導入
PLC (プログラマブル ロジック コントローラー) は、産業オートメーションの分野でコア コンポーネントとして機能します。
これらは、さまざまな機械装置、自動プロセス、システムの制御において重要な役割を果たします。
この記事では、日常業務で発生する問題を効率的に解決するために役立つ、PLC アプリケーションに関する 10 の実践的なヒントを紹介します。
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接地の問題
PLC システムには厳しい接地要件があります。専用の接地システムを用意し、他の PLC{1}} 関連機器も確実に接地することが最善です。
複数の回路接地点を一緒に接続すると、予期しない電流が発生し、論理エラーや回路損傷につながる可能性があります。
差動接地電位は通常、接地点が物理的にかなりの距離離れている場合に発生します。広範囲に配置された機器が通信ケーブルまたはセンサーを介して接続されている場合、ケーブルとアース間の回路全体に電流が流れる可能性があります。たとえ短距離であっても、大型機器からの負荷電流により、グランドに対する電位の変動が発生したり、電磁効果によって予測不可能な電流が直接生成されたりする可能性があります。不適切な接地点に接続された電源間に、機器に損傷を与える可能性のある破壊的な電流が流れる可能性があります。
PLC システムは通常、単一点接地を採用しています。-コモンモード干渉耐性を強化するために、シールドされた浮遊接地技術をアナログ信号に適用できます。これには、信号ケーブルのシールド層を 1 点で接地し、信号ループをフローティングにし、対接地絶縁抵抗を 50MΩ 以上に維持することが含まれます。
02
干渉の軽減
産業環境は過酷で、多数の高周波干渉や低周波干渉が発生します。-これらの干渉は通常、フィールド デバイスに接続されたケーブルを通じて PLC に侵入します。
接地対策以外にも、ケーブルの選択と設置時に干渉防止対策を講じる必要があります。{0}
(1) アナログ信号は信号が小さいため、外部干渉の影響を非常に受けやすくなります。-二重シールドケーブルを使用してください。-
(2) 高速パルス信号 (パルス センサー、デジタル カウンタなど) には、外部干渉を防止し、高速パルスから低レベル信号への干渉を軽減するシールド ケーブルが必要です。-
(3) PLC 間の通信ケーブルはより高い周波数で動作します。通常、メーカーが提供するケーブルを推奨します。-シールド付きツイストペア ケーブル-は、それほど重要ではない用途には十分な場合があります。
(4) アナログ信号線と DC 信号線は、AC 信号線と同じケーブル トレイに配線しないでください。
(5) 制御盤に出入りするシールドケーブルは接地し、端子台を通さずに機器に直接接続する必要があります。
(6) AC 信号、DC 信号、およびアナログ信号は同じケーブルを共有しないでください。電源ケーブルは信号ケーブルとは別に配線してください。
(7) フィールド保守中の干渉軽減方法には、次のものが含まれます。影響を受ける回線をシールド ケーブルに交換し、配線を変更します。干渉防止フィルタリング コードをプログラムに組み込む-。
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配線間の静電容量を排除して誤トリガーを防止-
ケーブル内のすべての導体間には静電容量が存在します。認定されたケーブルは、この静電容量値を指定された範囲内に制限します。
認定されたケーブルであっても、ケーブル長が特定のしきい値を超えると、ワイヤ間静電容量が必要な制限を超える可能性があります。{0}}このようなケーブルを PLC 入力に使用すると、配線間静電容量によって PLC が誤動作し、多数の原因不明の現象が発生する可能性があります。-
これらの現象は主に次のように現れます。
- 配線は明らかに正しいですが、PLC によって入力が検出されません。存在するはずの入力が存在しない一方、不要な入力が表示されます。-PLC 入力間の相互干渉を示しています。この問題を解決するには:
(1) ツイストコアのケーブルを使用してください。
(2) ケーブルの長さを最小限に抑えます。
(3) 相互に干渉する入力のケーブルを分離します。
(4) シールドケーブルを使用してください。
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出力モジュールの選択
出力モジュールは、トランジスタ-タイプ、双方向サイリスタ-タイプ、または接点-タイプに分類されます。
(1) トランジスタ- タイプのモジュールは、最速のスイッチング速度 (通常 0.2 ミリ秒) を提供しますが、負荷容量は最も低くなります (約 . 0.2 – 0.3A、24VDC)。これらは、可変周波数ドライブや DC デバイスで一般的に使用される、高速スイッチングおよび信号相互接続機器に適しています。トランジスタの漏れ電流が負荷に及ぼす影響に注意する必要があります。
(2) サイリスタ- タイプのモジュールは、負荷容量が制限されていますが、非接触動作と AC 負荷特性を備えています。
(3) リレー出力は、高容量の AC 負荷と DC 負荷の両方をサポートします。通常、従来の制御アプリケーションではリレー接点出力が最初に選択されます。欠点はスイッチング速度が遅い（約 10 ミリ秒）ため、高周波数スイッチングには適していないことです。-
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インバータの過電圧および過電流の処理
(1) 設定値を下げてモータを減速すると、モータは回生ブレーキモードに入ります。インバータにフィードバックされるエネルギーは大量にあり、フィルタ コンデンサに蓄積されます。これによりコンデンサの電圧が急速に上昇し、多くの場合 DC 過電圧保護しきい値に達し、インバータのトリップが引き起こされます。
解決策: 外部制動抵抗器を取り付けて、DC 側にフィードバックされる回生エネルギーを放散します。
(2) インバータに複数の小型モータが接続されている場合、1 台のモータが過電流故障するとアラームが発報し、インバータがトリップしてすべてのモータが停止します。
解決策: インバータの出力側に 1:1 絶縁トランスを取り付けます。 1 つ以上の小型モーターに過電流障害が発生すると、障害電流はインバーターではなく変圧器に影響を与え、トリップを防ぎます。テスト後、システムは正常なモーターが停止するという事象が再発することなく、確実に動作します。
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トラブルシューティングのために入力と出力をマークする
PLC は複雑なシステムを制御し、入出力リレー端子、対応する表示灯、および PLC 番号の千鳥状の列のみを表示し、数十のピンを持つ集積回路に似ています。{0}}回路図を参照しないとトラブルシューティングが不可能になり、障害の検出が非常に遅くなります。
これに対処するために、電気回路図に基づいて参照テーブルを作成しました。この表は、機器の制御コンソールまたはキャビネットに貼付されており、集積回路の各ピンの機能説明と同様に、PLC の各入出力端子番号を対応する電気記号および中国語名にマッピングします。-。
この I/O テーブルを使用すると、操作プロセスやデバイスのラダー図に精通した電気技術者がトラブルシューティングを進めることができます。
ただし、操作プロセスに不慣れな電気技師やラダー図が読めない電気技師の場合は、追加のテーブルである PLC 入出力ロジック ファンクション チャートが必要です。このチャートは基本的に、ほとんどの動作プロセスにおける入力回路 (トリガーコンポーネント、関連コンポーネント) と出力回路 (作動コンポーネント) 間の論理的対応を説明しています。
実践が証明しています。入出力対応表と入出力論理関数テーブルの両方をうまく利用できれば、回路図がなくても、電気的故障のトラブルシューティングが容易になります。{0}}
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プログラムロジックによる障害の推定
現在、多くの種類の PLC が業界で一般的に使用されています。ローエンド PLC の場合、ラダー図の命令はほぼ同様です。- S7-300 のような中-から-上位-モデルの場合、多くのプログラムは言語テーブルを使用して作成されます。
実際のラダー図には、中国語の記号の注釈を含める必要があります。そうしないと、読みにくくなります。装置のプロセスや動作シーケンスを事前に理解しておけば、ラダー図の解釈が容易になります。
電気的故障解析を実行するときは、通常、{0}}バックトラッキングとも呼ばれる-逆トレース手法が適用されます。これには、入出力対応表を使用して、障害点から対応する PLC 出力リレーを特定し、その後トレースバックして、そのアクティブ化の原因となった論理関係を特定することが含まれます。
経験上、2 つ以上のポイントで同時に障害が発生することはまれであるため、通常は 1 つの問題を特定すれば障害が解決されます。
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PLC ハードウェア障害の診断
一般に、PLC は故障率が極めて低い信頼性の高いデバイスです。 PLC や CPU へのハードウェアの損傷、またはソフトウェアの動作エラーが発生する可能性は事実上ゼロです。高電圧の侵入を受けない限り、PLC 入力ポイントが故障することはほとんどありません。-同様に、PLC 出力リレーの常開接点は、外部負荷の短絡、不適切な設計、または定格制限を超える電流によって損なわれない限り、非常に長い寿命を示します。
したがって、電気的障害のトラブルシューティングを行う場合は、PLC に接続されている周辺の電気コンポーネントに焦点を当てる必要があります。このアプローチは、迅速な修理と生産の迅速な復元に不可欠であるため、PLC ハードウェアまたはプログラミングの問題をすぐに疑うことは避けてください。
したがって、ここで説明する PLC 制御回路の電気的故障診断では、PLC 自体ではなく、PLC によって制御される回路内の周辺電気コンポーネントに重点が置かれます。
09
ソフトウェアおよびハードウェア リソースの利用の最適化
(1) 制御サイクルに含まれない命令、またはサイクル前にすでにアクティブ化されている命令は PLC に接続する必要はありません。
(2) 複数の命令が 1 つのタスクを制御する場合、それらの命令は 1 つの入力ポイントにリンクされる前に外部で並列に接続できます。
(3) PLC の内部機能ブロックと中間状態を最大限に活用して、プログラムの整合性と一貫性を確保し、開発を容易にします。これにより、ハードウェアへの投資も削減され、コストも削減されます。
(4) 可能な場合は、他の出力回路を保護しながら、制御と検査を容易にするために各出力チャネルを絶縁します。 1 つの出力点に障害が発生しても、対応する出力回路が制御を失うだけです。
(5) 正逆負荷を制御する出力については、負荷が両方向に同時に動作しないように、PLC プログラム内だけでなく外部からもインターロックを実装してください。
(6) PLC の非常停止は、安全性を確保するために外部スイッチを介して実装する必要があります。
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追加の考慮事項
(1) PLC の損傷を防ぐため、AC 電源ラインを入力端子に接続しないでください。
(2) 接地端子は、他の機器の接地と直列に接続せず、独立して接地する必要があります。アース線の断面積-は2mm²以上である必要があります。
(3) 補助電源の容量は限られており、低電力デバイス (光電センサーなど) のみを駆動できます。-
(4) PLC によっては、予約アドレス端子（空きアドレス端子）を備えているものがあります。これらの端子にワイヤを接続しないでください。
(5) PLC の出力回路に保護がない場合は、負荷短絡による破損を防ぐため、外部回路にヒューズなどの保護素子を直列に設置してください。