PLC 系統設備手動/自動轉換模式應用

謝巨龍

作者通聯：哈飛汽車工業集團制造工程部設備能源處 哈爾濱市平房區征儀南路1號 150060 E-mail：xiejulong168@163.com

一些采用PLC 系統的設備，經常配有手動/自動選擇開關，手動控制設備的某些動作，如上升和下降、前進和后退、夾緊和松開等。為節約成本、簡化設計，手動/自動選擇開關常常只占用PLC的一個輸入點，這樣PLC 只能以輸入點的通、斷區分手動和自動狀態，若接通表示自動，斷開則表示手動，當輸入點由斷開變為接通時就會使設備從手動狀態轉為自動狀態。如果編程時不注意這種二值邏輯的手動/自動轉換情況，則可能使設備的某些動作自動執行，甚至造成重大事故。

1.存在的問題

汽車制造廠懸掛積放鏈上的吊具（用于抓取、運送和放下車體）到達升降機上方后，條件滿足情況下的后續動作順序是吊具張開→升降機下降→下降到位停止→吊具閉合抓車→升降機上升→上升到位停止。設備采用單輸入點手動/自動選擇開關，手動操作升降動作時，先要將手動/自動選擇開關打到手動狀態，然后再按上升或下降按鈕控制升降動作。圖1 是使用AB RSLogix 500 編寫、簡化的升降機下降程序（粗線條的觸點和線圈表示接通狀態，下同）。

圖1 PLC 程序1

操作人員單手手動操作時一般沒有問題，即選擇開關打到手動→按下降按鈕使升降機下降→下降到位時打回自動。雙手操作則可能出現問題，當手動狀態下一只手按住下降按鈕，升降機下降線圈O:2/0 接通并下降（圖1 程序顯示狀態），此時自動下降回路中只有自動/手動選擇開關點未接通。如果這時按住下降按鈕不松手再用另一只手將選擇開關打到自動狀態，自動下降回路會通過I:1/0、O:2/0 觸點繼續使線圈O:2/0 接通并自鎖，O:2/0 下降輸出會維持接通直到下降到位開關I:1/2 接通，造成升降機下降到底。

操作人員認為上述雙手操作方式可減少手指按按鈕的時間并加快操作速度，而且始終未出什么問題。某次升降機在吊具閉合狀態自動下降，砸壞了升降機下方等待被吊具抓起的車體。據事后調查分析確認，由于手動下降時不要求吊具張開到位，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自動下降，同時注意力分散，導致發生砸車事故。

2.解決措施

改進PLC 控制系統軟、硬件配置，修補PLC 設計漏洞。一定要考慮到PLC中的自動和手動狀態是否出現二值邏輯的情況，特別是手動向自動轉換時，中間應有一個兩者都斷開的狀態，徹底斷開正在進行的手動動作后再轉為自動。可使用具有兩個選擇位置且每個位置都有觸點的選擇開關，兩個位置占用PLC的兩個輸入點，分別表示自動和手動狀態，假設兩個觸點都是常開觸點，兩個輸入點在PLC 梯級中同時使用（圖2）。由于選擇開關的機械中間位置兩個觸點均不通，處在這個位置的時間超過1個PLC 掃描周期，就可在轉換時先斷開上述操作中的手動下降輸出，避免自動下降。而且如果兩個手動/自動選擇輸入點其中之一發生短路或斷路狀態時，PLC 程序中相應設備既不處于手動狀態也不處于自動狀態，即設備不會再動作。

圖2 PLC 程序2

但是如果選擇開關轉換時動作極快，中間狀態時間短于1個PLC 掃描周期，還是可能發生危險，改進圖2 程序（圖3），增加手動到自動狀態的轉換限制，即使開關打到自動位置也不立即轉到自動運行狀態，還需要再按自動啟動按鈕或經過一段時間延時才能轉到自動狀態。

圖3 PLC 程序3

使用雙輸入選擇開關和自動啟動按鈕會增加PLC 輸入點，而且也沒有必要每個動作都使用各自的自動啟動按鈕，使用多年的設備大多沒有富余的輸入點作為雙輸入選擇開關和自動啟動按鈕的輸入。為此，再改圖1 程序（圖4，最接近于公司實際設備使用情況），仍使用1個輸入點區分手動和自動狀態（使用雙輸入點選擇開關也可改為類似形式）。圖4 程序改動量略大，使用延時接通定時器要更簡單，即使自動選擇開關輸入接通并延時一定時間后再有效，延時時間要長于PLC 程序掃描周期，掃描周期通常是毫秒級，例如延時時間取1s，可避免出現手動向自動轉換時自動下降自鎖回路接通的情況，程序見圖5。

圖4 PLC 程序4

圖5 PLC 程序5

PLC 應用中手動/自動模式的選擇和轉換問題很簡單，處理和改進也較容易，設計和維護時只要稍加注意，就能避免簡單問題帶來的大麻煩。