打叶复烤线PLC编程问题的探讨

2022-12-24

随着科学技术的发展, PLC在工业控制中的应用越来越广泛, 已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及卷烟加工等各个行业。打叶复烤是卷烟加工过程中一道重要的工艺环节, 烟叶打叶复烤质量的好坏直接关系到卷烟的品质。而打叶复烤生产线控制系统是整条打叶复烤设备的中枢神经, 是保证工艺参数的实现, 设备的正常运行及提高产品质量的关键。打叶复烤生产线上所使用的各种类型的自控设备现普遍都采用PLC控制技术。采用PLC控制系统可实现系统手动/自动功能、故障诊断及报警功能、安全保护功能、联锁/互锁功能、逻辑控制/过程控制功能、数据处理、通信联网和显示功能。打叶复烤生产线上所使用的PLC控制系统主要安装在生产现场和各种电机设备上, 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。要提高PLC控制系统的可靠性, 设计人员除在硬件及安装布线方面下功夫外, 在PLC编程中还要注意如下几方面的问题, 才能保证系统的正常运行。

1 PLC编程中应注意的问题

(1) 在现场干扰大 (如电磁干扰、震动干扰等) , 电气元器件老化严重的地方, 在不影响安全及工艺控制要求的前提下, 对于开关量输入信号, 采用延时确认。

对于开关量输入, 可采用软件延时, 对同一信号作两次或两次以上输入, 结果一致才确认输入有效。在打叶复烤电控线上, 根据工艺要求, 必须采用顺序启动, 由于电机数量多、控制点达700多个, 在整个生产过程控制中, 只要一个点出现问题, 往往会影响一段或整条生产线的正常运行。对于数量众多的电机本地隔离开关, 由于电机本地隔离开关既有电机三相动力线, 又有反映隔离开关状态的信号线。一般开关量控制线在布线方面没有要求采用屏蔽线缆, 因而信号线受电磁辐射感应的干扰及现场设备振动的干扰, 会引起开关量输入信号工作异常, 造成逻辑数据变化、误动和死机。如果在程序中直接采用反映隔离开关状态的信号 (X1) 作输入信号来控制电机的启停 (如图1) , 实践证明, 生产线会无故停机, 按线启动按钮又能正常启动运行。更换本地隔离开关等硬件, 停机现象仍然出现。通过程序梯形图监控, 发现停机瞬间各触点都是接通的, 由此说明触点是瞬间断开的, 人的肉眼根本无法看到, 但它可以被PLC扫描到。 (PLC的扫描周期通常为1ms-100ms) 。我们通过分析三台电机顺序启动的程序和时序图来解释这种现象。三台电机的启动顺序为M0→M1→M2, 当M0运行, 常闭触点X 1接通, 在线启动脉冲M500的作用下, M1运行, M2运行。当M1电机出现故障, 把M1的本地隔离开关断开, M1、M2停止运行, Y10输出M1的本地隔离开关断开报警 (闪烁报警) , 如时序图2所示, 当故障排除后, 把本地隔离开关复位, 按线启动按钮即可启动生产线。当本地隔离开关信号线受空间电磁辐射感应的干扰时, 即使本地隔离开关没断开, 也可能产生如时序图3所示的干扰信号X1。

如果在程序中直接采用反映隔离开关状态的信号 (X1) 作输入信号来控制电机的启停 (如图1) , 由于干扰信号的宽度很小, 会出现无报警输出的停机现象如时序图3中的Y10 (无报警) 、Y1、Y2 (停机) 。为解决信号线受干扰和开关量输入信号频繁误动作引起打叶电控线频繁启停的问题, 对开关量输入, 采用软件延时, 加延时继电器。根据实践运行, 我们把X1作延时处理, 把延时时间设为1秒, 程序如图4所示。也就是说, 我们把X1断开1秒以上才认为是真正的断开, 并且有断开的报警输出, 如时序图2所示;把X 1断开不足1秒认为是干扰或误动作, 而且无报警输出, 如时序图3所示。通过对打叶电控线上容易受干扰或误动的开关量输入信号作延时处理后, 打叶复烤生产线运行稳定、可靠, 达到了产品的质量和工艺要求, 保证了产品的质量。

(2) 对某些预知的干扰, 可采用封锁干扰。某些干扰是可以预知的, 如可编程序控制器的输出命令使执行机构 (如大功率电动机、电磁铁) 动作, 常常会伴随产生火花、电弧等干扰信号, 它们产生的干扰信号可能使可编程序控制器接收错误的信息。在容易产生这些干扰的时间内, 可用软件封锁可编程序控制器的某些输入信号, 在干扰易发期过去后, 再取消封锁。如对于大功率的变频器、软启动器, 采用变频、软启的配电接触器吸合后延时一段时间, 方可启动变频、软启动器, 以免误动作, 造成人员或设备的损伤。

(3) 对模拟信号, 采取软件滤波。对于模拟信号可以采取软件滤波措施, 目前的大型PLC编程大都支持SFC的结构化文本编程方式, 这可以很方便的编制比较复杂的程序, 完成相应的功能。

(4) 完善程序, 提高故障的检测与诊断能力。大量的工程实践表明, 可编程序控制器外部的输入、输出元件, 如限位开关、电磁阀、接触器等的故障率远远高于可编程序控制器本身的故障率, 为了方便查找故障, 提高维修效率, 通过完善梯形图程序和人机界面, 借助自诊断程序可以方便地找到故障的部位与部件, 更换后就可以恢复正常工作。

现代的可编程序控制器拥有大量的软件资源, 如Q2AS系列可编程序控制器有几千点辅助继电器、几百点定时器和计数器, 有相当大的裕量。可以把这些资源利用起来, 用于故障检测与诊断。