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天津西门子PLC模块交换机供应商
系统操作及工艺描述
设备上电运行前,检查接线是否正确,确认无误后送电运行。
在触摸屏上设定运行参数,如送风温度、加热PID、回风温度、空气加热温度、料泵PID、喷头频率、气锤动作间隔时间等。运行时先选择手动操作模式,在系统流程图上选择相应的控制按钮(在流程图中控制按钮隐藏在相应的图标下面,按动图标即可控制相关元件运行)试一下相关元件运行是否正常,温度频率等是否显示正常。确认所有元件都执行正常后,启动自动模式并启动自动,在自动模式下所有的元件会根据工艺执行相关动作。
自动启动后启动照明—>启动送风机—>延迟2秒后启动抽风机—>延迟2秒后启动加热,3个加热管的加热动作由PID控制—>延迟5秒后启动回收风机—>延迟2秒后启动器—>延迟2秒后气阀打开—>启动空气加热(空气加热可设定为定时加热)—>直到送风温度达到设定温度后,启动油泵—>延迟5秒后启动喷雾器—>延迟2秒后启动风泵—>延迟2秒后启动循环水泵—>料阀打开—>送料泵启动—>2个气锤启动(气锤按照预先设定的间隔时间动作)—>启动水泵
运行过程中送风温度根据PID调节无限接近设定温度,料泵频率则根据出口温度以及预先设定的大偏小偏频率实时调整,以保证原料充分干燥。运行过程中PLC对各运行点进行监控,一旦有任何故障产生会执行相应的故障动作,如送风机故障则加热会立即停掉,以防止热量不能及时送出损坏加热管。故障产生时声光报警器指示灯会闪烁并且警铃会响起,提醒操作员。流程图上还会有相应的提示文字,告诉操作员什么地方出现了故障,以方便及时排除,提高工作效率。
执行自动停机时为了保护加热管,需要延迟停止送风机和抽风机,直到温度80℃后再停止送风以及抽风机。在停机时为了保证原料的干燥质量,停止料泵和喷雾器。
系统流程图如下:
一 系统介绍:
确保合格的供气品质,满足稳定的气源压力,自动调节供气等是空压站自动控制的基本任务。空压机设备自带的单片机控制器已经能很好的控制单台空压机,但不具备对空压系统的整体调控能力。在空压系统中,相对单台空压机的调整,系统的整体联控具有重要的意义。
联控系统主要的功能是可以实现空压机机组(包括每台空压机的后处理设备)的联锁控制,能根据总管压力和空压机的运行状态智能地加卸载对应的空压机等以保证管网的供气稳定。
联控有两种模式:时间顺序模式、固定顺序模式。两者的联控原理是一致的。只是时间顺序模式中各台空压机每隔一个轮换时间就按顺序时间判断一次,具体工作模式参考《顺序控制与通讯协议手册》,而固定模式的启动顺序是保持不变的。
空压机联控系统图:
(一)读取单片机的信息
根据空压机控制器内单片机的相关Modbus通讯协议,编写通讯“读信息指令”的数据帧,以PLC中的Modbus通讯指令发给控制器内的单片机,单片机响应后返回相应的数据帧。通过返回帧的相应字符串判断与控制器相连的空压机的各种故障状态工作状态以及空压机的各种压力温度数据,并将返回的各类数据存放在相应的数据寄存器。
在该子程序的开始部分,执行站地址加1的操作,即每进入读数据子程序就会读取上次读过的程序的下一台;靠站地址的不断变化我们实现了读取数据通讯的轮询操作。
| 一般工业控制系统既包括弱电控制部分,又包括强电控制部分。为了使两者之间既保持控制信号联系,又要隔绝电气方面的联系,即实行弱电和强电隔离,是保证系统工作稳定,设备与操作人员的重要措施。 电气隔离目的之一是从电路上把干扰源和易干扰的部分隔离开来,从而达到隔离现场干扰的目的。 一、信号隔离 信号的隔离目的之一是把引进的干扰通道切断,使测控装置与现场仅保持信号联系,不直接发生电的联系。工控装置与现场信号之间常用的隔离方式有光电隔离、脉冲变压器隔离、继电器隔离和布线隔离等。 1.光电隔离 光电隔离是由光电耦合器件来完成的。其输入端配置发光源,输出端配置受光器,因而输入和输出在电气上是隔离的。由于光电耦合器的输入阻抗(100Ω~1kΩ)与一般干扰源的阻抗(105~106Ω)相比较小,因此分压在光电耦合器的输入端的干扰电压较小,它所能提供的电流并不大,不易使半导体二管发光。另外光电耦合器的隔离电阻很大(约1012Ω)、隔离电容很小(约几个pF),所以能阻止电路性耦合产生的电磁干扰,被控设备的各种干扰很难反馈到输入系统。 光电耦合器把输入信号与内部电路隔离开来,或者是把内部输出信号与外部电路隔离开来,如图1所示。开关量输入电路接入光电耦合器后,由于光电耦合器的隔离作用,使夹杂在输入开关量中的各种干扰脉冲都被挡在输入回路的一侧。由于光电耦合器不是将输入侧和输出侧的电信号进行直接耦合,而是以光为媒介进行耦合,具有较高的电气隔离和抗干扰能力。目前,大多数光电耦合器件的隔离电压都在2.5kV以上,有些器件达到了8kV,既有高压大电流大功率光电耦合器件,又有高速高频光电耦合器件(频率高达10MHz)。常用的器件如4N25,其隔离电压为5.3kV;6N137,其隔离电压为3kV,频率在10MHz以上。 2.脉冲变压器隔离 脉冲变压器的匝数较少,而且一次绕组和二次绕组分别绕于铁氧体磁芯的两侧,这种工艺使得它的分布电容特小,仅为几个pF,所以可作为脉冲信号的隔离元件。脉冲变压器传递输入、输出脉冲信号时,不传递直流分量,PLC使用的数字量信号输入/输出的控制设备不要求传递直流分量,因而在工控系统中得到了广泛的应用。图2是脉冲变压器的应用实例。电路的外部信号经RC滤波电路和双向稳压管抑制常模噪声干扰,然后输入脉冲变压器的一次侧。为了防止过高的对称信号击穿电路元件,脉冲变压器的二次侧输出电压被稳压管限幅后进入测控系统内部。一般地说,脉冲变压器的信号传递频率在1kHz~1MHz之间,新型的高频脉冲变压器的传递频率可达到10MHz。 3.继电器隔离 继电器的线圈和触点没有电气上的联系,因此,可利用继电器的线圈接受信号,利用触点发送和输出控制信号,从而避免强电和弱电信号之间的直接接触,实现了抗干扰隔离。图3是继电器输出隔离的实例示意图。在该电路中,通过继电器把低压直流与高压交流隔离开来,使高压交流侧的干扰无法进入低压直流侧。 4.布线隔离 将微弱信号电路与易产生噪声污染的电路分开布线,基本的要求是信号线路和强电控制线路、电源线路分开走线,而且相互间要保持一定的距离。配线时应区别分开交流线、直流稳压电源线、数字信号线、模拟信号线、感性负载驱动线等。配线间隔越大,配线越短,则噪声影响越小。但是,实际设备的内外空间是有限的,配线间隔不可能太大,只要能维持限度的间隔距离便可。附表列出了信号线和动力线之间应保持的小间距。如果受环境条件的限制,信号线不能与高压线和动力线等离得足够远时,就得采用诸如信号线路接电容器等各种抑制电磁感应噪声的措施。 二、供电系统的隔离 采用1∶1隔离变压器供电是传统的抗干扰措施,对电网尖峰脉冲干扰有很好的效果。图4是典型的隔离变压器原理图。它抗干扰的原理是一次侧对高频干扰呈现很高的阻抗,而位于一次、二次绕组之间的金属屏蔽层又阻隔了一、二次侧所产生的分布电容,因此一次绕组只有对屏蔽层的分布电容存在,高频干扰通过这个分布电容而被旁路入地。1∶1隔变效果的好坏,往往取决于屏蔽层的工艺。选用0.2mm厚的纯铜板材,一次侧、二次侧各加一个屏蔽层。通常,一次侧的屏蔽层通过一个电容器与二次侧的屏蔽层接到一起,再接到二次侧的地上。也可以一次侧的屏蔽层接一次侧的地线,二次侧的屏蔽层接二次侧的地线。并且接地引线的截面积也要大一些好。1∶1隔变还有效地隔离了接地环路的共模干扰。 1. 交流供电系统的隔离 由于交流电网中存在着大量的谐波、雷击浪涌、高频干扰等噪声,所以对由交流电源供电的控制装置和电子电气设备,都应采取抑制来自交流电源干扰的措施。采用电源隔离变压器,可以有效地抑制窜入交流电源中的噪声干扰。但是,普通变压器却不能起到抗干扰的作用,这是因为,虽然一次绕组和二次绕组之间是绝缘的,能够阻止一次侧的噪声电压、电流直接传输到二次侧,有隔离作用。然而,由于分布电容(绕组与铁心之间、绕组之间、层匝之间和引线之间)的存在,交流电网中的噪声会通过分布电容耦合到二次侧。为了抑制噪声,在绕组间加屏蔽层,这样就能有效地抑制噪声,干扰,提高设备的电磁兼容性。图5a、5b所示为不加屏蔽层和加屏蔽层的隔离变压器分布电容的情况。在图5a中,隔离变压器不加屏蔽层,C12是一次侧和二次侧之间的分布电容,在共模电压U1C的作用下,二次绕组所耦合的共模噪声电压为U2C,C2E是二次侧的对地电容,则从图可知二次侧的共模噪声电压U2C为: U2C=U1CC12/(C12+C2E) 在图5b中,隔离变压器加屏蔽层,其中C10、C20分别代表一次侧和二次侧对屏蔽层的分布电容,ZE是屏蔽层的对地阻抗,C2E是二次侧的对地电容,则从图可知二次侧的共模噪声电压U2C为: U2C=〔U1CZE/(ZE+1/jωC10)〕〔C2E/(C20+C2E)〕 由于C2是屏蔽层的对地阻抗,在低频范围内,ZE<<(1/jωC10),所以U2C→0。由此可见,采取屏蔽措施后,通过隔离变压器的共模噪声电压被大大地削弱了。图6所示为交流电源抗干扰的综合方案。为了将测控系统和供电电网电源隔离开,因公共电阻引起的耦合,减少负载波动的影响,同时也为了,常常在电源变压器和低通滤波器之前增加一个1∶1的隔离变压器。 目前,国外已研制成功了专门抑制噪声的隔离变压器(简称NCT),这是一种绕组和变压器整体都有屏蔽层的多层屏蔽变压器。这类变压器的结构,铁心材料、形状及其线圈位置都比较特殊,它可以切断噪声漏磁通和绕组的交链,从而使差模噪声不易感应到二次侧,故这种变压器既能切断共模噪声电压,又能切断差模噪声电压,是比较理想的隔离变压器。 |
| 概述 自动化系统中所使用的各种类型PLC,有的是集中安装在控制室,有的是分散安装在生产现场的各单机设备上,虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中,但PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置,在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施,故具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的性,因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用,但是由于它直接和现场的I/O设备相连,外来干扰很容电源线 或I/O传输线侵入,从而引起控制系统的误动作。PLC受到的干扰可分为外部干扰和内部干扰。在实际的生产环境下,外部干扰是随机的,与系统结构无关,且干扰源是无法的,只能针对具体情况加以限制;内部干扰与系统结构有关,主要通过系统内交流主电路,模拟量输入信号等引起,可合理设计系统线路来削弱和抑制内部干扰和防止外部干扰。要提高PLC控制系统的性,就要从多方面提高系统的抗干扰能力。 分析硬件电路,提出硬件抗干扰措施 1、PLC控制系统的安装和使用环境 PLC是专为工业控制设计的,一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。但是在PLC控制系统中,如果环境过于恶劣,或安装使用不当,会降低系统的性。PLC使用环境温度通常在0℃ ~55℃范围内,应避免太阳光直接照射,安装位置应远离发热量大的器件,同时应保证有足够大的散热空间和通风条件。环境湿度一般应小于85%,以保证PLC有良好的绝缘。在含有腐蚀性气体、浓雾或粉尘的场合,需将PLC封闭安装。此外,如果PLC安装位置有强烈的振动源,系统的性也会降低,所以应采取相应的减振措施。 2 、PLC的电源与接地 PLC本身的抗干扰能力一般都很强。通常,只能将PLC的电源与系统的动力设备电源分开配线,对于电源线来的干扰,一般都有足够强的抑制能力。但是,如果遇上特殊情况,电源干扰特别严重,可加接一个带屏蔽层的隔离变压器以减少设备与地之间的干扰,提高系统的性。如果一个系统中含有扩展单元,则其电源与基本单元共用一个开关控制,也就是说,它们的上电与断电同时进行。良好的接地是保证PLC运行的重要条件。为了抑制附加在电源及输入端、输出端的干扰,应给PLC接地线,并且接地点要与其它设备分开,如图1(a)。若达不到这种要求,也可采用公共接地方式,如图1(b)。但是禁止采用串联接地方式,如图1(c),因为它会使各设备间产生电位差而引入干扰。此外,接地线要足够粗,接地电阻要小,接地点应尽可能靠近PLC 。接地的目的通常有两个,其一为了,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗干扰的重要措施之一。接地在干扰上起很大的作用。这里的接地是指决定系统电位的地,而不是信号系统归路的接地。在PLC控制系统中有许多悬浮的金属架,它们是惧空中干扰的空中线,需要有决定电位的地线。交流地是PLC控制系统供电所必需的,它通过变压器点构成供电两条回路之一。这条回路上的电流、各种谐波电流等是个严重的干扰源。因此交流地线、直流地线、模拟地和数字地等分开。数字地和模拟地的共点地置悬浮方式。地线各点之间的电位差尽可能小,尽量加粗地线,有条件可采用环形地线。系统地端子(LG)是抗干扰的中性端子,通常不需要接地,可是,当电磁干扰比较严重时,这个端子需与接大地的端子()连接。 3 、PLC的输入、输出设备 输入电路是PLC接受开关量、模拟量等输入信号的端口,其元器件质量的优劣、接线方式及是否牢靠也是影响控制系统性的重要因素。以开关量输入为例,按钮、行程开关的触点接触要保持在良好状态,接线要牢固。机械限位开关是容易产生故障的元件,设计时,应尽量选用性高的接近开关代替机械限位开关。此外,按钮触点的选择也影响到系统的性。在设计电路时,应尽量选用性高的元器件,对于模拟量输入信号来说,常用的有4~20mA、0~20mA直流电流信号;0~5V、0~10V直流电压信号,电源为直流24V。 对于开关量输出来说,PLC的输出有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出三种形式,具体选择哪种形式的输出应根据负载要求来决定,选择不当会使系统性降低,严重时导致系统不能正常工作。如晶闸管输出只能用于交流负载,晶体管输出只能用于直流负载。此外,PLC的输出端子带负载能力是有限的,如果过了规定的大限值,外接继电器或接触器,才能正常工作。外接继电器、接触器、电磁阀等执行元件的质量,是影响系统性的重要因素。常见的故障有线圈短路、机械故障造成触点不动或接触不良。这一方面可以通过选用高质量的元器件来提高性,另一方面,在对系统性及智能化要求较高的场合,可以根据电路中电流异常的情况对输出单元的一些部位进行诊断,当检测到异常信号时,系统按程序自动转入故障处理,从而提高系统工作的性。若PLC输出端子接有感性元件,则应采取相应的保护措施,以保护PLC的输出触点。 为了防止或减少外部配线的干扰,交流输入、输出信号与直流输入、输出应分别使用各自的电缆;对于集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线、使用屏蔽电缆,屏蔽电缆在输入、输出侧悬空,而在控制侧接地,其处理方式如图2。软件抗干扰措施 硬件抗干扰措施的目的是尽可能地切断干扰进入控制系统,但由于干扰存在的随机性,尤其是在工业生产环境下,硬件抗干扰措施并不能将各种干扰拒之门外,这时,可以发挥软件的灵活性与硬件措施相结合来提高系统的抗干扰能力。 1、利用""方法对系统的运动状态进行监控 PLC内部具有丰富的软元件,如定时器、计数器、辅助继电器等,利用它们来设计一些程序,可以屏蔽输入元件的误 信号,防止输出元件的误动作。在设计应用程序时,可以利用""方法实现对系统各组成部分运行状态的监控。如用PLC控制某一运动部件时,编程时可定义一个定时器作""用,对运动部件的工作状态进行监视。定时器的设定值,为运动部件所需要的大可能时间。在发出该部件的动作指令时,同时启动""定时器。若运动部件在规定时间内达到位置,发出一个动作完成信号,使定时器清零,说明监控对象工作正常;否则,说明监控对象工作不正常,发出报警或停止工作信号。 2 、消抖 在振动环境中,行程开关或按钮常常会因为抖动而发出误信号,一般的抖动时间都比较短,针对抖动时间短的特点,可用PLC内部计时器经过一定时间的延时,得到抖动后的有效信号,从而达到抗干扰的目的。 3 、用软件数字滤波的方法提高输入信号的信噪比 为了提高输入信号的信噪比,常采用软件数字滤波来提高有用信号真实性。对于有大幅度随机干扰的系统,采用程序限幅法,即连续采样五次,若某一次采样值远远大于其它几次采样的幅值,那么就舍去之。对于流量、压力、液面、位移等参数,往往会在一定范围内频繁波动,则采用算术平均法。即用n次采样的平均值来代替当前值。一般认为:流量n= 12,压力n=4合适。对于缓慢变化信号如温度参数,可连续三次采样,选取居中的采样值作为有效信号。对于具有积分器A/D转换来说,采样时间应取工频周期(20ms)的整数倍。实践证明其抑制工频干扰能力过单纯积分器的效果 |