PLC(Programmable Logic Controller)는 산업 자동화의 주류 제어 제품으로 반세기 동안 존재해 왔습니다. 반도체, 컴퓨터, 통신기술의 발전으로 산업제어 분야는 급격한 변화를 겪었고, PLC는 성능, 기능성, 사용 편의성, 제품 형태 측면에서 5세대에 걸쳐 진화해 왔습니다. 오늘은 일반적인 PLC 문제에 대한 솔루션에 대해 논의하겠습니다.
먼저 기본 사항을 다시 살펴보고 PLC가 무엇인지 정의해 보겠습니다.
프로그램을 내부적으로 저장하는 데 사용되는 프로그래밍 가능한 메모리 장치의 일종입니다. 논리 연산, 순차 제어, 타이밍, 계산, 산술 연산과 같은 사용자{1}지향 명령을 실행하고 디지털 또는 아날로그 입력/출력을 통해 다양한 유형의 기계 또는 생산 프로세스를 제어합니다.
I. 간섭 저항 문제
과학과 기술의 발전으로 PLC는 산업 제어에 더욱 광범위하게 적용되고 있습니다. 이들의 신뢰성은 산업 기업의 안전한 생산과 경제적 운영에 직접적인 영향을 미치며, 간섭에 저항하는 시스템의 능력은 전체 시스템의 안정적인 작동을 보장하는 데 핵심입니다. PLC 제어 시스템의 신뢰성을 향상시키기 위해 PLC 제조업체는 장비의 간섭 저항을 강화해야 합니다. 반면에 엔지니어링 설계, 설치, 건설, 운영 및 유지 관리에는 높은 우선순위가 필요합니다. 다자간 협력을 통해서만 문제를 완전히 해결할 수 있으며 시스템의 간섭 저항을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
[간섭원 및 일반 분류]
PLC 제어 시스템에 영향을 미치는 간섭 원인은 일반적으로 산업용 제어 장비에 영향을 미치는 간섭 원인과 유사합니다. 대부분은 전류 또는 전압이 크게 변동하는 영역에서 발생합니다. 이러한 강렬한 전하 이동 영역은 잡음 소스, 즉 간섭 소스입니다.
간섭원은 일반적으로 간섭 원인, 잡음 간섭 모드, 잡음의 파형 특성을 기준으로 분류됩니다.
1. 노이즈 발생원인 : 방전노이즈, 서지노이즈, 고주파-발진노이즈
2. 노이즈의 파형 및 특성별 : 연속 노이즈, 산발적 노이즈
3. 간섭 모드별: 공통-모드 간섭, 차동-모드 간섭
그 중에서 공통{0}}모드 간섭과 차동{1}}모드 간섭이 비교적 일반적인 분류 방법을 나타냅니다. 공통-모드 간섭은 신호 라인과 접지 사이의 전위차를 나타냅니다. 이는 주로 전력망 침입, 접지 전위차 및 공간 전자기 복사에 의해 신호 라인에 유도된 공통{5}}모드(동일{6}}방향) 전압의 중첩에 의해 형성됩니다. 공통-모드 전압은 때때로 매우 높을 수 있습니다. 특히 절연 성능이 좋지 않은 배전 장치로 구동되는 실내에서는 송신기 출력 신호의 공통-모드 전압이 일반적으로 높으며 일부는 130V에 도달합니다. 공통-모드 전압은 불균형 회로를 통해 차동-모드 전압으로 변환될 수 있으며 이는 측정 및 제어 신호에 직접적인 영향을 미치고 구성 요소 손상을 일으킬 수 있습니다. 이러한 유형의 공통-모드 간섭은 DC 또는 AC일 수 있습니다.
차동-모드 간섭은 신호의 두 단자 사이에 작용하는 간섭 전압을 의미합니다. 이는 주로 공기 중 전자기장 결합과 불균형 회로에 의한 공통{2}} 모드 간섭 변환으로 인해 발생하는 전압에 의해 형성됩니다. 이 전압은 신호에 직접적으로 중첩되어 측정 및 제어 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다.
[전자파 간섭의 주요 원인]
1. 환경으로부터의 방사 간섭
환경의 방사 전자기장(EMI)은 주로 전력망, 전기 장비의 과도 현상, 번개, 라디오 방송, 텔레비전, 레이더 및 고주파{0}}유도 가열 장비에 의해 생성됩니다. 이를 일반적으로 방사 간섭이라고 합니다.
이는 주로 두 가지 경로를 통해 간섭을 유발합니다. 1) PLC로 직접 방사하여 회로에 간섭을 유발합니다.
2) PLC의 내부 통신 네트워크를 향한 방사선으로 인해 통신 회선에 유도를 통해 간섭이 발생합니다.
방사 간섭은 현장 장비의 레이아웃과 장비에서 생성되는 전자기장의 크기, 특히 장비의 주파수와 관련이 있습니다. 보호는 일반적으로 차폐 케이블, PLC의 로컬 차폐 및 고전압 서지 피뢰기를 사용하여 달성됩니다.-
2. 외부 시스템 케이블의 간섭
이 간섭은 주로 전원 및 신호 라인을 통해 발생하며 일반적으로 전도 간섭이라고 합니다. 이러한 유형의 간섭은 중국의 산업 환경에서 특히 심각합니다.
1) 전원 공급 장치의 간섭
실제로 많은 PLC 제어 시스템 오류가 전원 공급 장치를 통해 유입되는 간섭으로 인해 발생하는 것으로 나타났습니다. 일반적으로 전원 공급 장치를 더 높은 절연 성능을 제공하는 전원 공급 장치로 교체하면 문제가 해결됩니다.
PLC 전원 공급 장치는 일반적으로 절연형 전원을 사용하지만 구조적 및 제조 공정 요인으로 인해 절연 성능이 이상적이지 않습니다. 실제로는 분산 매개변수, 특히 분산 정전용량의 존재로 인해 절대적인 분리가 불가능합니다.
2) 신호선을 통해 발생하는 간섭
PLC 제어 시스템에 연결된 다양한 신호 전송 라인은 유효한 정보를 전송하는 것 외에도 필연적으로 외부 간섭 신호의 침입을 허용합니다.
이러한 간섭은 주로 두 가지 경로를 통해 발생합니다. 첫째, 송신기의 전원 공급 장치 또는 신호 기기와 공유되는 전원 공급 장치를 통해 발생하는 전력망 간섭입니다.-이는 흔히 간과되는 요소입니다.
둘째, 신호 라인의 공간 전자기 복사에 의해 유발된 간섭, 즉 신호 라인에 외부 유도 간섭이 있으며 이는 특히 심각합니다.
3) 무질서한 접지 시스템으로 인한 간섭
접지는 전자 장비의 전자파 적합성(EMC)을 향상시키는 효과적인 방법 중 하나입니다. 적절한 접지는 전자기 간섭의 영향을 억제하고 장비의 간섭 방출을 방지할 수 있습니다. 반대로 접지가 부적절하면 심각한 간섭 신호가 발생하여 PLC 시스템이 오작동할 수 있습니다.
PLC 제어 시스템의 접지선에는 시스템 접지, 차폐 접지, AC 접지 및 보호 접지가 포함됩니다. PLC 시스템의 혼란스러운 접지 시스템으로 인해 발생하는 간섭은 주로 다양한 접지 지점의 불균등한 전위 분포로 인해 발생합니다. 서로 다른 접지점 사이의 전위차로 인해 접지 루프 전류가 생성되어 시스템의 정상 작동에 영향을 미칩니다.
3. PLC 시스템 내부의 간섭
이러한 간섭은 논리 회로 간의 상호 방사와 아날로그 회로에 미치는 영향, 아날로그 접지와 논리 접지 간의 상호 작용, 구성 요소의 불일치 사용 등 내부 구성 요소와 회로 사이의 상호 전자기 방사에 의해 주로 발생됩니다. 이러한 문제는 시스템 내부 구성 요소에 대해 PLC 제조업체가 수행하는 전자기 호환성(EMC) 설계의 범위에 속합니다. 이는 신청 부서의 통제 범위를 벗어나는 복잡한 문제이므로 지나치게 면밀히 조사할 필요는 없습니다. 그러나 입증된 실적이 있거나 철저한 테스트를 거친 시스템을 선택하는 것이 중요합니다.
[간섭-저항성 설계]
1. 장비 선택
장비를 선택할 때 전자파 적합성(EMC)을 포함해 간섭 저항이 높은 제품, 특히 외부 간섭에 대한 저항이 높은 제품을 우선적으로 선택하세요. 예를 들어 부동 접지 기술을 사용하고 탁월한 절연 성능을 갖춘 PLC 시스템이 있습니다. 둘째, 공통-모드 거부비(CMRR) 및 차동{3}}모드 거부비(DMRR), 내전압 성능, 시스템이 작동하도록 정격화된 최대 전계 강도 및 자기장 주파수 등 제조업체가 제공하는 간섭 방지 사양을 검토해야 합니다. 또한 유사한 응용 분야에서 제품의 실적을 평가해야 합니다.
2. 포괄적인 -간섭 방지 설계
여기에는 주로 시스템 외부에서 발생하는 간섭을 억제하기 위한 몇 가지 주요 조치가 포함됩니다. 여기에는 전자기 간섭 방사를 방지하기 위해 PLC 시스템과 외부 케이블을 차폐하는 것, 외부 케이블-특히 전원 케이블-을 격리 및 필터링하고 전도성 전자기 간섭이 케이블을 통해 유입되는 것을 방지하기 위해 레이어로 배열합니다. 접지 시스템을 개선하기 위해 접지점과 접지 장치를 올바르게 설계합니다. 또한 시스템의 안전성과 신뢰성을 더욱 향상시키기 위해서는 소프트웨어- 기반 방법을 활용해야 합니다.
[핵심 -간섭 방지 조치]
1. 고성능-전원 공급 장치를 사용하여 전력망에서 발생하는 간섭을 억제합니다.
PLC 제어 시스템에서 전원 공급 장치는 중요한 역할을 합니다. 전력망 간섭은 주로 시스템의 전원(예: CPU 전원 공급 장치, I/O 전원 공급 장치 등), 송신기 전원 공급 장치 및 PLC 시스템에 직접 전기적으로 연결된 계측기의 전원 공급 장치를 통해 PLC 제어 시스템에 결합됩니다. 현재 PLC 시스템에는 절연 성능이 좋은 전원 공급 장치가 일반적으로 사용됩니다. 그러나 PLC 시스템에 전기적으로 직접 연결된 송신기 및 계측기의 전원 공급 장치에 대해서는 충분한 주의가 기울여지지 않았습니다. 특정 격리 조치가 시행되었지만 일반적으로 부적절합니다. 이는 주로 사용되는 절연 변압기의 분산 매개변수가 크고 간섭 억제 기능이 부족하여 공통-모드 및 차동{7}}모드 간섭이 전원 공급 장치를 통해 결합될 수 있기 때문입니다. 따라서 신호 라인을 공유하는 송신기 및 장비에 전력을 공급하려면 분산 정전 용량이 낮고 억제 대역폭이 넓은 전력 분배기(예: 다중 절연 단계, 차폐 및 누설 인덕턴스 감소 기술을 사용하는 전력 분배기)를 선택하여 PLC 시스템의 간섭을 최소화해야 합니다.
2. 케이블 선택 및 레이아웃
다양한 유형의 신호는 별도의 케이블을 통해 전송되어야 합니다. 신호 케이블은 전송되는 신호 유형에 따라 여러 층으로 배치되어야 합니다. 동일한 케이블 내에서 서로 다른 도체를 사용하여 전원과 신호를 동시에 전송하는 것은 엄격히 금지됩니다. 전자기 간섭을 최소화하려면 신호 라인을 전원 케이블과 평행하게 근접하게 배치해서는 안 됩니다.
3. 하드웨어 필터링 및 소프트웨어 -간섭 방지 조치
신호가 컴퓨터에 입력되기 전에 신호선과 접지 사이에 커패시터를 병렬로 연결하여 공통{0}}모드 간섭을 줄입니다. 두 신호 단자 사이에 필터를 설치하면 차동-모드 간섭을 줄일 수 있습니다.
4. 적절한 접지점 선정 및 접지시스템 개선
접지는 일반적으로 안전과 간섭 억제라는 두 가지 목적으로 사용됩니다. 잘 설계된-접지 시스템은 전자기 간섭으로부터 PLC 제어 시스템을 보호하기 위한 핵심 조치 중 하나입니다. 시스템 접지 방법에는 부동 접지, 직접 접지, 용량성 접지의 세 가지 유형이 있습니다.
신호 소스가 접지되면 쉴드는 신호 측에 접지되어야 합니다. 접지되지 않은 경우 PLC 측에 접지해야 합니다. 신호 라인에 조인트가 있는 경우 실드를 단단히 연결하고 절연해야 하며 여러 접지 지점을 피해야 합니다. 여러 측정 지점의 차폐 연선-쌍 케이블을 공통 차폐가 있는 멀티-코어 연선-쌍 케이블에 연결할 때 각 케이블의 차폐는 적절하게 상호 연결되고 절연되어야 합니다.
II. 운영 효율성 향상
1. 실제 프로젝트 요구 사항을 기반으로 기능 블록을 계획합니다.
서브루틴 작성: PLC에서 서브루틴은 특정 제어 목적을 위해 작성된 상대적으로 독립적인 프로그램입니다. CALL 등의 서브루틴 호출 명령 수행 시 서브루틴 호출 조건이 만족되지 않으면 프로그램 스캔은 메인 프로그램 내에서만 진행되고 서브루틴 구간은 스캔하지 않으므로 불필요한 스캔타임이 줄어듭니다.
2. 워드 또는 더블{1}}워드 데이터를 DO 포인트로 전송하여 출력 제어
PLC 애플리케이션에는 일반적으로 많은 수의 출력 제어가 포함됩니다. 워드 또는 더블{1}}워드 데이터를 DO 지점으로 전송하여 출력을 제어하면 속도가 향상될 수 있습니다. 실제 애플리케이션 요구 사항에 따라 출력 주소를 합리적으로 할당하고 제어 출력 워드를 변환함으로써 PLC 프로그램의 실행 단계 수를 크게 줄여 프로그램 런타임을 가속화할 수 있습니다.
3. 펄스-트리거된 SET 및 RESET
PLC에서 SET 명령은 한 번만 실행하면 됩니다. 스캔할 때마다 실행할 필요가 없으므로{0}}펄스 출력(PLS/PLF) 명령과 함께 사용하기에 매우 적합합니다. 일부 엔지니어는 이 문제를 간과하고 기존 방법을 사용하여 SET 명령을 트리거하여 실수로 PLC 프로그램의 스캔 실행 시간을 늘립니다.