西門子CPU主機6ES7314-6BH04-0AB0
PLC使用的九大注意事項：
一、PLC自身故障判斷
一般來說，PLC是極其可靠的設備，出故障率很低。PLC的CPU等硬件損壞或軟件運行出錯的概率幾乎為零；PLC輸入點如不是強電入侵所致，幾乎也不會損壞；PLC輸出繼電器的常開點，若不是外圍負載短路或設計不合理，負載電流超出額定范圍，觸點的壽命也很長。-西門子PLC
因此，我們查找電氣故障點，重點要放在PLC的外圍電氣元件上，不要總是懷疑PLC硬件或程序有問題，這對快速維修好故障設備、快速恢復生產(chǎn)是十分重要的，因此筆者所談的PLC控制回路的電氣故障檢修，重點不在PLC本身，而是PLC所控制回路中的外圍電氣元件。
二、輸入輸出（I/O）模塊的選取
輸出模塊分為晶體管、雙向可控硅、接點型。晶體管型的開關速度更快（一般0.2ms），但負載能力更小，約0.2~0.3A、24VDC，適用于快速開關、 信號聯(lián)系的設備，一般與變頻、直流裝置等信號連接，應注意晶體管漏電流對負載的影響?？煽毓栊蛢?yōu)點是無觸點、具有交流負載特性，負載能力不大。繼電器輸出具有交直流負載特點，負載能力大。常規(guī)控制中一般首先選用繼電器觸點型輸出，缺點是開關速度慢，一般在10ms左右，不適于高頻開關應用。
三、接地問題
PLC系統(tǒng)接地要求比較嚴格，更好有獨立的專用接地系統(tǒng)，還要注意與PLC有關的其他設備也要可靠接地。多個電路接地點連接在一起時，會產(chǎn)生意想不到的電流，導致邏輯錯誤或損壞電路。而產(chǎn)生不同的接地電勢的原因，通常是由于接地點在物理區(qū)域上被分隔的太遠， 當相距很遠的設備被通信電纜或傳感器連接在一起的時候，電纜線和地之間的電流就會流經(jīng)整個電路，即使在很短的距離內，大型設備的負載電流也可以在其與地電勢之間產(chǎn)生變化，或者通過電磁作用直接產(chǎn)生不可預知的電流。在不正確的接地點的電源之間，電路中有可能產(chǎn)生毀滅性的電流， 以至于破壞設備。PLC系統(tǒng)一般選用一點接地方式。為了提高抗共模干擾能力，對于模擬信號可以采用屏蔽浮地技術，即信號電纜的屏蔽層一點接地，信號回路浮空，與大地絕緣電阻應不小于50MΩ。
四、消除線間電容避免誤動作
電纜的各導線間都存在電容，合格的電纜能把此容值限制在一定范圍之內。即使是合格的電纜，當電纜長度超過一定長度時，各線間的電容容值也會超過所要求的值，當把此電纜用于PLC輸入時，線間電容就有可能引起PLC的誤動作，會出現(xiàn)許多無法理解的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：明接線正確，但PLC卻沒有輸入；PLC應該有的輸入沒有，而不應該有的卻有，即PLC輸入互相干擾。為解決這一問題，應當做到：
1.使用電纜芯絞合在一起的電纜；
2.盡量縮短使用電纜的長度；
3.把互相干擾的輸入分開使用電纜；
4.使用屏蔽電纜。
五、抗干擾處理
工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境比較惡劣，存在著許多高低頻干擾。這些干擾一般是通過與現(xiàn)場設備相連的電纜引入PLC的。除了接地措施外，在電纜的設計選擇和敷設施工中，應注意采取一些抗干擾措施：
1.模擬量信號屬于小信號，極易受到外界干擾的影響，應選用雙層屏蔽電纜；高速脈沖信號（如脈沖傳感器、計數(shù)碼盤等）應選用屏蔽電纜，既防止外來的干擾，也防止高速脈沖信號對低電平信號的干擾；
2.PLC之間的通信電纜頻率較高，一般應選用廠家提供的電纜，在要求不高的情況下，可以選用帶屏蔽的雙絞線電纜；
3.模擬信號線、直流信號線不能與交流信號線在同一線槽內走線；
4.控制柜內引入引出的屏蔽電纜必須接地，應不經(jīng)過接線端子直接與設備相連；
5.交流信號、直流信號和模擬信號不能共用一根電纜，動力電纜應與信號電纜分開敷設；
6. 在現(xiàn)場維護時，解決干擾的方法有：對受干擾的線路采用屏蔽線纜，重新敷設；在程序中加入抗干擾濾波代碼。
六、標記輸入輸出，方便檢修
PLC控制著一個復雜系統(tǒng)，所能看到的是上下兩排錯開的輸入輸出繼電器接線端子、對應的指示燈及PLC編號，就像一塊有數(shù)十只腳的集成電路。任何一個人如果不看原理圖來檢修故障設備，會束手無策，查找故障的速度會特別慢。鑒于這種情況，我們根據(jù)電氣原理圖繪制一張表格，貼在設備的控制臺或控制柜上，標明每個PLC輸入輸出端子編號與之相對應的電器符號，中文名稱，即類似集成電路各管腳的功能說明。有了這張輸入輸出表格，對于了解操作過程或熟悉本設備梯形圖的電工就可以展開檢修了。但對于那些對操作過程不熟悉，不會看梯形圖的電工來說，就需要再繪制一張表格：PLC輸入輸出邏輯功能表。該表實際說明了大部分操作過程中輸入回路（觸發(fā)元件、關聯(lián)元件）和輸出回路（執(zhí)行元件）的邏輯對應關系。實踐證明如果你能熟練利用輸入輸出對應表及輸入輸出邏輯功能表，檢修電氣故障，不帶圖紙，也能輕松自如。
七、通過程序邏輯推斷故障
現(xiàn)在工業(yè)上經(jīng)常使用的PLC種類繁多，對于低端的PLC而言，梯形圖指令大同小異，對于中機，如S7-300，許多程序是用語言表編的。實用的梯形圖必須有中文符號注解，否則閱讀很困難，看梯形圖前如能大概了解設備工藝或操作過程，看起來比較容易。若進行電氣故障分析，一般是應用反查法或稱反推法，即根據(jù)輸入輸出對應表，從故障點找到對應PLC的輸出繼電器，開始反查滿足其動作的邏輯關系。經(jīng)驗表明，查到一處問題，故障基本可以排除，因為設備同時發(fā)生兩起及兩起以上的故障點是不多的。
八、充分合理利用軟、硬件資源
1.不參與控制循環(huán)或在循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC；多重指令控制一個任務時，可先在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個輸入點；
2.盡量利用PLC內部功能軟元件，充分調用中間狀態(tài)，使程序具有完整連貫性，易于開發(fā)。同時也減少硬件投入，降低了成本；
3.條件允許的情況下更好獨立每一路輸出，便于控制和檢查，也保護其它輸出回路；當一個輸出點出現(xiàn)故障時只會導致相應輸出回路失控；
4.輸出若為正/反向控制的負載，不僅要從PLC內部程序上聯(lián)鎖，并且要在PLC外部采取措施，防止負載在兩方向動作；
5.PLC緊急停止應使用外部開關切斷，以確保安全。
九、其他注意事項
1.不要將交流電源線接到輸入端子上， 以免燒壞PLC；接地端子應獨立接地，不與其它設備接地端串聯(lián)，接地線截面積不小于2mm2；
2.輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設備（光電傳感器等）；
3.一些PLC有一定數(shù)量的占有點數(shù)（即空地址接線端子），不要將線接上；
4.當PLC輸出電路中沒有保護時，應在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護裝置，防止負載短路造成損壞
連接I/O 并生成模板驅動
選中FbDrive功能塊左側個引腳PZDIn1，并將它連接到前邊定義的符號表地址EU1101_ZW1，即是個狀態(tài)字，當然也可以直接輸入地址，本例中地址為“IW512"，系統(tǒng)也會自動識別并顯示為對應的符號地址，接下來一定要把報文的類型改為20, 如下圖。
圖2-9 連接變頻器首地址并設置報文類型
保存編譯生成模板驅動后，按F5刷新，可以看到如下圖的CFC程序，PZDIn1至PZDin6和PZDOut1、PDZOut2都會自動連線到相應的符號表地址，并且Mode和DataXchg等管腳都自動生成連線，如果發(fā)現(xiàn)MODE端沒有自動連線，請檢查硬件組態(tài)與要求的是否一致。
圖2-10 生成模板驅動后的FbDrive塊
2.4.3 FbDrive的常用引腳介紹
模板中的項目已經(jīng)對FBDRIVE和MOTSPCL塊進行了相應的連接, 主要連接介紹如下：
- MotSpdCL塊的Fwd和Rev經(jīng)過“OR"后連接到FbDrive的ON， 用于馬達的啟停；
- MotSpdCL塊的P_Rst連接到FbDrive的Ackn， 用于確認變頻器的故障；
- MotSpdCL塊的SP_OUT輸出到FbDrive的SP_Li引腳，用于變頻器速度的給定；
- MotSpdCL塊的LocalAct輸出到FbDrive的Local引腳，當馬達切換至本地后，變頻器能夠將控制權釋放給本地操作；
- SP_OUT塊的Bad信號輸出到MotSpdCL的CSF引腳，當變頻器自身有問題時，馬達塊報“CSF"故障；
- SP_OUT塊的Fault信號輸出到MotSpdCL的TRIP信號， 當變頻器有故障時，馬達塊能停機并在之后確認故障，注意需要在Trip引腳處取反，因為Trip是=1時表示正常；
- Zsw1_14是變頻器個狀態(tài)字的bit14，表示變頻器的正反轉反饋信號，等于1時表示正轉，等于0時表示反轉，通過與OP_EN（操作始能信號）相“與"后， 做為正反轉的反饋信號，連接到MotSpdCL塊的FbkFwd和FbkRev。
2.4.4 馬達塊和變頻器的速度匹配
在工業(yè)現(xiàn)場往往需要用到齒輪箱進行減速，以獲得更大的扭矩，本文假定齒輪箱的減速比為10，如下圖所示：
圖2-11 現(xiàn)場的應用模型
生產(chǎn)中用戶更關心的是實際設備轉速或者線速度，如泵、導絲盤的軸速，而不是電機的軸速，如何實現(xiàn)畫面上直接設定設備轉速呢？
系統(tǒng)在Drive塊提供了SP_LiScale這個參數(shù)來進行量程的轉換，它對應的是負載在變頻器輸出頻率時的負載速度，馬達塊送來的給定值通過它折算后，變成0-16384 的整數(shù)值給變頻器，反之亦然，變頻器送來的第二個狀態(tài)字折算后送馬達塊顯示，下面具體介紹如下：
(1) 速度反饋：
SpeedLi是經(jīng)過轉換后的速度反饋信號，它的轉換公式是：
SpeedLi =(PZDIn2* SP_LiScale)/16384 ，
(2) 速度給定：
FbDrive塊的SP_Li引腳接收馬達塊的給定信號，折算成對應的速度給定值后通過PZDOut2引腳輸出到變頻器，公式如下：
PZDOut2=(SP_Li* SP_LiScale)/16384
在本例里變頻器頻率設置為50Hz， 對應電機的軸頭速度為1500rpm，經(jīng)Gear減速后得到負載的轉速為150rpm/min， 在馬達的設定值面板里設定的是負載的轉速，而不是馬達的速度，為此，需要在FbDrive塊里設定好參數(shù)，以保證負載的實際轉速與面板設定的相等。
在本例中，齒輪箱的減速比為10，變頻器側設置50Hz為頻率，對應的馬達轉速為1500rpm/Min，經(jīng)過齒輪箱減速后負載轉速為150rpm/min， 所以SpeedLi應設置為150，如下圖所示：
圖2-12 設置速度相關的參數(shù)
2.4.5 馬達塊里顯示變頻器的電流
在實際生產(chǎn)中，除了監(jiān)視設備的轉速外，通常還要監(jiān)視馬達的電流，F(xiàn)bDrive塊從變頻器取來電流值后，運算后從引腳CurrentLi 輸出，可以將它直接連接到MotSpdCL塊的UserAna1引腳上，注意這兩個引腳都是隱藏的，需要用戶手動去掉Invisible的屬性。
UserAna1引腳是馬達塊兩個輔助模擬量顯示之一，可以方便地在面板上顯示，為了在面板上顯示出注釋，需要對這個引腳的“Identifer"進行組態(tài)， 例如：輸入 “current"，如下圖所示：
圖2-13 設置輔助模擬量顯示的標識
運行的效果如下所示：
圖2-14 輔助模擬量顯示的效果
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