مقدمه
PLC ها یا کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی به عنوان اجزای اصلی در زمینه اتوماسیون صنعتی عمل می کنند.
آنها نقش مهمی در کنترل تجهیزات مکانیکی مختلف، فرآیندهای خودکار و سیستم ها دارند.
این مقاله 10 نکته عملی را برای برنامه های کاربردی PLC ارائه می کند تا به شما کمک کند تا به طور موثر مشکلاتی را که در عملیات روزانه با آن مواجه می شوید حل کنید.
01
مسائل زمینه سازی
سیستم‌های PLC نیازمند اتصال به زمین هستند. بهتر است یک سیستم اتصال زمین اختصاصی داشته باشید و مطمئن شوید که سایر تجهیزات مربوط به PLC نیز به طور قابل اعتمادی به زمین متصل هستند.
اتصال چندین نقطه اتصال زمین به یکدیگر می تواند جریان های غیرمنتظره ای ایجاد کند که منجر به خطاهای منطقی یا آسیب مدار می شود.
پتانسیل های زمین دیفرانسیل معمولاً زمانی به وجود می آیند که نقاط زمین از نظر فیزیکی با فواصل قابل توجهی از هم جدا شوند. هنگامی که تجهیزات با فاصله زیاد از طریق کابل های ارتباطی یا حسگرها به هم متصل می شوند، جریان ممکن است از کل مدار بین کابل و زمین عبور کند. حتی در فواصل کوتاه، جریان های بار از تجهیزات بزرگ می توانند باعث جابجایی پتانسیل نسبت به زمین شوند یا جریان های غیرقابل پیش بینی ممکن است مستقیماً از طریق اثرات الکترومغناطیسی ایجاد شوند. جریان های مخربی که قادر به آسیب رساندن به تجهیزات هستند ممکن است بین منابع برق متصل به نقاط اتصال زمین نادرست جریان یابد.
سیستم‌های PLC عموماً از زمین{0} یک نقطه‌ای استفاده می‌کنند. برای تقویت ایمنی تداخل حالت رایج، تکنیک‌های زمین شناور محافظت‌شده را می‌توان برای سیگنال‌های آنالوگ اعمال کرد. این شامل اتصال به لایه محافظ کابل‌های سیگنال در یک نقطه می‌شود در حالی که حلقه سیگنال شناور باقی می‌ماند، با مقاومت عایق نسبت به زمین که کمتر از 50MΩ حفظ می‌شود.
02
کاهش تداخل
محیط‌های صنعتی خشن هستند و دارای تداخل‌های فرکانس بالا- و پایین-می‌باشد. این تداخل ها معمولاً از طریق کابل های متصل به دستگاه های میدانی به PLC وارد می شوند.
فراتر از اقدامات اتصال به زمین، اقدامات احتیاطی ضد تداخل{0}}در هنگام انتخاب و نصب کابل باید اعمال شود:
(1) سیگنال‌های آنالوگ سیگنال‌های کوچک- هستند و به شدت مستعد تداخل خارجی هستند. باید از کابل های دو-شلددار استفاده شود.
(2) سیگنال‌های پالس با سرعت بالا (مانند سنسورهای پالس، شمارنده‌های دیجیتال) به کابل‌های محافظ برای جلوگیری از تداخل خارجی و کاهش تداخل از پالس‌های سرعت بالا به سیگنال‌های سطح پایین- نیاز دارند.
(3) کابل های ارتباطی بین PLC ها در فرکانس های بالاتر کار می کنند. معمولاً کابل‌های{2}} عرضه‌شده توسط سازنده توصیه می‌شود. کابل‌های جفت تابدار محافظ-ممکن است برای کاربردهای کمتر حیاتی کافی باشند.
(4) خطوط سیگنال آنالوگ و خطوط سیگنال DC نباید در همان سینی کابل خطوط سیگنال AC هدایت شوند.
(5) کابل‌های محافظ ورودی یا خروجی از کابینت‌های کنترل باید بدون عبور از بلوک‌های ترمینال مستقیماً به تجهیزات متصل شده و متصل شوند.
(6) سیگنال های AC، سیگنال های DC و سیگنال های آنالوگ نباید کابل یکسانی را به اشتراک بگذارند. کابل های برق باید جدا از کابل های سیگنال گذاشته شوند.
(7) در طول تعمیر و نگهداری میدانی، روش های کاهش تداخل عبارتند از: جایگزینی خطوط آسیب دیده با کابل های محافظ و تغییر مسیر آنها. گنجاندن کدهای ضد تداخل-در برنامه.
03
حذف ظرفیت بین{0}}سیم برای جلوگیری از محرک های کاذب
خازن بین تمام هادی های داخل کابل وجود دارد. کابل های واجد شرایط این مقدار ظرفیت خازنی را در محدوده های مشخص محدود می کنند.
حتی با کابل‌های واجد شرایط، زمانی که طول کابل از آستانه معینی فراتر رود، ظرفیت بین سیم‌ها ممکن است از محدودیت‌های لازم فراتر رود. وقتی از این کابل‌ها برای ورودی‌های PLC استفاده می‌شود، ظرفیت بین سیم{2}می‌تواند باعث اختلال در عملکرد PLC شود که منجر به پدیده‌های غیرقابل توضیح زیادی می‌شود.
این پدیده ها عمدتاً به صورت زیر ظاهر می شوند:
- سیم‌کشی کاملاً صحیح است، اما هیچ ورودی توسط PLC شناسایی نشده است. ورودی هایی که باید وجود داشته باشند وجود ندارند، در حالی که ورودی های ناخواسته ظاهر می شوند-که نشان دهنده تداخل متقابل بین ورودی های PLC است. برای حل این مشکل:
(1) از کابل هایی با هسته های پیچ خورده استفاده کنید.
(2) طول کابل را به حداقل برسانید.
(3) کابل ها را برای ورودی هایی که با یکدیگر تداخل دارند جدا کنید.
(4) از کابل های محافظ استفاده کنید.
04
انتخاب ماژول خروجی
ماژول‌های خروجی به‌عنوان نوع-ترانزیستوری، نوع تریستور-دوطرفه، یا نوع تماس- طبقه‌بندی می‌شوند:
(1) ماژول‌های نوع ترانزیستوری سریع‌ترین سرعت سوئیچینگ را ارائه می‌کنند (معمولاً 0.2 میلی‌ثانیه) اما کمترین ظرفیت بار را دارند (تقریباً{3}}–0.3 آمپر، 24 ولت‌دیسی). آنها برای تجهیزات سوئیچینگ سریع و اتصال سیگنال مناسب هستند که معمولاً با درایوهای فرکانس متغیر و دستگاه های DC استفاده می شود. باید به تأثیر جریان نشتی ترانزیستور بر بار توجه شود.
(2) ماژول‌های نوع تریستور{1}}عملکرد بدون تماس و ویژگی‌های بار AC را ارائه می‌دهند، اگرچه ظرفیت بار آنها محدود است.
(3) خروجی های رله از بارهای AC و DC با ظرفیت بالا پشتیبانی می کنند. خروجی های تماس رله معمولاً اولین انتخاب برای برنامه های کنترل معمولی هستند. نقطه ضعف آنها سرعت سوئیچ آهسته (حدود 10 میلی ثانیه) است که آنها را برای سوئیچینگ فرکانس بالا نامناسب می کند.
05
کنترل اضافه ولتاژ و جریان اضافه اینورتر
(1) هنگام کاهش نقطه تنظیم برای کاهش سرعت موتور، موتور وارد حالت ترمز احیا می شود. انرژی برگشتی به اینورتر قابل توجه است و در خازن های فیلتر انباشته می شود. این باعث می شود ولتاژ خازن به سرعت افزایش یابد و اغلب به آستانه حفاظت از اضافه ولتاژ DC می رسد و باعث قطع اینورتر می شود.
راه حل: یک مقاومت ترمز خارجی برای اتلاف انرژی احیا شده به سمت DC نصب کنید.
(2) هنگامی که چندین موتور کوچک به اینورتر وصل می شوند، یک خطای جریان اضافه در یک موتور یک زنگ هشدار ایجاد می کند و باعث می شود اینورتر از کار بیفتد و تمام موتورها متوقف شود.
راه حل: یک ترانسفورماتور ایزولاسیون 1:1 را در سمت خروجی اینورتر نصب کنید. هنگامی که یک یا چند موتور کوچک دچار خطای اضافه جریان می شوند، جریان خطا به جای اینورتر، ترانسفورماتور را تحت تاثیر قرار می دهد و از خاموش شدن آن جلوگیری می کند. پس از آزمایش، سیستم به طور قابل اعتماد بدون حوادث مکرر توقف موتورهای معمولی کار می کند.
06
علامت گذاری ورودی ها و خروجی ها برای عیب یابی
PLC یک سیستم پیچیده را کنترل می‌کند که فقط ردیف‌های پلکانی پایانه‌های رله ورودی/خروجی، چراغ‌های نشانگر مربوطه، و شماره‌های PLC-شبیه یک مدار مجتمع با ده‌ها پین را نشان می‌دهد. بدون مشورت شماتیک، عیب یابی غیرممکن می شود و تشخیص عیب بسیار کند است.
برای پرداختن به این موضوع، یک جدول مرجع بر اساس شماتیک الکتریکی ایجاد کردیم. این جدول، که به کنسول یا کابینت کنترل تجهیزات چسبانده شده است، هر شماره ترمینال ورودی/خروجی PLC را به نماد الکتریکی مربوطه و نام چینی آن نشان می‌دهد-شبیه به توضیحات عملکردی برای هر پایه در یک مدار مجتمع.
با استفاده از این جدول ورودی/خروجی، برقکارانی که با فرآیند عملیاتی یا نمودار نردبانی دستگاه آشنا هستند، می توانند به عیب یابی اقدام کنند.
با این حال، برای برقکارانی که با فرآیند عملیاتی آشنایی ندارند یا قادر به خواندن نمودارهای نردبانی نیستند، یک جدول اضافی مورد نیاز است: نمودار عملکرد منطقی ورودی/خروجی PLC. این نمودار اساساً مطابقت منطقی بین مدارهای ورودی (اجزای راه‌انداز، اجزای مرتبط) و مدارهای خروجی (اجزای فعال) را برای اکثر فرآیندهای عملیاتی توضیح می‌دهد.
تمرین ثابت کرده است: اگر بتوانید به طرز ماهرانه ای از جدول تناظر ورودی/خروجی و جدول تابع منطقی ورودی/خروجی استفاده کنید، عیب یابی عیوب الکتریکی حتی بدون طرحواره آسان می شود-.
07
کسر خطاها از طریق منطق برنامه
امروزه از انواع PLC های متعددی در صنعت استفاده می شود. برای PLC های پایین{1}، دستورالعمل های نمودار نردبانی تا حد زیادی مشابه هستند. برای مدل‌های متوسط-تا-بالا-مثل S7-300، بسیاری از برنامه‌ها با استفاده از جداول زبان نوشته می‌شوند.
نمودارهای نردبانی عملی باید شامل حاشیه نویسی نماد چینی باشد. در غیر این صورت، خواندن آنها دشوار است. درک فرآیند تجهیزات یا توالی عملیاتی از قبل، تفسیر نمودارهای نردبانی را آسان تر می کند.
هنگام انجام تجزیه و تحلیل خطای الکتریکی، روش ردیابی معکوس-همچنین به عنوان عقبگرد- شناخته می‌شود، معمولاً اعمال می‌شود. این شامل استفاده از جدول تناظر ورودی/خروجی برای مکان یابی رله خروجی PLC مربوطه از نقطه خطا، سپس ردیابی برای شناسایی روابط منطقی است که باعث فعال شدن آن شده است.
تجربه نشان می دهد که شناسایی یک مشکل معمولاً عیب را برطرف می کند، زیرا خرابی همزمان در دو یا چند نقطه نادر است.
08
تشخیص خرابی های سخت افزاری PLC
به طور کلی، PLC ها دستگاه های بسیار قابل اعتماد با نرخ خرابی بسیار پایین هستند. احتمال آسیب سخت افزاری به PLC یا CPU یا خطاهای عملیاتی نرم افزار تقریباً صفر است. نقاط ورودی PLC به ندرت از کار می افتند مگر اینکه در معرض نفوذ ولتاژ بالا-. به طور مشابه، کنتاکت‌های معمولی باز رله‌های خروجی PLC طول عمر فوق‌العاده‌ای از خود نشان می‌دهند، مگر اینکه توسط مدارهای کوتاه بار خارجی، طراحی نامناسب یا جریان بیش از حد نامی به خطر بیفتند.
بنابراین، هنگام عیب یابی عیوب الکتریکی، تمرکز باید بر روی قطعات الکتریکی جانبی متصل به PLC باشد. از مشکوک شدن فوری به مشکلات سخت افزاری یا برنامه نویسی PLC خودداری کنید، زیرا این رویکرد برای تعمیر سریع و بازیابی سریع تولید بسیار مهم است.
در نتیجه، تشخیص خطای الکتریکی که در اینجا برای مدارهای کنترل PLC مورد بحث قرار می‌گیرد، نه بر خود PLC، بلکه بر اجزای الکتریکی محیطی در مدارهای کنترل شده توسط PLC تأکید دارد.
09
بهینه سازی استفاده از منابع نرم افزاری و سخت افزاری
(1) دستورالعمل هایی که در چرخه های کنترل دخیل نیستند یا دستورالعمل هایی که قبلاً قبل از چرخه فعال شده اند، نیازی به اتصال به PLC ندارند.
(2) هنگامی که چندین دستورالعمل یک وظیفه واحد را کنترل می کنند، می توان آنها را قبل از اتصال به یک نقطه ورودی به صورت موازی به صورت خارجی متصل کرد.
(3) استفاده کامل از بلوک های عملکرد داخلی PLC و حالت های میانی برای اطمینان از یکپارچگی و انسجام برنامه، تسهیل توسعه. این همچنین سرمایه گذاری سخت افزاری را کاهش می دهد و هزینه ها را کاهش می دهد.
(4) در صورت امکان، هر کانال خروجی را برای کنترل و بازرسی آسان تر جدا کنید، در حالی که از مدارهای خروجی دیگر محافظت کنید. خطا در یک نقطه خروجی فقط باعث از دست دادن کنترل مدار خروجی مربوطه می شود.
(5) برای خروجی‌هایی که بارهای رو به جلو/عکوس را کنترل می‌کنند، نه تنها در برنامه PLC، بلکه در خارج از آن هم قفل را اجرا کنید تا از کار همزمان بار در هر دو جهت جلوگیری کنید.
(6) توقف اضطراری PLC باید از طریق سوئیچ های خارجی برای اطمینان از ایمنی اجرا شود.
10
ملاحظات اضافی
(1) هرگز خطوط برق AC را به پایانه های ورودی وصل نکنید تا از آسیب PLC جلوگیری کنید.
(2) پایانه های زمینی باید به طور مستقل به زمین متصل شوند، نه اینکه به صورت سری به پایه های تجهیزات دیگر متصل شوند. سطح مقطع سیم زمین نباید کمتر از 2mm² باشد.
(3) منبع تغذیه کمکی ظرفیت محدودی دارد و فقط می‌تواند دستگاه‌های{1} کم مصرف (مانند حسگرهای فوتوالکتریک) را هدایت کند.
(4) برخی از PLC ها پایانه های آدرس رزرو شده دارند (یعنی پایانه های آدرس خالی). سیم ها را به این ترمینال ها وصل نکنید.
(5) هنگامی که مدارهای خروجی PLC فاقد حفاظت هستند، وسایل حفاظتی مانند فیوزها را به صورت سری در مدار خارجی نصب کنید تا از آسیب ناشی از اتصال کوتاه بار جلوگیری شود.