¿Cómo integrar las válvulas eléctricas en los sistemas de control basados en PLC?
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En los sistemas modernos de automatización industrial, las válvulas eléctricas son actuadores clave para controlar los fluidos. No solo tiene una respuesta rápida y un control preciso, sino que también facilita la operación remota. Es especialmente adecuado para la combinación con sistemas PLC para lograr un mayor nivel de automatización. Pero para integrar correctamente la válvula eléctrica en un sistema de control basado en PLC, se necesita más que el cableado físico. También necesitamos considerar cuidadosamente una serie de problemas, como métodos de control, cómo hacer coincidir las señales y cómo diseñar la lógica de control.
Método de control
Aunque las válvulas eléctricas funcionan para controlar los interruptores o regular el flujo, se dividen principalmente en dos categorías en términos de tipos de señal de control: control de conmutación (como el tipo de control de dos posiciones) y el control analógico (como el tipo de ajuste proporcional).
El control de conmutación realiza la lógica "encendido" a través de contactos secos. Este tipo de válvula se usa principalmente en situaciones del sistema que solo deben estar completamente abiertas o completamente cerradas, como la entrada y salida de agua de enfriamiento, el inicio de vapor y el control de parada, la protección de enclavamiento del grupo de válvulas, etc. El programa PLC correspondiente también es relativamente simple. Solo necesita garantizar un juicio lógico sobre las señales de retroalimentación de "posición abierta" y "posición cerrada" para evitar un estado poco claro.
La válvula eléctrica controlada analógica generalmente está equipada con un sistema de control servo y un sensor de posición de retroalimentación para recibir la señal continua proporcionada por el módulo de salida analógica PLC (AO). El PLC puede emitir continuamente una corriente de control o un voltaje de 4–2 0 mA o 0–10V, lo que permite que la válvula permanezca en cualquier posición para lograr un ajuste proporcional continuo del fluido. Este tipo de sistema a menudo se usa en escenarios que requieren una respuesta sensible y una alta precisión de control, como la regulación del suministro de agua de la caldera, el sistema de aireación del tratamiento del agua, la relación material-líquido de proceso químico, etc.
Por lo tanto, antes de la programación del PLC, el mecanismo de control de la válvula eléctrica utilizada debe ser clara. Si la válvula analógica está conectada erróneamente en el modo de conmutación, o la amplitud de la señal no coincide, el control puede fallar, o la válvula o el módulo PLC en sí mismo puede quemarse. La etapa de selección de la válvula eléctrica debe compararse con los parámetros del módulo PLC para garantizar que el método de control y el tipo de señal sean completamente compatibles.
Estructura de cableado de señal
Conectar la válvula eléctrica al sistema de control PLC no se trata solo de completar la conexión de línea física, sino lo más importante, asegurar la coordinación entre las señales y la capacidad de resistir la interferencia. Especialmente en sitios industriales con entornos electromagnéticos complejos, muchos tipos de equipos y tipos de señales mixtas, estructuras de cableado irrazonable no solo conducen a mal funcionamiento y retroalimentación anormal, sino que en casos severos también pueden causar daños en el módulo o colapso lógico. Por lo tanto, el diseño de la estructura de cableado debe considerarse de manera integral a partir de tres niveles: protección eléctrica, claridad de la señal y capacidad anti-interferencia.
Para las válvulas eléctricas controladas por cantidades de conmutación, las instrucciones de acción generalmente son emitidas por el punto de salida digital (DO) del PLC. Sin embargo, las válvulas eléctricas conducidas directamente a menudo tienen problemas como la carga de corriente insuficiente y el impacto de voltaje inverso. Por lo tanto, se recomienda utilizar un relé intermedio o un relé de estado sólido como una "capa de búfer", y haga que el PLC controle la bobina de relé, y luego use el contacto normalmente abierto del relé para cambiar la fuente de alimentación y controlar el encendido de la válvula eléctrica. Este método no solo puede aislar la salida del PLC y la corriente de carga, sino también evitar la fuerza electromotriz de contraproducente generada por el motor de la válvula eléctrica en el momento del arranque o detener la interferencia o el daño al PLC.
En términos de circuitos de señal, las válvulas eléctricas generalmente están equipadas con retroalimentación de contacto seco de "posición abierta" y "posición cerrada", y estas señales deben conectarse a la entrada digital (DI) del PLC. Los ingenieros deben confirmar antes del cableado: si estos puntos de retroalimentación son salidas activas (con voltaje) o contactos pasivos (señales cerradas) para elegir un método de acceso apropiado. Por ejemplo, si el módulo PLC DI es un tipo de entrada NPN, la señal pasiva debe cerrarse por el bucle negativo común; Si es un tipo de entrada PNP, debe ser impulsado por el electrodo positivo común. La conexión incorrecta hará que la entrada esté siempre encendida, siempre apagada o sin responder, afectando seriamente la precisión de la lógica de control.
El cableado de las válvulas eléctricas de control analógico tiene mayores requisitos anti-interferencia. Por un lado, el módulo de salida analógica PLC (AO) necesita emitir una señal 0 - 10V o 4–20 mA al controlador Servo de la válvula. Por otro lado, la señal de apertura o posición actual de la retroalimentación de la válvula debe leerse a través del módulo de entrada analógica (AI). Para garantizar la transmisión precisa de señales analógicas, los cables protegidos de par retorcido deben usarse para el cableado, especialmente cuando la longitud del cable excede los 3 metros. La capa de blindaje debe estar conectada a tierra en un extremo, generalmente en el extremo del gabinete de control en lugar del extremo de la válvula, para evitar la deriva de la señal causada por las corrientes de bucle de tierra.
El programa de control de la válvula eléctrica no puede permanecer solo en el nivel lógico simple de "enviar instrucciones" o "recibir comentarios", pero debe construir una estructura triple de circuito cerrado con juicio de estado como premisa, confirmación de retroalimentación como el núcleo y el control de acción como resultado, mejorando así la tolerancia a las fallas del sistema y las capacidades de autocorrección.
Por ejemplo, al controlar una válvula eléctrica de conmutación, el programa primero debe determinar si actualmente se le permite comenzar antes de emitir el comando de acción para evitar la ejecución repetida o los conflictos lógicos; Después de emitir el comando "válvula abierta", el temporizador de monitoreo debe iniciarse de inmediato y continuar detectando si la "posición abierta" se recibe dentro del tiempo especificado. Señal de retroalimentación, si falta la retroalimentación, se activará un mensaje de alarma, lo que indica que puede haber atascado, anormalidad de retroalimentación o falla de control; Si se recibe la señal de "posición cerrada" durante el proceso de apertura de la válvula, se considerará como una anormalidad lógica grave, y el comando actual debe interrumpirse y el programa de manejo de fallas debe ejecutarse para garantizar el apagado seguro del sistema.
