PLC 系統(tǒng)設(shè)備手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式應(yīng)用

謝巨龍

作者通聯(lián)：哈飛汽車工業(yè)集團(tuán)制造工程部設(shè)備能源處 哈爾濱市平房區(qū)征儀南路1號(hào) 150060 E-mail：xiejulong168@163.com

一些采用PLC 系統(tǒng)的設(shè)備，經(jīng)常配有手動(dòng)/自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，手動(dòng)控制設(shè)備的某些動(dòng)作，如上升和下降、前進(jìn)和后退、夾緊和松開(kāi)等。為節(jié)約成本、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，手動(dòng)/自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)常常只占用PLC的一個(gè)輸入點(diǎn)，這樣PLC 只能以輸入點(diǎn)的通、斷區(qū)分手動(dòng)和自動(dòng)狀態(tài)，若接通表示自動(dòng)，斷開(kāi)則表示手動(dòng)，當(dāng)輸入點(diǎn)由斷開(kāi)變?yōu)榻油〞r(shí)就會(huì)使設(shè)備從手動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為自動(dòng)狀態(tài)。如果編程時(shí)不注意這種二值邏輯的手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換情況，則可能使設(shè)備的某些動(dòng)作自動(dòng)執(zhí)行，甚至造成重大事故。

1.存在的問(wèn)題

汽車制造廠懸掛積放鏈上的吊具（用于抓取、運(yùn)送和放下車體）到達(dá)升降機(jī)上方后，條件滿足情況下的后續(xù)動(dòng)作順序是吊具張開(kāi)→升降機(jī)下降→下降到位停止→吊具閉合抓車→升降機(jī)上升→上升到位停止。設(shè)備采用單輸入點(diǎn)手動(dòng)/自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，手動(dòng)操作升降動(dòng)作時(shí)，先要將手動(dòng)/自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)打到手動(dòng)狀態(tài)，然后再按上升或下降按鈕控制升降動(dòng)作。圖1 是使用AB RSLogix 500 編寫、簡(jiǎn)化的升降機(jī)下降程序（粗線條的觸點(diǎn)和線圈表示接通狀態(tài)，下同）。

圖1 PLC 程序1

操作人員單手手動(dòng)操作時(shí)一般沒(méi)有問(wèn)題，即選擇開(kāi)關(guān)打到手動(dòng)→按下降按鈕使升降機(jī)下降→下降到位時(shí)打回自動(dòng)。雙手操作則可能出現(xiàn)問(wèn)題，當(dāng)手動(dòng)狀態(tài)下一只手按住下降按鈕，升降機(jī)下降線圈O:2/0 接通并下降（圖1 程序顯示狀態(tài)），此時(shí)自動(dòng)下降回路中只有自動(dòng)/手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)點(diǎn)未接通。如果這時(shí)按住下降按鈕不松手再用另一只手將選擇開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)狀態(tài)，自動(dòng)下降回路會(huì)通過(guò)I:1/0、O:2/0 觸點(diǎn)繼續(xù)使線圈O:2/0 接通并自鎖，O:2/0 下降輸出會(huì)維持接通直到下降到位開(kāi)關(guān)I:1/2 接通，造成升降機(jī)下降到底。

操作人員認(rèn)為上述雙手操作方式可減少手指按按鈕的時(shí)間并加快操作速度，而且始終未出什么問(wèn)題。某次升降機(jī)在吊具閉合狀態(tài)自動(dòng)下降，砸壞了升降機(jī)下方等待被吊具抓起的車體。據(jù)事后調(diào)查分析確認(rèn)，由于手動(dòng)下降時(shí)不要求吊具張開(kāi)到位，該工位操作人員便使用雙手操作方式使吊具閉合的升降機(jī)自動(dòng)下降，同時(shí)注意力分散，導(dǎo)致發(fā)生砸車事故。

2.解決措施

改進(jìn)PLC 控制系統(tǒng)軟、硬件配置，修補(bǔ)PLC 設(shè)計(jì)漏洞。一定要考慮到PLC中的自動(dòng)和手動(dòng)狀態(tài)是否出現(xiàn)二值邏輯的情況，特別是手動(dòng)向自動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，中間應(yīng)有一個(gè)兩者都斷開(kāi)的狀態(tài)，徹底斷開(kāi)正在進(jìn)行的手動(dòng)動(dòng)作后再轉(zhuǎn)為自動(dòng)?？墒褂镁哂袃蓚€(gè)選擇位置且每個(gè)位置都有觸點(diǎn)的選擇開(kāi)關(guān)，兩個(gè)位置占用PLC的兩個(gè)輸入點(diǎn)，分別表示自動(dòng)和手動(dòng)狀態(tài)，假設(shè)兩個(gè)觸點(diǎn)都是常開(kāi)觸點(diǎn)，兩個(gè)輸入點(diǎn)在PLC 梯級(jí)中同時(shí)使用（圖2）。由于選擇開(kāi)關(guān)的機(jī)械中間位置兩個(gè)觸點(diǎn)均不通，處在這個(gè)位置的時(shí)間超過(guò)1個(gè)PLC 掃描周期，就可在轉(zhuǎn)換時(shí)先斷開(kāi)上述操作中的手動(dòng)下降輸出，避免自動(dòng)下降。而且如果兩個(gè)手動(dòng)/自動(dòng)選擇輸入點(diǎn)其中之一發(fā)生短路或斷路狀態(tài)時(shí)，PLC 程序中相應(yīng)設(shè)備既不處于手動(dòng)狀態(tài)也不處于自動(dòng)狀態(tài)，即設(shè)備不會(huì)再動(dòng)作。

圖2 PLC 程序2

但是如果選擇開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)動(dòng)作極快，中間狀態(tài)時(shí)間短于1個(gè)PLC 掃描周期，還是可能發(fā)生危險(xiǎn)，改進(jìn)圖2 程序（圖3），增加手動(dòng)到自動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換限制，即使開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)位置也不立即轉(zhuǎn)到自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，還需要再按自動(dòng)啟動(dòng)按鈕或經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延時(shí)才能轉(zhuǎn)到自動(dòng)狀態(tài)。

圖3 PLC 程序3

使用雙輸入選擇開(kāi)關(guān)和自動(dòng)啟動(dòng)按鈕會(huì)增加PLC 輸入點(diǎn)，而且也沒(méi)有必要每個(gè)動(dòng)作都使用各自的自動(dòng)啟動(dòng)按鈕，使用多年的設(shè)備大多沒(méi)有富余的輸入點(diǎn)作為雙輸入選擇開(kāi)關(guān)和自動(dòng)啟動(dòng)按鈕的輸入。為此，再改圖1 程序（圖4，最接近于公司實(shí)際設(shè)備使用情況），仍使用1個(gè)輸入點(diǎn)區(qū)分手動(dòng)和自動(dòng)狀態(tài)（使用雙輸入點(diǎn)選擇開(kāi)關(guān)也可改為類似形式）。圖4 程序改動(dòng)量略大，使用延時(shí)接通定時(shí)器要更簡(jiǎn)單，即使自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)輸入接通并延時(shí)一定時(shí)間后再有效，延時(shí)時(shí)間要長(zhǎng)于PLC 程序掃描周期，掃描周期通常是毫秒級(jí)，例如延時(shí)時(shí)間取1s，可避免出現(xiàn)手動(dòng)向自動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)自動(dòng)下降自鎖回路接通的情況，程序見(jiàn)圖5。

圖4 PLC 程序4

圖5 PLC 程序5

PLC 應(yīng)用中手動(dòng)/自動(dòng)模式的選擇和轉(zhuǎn)換問(wèn)題很簡(jiǎn)單，處理和改進(jìn)也較容易，設(shè)計(jì)和維護(hù)時(shí)只要稍加注意，就能避免簡(jiǎn)單問(wèn)題帶來(lái)的大麻煩。