การแนะนำ
PLC หรือตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลักในด้านระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม
พวกเขามีบทบาทสำคัญในการควบคุมอุปกรณ์เครื่องจักรกล กระบวนการอัตโนมัติ และระบบต่างๆ
บทความนี้นำเสนอเคล็ดลับที่เป็นประโยชน์ 10 ข้อสำหรับการใช้งาน PLC เพื่อช่วยให้คุณแก้ไขปัญหาที่พบในการปฏิบัติงานในแต่ละวันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
01
ปัญหาการต่อสายดิน
ระบบ PLC มีข้อกำหนดการต่อสายดินที่เข้มงวด ทางที่ดีควรมีระบบสายดินเฉพาะ และให้แน่ใจว่าอุปกรณ์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับ PLC- มีการต่อสายดินที่เชื่อถือได้เช่นกัน
การเชื่อมต่อจุดกราวด์ของวงจรหลายจุดเข้าด้วยกันอาจทำให้เกิดกระแสที่ไม่คาดคิด ซึ่งนำไปสู่ข้อผิดพลาดทางตรรกะหรือความเสียหายของวงจร
ศักย์ไฟฟ้าดิฟเฟอเรนเชียลกราวด์มักเกิดขึ้นเมื่อจุดกราวด์ทางกายภาพถูกแยกออกจากกันด้วยระยะห่างที่มีนัยสำคัญ เมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่มีระยะห่างกันมากผ่านสายสื่อสารหรือเซ็นเซอร์ กระแสอาจไหลผ่านวงจรทั้งหมดระหว่างสายเคเบิลและกราวด์ แม้ในระยะทางสั้นๆ กระแสโหลดจากอุปกรณ์ขนาดใหญ่อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สัมพันธ์กับพื้นดิน หรือกระแสที่ไม่สามารถคาดเดาได้อาจถูกสร้างขึ้นโดยตรงผ่านผลกระทบทางแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสทำลายล้างที่สามารถสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์อาจไหลระหว่างแหล่งพลังงานที่เชื่อมต่อกับจุดต่อสายดินที่ไม่ถูกต้อง
โดยทั่วไประบบ PLC จะใช้การต่อสายดิน-จุดเดียว เพื่อเพิ่มภูมิคุ้มกัน-การรบกวนในโหมดทั่วไป สามารถใช้เทคนิคกราวด์ลอยที่มีฉนวนป้องกันกับสัญญาณแอนะล็อกได้ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการต่อกราวด์ชั้นป้องกันของสายสัญญาณที่จุดเดียวในขณะที่ปล่อยให้ลูปสัญญาณลอยอยู่ โดยมีความต้านทานของฉนวนต่อกราวด์คงที่ไม่ต่ำกว่า 50MΩ
02
การบรรเทาผลกระทบจากการรบกวน
สภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมมีความรุนแรง โดยมีการรบกวนความถี่สูง- และต่ำ-มากมาย โดยทั่วไปการรบกวนเหล่านี้จะถูกนำเข้าสู่ PLC ผ่านสายเคเบิลที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภาคสนาม
นอกเหนือจากมาตรการการต่อสายดินแล้ว ควรใช้-การป้องกันสัญญาณรบกวนระหว่างการเลือกและการติดตั้งสายเคเบิล:
(1) สัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณขนาดเล็ก-และไวต่อการรบกวนจากภายนอกสูง ควรใช้สายเคเบิลที่มีฉนวนหุ้มสองชั้น-
(2) สัญญาณพัลส์ความเร็วสูง- (เช่น เซ็นเซอร์พัลส์ ตัวนับดิจิทัล) ต้องใช้สายเคเบิลที่มีฉนวนหุ้มเพื่อป้องกันการรบกวนจากภายนอก และลดการรบกวนจากพัลส์ความเร็วสูง-ไปยังสัญญาณระดับต่ำ-
(3) สายเคเบิลสื่อสารระหว่าง PLC ทำงานที่ความถี่สูงกว่า โดยทั่วไปแนะนำให้ใช้สายเคเบิลที่ผู้ผลิต-จัดมาให้ สายเคเบิลตีเกลียวคู่ที่มีฉนวนหุ้ม-อาจเพียงพอสำหรับการใช้งานที่มีความสำคัญน้อยกว่า
(4) ต้องไม่เดินสายสัญญาณอะนาล็อกและสายสัญญาณ DC ในถาดสายเคเบิลเดียวกันกับสายสัญญาณ AC
(5) สายเคเบิลหุ้มฉนวนที่เข้าหรือออกจากตู้ควบคุมจะต้องต่อสายดินและเชื่อมต่อโดยตรงกับอุปกรณ์โดยไม่ผ่านแผงขั้วต่อ
(6) สัญญาณ AC, สัญญาณ DC และสัญญาณอะนาล็อกต้องไม่ใช้สายเคเบิลเดียวกัน ควรวางสายไฟแยกจากสายสัญญาณ
(7) ในระหว่างการบำรุงรักษาภาคสนาม วิธีการลดสัญญาณรบกวน ได้แก่ การเปลี่ยนสายที่ได้รับผลกระทบด้วยสายเคเบิลที่มีฉนวนหุ้มและเปลี่ยนเส้นทางใหม่ การรวมโค้ดการกรองการป้องกันการรบกวน-เข้ากับโปรแกรม
03
ขจัด-ความจุของสายระหว่างกันเพื่อป้องกันทริกเกอร์ที่ผิดพลาด
ความจุไฟฟ้ามีอยู่ระหว่างตัวนำทั้งหมดภายในสายเคเบิล สายเคเบิลที่ผ่านการรับรองจะจำกัดค่าความจุนี้ภายในช่วงที่ระบุ
แม้ว่าจะมีสายเคเบิลที่ผ่านการรับรอง เมื่อความยาวสายเคเบิลเกินเกณฑ์ที่กำหนด ความจุของสายไฟระหว่าง-ก็อาจเกินขีดจำกัดที่กำหนด เมื่อใช้สายเคเบิลดังกล่าวกับอินพุต PLC -ความจุของสายไฟระหว่างกันอาจทำให้ PLC ทำงานผิดปกติ ซึ่งนำไปสู่ปรากฏการณ์มากมายที่ไม่สามารถอธิบายได้
ปรากฏการณ์เหล่านี้แสดงออกมาเป็นหลักดังนี้:
- สายไฟถูกต้องอย่างเห็นได้ชัด แต่ PLC ตรวจไม่พบอินพุต อินพุตที่ควรมีหายไป ในขณะที่อินพุตที่ไม่ต้องการปรากฏขึ้น- บ่งบอกถึงการรบกวนซึ่งกันและกันระหว่างอินพุต PLC เพื่อแก้ไขปัญหานี้:
(1) ใช้สายเคเบิลที่มีแกนบิด
(2) ลดความยาวสายเคเบิลให้เหลือน้อยที่สุด
(3) แยกสายเคเบิลสำหรับอินพุตที่รบกวนซึ่งกันและกัน
(4) ใช้สายเคเบิลที่มีฉนวนหุ้ม
04
การเลือกโมดูลเอาท์พุต
โมดูลเอาต์พุตถูกจัดประเภทเป็นประเภททรานซิสเตอร์- ประเภทไทริสเตอร์แบบสองทิศทาง- หรือประเภทหน้าสัมผัส-:
(1) โมดูลประเภททรานซิสเตอร์-มีความเร็วในการสลับที่เร็วที่สุด (โดยทั่วไปคือ 0.2ms) แต่มีความสามารถในการโหลดต่ำที่สุด (ประมาณ. 0.2–0.3A, 24VDC) เหมาะสำหรับอุปกรณ์สวิตชิ่งและเชื่อมต่อสัญญาณอย่างรวดเร็ว ซึ่งมักใช้กับไดรฟ์ความถี่แปรผันและอุปกรณ์ DC ต้องให้ความสนใจกับผลกระทบของกระแสไฟฟ้ารั่วของทรานซิสเตอร์บนโหลด
(2) โมดูลประเภทไทริสเตอร์-นำเสนอการทำงานแบบไร้การสัมผัสและคุณลักษณะโหลด AC แม้ว่าความจุในการโหลดจะถูกจำกัดก็ตาม
(3) เอาต์พุตรีเลย์รองรับโหลดทั้ง AC และ DC ที่มีความจุสูง โดยทั่วไปแล้วเอาต์พุตหน้าสัมผัสรีเลย์จะเป็นตัวเลือกแรกสำหรับการใช้งานการควบคุมทั่วไป ข้อเสียคือความเร็วในการสลับช้า (ประมาณ 10 ms) ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการสลับความถี่สูง-
05
การจัดการแรงดันไฟฟ้าเกินของอินเวอร์เตอร์และกระแสไฟเกิน
(1) เมื่อลดค่าที่ตั้งไว้เพื่อชะลอความเร็วมอเตอร์ มอเตอร์จะเข้าสู่โหมดการเบรกแบบจ่ายพลังงานใหม่ พลังงานที่ป้อนกลับไปยังอินเวอร์เตอร์นั้นมีมาก โดยสะสมอยู่ในตัวเก็บประจุตัวกรอง สิ่งนี้ทำให้แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งมักจะถึงเกณฑ์การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน DC และกระตุ้นให้อินเวอร์เตอร์ตัดการทำงาน
วิธีแก้ไข: ติดตั้งตัวต้านทานเบรกภายนอกเพื่อกระจายพลังงานที่สร้างใหม่ซึ่งป้อนกลับไปยังฝั่ง DC
(2) เมื่อเชื่อมต่อมอเตอร์ขนาดเล็กหลายตัวเข้ากับอินเวอร์เตอร์ ข้อผิดพลาดกระแสเกินในมอเตอร์ตัวหนึ่งจะกระตุ้นให้เกิดสัญญาณเตือน ส่งผลให้อินเวอร์เตอร์ตัดการทำงานและหยุดมอเตอร์ทั้งหมด
วิธีแก้ไข: ติดตั้งหม้อแปลงแยก 1:1 ที่ด้านเอาท์พุตของอินเวอร์เตอร์ เมื่อมอเตอร์ขนาดเล็กตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปประสบกับกระแสไฟลัดผิดปกติ กระแสไฟลัดจะส่งผลกระทบต่อหม้อแปลงแทนอินเวอร์เตอร์ เพื่อป้องกันการตัดวงจร หลังจากการทดสอบ ระบบจะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือโดยไม่มีเหตุการณ์การหยุดมอเตอร์ตามปกติเกิดขึ้นอีก
06
การทำเครื่องหมายอินพุตและเอาต์พุตสำหรับการแก้ไขปัญหา
PLC ควบคุมระบบที่ซับซ้อน โดยนำเสนอเฉพาะแถวที่เซของเทอร์มินัลรีเลย์อินพุต/เอาต์พุต ไฟแสดงสถานะที่เกี่ยวข้อง และหมายเลข PLC- คล้ายกับวงจรรวมที่มีพินหลายสิบตัว หากไม่ปรึกษาแผนผัง การแก้ไขปัญหาจะเป็นไปไม่ได้ และการตรวจหาข้อผิดพลาดจะช้ามาก
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เราได้จัดทำตารางอ้างอิงตามแผนผังทางไฟฟ้า ตารางนี้ซึ่งติดอยู่กับคอนโซลควบคุมหรือตู้ของอุปกรณ์ จะจับคู่หมายเลขเทอร์มินัลอินพุต/เอาต์พุต PLC แต่ละตัวกับสัญลักษณ์ทางไฟฟ้าและชื่อภาษาจีนที่สอดคล้องกัน- ซึ่งคล้ายกับคำอธิบายการทำงานของแต่ละพินบนวงจรรวม
ด้วยตาราง I/O นี้ ช่างไฟฟ้าที่คุ้นเคยกับกระบวนการปฏิบัติงานหรือแลดเดอร์ไดอะแกรมของอุปกรณ์สามารถดำเนินการแก้ไขปัญหาต่อไปได้
อย่างไรก็ตาม สำหรับช่างไฟฟ้าที่ไม่คุ้นเคยกับกระบวนการปฏิบัติงานหรือไม่สามารถอ่านไดอะแกรมแลดเดอร์ได้ จำเป็นต้องมีตารางเพิ่มเติม: แผนภูมิฟังก์ชันลอจิกอินพุต/เอาต์พุตของ PLC แผนภูมินี้อธิบายความสอดคล้องเชิงตรรกะระหว่างวงจรอินพุต (ส่วนประกอบที่กระตุ้น ส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง) และวงจรเอาต์พุต (ส่วนประกอบที่กระตุ้น) สำหรับกระบวนการปฏิบัติงานส่วนใหญ่
แนวทางปฏิบัติได้รับการพิสูจน์แล้ว: หากคุณสามารถใช้ทั้งตารางการติดต่ออินพุต/เอาต์พุตและตารางฟังก์ชันลอจิกอินพุต/เอาต์พุตได้อย่างเชี่ยวชาญ การแก้ไขปัญหาข้อผิดพลาดทางไฟฟ้าจะกลายเป็นเรื่องง่าย-แม้จะไม่มีแผนผังก็ตาม
07
การหักความผิดพลาดผ่านลอจิกของโปรแกรม
ปัจจุบันมีการใช้ PLC หลายประเภทในอุตสาหกรรม สำหรับ PLC ระดับล่าง- คำแนะนำของแลดเดอร์ไดอะแกรมจะคล้ายกันมาก สำหรับรุ่นระดับกลาง-ถึง-ระดับสูง- เช่น S7-300 โปรแกรมจำนวนมากเขียนโดยใช้ตารางภาษา
ไดอะแกรมแลดเดอร์ที่ใช้งานได้จริงต้องมีคำอธิบายประกอบสัญลักษณ์ภาษาจีน ไม่เช่นนั้นจะอ่านยาก การทำความเข้าใจกระบวนการอุปกรณ์หรือลำดับการปฏิบัติงานล่วงหน้าจะทำให้การตีความไดอะแกรมแลดเดอร์ง่ายขึ้น
เมื่อทำการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดทางไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้วจะใช้วิธีการติดตามย้อนกลับ-หรือที่เรียกว่าการย้อนรอย- ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้ตารางการติดต่ออินพุต/เอาต์พุตเพื่อค้นหารีเลย์เอาต์พุต PLC ที่สอดคล้องกันจากจุดฟอลต์ จากนั้นติดตามย้อนกลับเพื่อระบุความสัมพันธ์เชิงตรรกะที่ทำให้เกิดการเปิดใช้งาน
ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าการระบุปัญหาเดียวมักจะแก้ไขข้อผิดพลาดได้ เนื่องจากความล้มเหลวพร้อมกันที่จุดสองจุดขึ้นไปนั้นเกิดขึ้นได้ยาก
08
การวินิจฉัยความล้มเหลวของฮาร์ดแวร์ PLC
โดยทั่วไป PLC เป็นอุปกรณ์ที่มีความน่าเชื่อถือสูงและมีอัตราความล้มเหลวต่ำมาก ความน่าจะเป็นที่ฮาร์ดแวร์จะเสียหายต่อ PLC หรือ CPU หรือข้อผิดพลาดในการทำงานของซอฟต์แวร์แทบจะเป็นศูนย์ จุดอินพุต PLC แทบจะไม่ล้มเหลวเว้นแต่จะถูกแรงดันไฟฟ้าสูง-บุกรุก ในทำนองเดียวกัน หน้าสัมผัสที่เปิดตามปกติของรีเลย์เอาท์พุต PLC จะแสดงอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษ เว้นแต่จะได้รับผลกระทบจากการลัดวงจรของโหลดภายนอก การออกแบบที่ไม่เหมาะสม หรือกระแสไฟฟ้าเกินขีดจำกัดที่กำหนด
ดังนั้น เมื่อแก้ไขปัญหาไฟฟ้าขัดข้อง ควรเน้นที่อุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนต่อพ่วงที่เชื่อมต่อกับ PLC หลีกเลี่ยงการสงสัยปัญหาฮาร์ดแวร์หรือการเขียนโปรแกรม PLC ในทันที เนื่องจากแนวทางนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการซ่อมแซมอย่างรวดเร็วและการฟื้นฟูการผลิตอย่างรวดเร็ว
ดังนั้น การวินิจฉัยข้อผิดพลาดทางไฟฟ้าที่กล่าวถึงในที่นี้สำหรับวงจรควบคุม PLC ไม่ได้เน้นที่ตัว PLC เอง แต่เป็นส่วนประกอบทางไฟฟ้าส่วนต่อพ่วงภายในวงจรที่ควบคุมโดย PLC
09
การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์
(1) คำแนะนำที่ไม่เกี่ยวข้องกับวงจรควบคุมหรือคำสั่งที่เปิดใช้งานแล้วก่อนวงจรนั้น ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับ PLC
(2) เมื่อคำสั่งหลายคำสั่งควบคุมงานเดียว คำสั่งเหล่านั้นสามารถเชื่อมต่อแบบขนานภายนอกก่อนที่จะเชื่อมโยงกับจุดอินพุตเดียว
(3) ใช้ประโยชน์จากบล็อกฟังก์ชันภายในและสถานะขั้นกลางของ PLC อย่างเต็มที่เพื่อให้แน่ใจว่าโปรแกรมมีความสมบูรณ์และสอดคล้องกัน อำนวยความสะดวกในการพัฒนา นอกจากนี้ยังช่วยลดการลงทุนด้านฮาร์ดแวร์และลดต้นทุนอีกด้วย
(4) หากเป็นไปได้ ให้แยกช่องสัญญาณเอาท์พุตแต่ละช่องออกเพื่อให้ควบคุมและตรวจสอบได้ง่ายขึ้น พร้อมทั้งป้องกันวงจรเอาท์พุตอื่นๆ ความผิดปกติในจุดเอาท์พุตเดียวจะทำให้วงจรเอาท์พุตที่เกี่ยวข้องสูญเสียการควบคุมเท่านั้น
(5) สำหรับเอาต์พุตที่ควบคุมโหลดไปข้างหน้า/ย้อนกลับ ให้ใช้การประสานไม่เพียงแต่ภายในโปรแกรม PLC เท่านั้น แต่ยังรวมถึงภายนอกด้วย เพื่อป้องกันไม่ให้โหลดทำงานในทั้งสองทิศทางพร้อมกัน
(6) การหยุดฉุกเฉินของ PLC ต้องดำเนินการผ่านสวิตช์ภายนอกเพื่อความปลอดภัย
10
ข้อควรพิจารณาเพิ่มเติม
(1) ห้ามเชื่อมต่อสายไฟ AC เข้ากับขั้วอินพุตเพื่อป้องกันความเสียหายของ PLC
(2) ขั้วต่อกราวด์จะต้องต่อสายดินแยกกัน โดยไม่ต่ออนุกรมกับกราวด์อุปกรณ์อื่น พื้นที่หน้าตัดของสายกราวด์-ไม่ควรน้อยกว่า 2 มม.²
(3) แหล่งจ่ายไฟเสริมมีความจุจำกัดและสามารถขับเคลื่อนได้เฉพาะอุปกรณ์พลังงานต่ำ- (เช่น เซ็นเซอร์โฟโตอิเล็กทริค)
(4) PLC บางตัวมีเทอร์มินัลที่อยู่ที่สงวนไว้ (เช่น เทอร์มินัลที่อยู่ว่างเปล่า) อย่าเชื่อมต่อสายไฟเข้ากับขั้วต่อเหล่านี้
(5) เมื่อวงจรเอาท์พุต PLC ขาดการป้องกัน ให้ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกัน เช่น ฟิวส์ อนุกรมกันภายในวงจรภายนอก เพื่อป้องกันความเสียหายจากการลัดวงจรของโหลด