翟瑞占 李英杰 李海明

摘 要：在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，采取必要的安全措施保證人員、設(shè)備及環(huán)境的安全是非常有必要的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于安全控制的PLC系統(tǒng)的研制和開發(fā)進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，當(dāng)前，安全PLC系統(tǒng)已成為安全控制系統(tǒng)首選的設(shè)備。下面筆者就對壓力設(shè)備中安全PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用做出簡要分析。

關(guān)鍵詞：壓力設(shè)備；安全PLC系統(tǒng)；調(diào)試

安全PLC系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)的核心設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，提高PLC的安全性對于保證系統(tǒng)各個(gè)部件在整體安全生命周期中可靠地工作具有重要作用。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

若壓力設(shè)備主電機(jī)功率較大，啟動時(shí)會產(chǎn)生較大電流，干擾電網(wǎng)，干擾信號通過電網(wǎng)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，會影響系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。為降低電網(wǎng)干擾，主電機(jī)采用星-三角啟動，同時(shí)接入PLC的電源應(yīng)增加濾波功能。大功率感性負(fù)載的通斷會引起火花，干擾PLC正常運(yùn)行，基于此，采用消火花電路。直流電路可在負(fù)載并聯(lián)續(xù)流二極管，交流電路可在負(fù)載并聯(lián)阻容或壓敏電阻。若壓力設(shè)備離合器電磁閥和潤滑油泵負(fù)載較大，可采用中間繼電器對負(fù)載進(jìn)行過渡。

對于安全PLC系統(tǒng)的硬件設(shè)備，必須保證系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，壓力設(shè)備仍能安全可靠地運(yùn)行，并安全地停止運(yùn)行。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意以下幾方面：①壓力設(shè)備的控制系統(tǒng)應(yīng)增加除了PLC控制電路意外的冗余控制電路，比如可見觸點(diǎn)的安全開關(guān)等；②在容易出現(xiàn)機(jī)械損壞、可能會產(chǎn)生安全事故的部位外部增加連鎖回路，比如將電動機(jī)過載保護(hù)的連鎖信號接在接觸器回路上；③對于噸位較大的壓力設(shè)備，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)一定數(shù)量的緊急停止按鈕；④當(dāng)前，PLC的人機(jī)交流工具是觸摸屏，可在觸摸屏上設(shè)置虛擬按鈕，以節(jié)省控制面板空間，將壓力設(shè)備壓力檢測信號、關(guān)鍵部件和元器件的檢測信號作為PLC的輸入信號，這樣以來，壓力設(shè)備的滑塊位置、壓力大小等都會在觸摸屏上清晰顯示出來，根據(jù)觸摸屏記錄確認(rèn)壓力設(shè)備是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)，判斷壓力設(shè)備是否存在故障，以及時(shí)找出故障點(diǎn)，及時(shí)進(jìn)行故障處理。

在PLC選型上，應(yīng)系統(tǒng)化和通用化，盡量避免選用新出產(chǎn)品，而是應(yīng)選用經(jīng)得起市場考驗(yàn)的產(chǎn)品。對于高度壓力設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)注意PLC能為壓力設(shè)備的協(xié)調(diào)工作設(shè)備留有輸入接口或輸出接口。做好外圍元件比如變頻器按鈕、接觸器等的選型，以有效提升安全PLC控制系統(tǒng)的可靠性。另外，做好電氣柜的布線，電氣元件的走線和布局應(yīng)遵循相互干擾最小、強(qiáng)弱電線分別走線的原則，弱電輸出線、信號輸入線應(yīng)分開，若無法分開，則應(yīng)采用屏蔽線使信號輸入線可靠接地，電氣柜內(nèi)存在很多不同功能的線，應(yīng)用顏色將這些先區(qū)分開來。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

組態(tài)軟件即組態(tài)式監(jiān)控軟件指的是用戶通過類似搭積木的方式完成自己所需要的軟件功能，不需要編寫計(jì)算機(jī)程序，能夠通過計(jì)算機(jī)信號對自動化設(shè)備或設(shè)備運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理。組態(tài)軟件具有方式靈活、功能性強(qiáng)、運(yùn)行安全可靠、接口開放等特點(diǎn)，能夠適用于壓力設(shè)備的控制系統(tǒng)中。

利用具有數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制功能的組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。在設(shè)備組態(tài)窗口選擇適當(dāng)串口通訊設(shè)備，添加主副調(diào)節(jié)器，對其屬性進(jìn)行正確設(shè)置，然后設(shè)置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)備通道的連接，實(shí)現(xiàn)PLC與組態(tài)軟件的通訊，將PLC的串口驅(qū)動程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)結(jié)合起來，使計(jì)算機(jī)能夠快速響應(yīng)PLC系統(tǒng)所發(fā)出的信號，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對壓力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測和控制以及對監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的可視化處理。

3 調(diào)試與診斷

系統(tǒng)投入使用前，首先要檢查壓力設(shè)備是否存在故障，然后連接計(jì)算機(jī)與PLC接口，打開電源，對安全CPU和安全I(xiàn)/O、壓力設(shè)備與PLC系統(tǒng)的通訊情況進(jìn)行診斷，使用CRC校驗(yàn)，之后，將系統(tǒng)連接成串級控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際響應(yīng)情況對編程軟件中的設(shè)定值進(jìn)行修改。若PLC與軟件無法建立通信連接，可能是設(shè)置通信串口時(shí)未正確設(shè)置PLC實(shí)際地址；若無法建立通訊連接，檢查PLC系統(tǒng)是否上電，拓展模塊連接是否正常，電源指示燈以及RD數(shù)據(jù)接收燈顯示是否正常，當(dāng)電源指示燈或數(shù)據(jù)接收燈不亮，說明拓展模塊自身存在問題，當(dāng)兩者都亮，可能通信參數(shù)的設(shè)置有問題；若通訊連接不可靠，其原因可能是通信距離過遠(yuǎn)、現(xiàn)場干擾過大、采樣周期太短，為此，嘗試縮短通訊距離，使用屏蔽線，改變采樣周期。

4 結(jié)語

安全PLC系統(tǒng)采用了特殊設(shè)計(jì)，融合了較為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、軟件技術(shù)、通訊技術(shù)、故障診斷技術(shù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)重要目標(biāo)：其一是采用冗余的工作方式，即使元件失效，系統(tǒng)也不會失效，其二是失效總是在可預(yù)測范圍內(nèi)，一旦實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)將會自動進(jìn)入安全模式，系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，適用于工業(yè)現(xiàn)場，對于提高壓力設(shè)備運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性具有重要作用。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，安全PLC系統(tǒng)的軟硬件性能穩(wěn)定性將會越來越好，壓力設(shè)備的運(yùn)行將會更加安全。

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