PLC在自動(dòng)模切壓痕機(jī)上的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

應(yīng)保留繼電－接觸器的聯(lián)鎖

在PLC與繼電－接觸器系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)中，這種聯(lián)鎖主要是指重要的安全聯(lián)鎖，包括人身安全和設(shè)備安全兩方面。從人身安全的角度出發(fā)，應(yīng)保留一些對(duì)人身安全至關(guān)重要的聯(lián)鎖，如事故開關(guān)、緊急停機(jī)裝置等，這些開關(guān)一般要求采用非半導(dǎo)體的機(jī)電元件組成。從設(shè)備安全的角度出發(fā)，往往需要保留一些重要的極限開關(guān)和保護(hù)手段。

PLC和MCC系統(tǒng)的接口

PLC和MCC系統(tǒng)的接口方法常見的有兩種：一種是采用繼電器隔離的方法，一種是PLC直接接受MCC系統(tǒng)的信號(hào)，并且由PLC直接驅(qū)動(dòng)MCC中的接觸器的方法。

采用第一種方法時(shí)，進(jìn)人PLC的信號(hào)要先經(jīng)過光電隔離繼電器，再由其觸點(diǎn)接入PLC的輸入模板。PLC的輸出信號(hào)也是先驅(qū)動(dòng)繼電器線圈，然后再由繼電器的觸點(diǎn)參與MCC的聯(lián)鎖控制。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：方便了PLC模板的選取，從而有可能降低PLC的造價(jià)，基本上清除了外部強(qiáng)電侵入PLC的可能性，有效地保證了PLC系統(tǒng)的運(yùn)行安全。其缺點(diǎn)是增加了大量的繼電器，從而增加了可能的新故障點(diǎn)。在實(shí)用中，應(yīng)選用高質(zhì)量的繼電器，最好選用帶有能指示吸合動(dòng)作的發(fā)光器件的繼電器。采用PLC和MCC系統(tǒng)直接接口的方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單明了，整個(gè)控制系統(tǒng)的故障點(diǎn)少。缺點(diǎn)是系統(tǒng)的安全性不如第一種方法高。

工程實(shí)踐中，兩種方法應(yīng)用都很廣泛，而且很多系統(tǒng)中兩種方法兼而有之。選取接口要視環(huán)境和具體條件、元件水平等靈活考慮決定。

I/O分站的熱備

在一些對(duì)PLC系統(tǒng)可靠性要求極高的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不僅要求主機(jī)有熱備，有時(shí)還要考慮系統(tǒng)中某些I/O分站也要熱備，出現(xiàn)故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)I/0通道的自動(dòng)或手動(dòng)切換。

為了實(shí)現(xiàn)功能，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)建立起兩個(gè)完全一樣的I/0分站，其系統(tǒng)的輸人是并聯(lián)的，而輸出信號(hào)則要求可切換。作為自動(dòng)切換的應(yīng)用，切換裝置應(yīng)當(dāng)是受PLC控制的。

就地操作

就地操作是指機(jī)旁單機(jī)操作，它有兩種設(shè)計(jì)原則，一是不經(jīng)過PLC，直接通過MCC盤控制電氣設(shè)備，二是經(jīng)過PLC，實(shí)則是又一種手動(dòng)方式。但無論采用哪一種，上述人身、設(shè)備等必要的安全聯(lián)鎖仍然在繼電-接觸器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。

采用不經(jīng)過PLC的就地控制方式，優(yōu)點(diǎn)是就地操作試驗(yàn)時(shí)只要將轉(zhuǎn)換開關(guān)一轉(zhuǎn)換，就可脫離PLC，完全不用考慮PLC系統(tǒng)的硬軟件問題，集中力量檢驗(yàn)機(jī)械動(dòng)作性能。國外設(shè)計(jì)一般都采用這種方法。缺點(diǎn)是增加了MCC盤上聯(lián)鎖的復(fù)雜性。如果采用經(jīng)PLC就地操作，將就地開關(guān)接人PLC模板即可。這樣外部電纜、MCC盤都顯得簡單。在遠(yuǎn)距離情況下，PLC輸入可以通過選擇高電壓范圍輸人模板的辦法保證輸人信號(hào)的可靠性，輸出由干是通過MCC盤直接控制繼電器，消去了采用不經(jīng)過PLC就地操作方式時(shí)繼電器回路的長電纜，保證了繼電器動(dòng)作電壓。所以這種方法也有優(yōu)點(diǎn)。合理科學(xué)地編制PLC程序

PLC程序摒棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)。用戶根據(jù)PLC說明書的提示，就可以按照繼電器梯形圖和邏輯代數(shù)式來直接編程。但是在編制PLC程序過程中，必須使設(shè)備安全可靠，其中最重要的就是消除誤操作影響。誤操作主要包括人為誤操作和系統(tǒng)本身產(chǎn)生的失誤兩方面。

1．人為誤操作

1）手指顫動(dòng)造成失誤解決的方法是使用微分指令DIFU（13）來檢索按鈕送人電信號(hào)的上升沿，在一個(gè)執(zhí)行周期里PLC只執(zhí)行一次，從而避免些類誤操作的發(fā)生，如圖1中，00005為高壓泵停止按鈕，HR0005為低壓泵起動(dòng)標(biāo)志位。當(dāng)按下低壓泵起動(dòng)按鈕00003時(shí)，信號(hào)轉(zhuǎn)化為微分指令HR0005，HR0005在一個(gè)程序掃描周期里，只接收一個(gè)上升沿脈沖，從而過濾掉由于手指顫動(dòng)產(chǎn)生多余的脈沖，保證定時(shí)器TIM000正常延時(shí)1min，確保高壓泵按時(shí)起動(dòng)。

2）無意誤操作解決的方法有兩種。一是通過程序來優(yōu)化顯示功能，減少人為失誤，在設(shè)計(jì)中使用一個(gè)指示燈來顯示各種不同的工作狀態(tài)平光—顯示系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)高頻閃光——顯示系統(tǒng)處于試驗(yàn)狀態(tài)，每1s閃1次；低頻閃光——顯示系統(tǒng)處于步進(jìn)狀態(tài)，每3s閃1次。二是通過輸入信號(hào)之間的聯(lián)鎖，這種方法工作量大，考慮要全面，否則也會(huì)出現(xiàn)輸入信號(hào)相互干擾，起反作用。圖2是簡化的梯形圖，00003為1號(hào)低壓泵起動(dòng)按鈕；00005為2號(hào)低壓泵起動(dòng)按鈕；HR0400為1號(hào)主機(jī)停止24h后標(biāo)志；HR0401為2號(hào)主機(jī)停止24h后標(biāo)志。

圖2的工作原理為1號(hào)或2號(hào)低壓泵任意一臺(tái)工作，1號(hào)2號(hào)互為備用，保證有一臺(tái)在工作。1號(hào)2號(hào)低壓泵停止按鈕的常閉接點(diǎn)（00004,00006）互為聯(lián)鎖，當(dāng)操作人員誤按停機(jī)按鈕00004（00006）時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)起動(dòng)另臺(tái)低壓泵（2號(hào)或1號(hào)低壓泵），從而避免造成低壓泵停機(jī)嚴(yán)重事故的發(fā)生。HRO100為低壓泵停機(jī)起動(dòng)標(biāo)志，常開（閉）接點(diǎn)廣泛串聯(lián)到各個(gè)相關(guān)回路中，尤其是串聯(lián)到高壓泵控制回路中，保證在低壓泵未起動(dòng)的前提下，起動(dòng)高壓泵無效，從而避免對(duì)高壓泵的誤操作。1號(hào)或2號(hào)低壓泵起動(dòng)后，HRO100得電，技術(shù)要求只有三種情況低壓泵起動(dòng)標(biāo)志HRO100失電：1號(hào)2號(hào)主機(jī)00000、00001同時(shí)停運(yùn)，且按下系統(tǒng)總停按鈕00002；PLC上電復(fù)位信號(hào)25315;1號(hào)2號(hào)主機(jī)同時(shí)停運(yùn)24h后HR0400、HR0401。除了上述三種情況外，總保持上電狀態(tài)，保證整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定，誤按下系統(tǒng)總停按鈕也不要緊。

2.系統(tǒng)本身產(chǎn)生的失誤

由于PLC輸人信號(hào)來源復(fù)雜，目PLC的動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于繼電接觸控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，因而在繼電接觸控制系統(tǒng)中不太引起注意的觸點(diǎn)瞬間跳動(dòng)問題，將會(huì)在PLC控制系統(tǒng)中產(chǎn)生誤操作。

TIM000用于消除00104接點(diǎn)斷開時(shí)，因機(jī)械振動(dòng)影響出現(xiàn)的瞬間閉合，TIM001用于消除00104接點(diǎn)閉合時(shí)，因跳動(dòng)與受干擾的影響出現(xiàn)的瞬間斷開。CNT020用于保持輸人的信號(hào)。HR0410、HR0411為相關(guān)的運(yùn)行設(shè)備。

當(dāng)00104（油位下限開關(guān)）斷開后，由于以上原因造成00104瞬間閉合，起動(dòng)定時(shí)器TIM000，如果在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，00104斷開，則系統(tǒng)判定此次閉合為誤動(dòng)作，不執(zhí)行以下程序；若00104在設(shè)定時(shí)間內(nèi)仍為閉合，由系統(tǒng)判定此次閉合為正常的命令，通過計(jì)數(shù)器CNT020保持輸入的信號(hào)，起動(dòng)相關(guān)的運(yùn)行設(shè)備；當(dāng)00104閉合后，由于以上原因造成00104瞬間斷開，方法同上，TIM000、TIM001的時(shí)間設(shè)定為#0002（0.2s），它不會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)有什么影響。一般來講TIM000,TIM001時(shí)間的設(shè)定值是按輸入繼電器可靠吸合后立即斷開這一過程的時(shí)間考慮的，約0.2～0.5s，在此范圍內(nèi)都可以達(dá)到消除觸點(diǎn)跳動(dòng)干擾的目的。如果時(shí)間設(shè)定值過大，將使系統(tǒng)動(dòng)作延遲；太小，則收不到濾除干擾的效果。