用PLC改造旧电控系统的几点体会
时间:2021-01-07 08:05:45 来源:柠檬阅读网 本文已影响 人
【摘 要】指出了一种由于设计原因而引起的漏检现象,并提出了相应的解决方法,并探讨了应用PLC改造旧电控系统中的几个容易忽略的问题。
一些八九十年代设计生产的机械设备还是继电器控制系统,复杂一点的系统中可能含有大量的继电器和各种电路板,故障的查找和排除是非常困难的。随着PLC技术飞速的发展,旧系统的改造和升级变的更加方便。在此想结合工作中碰到的一个实例谈几点体会,以为抛砖引玉之谈。
(一)与机械配合的问题
在旧电控系统中,电气与机械配合的地方,我们往往只被告知其结果,至于其设计思想一般并未言明,如果不理解透彻,改造起来就不敢越雷池半步。我们不能仅局限于电气部分,与机械部分配合可能会有事半功倍之效。
我单位原有的6000型包装机电气部分是一种典型的继电器控制线路,维修起来比较麻烦。外单位用OMRON C200HPLC改造以后就方便多了,但是存在一个无规律漏检的问题。正常时,每包烟中应有20支烟,如果因为烟支在盒模中散乱,偶尔有19支烟压下20支探针,而使电气系统认为其是合格产品,从而造成漏检是可以理解的,这是机器固有的设计缺陷,GDX2包装机在这方面的改进就做的很好,在此不便展开多谈。但是在机械、电气部分正常时,甚至发生一包烟中只有十三、四支烟的漏检,这就让人感到困惑,因为十三、四支烟无论如何也压不下20支探针。维修过6000型包装机电气的人都知道,时钟信号和烟包选通脉冲信号,这两个信号的任何一个缺失就可能造成漏检。这两个信号是由与机器同步的凸轮片在槽型接近开关中产生的。在车速为225包/分时,我们用示波器观察,时钟信号存在的时间约为10ms,烟包选通脉冲信号约为25ms,而编程器读出的平均扫描周期在11ms左右,这样就不能保证时钟信号每次都能被读入,如果机器速度加快,信号更短,就更加不能保证。原程序在开始、中间、结尾的位置加入了I/0刷新指令,在PLC正常的I/0刷新之外,多次完成对时钟信号的读入,起到一种类似于多层拦截的效果,想以此弥补上述之缺陷,这也起到了很好的效果。梯形图如图一:
图一
(说明:01309为主电机控制继电器,00113为实际输入PLC的时钟信号,04204在程序中起时钟信号的作用。梯形图中间的省略号代表省略的程序。)
但I/O刷新指令只在用户程序中,而用户程序只占扫描周期的一部分,如图二:
图二
随着车速的加快,凸轮片在槽型接近开关中存在的时间会更短,时钟信号也相应变短,这就有可能造成如下情况:
(PLC扫描周期)一(执行用户程序的时间)≥时钟信号存在的时间
此时就会漏读了时钟信号。以上的方法就难以凑效,从而造成漏检。而把车间内所有的6000型包装机PLC升级代价就太大了。因此我们仔细研究了这两个信号与机械配合的范围,发现其实机械部分还是留有很大的裕量。例如,原烟包选通脉冲信号在相位240°-270°产生,而机械允许的范围是217°-282°。既然如此,我们就可以加宽片凸轮片以求信号的延长,只要不超过机械允许的范围即可。虽然烟包选通脉冲信号不大可能丢失,为了保险起见,我们也加宽了烟包选通脉冲信号的凸轮片。时钟信号的处理有点不同,正常时在相位10°左右时钟信号有效,如果有存储的坏烟信号,则离合器吸合,剔除推杆与机械联动剔除坏烟。剔除推杆行程图如图三:
图三
我们加宽了引起时钟信号的凸轮片(足够的宽度),让其下降沿对准10°,因为原程序就用下降沿微分指令读入时钟信号。这样就打了一个提前量,再也不担心PLC对其漏读了。时钟信号的迟滞至多只有一个扫描周期,10°-95°的机械范围已经足够。经过如上的改造,无规律漏检的问题得到很好的解决。
(二)时序问题
用PLC改造旧有的电控系统,为了达到最佳效果,总是尽可能的运用程序替代原有的各种继电器和电路板。普通的继电器控制线路编程替代很方便,而对于一些功能复杂的电路板就不那么容易,尤其是硬件上容易实现的信号之间的严格时序问题,怎样在编程中实现?这几乎是PLC天生的软肋,就是因为PLC循环扫描的工作方式。保证信号不丢失和保证信号之间的时序是两码事。在各种极限情况下,程序也要保证信号在时序上的复原。这其实包括有两个方面:一是信号与信号之间,二是信号与机械相位之间。由于扫描周期的长短、信号的长短、和机械相位允许的范围三者相互作用,使得在程序中实现原有的时序很困难,尤其是在一些实时性要求较高的场合,甚至PLC是无能为力的。
众所周知,PLC采用循环扫描的工作方式,而继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式,二者有着本质的区别,只是在一般情况下我们不必考虑。而对于高速系统而言,就必须考虑系统响应时间,其包括输入电路滤波时间、输出电路滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成,由扫描工作方式引起的滞后时间最长可达两个多扫描周期。总的响应延迟时间可达几十毫秒甚至更多,如果原系统不允许有这么长的延时,只有选用扫描速度更快的PLC或采用其他措施。
(三)思路问题
用PLC改造旧有的电控系统,我们习惯于某种意义上的翻版,按照原有的控制原理图来编程,这有其合理的因素,因为它经过实践的考验,可靠性高。但同时我们又大可不必拘泥于旧法,有时几块电路板只有一个功能,却烦琐不堪,此时只要我们理解的透彻,打破思维定式,利用新思路、新器件跳出旧有的控制方法,在各方面都会有更上一层楼之感。举一个简单的例子,直流调速系统一般由直流电机和调速板组成,经常需要维护,可靠性不高。而现在的变频器体积越来越小,功能越来越强大,价格适中,与交流电机组成调速系统控制方便,可靠性高,基本不用维护。
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