PLC在自动包装机械上的设计与应用

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关键词:在采用对自动模切压痕机等包类机械实现电气自动化控制的系统中,像经典的继电-接触器控制系统中的大部分联锁控制都可转移到PLC中实现,继电-接触器控制系统大大地简化,成为只含有一些必要的电气联锁的MCC(Motor Control Centre)系统,成为PLC系统指令的有条件的执行者。在采用PLC对自动模切压痕机等包装机械实现电气自动化控制的系统中,像...
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在采用对自动模切压痕机等包类机械实现电气自动化控制的系统中,像经典的继电-接触器控制系统中的大部分联锁控制都可转移到PLC中实现 ,继电-接触器控制系统大大地简化 ,成为只含有一些必要的电气联锁的MCC(Motor Control Centre)系统,成为PLC系统指令的有条件的执行者。
在采用PLC对自动模切压痕机等包装机械实现电气自动化控制的系统中,像经典的继电-接触器控制系统中的大部分联锁控制都可转移到PLC中实现 ,继电-接触器控制系统大大地简化,成为只含有一些必要的电气联锁的MCC(Motor Control Centre)系统,成为PLC系统指令的有条件的执行者 。应保留继电-接触器的联锁
在PLC与继电-接触器系统综合设计中 ,这种联锁主要是指重要的安全联锁,包括人身安全和两方面 。从人身安全的角度出发,应保留一些对人身安全至关重要的联锁 ,如事故开关 、紧急停机装置等,这些开关一般要求采用非半导体的机电元件组成。从设备安全的角度出发,往往需要保留一些重要的极限开关和保护手段。PLC和MCC系统的接口
PLC和MCC系统的接口方法常见的有两种:一种是采用继电器隔离的方法 ,一种是PLC直接接受MCC系统的信号,并且由PLC直接驱动MCC中的接触器的方法 。
采用第一种方法时,进人PLC的信号要先经过光电隔离继电器 ,再由其触点接入PLC的输入模板。PLC的输出信号也是先驱动继电器线圈 ,然后再由继电器的触点参与MCC的联锁控制。这种方法的优点是:方便了PLC模板的选取,从而有可能降低PLC的造价,基本上清除了外部强电侵入PLC的可能性 ,有效地保证了PLC系统的运行安全 。其缺点是增加了大量的继电器,从而增加了可能的新故障点。在实用中,应选用高质量的继电器 ,最好选用带有能指示吸合动作的发光器件的继电器。采用PLC和MCC系统直接接口的方法的优点是简单明了,整个控制系统的故障点少 。缺点是系统的安全性不如第一种方法高。
工程实践中,两种方法应用都很广泛 ,而且很多系统中两种方法兼而有之。选取接口要视环境和具体条件 、元件水平等灵活考虑决定 。I/O分站的热备
在一些对PLC系统可靠性要求极高的系统设计中,不仅要求主机有热备,有时还要考虑系统中某些I/O分站也要热备 ,出现故障时,实现I/0通道的自动或手动切换。
为了实现功能,在系统设计中应建立起两个完全一样的I/0分站 ,其系统的输人是并联的 ,而输出信号则要求可切换。作为自动切换的应用,切换装置应当是受PLC控制的 。就地操作
就地操作是指机旁单机操作,它有两种设计原则 ,一是不经过PLC,直接通过MCC盘控制电气设备,二是经过PLC ,实则是又一种手动方式 。但无论采用哪一种,上述人身、设备等必要的安全联锁仍然在继电-接触器系统中实现。
采用不经过PLC的就地控制方式,优点是就地操作试验时只要将转换开关一转换 ,就可脱离PLC,完全不用考虑PLC系统的硬软件问题,集中力量检验机械动作性能。国外设计一般都采用这种方法 。缺点是增加了MCC盘上联锁的复杂性。如果采用经PLC就地操作 ,将就地开关接人PLC模板即可。这样外部、MCC盘都显得简单 。在远距离情况下,PLC输入可以通过选择高电压范围输人模板的办法保证输人信号的可靠性,输出由干是通过MCC盘直接控制继电器 ,消去了采用不经过PLC就地操作方式时继电器回路的长电缆 ,保证了继电器动作电压。所以这种方法也有优点。合理科学地编制PLC程序
PLC程序摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式,独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构 。用户根据PLC说明书的提示,就可以按照继电器梯形图和逻辑代数式来直接编程。但是在编制PLC程序过程中 ,必须使设备安全可靠,其中最重要的就是消除误操作影响。误操作主要包括人为误操作和系统本身产生的失误两方面 。1.人为误操作
1)手指颤动造成失误解决的方法是使用微分指令DIFU(13)来检索按钮送人电信号的上升沿,在一个执行周期里PLC只执行一次 ,从而避免些类误操作的发生,如图1中,00005为高压泵停止按钮 ,HR0005为低压泵起动标志位。当按下低压泵起动按钮00003时,信号转化为微分指令HR0005,HR0005在一个程序扫描周期里 ,只接收一个上升沿脉冲,从而过滤掉由于手指颤动产生多余的脉冲,保证定时器TIM000正常延时1min ,确保高压泵按时起动。


图1

2)无意误操作解决的方法有两种 。一是通过程序来优化显示功能 ,减少人为失误,在设计中使用一个指示灯来显示各种不同的工作状态平光—显示系统处于运行状态高频闪光——显示系统处于试验状态,每1s闪1次;低频闪光——显示系统处于步进状态 ,每3s闪1次 。二是通过输入信号之间的联锁,这种方法工作量大,考虑要全面 ,否则也会出现输入信号相互干扰,起反作用。图2是简化的梯形图,00003为1号低压泵起动按钮;00005为2号低压泵起动按钮;HR0400为1号主机停止24 h后标志;HR0401为2号主机停止24h后标志。

图2

图2的工作原理为1号或2号低压泵任意一台工作 ,1号2号互为备用,保证有一台在工作 。1号2号低压泵停止按钮的常闭接点(00004, 00006)互为联锁,当操作人员误按停机按钮00004(00006)时 ,程序会自动起动另台低压泵(2号或1号低压泵),从而避免造成低压泵停机严重事故的发生。HRO100为低压泵停机起动标志,常开(闭)接点广泛串联到各个相关回路中 ,尤其是串联到高压泵控制回路中 ,保证在低压泵未起动的前提下,起动高压泵无效,从而避免对高压泵的误操作。1号或2号低压泵起动后 ,HRO100得电,技术要求只有三种情况低压泵起动标志HRO100失电:1号2号主机00000 、00001同时停运,且按下系统总停按钮00002;PLC上电复位信号25315; 1号2号主机同时停运24 h后HR0400、HR0401 。除了上述三种情况外 ,总保持上电状态,保证整个控制系统的稳定,误按下系统总停按钮也不要紧。2.系统本身产生的失误
由于PLC输人信号来源复杂 ,目PLC的动作响应时间远远短于继电接触控制系统的响应时间,因而在继电接触控制系统中不太引起注意的触点瞬间跳动问题,将会在PLC控制系统中产生误操作。为此程序中加入了干扰滤除程序 ,见图3 。

图3

TIM000用于消除00104接点断开时,因机械振动影响出现的瞬间闭合,TIM001用于消除00104接点闭合时 ,因跳动与受干扰的影响出现的瞬间断开。CNT020用于保持输人的信号。HR0410、HR0411为相关的运行设备 。
当00104(油位下限开关)断开后 ,由于以上原因造成00104瞬间闭合,起动定时器TIM000,如果在设定时间内 ,00104断开,则系统判定此次闭合为误动作,不执行以下程序;若00104在设定时间内仍为闭合 ,由系统判定此次闭合为正常的命令,通过计数器CNT020保持输入的信号,起动相关的运行设备;当00104闭合后 ,由于以上原因造成00104瞬间断开,方法同上,TIM000 、TIM001的时间设定为#0002(0.2s) ,它不会对控制系统有什么影响。一般来讲TIM000,TIM001时间的设定值是按输入继电器可靠吸合后立即断开这一过程的时间考虑的,约0.2~0.5s,在此范围内都可以达到消除触点跳动干扰的目的。如果时间设定值过大 ,将使系统动作延迟;太小 ,则收不到滤除干扰的效果 。信息来源:电气时代



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