论述机电设备PLC改造与安装调试

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　　摘 要：采用PLC控制，可节省辅助时间，大大提高生产效率，为企业增加经济效益。但目前对于一些经济实力不强的小型企业，更新设备的确需要不小的资金，压力较大，在这种情况下，对于这些企业建议考虑将一些价格比较高的现有设备进行PLC技术改造。本文探讨了对普通机电设备进行PLC技术改造及系统安装和接线的一些基本问题，并提出了一些个人的方法。
　　关键词：机电设备；改造；安装；调试；
　　1、前 言
　　 可编程序控制器(PLC)是快速、可靠、经济地构成控制系统的重要设备,随着工控自动化的发展，其应用日益广泛。PLC控制技术（又叫可编程控制器技术）是一门新兴的控制技术，也是当代比较盛行的控制手段之一，具有可靠性高、抗干扰能力强、与外围设备连接方便、适用范围广以及功能完善等优点，所以，在现代工业企业设备的控制系统中多采用这种控制手段，广泛应用于各个领域。
　　 在对设备进行 PLC技术改造时，需要解决的问题比较多，要求做到周到、细致。在满足控制要求的前提前提下，力求简单、节约，做到操作简便、维修维护方便、系统安全可靠。在配置硬件时，要考虑未来的发展，要留有一定的余量，以便于新功能的进一步开发（见图 1）。
　　
　　
　　图 1 应用规划过程示意图
　　
　　2、改造过程
　　2.1 要进行可行性调研
　　 要了解改造后会带给企业多大的经济效益，对同行企业有多大的应用价值，改造成本与更新设备成本之间的价值差有多大，最终决定是否可行。
　　2.2 要充分了解设备产品的工艺特性
　　 任何一个 PLC系统都是为了实现被控对象的工艺要求，进一步提高生产效率、产品质量和生产安全，故在改造时要最大限度地满足被控对象和和用户的基本要求，应尽量进行新功能开发。
　　2.3 认真阅读控制过程
　　 要详细分析控制要求和控制电路，可编程控制器的前身就是继电器控制电路，而在逻辑控制场合，电路图和梯形图是比较相似的，但是继电器控制电路采用并行工作方式，而 PLC采用串行工作方式，故必须细致、全面地了解控制的全过程，才能够确定 PLC控制的基本方式、所要完成的动作、自动工作循环的组成、各个自动控制动作的循环顺序、必须的保护和连锁条件及故障指示等等。
　　2.4 选择合适的 PLC机
　　 在系统地了解了工艺流程和控制过程的基础上，方可考虑选择机型。在控制领域，PLC机型品种各异，且每一种 PLC机的编程语言互不兼容，但是基本格式和思路大体相似，现在主要有：S7300系列（西门子）、FX系列（三菱）、C系列（欧姆龙）等等，具体选择什么样的机型，要根据生产环境而定，而且要充分考虑可持续性、经济性和备件的通用性，主要可从以下几个方面进行考虑。
　　2.4.1 I/O点数的选择 在选择 PLCI/O点数时，在满足控制要求的前提下，要兼顾价格及备用余量，即使这样，还要留一定的余量。一般情况下，I/O点数要根据控制对象输入输出信号的实际需要，再考虑 10%~30%的余量即可。
　　 通常每增加一个点，PLC机的价格就增加一百元左右。在实际设计过程中，也要适当考虑节约I/O点数，可采用改进接线和优化程序的方法适当节约I/O点数，例如：
　　（1）分组输入：可以将几种工作方式分别使用的输入信号分成若干组，因为 PLC机在运行时只能使用其中的一组信号，因此各组可共享输入点数，这就有效地减少了输入点数。
　　（2）控制功能相同的操作开关可以并联连接。
　　（3）可以采用矩阵式的输入方式。
　　（4）分组输出：当两组负载不会同时工作时，可
　　以通过外部转换开关或通过受 PLC控制的电器触点进行切换，这样就节约了输出点。
　　（5）并联输出：当两个通断状态完全相同的负载，并联后可共享 PLC的一个输出端子，要综合考虑PLC输出端子驱动负载的能力。
　　2.4.2 用户存储容量 用户存储容量是指 PLC用于存储用户程序的存储容量，它的大小是由用户控制程序的大小来决定的，在此基础上适当考虑留有一定的余量（20%~30%即可），可以按照下面的公式计算：M=开关量I/O点数×10+模拟量通道数×100
　　存储容量=M+M×（20%~30%）
　　2.4.3 选择合理的结构形式 可以选择整体式PLC机或者是模块式PLC机。整体式的I/O点平均价格比模块式的低，而且具有体积小、结构紧凑等优点，一般用于工艺过程比较固定的系统中，但是功能不及模块式的灵活。模块式 PLC机的各个部分以模块的形式插入机架的底板上，组装在一个机架内，输入输出部分也是模块式的，所以配置灵活、装配方便、便于扩展，一般的中型、大型等比较复杂的PLC机采用这种结构，而且也能够适应于比较恶劣的生产环境。
　　2.4.4 选择适当的安装方式 可以根据具体情况选择远程序、集中式或者是多台联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件，系统反应灵活，而且成本比较低；大型复杂的系统选择常采用远程 I/O式；多台联网式适合于多台分别互相独立控制的设备，如果有些设备需要相互联系，则可以增加通信模块。
　　2.4.5 功能的选择 PLC的主要功能有：逻辑运算、定时、计数、数据处理、人机对话、自检、记录、通讯等功能，以开关量为主的控制系统可以选择小型PLC机。对于比较复杂的具有 PID运算、闭环控制、通信联网等功能的控制系统，可以选择中档和高档的 PLC机。
　　2.4.6 机型统一 对于同一个企业，尽量选择同一类型的PLC机，便于实现通信、联网，而且可以组成分布式控制系统。
　　2.5 进行I/O地址分配这一个环节虽然不十分复杂，但必须考虑周到，尤其是在考虑节约 I/O点数的情况下。在进行I/O地址分配时，最好有一个自己比较好区分的规律，以便于进行程序设计。
　　2.6 程序设计
　　 程序设计可采用梯形图法或者是指令语句表法，并在原有基础上认真分析，使功能进一步完善。
　　 在工业控制中，除了过程控制系统外，大部分控制系统属于顺序控制系统。对于顺序控制系统，也要根据控制过程，设计出功能图，适当增设新功能，或者利用经验法直接根据继电器接触器控制电路，改画梯形图，再对功能进行进一步完善。对新编制的 PLC程序要反复调试，调试的过程可以采用以下步骤。
　　2.6.1 程序检查 把已经编好的程序输入编程器中，仔细进行检查，在改正语法和数据错误后存入PLC的存储器中。
　　2.6.2 模拟运行 模拟系统的实际输入信号，并在程序运行中，在适当的时刻搬动开关接通或断开输入信号，模拟各种机械动作，使检测组件的状态发生变化，同时观察 PLC输出端状态指示灯的变化，来确定程序执行情况，并对照执行组件正确动作，看程序是否有错误，这一个过程要反复进行才能取得试验的成功。
　　2.6.3 实物调试 利用现场实际的主令组件、检测组件和执行组件组成模拟控制系统，进一步检测组件的可靠性以及PLC的实际负载能力。
　　2.6.4 现场调试 这一步要在前几步都完成的情况下，对系统安装完毕时才能进行，对于一些具体的参数要进一步的现场整定。在反复调试检查没有EPROM中，投入试运行。问题时，再把程序固化到
　　2.7 系统安装
　　2.7.1 布线
　　（1）动力线、控制线以及 PLC的电源线和 I/O线应分别配线，在隔离变压器与 PLC的 I/O线之间应采用双绞线连接。
　　（2）PLC远离干扰电源，而且不能与高压电器安装在同一个开关柜内。
　　（3）PLC的输入与输出应分开走线，开关量与模拟量也要分开，模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻要小于屏蔽层电阻的10%。
　　（4）为了防止外界信号的干扰，基本单元与扩展单元以及功能模块的连接电缆应单独设置。
　　（5）交流线与直流线不要用同一根电缆，输出线尽量远离高压线和动力线。
　　2.7.2 I/O端的接线输入线一般不长于 30m，而且尽量采用常开点的形式连接到输入端，使编制的梯形图与原理图一致。
　　 输出组件应设有短路保护装置，若使用感性负载，继电器要选择寿命比较长的，而且为了防止干扰，也要采取一些相应的措施。
　　（1）外部安全电路：为了防止异常不安全状态的发生，要设置相应的保护电路，如：急停电路、互锁保护电路、电源过载保护电路、重大故障的报警及防护电路等。
　　（2）PLC要可靠地接地：良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，为了避免偶发电压冲击的危害，PLC的接地线与机器的接地端相接，接地线的面积应不小于 2mm2，接地电阻要小于 100Ω，若用到扩展单元，其接地点应与基本单元接地点接在一起，禁止 PLC与其它设备共享接地点，而且接地尽量靠近 PLC。
　　3、结束语
　　 可编程序控制器(PLC)是快速、可靠、经济地构成控制系统的重要设备,随着工控自动化的发展，其应用日益广泛。在对旧设备进行PLC改造时，其工作量与重新设计 PLC系统基本是一样的，而且需要注意的问题比较多，在工作中应特别细致，在考虑周到、反复调试后，才能投产运行。
　　
　　注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看

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