性负载,负载断电时会对 PLC 的输出造成浪涌电流的冲击,为此,对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管,对交流感性负载应并接浪涌吸收电路,可有效保护 PLC 。当两个物理量的输出在 PLC 内部已进行软件互锁后,在 PLC 的外部也应进行互锁,以加强系统的可靠性。
3 、 “COM“ 点的选择不同的 PLC 产品,其 “COM” 点的数量是不一样的,有的一个 “COM” 点带 8 个输出点,有的带 4 个输出点,也有带 2 个或 1 个输出点的。当负载的种类多,且电流大时,采用一个 “COM” 点带 1—2 个输出点的 PLC 产品;当负载数量多而种类少时,采用一个 “COM” 点带 4—8 个输出点的 PLC 产品。这样会对电路设计带来很多方便,每个 “COM” 点处加一熔丝, 1—2 个输出时加 2A 的熔丝, 4—8 点输出的加 5—10A 的熔丝, 因 PLC 内部一般没有熔丝。
4 、 PLC 外部驱动电路 对于 PLC 输出不能直接带动负载 的情况下,必须在外部采用驱动电路:可以用三极管驱动,也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动,同时应采用保护电路和浪涌吸收电路,且每路有显示二极管( LED )指示。印制板应做成插拔式,易于维修。

PLC 的输入输出布线也有一定的要求,请看各公司的使用说明书。

二、输入回路的设计
1 、电源回路 PLC 供电电源一般为 AC85—240V (也有 DC24V ),适应电源范围较宽,但为了抗干扰,应 加装电源净化元件 (如电源滤波器、 1 : 1 隔离变压器等)。 
2 、 PLC 上 DC24V 电源的使用各公司 PLC 产品上一般都有 DC24V 电源, 但该电源容量小,为几十毫安至几百毫安 ,用其带负载时要注意容量, 同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响 PLC 的运行) 。
3 、外部 DC24V 电源 若输入回路有 DC24V 供电的接近开关、光电开关等,而 PLC 上 DC24V 电源容量不够时,要从外部提供 DC24V 电源; 但该电源的 “—” 端不要与 PLC 的 DC24V 的 “—” 端以及 “COM” 端相连,否则会影响 PLC 的运行 。
4 、 输入的灵敏度各厂家对 PLC 的输人端电压和电流都有规定 ,如日本三菱公司 F7n 系列 PLC 的输入值为: DC24V 、 7mA ,启动电流为 4 . 5mA ,关断电流小于 1 . 5mA ,因此,当输入回路串有二极管或电阻(不能完全启动),或者有并联电阻或有漏电流时(不能完全切断),就会有误动作,灵敏度下降,对此应采取措施。另一方面,当输入器件的输入电流大于 PLC 的最大输入电流时,也会引起误动作,应采用弱电流的输入器件,并且选用输人为共漏型输入的 PLC , Bp 输入元件的公共点电位相对为负,电流是流出 PLC 的输入端。

三、 PLC 的网络设计
  当用 PLC 进行网络设计时,其难度比 PLC 单机控制大得多 。首先你应选用自己较熟悉的机型,对其基本指令和功能指令有较深入的了解,并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则,不能适应你的实时要求,造成系统崩溃。另外,对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。
  最后,还要向 PLC 的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料,至于选用几层工作站,依你的系统大小而定。

四、扩展模块的选用
  对于小的系统,如 80 点以内的系统.一般不需要扩展;当系统较大时,就要扩展。不同公司的产品,对系统总点数及扩展模块的数量都有限制,当扩展仍不能满足要求时,可采用网络结构;同时,有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块,因此,在进行软件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时,各厂家也有一些规定,请看相关的技术手册。
  各公司的扩展模块种类很多,如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。 PLC 的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。

五、软件编制
  在编制软件前,应首先熟悉所选用的 PLC 产品的软件说明书,待熟练后再编程。若用图形编程器或软件包编程,则可直接编程,若用手持编程器编程,应先画出梯形图,然后编程,这样可少出错,速度也快。编程结束后先空调程序,待各个动作正常后,再在设备上调试。 


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