随着PLC技术的不断发展,PLC的应用范围日益广泛,使得当今的电气工程技术人员在设计电气控制系统时,会有更多的机会考虑选用PLC控制。在传统的继电器-接触器控制系统和PLC控制系统、微机控制系统这三种控制方式中,究竟选取哪一种更合适,这需要从技术上的适用性、经济上的合理性进行各方面的比较论。这里提供以下几点依据,以供在考虑是否选用PLC控制时参考:
(1)输入、输出量以开关量为主,也可有少量模拟量。
(2)I/O点数较多。这是一个相对的概念。在70年代,人们普遍认为I/O点数应在70点以上选用PLC才合算;到了80年代,降为40点左右;现在,随着PLC性能价格比的不断提高,当总点数达10点以上就可以考虑选用PLC了。
(3)控制对象工艺流程比较复杂,逻辑设计部分用继电器控制难度较大。
(4)有较大的工艺变化或控制系统扩充的可能性。
(5)现场处于工业环境,而又要求控制系统具有较高的工作可靠性。
(6)系统的调试比较方便,能在现场进行。
(7)现场人员有条件掌握PLC技术。
PLC中无非就是三大量:开关量、模拟量、脉冲量。只在搞清楚三者之间的关系,你就能熟练的掌握PLC了。1、开关量也称逻辑量,指仅有两个取值,0或1、ON或OFF。它是*常用的控制,对它进行控制是PLC的优势,也是PLC*基本的应用。
关量控制的目的是,根据开关量的当前输入组合与历史的输入顺序,使PLC产生相应的开关量输出,以使系统能按一定的顺序工作。所以,有时也称其为顺序控制。
而顺序控制又分为手动、半自动或自动。而采用的控制原则有分散、集中与混合控制三种。
2、模拟量是指一些连续变化的物理量,如电压、电流、压力、速度、流量等。
PLC是由继电控制引入微处理技术后发展而来的,可方便及可靠地用于开关量控制。由于模拟量可转换成数字量,数字量只是多位的开关量,故经转换后的模拟量,PLC也完全可以可靠的进行处理控制。
由于连续的生产过程常有模拟量,所以模拟量控制有时也称过程控制。
模拟量多是非电量,而PLC只能处理数字量、电量。所有要实现它们之间的转换要有传感器,把模拟量转换成数电量。如果这一电量不是标准的,还要经过变送器,把非标准的电量变成标准的电信号,如4—20mA、1—5V、0—10V等等。
同时还要有模拟量输入单元(A/D),把这些标准的电信号变换成数字信号;模拟量输出单元(D/A),以把PLC处理后的数字量变换成模拟量——标准的电信号。
一般为提高使用寿命,往往规定高级绝缘要求,低一级来考核。比如,常见的F级绝缘的油泵电机,做B级来考核,即其温升不能**过120度(留10度作为余量,以避免工艺不稳定造成个别电机温升**差)。
所谓绝缘材料的极限工作温度,系指电机在设计预期寿命内,运行时绕组绝缘中*热点的温度。根据经验,A级材料在105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年,但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值,因此一般寿命在15~20年。如果运行温度长期**过材料的极限工作温度,则绝缘的老化加剧,寿命大大缩短。所以电机在运行中,温度是寿命的主要因素之一。
电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级,分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。在发电机等电气设备中,绝缘材料是*为薄弱的环节。绝缘材料尤其容易受到高温的影响而加速老化并损坏。不同的绝缘材料耐热性能有区别,采用不同绝缘材料的电气设备其耐受高温的能力就有不同。因此一般的电气设备都规定其工作的*高温度。
一般来说电机绝缘等级如果是A级,环境温度40℃,那么电机的外壳温度应该小于60℃。
电机各部位的温度限度
(1) 与绕组接触的铁心温升(温度计法)应不**过所接触的绕组绝缘的温升限度(电阻法),即A级为60℃,E级为75℃,B级为80℃,F级为100℃,H级为125℃。
(2) 滚动轴承温度应不**过95℃,滑动轴承的温度应不**过80℃。因温度太高会使油质发生变化和破坏油膜。
(3) 机壳温度实践中往往以不烫手为准。
(4) 鼠笼转子表面杂散损耗很大,温度较高,一般以不危及邻近绝缘为限。可预先刷上不可逆变色漆来估计。
电机的温度与温升
衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”,当“温升”突然增大或**过*高工作温度时,说明电机已发生故障。下面就一些基本概念进行讨论。
绝缘材料的绝缘等级
绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C7个等级,其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。性能参考温度(℃)A80 E95 B100 F120 H145。
绝缘材料根据热稳定性可分为如下7个等级:
1,Y级,90度 ,棉花
2,A级,105度,
3,E级,120度
4,B级,130度,云母
5,F级,155度,环氧树脂
6,H级,180度,硅橡胶
7,C级,180度以上
常用的B级电机,其内部的绝缘材料往往是F级的,而铜线可能使用H级甚至更高的,来提高其质量。
所以标准电信号、数字量之间的转换就要用到各种运算。这就需要搞清楚模拟量单元的分辨率以及标准的电信号。例如:
PLC模拟单元的分辨率是1/32767,对应的标准电量是0—10V,所要检测的是温度值0—100℃。那么0—32767对应0—100℃的温度值。然后计算出1℃所对应的数字量是327.67。如果想把温度值**到0.1℃,把327.67/10即可。
模拟量控制包括:反馈控制、前馈控制、比例控制、模糊控制等。这些都是PLC内部数字量的计算过程。
3、脉冲量是其取值总是不断的在0(低电平)和1(高电平)之间交替变化的数字量。每秒钟脉冲交替变化的次数称为频率。
PLC脉冲量的控制目的主要是位置控制、运动控制、轨迹控制等。例如:脉冲数在度控制中的应用。步进电机驱动器的细分是每圈10000,要求步进电机旋转90度。那么所要动作的脉冲数值=10000/(360/90)=2500。