PLC 系统的 7 个良好设计实践

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PLC（可编程逻辑控制器）在当今工业中随处可见。正确的 PLC 系统设计可以为机器或过程提供多年的服务，并大大提高所有者的效率和盈利能力。在我们将 PLC 应用于机器或过程之前，让我们看一些对成功实施至关重要的设计和维护实践。

1、良好的接地实践

2、环境问题

3、设计策略

4、电气原理图和 PLC 逻辑文档

5、编程注意事项

6、人机界面使用

7、维护因素

接地

接地是一个很大的话题，但必须注意一些基础知识。接地不良给工业控制系统带来了很多问题。每个好的面板设计都应该有一个点来连接系统接地。典型的做法是使用接地片和/或接地棒。刮掉连接接地片和接地棒的子面板上的油漆。确保所有设备都按照制造商的建议接地。   

环境问题（热/冷/浪涌）

必须保护 PLC 免受高温、极冷和电涌的影响。请务必阅读 PLC 和相关模块的规范。可以应用风扇、空调、冷却器和气动冷却器等冷却设备，以将机柜内部保持在所需的温度。对于室外或寒冷环境，请考虑安装面板加热器。确保冷却或加热设备具有恒温器，以防止失控情况并节省能源。   

建议使用浪涌抑制设备来防止外部浪涌，例如雷击和公用事业开关干扰以及由工厂电气设备引起的内部浪涌。

电气设计策略

首先，始终使用主控继电器 (MCR)。当所有紧急停止按钮和其他安全装置都满足时，该闭锁继电器电路通电，并且用户按下控制启动按钮。通常，电路中的控制停止按钮也可以使 MCR 断电。       

MCR 上的附加触点为 PLC 输出模块提供控制电源。因此，当紧急停止条件出现时，MCR 断电，PLC 的输出功率下降。

一些设计人员也喜欢使用 MCR 来禁用 PLC 输入电路。其他设计人员不这样做，因为他们可能希望 PLC 了解所有输入条件，而不管紧急停止电路和 MCR 电路在做什么。再次强调，安全是第一位的。   

虽然 MCR 是设计策略的关键，但以下是一些其他重要的考虑因素。

控制电压：24Vdc 为控制电压标准。   

物理布局：PLC 制造商有安装设备的指南。始终确保在 PLC 周围留有足够的空间以保证空气流通。在 PLC 设备或机箱下方留出10cm用于接线。如果安装没有固定机箱的 PLC，请在最后一个 I/O 模块的右侧留出额外的 DIN 导轨空间以备将来扩展。   

始终使用良好的面板构建实践。使用绞合机床线 (MTW) 并使用适当尺寸的线。通常，多股 MTW 导体用于 PLC 输入和输出。PLC 制造商还提供预接线端子模块，以方便快速现场接线。

确保所有接线端子都标有线号。   

在为 PLC 选择接线时，请遵循制造商的建议并仔细阅读规格。确保使用正确的颜色代码进行接线。蓝色通常代表 DC，红色代表 220Vac 热，白色代表 220Vac 中性。有些工程师喜欢用其他颜色来表示 PLC 的输入和输出；只要你是一致的，这很好。一些设计人员使用灰色线作为输入，橙色线作为输出。除了来自可能带电的另一个面板的接线外，切勿将黄色用于任何电线。

不同电压电平的分离：良好的机柜设计使更高电压的功率设备远离控制信号和模拟信号。通常，设计人员倾向于将 380V 或 220V 设备放置在机柜的顶部和左侧。PLC和控制组件通常位于底部附近和右侧。布局面板的方法有很多种；如果电源线和信号线必须彼此靠近，请确保它们以直角交叉。   

PLC 数字输出通常最多可处理 1 或 2 安培。驱动电磁阀或其他负载时，建议使用插入式继电器。   

模拟 I/O 问题：模拟输入和输出容易出现噪声问题。由于电流信号受噪声影响的可能性较小，因此模拟电路通常使用 4-20mA 信号。使用优质屏蔽电缆。

I/O 计数和备件：这是一个非常重要的话题。一个好的经验法则是在系统中拥有 20% 的备用 I/O。除非您正在安装一个非常简单的“砖”型 PLC，否则请为您的系统考虑备用插槽和备用 I/O。始终将每个 PLC 输入和输出连接到接线端子，即使它们是备用的。这是一个很好的做法，并且可以使将来对系统的添加更容易实现。

网络：许多现代 PLC 系统与以太网或其他一些现场总线通信。如果使用以太网，请提供质量好的工业以太网交换机，例如 Cat6、使用屏蔽网线。许多系统在电气外壳的前门上使用 220Vac 插座和以太网接口设备。这些设备可以订购一个或双工 220Vac 插座和一个以太网端口。在对系统进行维护时，您可以插入笔记本电脑，而不必寻找附近的插座。此外，由于不需要打开门，因此它保持了外壳的电弧闪光完整性。   

确保网络 IP 地址、子网掩码和网关都记录在案。   

电气原理图文档

一个好的 PLC 设计必须包括正确的 PLC 文档。创建 PLC 概览图 — 此表显示完整的 PLC 机箱，以及概览格式的所有模块。该图应显示每个模块的部件号、插槽号以及与每个模块相关的线号。此外，请确保包含包含每个模块原理图的图纸编号的参考。   

需要一张网络表，其中必须显示网络上的每个设备及其部件号和关联的 IP 地址。确保包括子网掩码和网关地址。此图应显示建议的编程笔记本电脑 IP 地址，以防止任何冲突。   

每个模块的电气原理图都可以放在自己的图纸上，尽管大多数时候，设计人员倾向于将两个相同类型的模块放在一张图纸上。这取决于系统的大小。确保使用部件号和插槽号识别 PLC 模块。在其他工作表上将所有电线引用到它们的起点和终点。  

该文档显示了线号、PLC 输入和输出编号以及输入和输出设备的连接点。PLC 输入显示在左侧，PLC 输出显示在右侧，并标有线号和颜色以及端子号。

编程注意事项

PLC 编程这里不讨论编程规范。（如需编程规范，可以参考之前TIA编程规范文章）但是，有些事情要记住。确保程序员记录 PLC 程序，以便维修机器或进行未来更改的人员可以看到程序在做什么。

您必须始终了解您的机器或过程是如何工作的，并确保程序编写清楚并且您的维护人员可以理解。需要什么报警？异常事件期间会发生什么？您如何安全地关闭该过程？

最好将 PLC 逻辑的纸质副本打印出来并放在手边以备将来参考。如果维护人员没有查看 PLC 程序的软件，这可能是一个很好的故障排除帮助。始终记录对电气原理图和 PLC 逻辑的任何更改。   

确保将 PLC 程序的电子副本存储在安全位置。如果过程或机器非常关键，请考虑存放在一个以上的地方，包括异地。  

最后，记录任何设备升级。如果不这样做，维护人员可能会尝试修理机器，结果却发现接线或程序已更改且未记录更新。   

使用人机界面

HMI 非常便宜，它们为您提供了一个PLC 操作的好窗口。许多公司为了降低成本而采用按钮和指示灯这样是不够明智的。使用 HMI，您可以调整定时器和计数器设置、查看内部位和值的状态、设置模拟值以及执行更多操作。密码可用于使操作员远离敏感区域。   

维护

始终保持电气面板没有灰尘、污垢和其他碎屑。确保布线整洁，线槽盖固定到位。应定期检查并拧紧所有螺钉端子。不要将端子拧得过紧；舒适是好的，但过度紧绷会使事情变得更糟。如有疑问，请遵循制造商的扭矩设置建议。

确保面板上标有网络 IP 地址、保险丝额定值、PLC 程序文件的名称以及任何便于维修机器的内容。   

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原文始发于微信公众号（剑指工控）：PLC 系统的 7 个良好设计实践