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编程控制器的分类工作原理与人机界面的抗干扰对策有哪些

2021-07-23 来源:邢台机械信息网

2017-11-22 15:02:09来源:贤集网

PLC,全称可编程逻辑控制器。随着计算机技术的发展,开始采用微处理器作为可编程控制器的中央处理单元,从而扩大了其功能,现在的可编程控制器不仅可以进行逻辑控制,还可以实现顺序控制、定时、计数和算术运算等操作及通信联网的功能。那么下面贤集网小编就为大家介绍一下可编程控制器的分类、工作原理、与人机界面的抗干扰对策有哪些?

可编程控制器的分类

一、按结构形式分类

(1) 整体式: PLC是将电源、中央处理器,输入、输出部件等集中配置在一起。整体式PLC结构紧凑,体积小,质量小,价格低,I/0点数固定,使用不灵活。小型PLC常采用这种结构;

(2)模块式: PLC把PLC的各部分以模块形式分开,如电源模块、CPU模块、输入模块、输出模块等,把这些模块插入机架底板上,组装在一个机架内。这种结构配置灵活,装配方便,便于扩展,一般中型和大型PLC常采用这种结构。

二、按输入、输出点数和存储容量分类

(1)小型PLC:输入、输出点数在256点以下,用户程序存储容量在2K字以下;

(2)中型PLC:输入、输出点数在256-2048点之间,用户程序存储容量一般为2-10K字;

(3)大型PLC:输入、输出点数在2048点以上,用户程序存储容量达10K字以上。

三、按功能分类

(1)低档PLC:具有逻辑运算、定时、计数等功能。有的还增设模拟量处理、算术运算、数据传送等功能;

(2)中档PLC:除具有低档机的功能外,还具有较强的模拟量输入、输出、算术运算、数据传送等功能.可完成既有开关量又有模拟量控制的任务;

(3)高档PLC:增设有带符号算术运算及矩阵运算等,使运算能力更强,还具有模拟调节、联网通信、监视、记录和打印等功能,使PLC的功能更多更强。能进行远程控制,构成分布式控制系统,成为整个工厂的自动化网络。

可编程控制器的工作原理

PLC实现控制的过程一般是可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。

PLC的工作原理特点

PLC工作的主要特点是循环扫描执行输入输出采样、程序执行、输出刷新“串行”工作方式,这样既可避免继电器、接触器控制系统因“并行”工作方式存在的触点竞争,又可提高PLC的运算速度,这是PLC系统可靠性高、响应快的原因。但是,也导致输出对输入在时间上的滞后。

为此,PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短,是PLC实现控制的基础。事实上, PLC的速度是很快的,执行一条指令,多的几微秒、几十微秒,少的才零点几,或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。

PLC控制器与人机界面的抗干扰对策有哪些?

1、采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰

①对于PLC控制器供电的电源,应采用非动力线路供电,直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电。选用隔离变压器,且变压器容量应比实际需要大1.2~1.5倍左右,还可在隔离变压器前加入滤波器;

②对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器。控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电,并与主电路电源分开。PLC控制器的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电,以减少外围传感器内部或供电线路短路故障对PLC控制器的干扰。此外,为保证电网馈电不中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,UPS具备过压、欠压保护功能、软件监控、与电网隔离等功能,可提高供电的安全可靠性,对于一些重要的设备,交流供电电路可采用双路供电系统。

2、正确选择电缆的和实施敷设,消除可编程控制器、人机界面的空间辐射干扰。

不同类型的信号分别由不同电缆传输,采用远离技术,信号电缆按传输信号种类分层敷设,相同类型的信号线采用双绞方式。严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆靠近平行敷设,增大电缆之间的夹角,以减少电磁干扰。为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰,从干扰途径上阻隔干扰的侵入,要采用屏蔽电力电缆。

3、PLC控制器输入输出通道的抗干扰措施

①输入模块的滤波可以降低输入信号的线间的差模干扰,为了降低输入信号与大地间的共模干扰,PLC控制器要良好接地,输入端有感性负载时,对于交流输入信号,可在负载两端并接电容和电阻,对于直流输入信号可并接续流二极管,为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所产生的感应电动势,可采用RC浪涌吸收器;

②输出为交流感性负载,可在负载两端并联RC浪涌吸收器;若为直流负载,可并联续流二极管,也要尽可能靠近负载,对于开关量输出的场合,可以采用浪涌吸收器或晶闸管输出模块,另外,采用输出点串接中间继电器或光电耦合措施,可防止PLC控制器输出点直接接入电气控制回路,在电气上完全隔离。

4、PLC控制器抗干扰的软件措施

由于电磁干扰的复杂性,仅采取硬件抗干扰措施是不够的,要用PLC控制器的软件抗干扰技术来加以配合,进一步提高系统的可靠性。采用数字滤波和工频整形采样、定时校正参考点电位等措施,有效消除周期性干扰、防止电位漂移。采用信息冗余技术,设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件保护等。例如对开关量输入信号,采用定时器延时的方式多次读入,结果一致再确认有效,提高了软件的可靠性。

5、正确选择接地点,完善接地系统

①良好的接地是保证PLC控制器可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害,还可以抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制器抗电磁干扰的重要措施之一。

②PLC控制器属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰,应给PLC控制器接上专用地线,接地点应与动力设备的接地点分开,若达不到这种要求,也必须做到与其他设备公共接地,禁止与其他设备串联接地,接地点应尽可能靠近PLC控制器,集中布置的PLC控制器适于并联一点接地方式,各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极,分散布置的PLC控制器,应采用串联一点接地方式。接地极的接地电阻小于2Ω,接地极最好埋在距建筑物10~15m远处,而且PLC控制器接地点必须与强电设备接地点相距10m以上,如果要用扩展单元,其接地点应与基本单元的接地点接在一起;

③信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;信号源不接地时,应在PLC控制器侧接地,信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,各屏蔽层应相互连接好,选择适当的接地处单点接地,要避免多点接地。

6、正确选择接地点,完善接地系统。

在选择设备时,首先要了解国产PLC生产厂家给出的抗干扰指标,如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等,要选择有较高抗干扰能力的产品,如采用浮地技术、隔离性能好的可编程控制器、人机界面HMI。

以上是贤集网小编为大家介绍的可编程控制器的分类、工作原理、与人机界面的抗干扰对策。虽然PLC所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称,但PLC内部并非实体上具有这些硬件,而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑,并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。

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