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大量的工程實踐表明,PLC外部輸入、輸出設備的故障率遠遠**PLC本身的故障率,而這些設備出現故障后,PLC一般不能覺察出來,可能使故障擴大,直至強電保護裝置后才停機,有時甚至會造成設備和人身事故。停機后,查找故障也要花費很多時間。為了及時發(fā)現故障,在沒有釀成事故之前使PLC自動停機和,也為了方便查找故障,效率,可用PLC程序實現故障的自診斷和自處理。
??現代的PLC擁有大量的資源,如FX2N系列PLC有幾千點輔助繼電器、幾百點定時器和計數器,有相當大的裕量,可以把這些資源利用起來,用于故障檢測。
??(1)**時檢測機械設備在各工步的所需的時間一般是不變的,即使變化也不會太大,因此可以以這些時間為參考,在PLC發(fā)出輸出,相應的外部執(zhí)行機構開始時啟動一個定時器定時,定時器的設定值比正常情況下該的時間長20%左右。例如設某執(zhí)行機構(如電動機)在正常情況下運行50s后,它驅動的部件使限位開關,發(fā)出結束。若該執(zhí)行機構的時間**過60s(即對應定時器的設定時間),PLC還沒有接收到結束,定時器延時接通的常開觸點發(fā)出故障,該停止正常的循環(huán)程序,啟動和故障顯示程序,使操作人員和人員能迅速判別故障的種類,及時采取排除故障的措施。
??(2)邏輯錯誤檢測在正常運行時,PLC的輸入、輸出和內部的(如輔助繼電器的狀態(tài))相互之間存在著確定的關系,如出現異常的邏輯,則說明出現了故障。因此,可以編制一些常見故障的異常邏輯關系,一旦異常邏輯關系為ON狀態(tài),就應按故障處理。例如某機械運動中先后有兩個限位開關,這兩個不會同時為ON狀態(tài),若它們同時為ON,說明至少有一個限位開關被卡死,應停機進行處理。
??3.預知
??某些是可以預知的,如PLC的輸出命令使執(zhí)行機構(如大功率電動機、電磁鐵),常常會伴隨產生火花、電弧等,它們產生的可能使PLC接收錯誤的信息。在容易產生這些的時間內,可用PLC的某些輸入,在易發(fā)期過去后,再取消。
采用冗余或熱備用
??某些控制(如化工、造紙、冶金、核電站等)要求有較高的可靠性,如果控制出現故障,由此引起停產或設備損壞將造成較大的經濟損失。因此,僅僅通過PLC控制的自身可靠性是不了要求。在這種要求較高可靠性的大型中,常采用冗余或熱備用來有效地解決上述問題。
??1.冗余
??所謂冗余是指中有多余的部分,沒有它照樣工作,但在出現故障時,這多余的部分能立即替代故障部分而使繼續(xù)正常運行。冗余一般是在控制中重要的部分(如CPU模塊)由兩套相同的硬件組成,當某一套出現故障立即由另一套來控制。是否使用兩套相同的I/O模塊,取決于對可靠性的要求程度。
??兩套CPU模塊使用相同的程序并行工作,其中一套為主CPU模塊,一塊為備用CPU模塊。在正常運行時,備用CPU模塊的輸出被禁止,由主CPU模塊來控制的工作。同時,主CPU模塊還不斷通過冗余處理單元(RPU)同步地對備用CPU模塊的I/O映像寄存器和其它寄存器進行刷新。當主CPU模塊發(fā)出故障信息后,RPU在1~3個掃描周期內將控制功能切換到備用CPU。I/O的切換也是由RPU來完成。
??a)冗余b)熱備用
??2.熱備用
??熱備用的結構較冗余簡單,雖然也有兩個CPU模塊在同時運行一個程序,但沒有冗余處理單元RPU。兩個CPU模塊的切換,是由主CPU模塊通過通信口與備用CPU模塊進行通信來完成的。兩套CPU通過通訊接口連在一起。當出現故障時,由主CPU通知備用CPU,并實現切換,其切換一般較慢。
PLC在當前工廠中是自動化生產的重要組成部分,為了保它在生產中的、安全和可靠,必須對它進行合理的設計。
??(一)分析被控對象并提出控制要求
??詳細分析被控對象的工藝及工作特點,了解被控對象機、電、液之間的配合,提出被控對象對PLC控制的控制要求,確定控制方案,擬定設計任務書。
??(二)確定輸入/輸出設備
??根據的控制要求,確定所需的全部輸入設備(如:按紐、位置開關、轉換開關及各種傳感器等)和輸出設備(如:器、電磁閥、指示燈及其它執(zhí)行器等),從而確定與PLC有關的輸入/輸出設備,以確定PLC的I/O點數。
??(三)選擇PLC
??PLC選擇包括對PLC的機型、容量、I/O模塊、電源等的選擇,詳見本章*二節(jié)。
??(四)分配I/O點并設計PLC硬件線路
??1.分配I/O點
??畫出PLC的I/O點與輸入/輸出設備的連接圖或對應關系表,該部分也可在第2步中進行。
??2.設計PLC硬件線路
??畫出其它部分的電氣線路圖,包括主電路和未進入可編程控制器的控制電路等。
??由PLC的I/O連接圖和PLC電氣線路圖組成的電氣原理圖。到此為止的硬件電氣線路已經確定。
程序設計
??1.程序設計
??根據的控制要求,采用的設計來設計PLC程序。程序要以控制要求為主線,逐一編寫實現各控制功能或各子任務的程序,逐步完善的功能。除此之外,程序通常還應包括以下內容:
??1)初始化程序。
在PLC上電后,一般都要做一些初始化的操作,為啟必要的,避免發(fā)生誤。初始化程序的主要內容有:對某些數據區(qū)、計數器等進行清零,對某些數據區(qū)所需數據進行恢復,對某些繼電器進行置位或復位,對某些初始狀態(tài)進行顯示等等。
??2)檢測、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對,一般在程序設計基本完成時再添加。
??3)保護和連鎖程序。
保護和連鎖是程序中不可缺少的部分,必須認真加以考慮。它可以避免由于操作而引起的控制邏輯混亂。
??2.程序模擬調試
??程序模擬調試的基本思想是,以方便的形式模擬產生現場實際狀態(tài),為程序的運行創(chuàng)造必要的條件。根據產生現場的不同,模擬調試有硬件模擬法和模擬法兩種形式。
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