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    ?PLC應用于變頻器中的可靠性

    2021-06-23 23:35:36
    526次

    可編程控制器由于抗干擾能力強,可靠性高,編程簡單,性能價格比高,在工業控制領域得到越來越廣泛應用。

     中央控制單元和下位機PLC之間采用串行通訊方式進行數據交換,通常距離在1000m以內選用485雙絞線通訊方式,較常距離可選用光纖通訊,更長距離也可選用無線通訊方式。下位機選用PLC控制,根據控制對象的多少,控制對象的范圍,可選用一臺或多臺PLC進行控制,PLC之間數據交換是利用內部鏈接寄存器,實現數據交換和共享。由于PLC對現場進實時監控具有很高的可靠性,且編程簡單、靈活,因此越來越受到人們重視。

      1、控制系統可靠性降低的主要原因

      雖然工業控制機和可編程控制器本身都具有很高的可靠性,但如果輸入給PLC的開關量信號出現錯誤,模擬量信號出現較大偏差,PLC輸出口控制的執行機構沒有按要求動作,這些都可能使控制過程出錯,造成無法挽回的經濟損失。

      影響現場輸入給PLC信號出錯的主要原因有:

      1)造成傳輸信號線短路或斷路(由于機械拉扯,線路自身老化,特別是鼠害),當傳輸信號線出故障時,現場信號無法傳送給PLC,造成控制出錯;

      2)機械觸點抖動,現場觸點雖然只閉合一次,PLC卻認為閉合了多次,雖然硬件加了濾波電路,軟件增加微分指令,但由于PLC掃描周期太短,仍可能在計數、累加、移位等指令中出錯,出現錯誤控制結果;

      3)現場變送器,機械開關自身出故障,如觸點接觸不良,變送器反映現場非電量偏差較大或不能正常工作等,這些故障同樣會使控制系統不能正常工作。

      影響執行機構出錯的主要原因有:

      1)控制負載的接觸不能可靠動作,雖然PLC發出了動作指令,但執行機構并沒按要求動作;

      2)控制變頻器起動,由于變頻器自身故障,變頻器所帶電機并沒按要求工作;

      3)各種電動閥、電磁閥該開的沒能打開,該關的沒能關到位,由于執行機構沒能按PLC的控制要求動作,使系統無法正常工作,降低了系統可靠性。要提高整個控制系統的可靠性,必須提高輸入信號的可靠性和執行機構動作的準確性,否則PLC應能及時發現問題,用聲光等報警辦法提示給操作人員,盡快排除故障,讓系統安全、可靠、正確地工作。

      2、設計完善的故障報警系統

      在系統的設計中我們設計了3級故障顯示報警系統,1級設置在控制現場各控制柜面板,用指示燈指示設備正常運行和故障情況,當設備正常運行時對應指示燈亮,當該設備運行有故障時指示燈以1Hz的頻率閃爍。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設備工作情況,專門設置了故障復位/燈測試按鈕,系統運行任何時間持續按該按鈕3s,所有指示燈應全部點亮,如果這時有指示等不亮說明該指示燈已壞,應立即更換,改按鈕復位后指示燈仍按原工作狀態顯示設備工作狀態。2級故障顯示設置在中心控制室大屏幕監視器上,當設備出現故障時,有文字顯示故障類型,工藝流程圖上對應的設備閃爍,歷史事件表中將記錄該故障。3級故障顯示設置在中心控制室信號箱內,當設備出現故障時,信號箱將用聲、光報警方式提示工作人員,及時處理故障。在處理故障時,又將故障進行分類,有些故障是要求系統停止運行的,但有些故障對系統工作影響不大,系統可帶故障運行,故障可在運行中排除,這樣就大大減少整個系統停止運行時間,提高系統可靠性運行水平。

      3、輸入信號可靠性研究

      要提高現場輸入給PLC信號的可靠性,首先要選擇可靠性較高的變送器和各種開關,防止各種原因引起傳送信號線短路、斷路或接觸不良。其次在程序設計時增加數字濾波程序,增加輸入信號的可信性。

      在現場輸入觸點后加一定時器,定時時間根據觸點抖動情況和系統要的響應速度確定,一般在幾十ms,這樣可保證觸點確實穩定閉合后,才有其它響應。模擬信號濾波可采用圖2b程序設計方法,對現場模擬信號連續采樣3次,采樣間隔由A/D轉換速度和該模擬信號變化速率決定。3次采樣數據分別存放在數據寄存器DT10、DT11、DT12中,當最后1次采樣結束后利用數據比較、數據交換指令、數據段比較指令去掉最大和最小值,保留中間值作為本次采樣結果存放在數據寄存器DT0中。

      提高讀入PLC現場信號的可靠性還可利用控制系統自身特點,利用信號之間關系來判斷信號的可信程度。如進行液位控制,由于儲罐的尺寸是已知的,進液或出液的閥門開度和壓力是已知的,在一定時間里罐內液體變化高度大約在什么范圍是知道的,如果這時液位計送給PLC的數據和估算液位高度相差較大,判斷可能是液位計故障,通過故障報警系統通知操作人員檢查該液位計。

      又如各儲罐有上下液位極限保護,當開關動作時發出信號給PLC,這個信號是否真實可靠,在程序設計時我們將這信號和該罐液位計信號對比,如果液位計讀數也在極限位置,說明該信號是真實的;如果液位計讀數不在極限位置,判斷可能是液位極限開關故障或傳送信號線路故障,同樣通過報警系統通知操作人員處理該故障。由于在程序設計時采用了上述方法,大大提高了輸入信號的可靠。

      4、執行機構可靠性研究

      當現場的信號準確地輸入給PLC后,PLC執行程序,將結果通過執行機構對現場裝置進行調節、控制。怎樣保證執行機構按控制要求工作,當執行機構沒有按要求工作,怎樣發現故障?我們采取以下措施:當負載由接觸器控制時,啟動或停止這類負載轉為對接觸器線圈控制,啟動時接觸器是否可靠吸合,停止時接觸器是否可靠釋放,這是我們關心的。

      X0為接觸器動作條件,Y0為控制線圈輸出,X1為引回到PLC輸入端的接觸器輔助常開觸點,定時器定時時間大于接觸器動作時間。R0為設定的故障位,R0為ON表示有故障,做報警處理;R0為OFF表示無故障。故障具有記憶功能,由故障復位按鈕清除。

      當開啟或關閉電動閥門時,根據閥門開啟、關閉時間不同,設置延時時間,經過延時檢測開到位或關到位信號,如果這些信號不能按時準確返回給PLC,說明閥可能有故障,做閥故障報警處理。程序設計如圖3b所示。X2為閥門開啟條件,Y1為控制閥動作輸出,定時器定時時間大于閥開啟到位時間,X3為閥到位返回信號,R1為閥故障位。


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