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【摘 要】尽管PLC在设计制造时针对恶劣工况已采取了很多措施,但是为了确保整个系统稳定可靠,还是应当尽量使用PLC有良好的工作环境条件,并采取必要的抗干扰措施。
【关键词】可编程逻辑控制器 PLC 工业控制装置
可编程逻辑控制器简称PLC(英文全称:Programmable Logic Controller)。随着科学技术的发展,为适应多品种,小批量生产的需求而产生发展起来的一种新型的工业控制装置。新型的通用自动化控制装置,将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,具有控制功能强,可靠性高,使用灵活方便,易于扩展等优点而被越来越广泛应用,PLC在使用时由于工业生产现场的工作环境恶劣,干扰源众多,如大功率用电设备的启动或停止引起电网的波动形成低频干扰,电焊机、电火花、加工机床、电机的电刷等通过电磁耦合产生的工频干扰等,都会影响其正常工作。
一、PLC的安装
PLC适用于大多数工业现场,但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。适宜的工作环境,可以有效地提高PLC的工作效率和寿命。在安装PLC时,应尽量避开下列工作环境和场所:(一)环境温度超过0~55℃的;(二)环境湿度超过90%或存在凝露现象;(三)太阳直接照射;(四)有腐蚀和易燃的气体,例如氯化氢、硫化氢等;(五)有大量铁屑及灰尘;(六)频繁或连续的振动,振动频率为10~55HZ、幅度为0.5mm(峰-峰);(七)超过10g(重力加速度)的冲击。
为了使控制系统工作可靠,通常把可编程控制器安装在控制柜中,以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内,设备应有足够的通风空间,基本单元和扩展单元之间要有30mm以上的间隔。如果周围环境温度超过55℃,要安装风扇强迫通风。
为了避免其他外围设备的干扰,可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备,可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。
当可编程控制器垂直安装时,要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部,造成印刷电路板短路,使其不能正常工作甚至永久损坏。
二、电源接线
电源是外部干扰侵入PLC的重要途径,应经过隔离变压器后再接入PLC,最好加滤波器,先进行高频滤波以滤除高频干扰。PLC电源包括CPU单元及I∕O扩展单元最好分别采用独立的电源供电。
三、接地
良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。CPU单元必须接地,若使用I/O扩展单元,则CPU单元应与它们具有共同的接地体。PLC接上专用地线,接地点应与动力设备(如电机)的接地点分开。若达不到这种要求,也必须做到与其它设备公共接地,禁止与其它设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC,接地电阻要小于100Ω,接地线的截面积应不小于2.5㎜2,接地线长度不能超过20m.。
四、输入接线
輸入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的端口。输入接线,一般指外部传感器与输入端口的接线。输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN管。输入器件接通时,输入端接通,输入线路闭合,同时输入指示的发光二级管亮。输入端的一次电路与二次电路之间,采用光电耦合隔离。二次电路带RC滤波器,以防止由于输入触点抖动或从输入线路串入的电噪声引起PLC误动作。若在输入触点电路串联二级管,在串联二级管上的电压应小于4V。若使用带发光二级管的舌簧开关,串联二级管的数目不能超过两只。另外,输入接线还应特别注意几点:(一)输入接线一般不要超过30 m,但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些。(二)输入、输出线不能用同一根电缆,输入、输出线要分开。(三)PLC所能接受的脉冲信号的宽度应大于扫描周期的时间。
五、输出接线
(一)PLC有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出等三种形式。采用继电器输出时,若是直流负载,则要与该负载并联二级管,并联的二级管可选用1A的管子,其耐压要大于负载电源电压的3倍,接线时要注意二级管的极性;若是交流负载,要与负载并联阻容吸收电路,阻容吸收电路的电阴可取51~120Ω,电容可取0.1~0.4uF,电容的耐压要大于电源的峰值电压。PLC的晶体管和晶闸管型输出有较大的漏电流,尤其是晶闸管输出型,当接上负载时可能出现输出设备的误动作,所以要在负载两端并联一个旁路电阻,旁路电阻R的阻值可由下式确定:R (二)由于PLC的输出元件被封装在印刷电路板上,并且连接至端子板,若将连接输出元件的负载短路,将烧毁印刷电路板,因此,应用熔丝保护输出电路。
此外,对于能使用户造成伤害的负载,除了在控制程序中加以考虑外,还应设计外部紧急停车电路,使得可编程控制器发生故障时,能将引起伤害的负载电源切断。
交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。
今后,从技术上看,计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型方向发展;从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富、规格更齐全,完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;从市场上看,各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的编程语言;从网络的发展情况来看,可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS(Distributed Control System)中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。
【关键词】可编程逻辑控制器 PLC 工业控制装置
可编程逻辑控制器简称PLC(英文全称:Programmable Logic Controller)。随着科学技术的发展,为适应多品种,小批量生产的需求而产生发展起来的一种新型的工业控制装置。新型的通用自动化控制装置,将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,具有控制功能强,可靠性高,使用灵活方便,易于扩展等优点而被越来越广泛应用,PLC在使用时由于工业生产现场的工作环境恶劣,干扰源众多,如大功率用电设备的启动或停止引起电网的波动形成低频干扰,电焊机、电火花、加工机床、电机的电刷等通过电磁耦合产生的工频干扰等,都会影响其正常工作。
一、PLC的安装
PLC适用于大多数工业现场,但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。适宜的工作环境,可以有效地提高PLC的工作效率和寿命。在安装PLC时,应尽量避开下列工作环境和场所:(一)环境温度超过0~55℃的;(二)环境湿度超过90%或存在凝露现象;(三)太阳直接照射;(四)有腐蚀和易燃的气体,例如氯化氢、硫化氢等;(五)有大量铁屑及灰尘;(六)频繁或连续的振动,振动频率为10~55HZ、幅度为0.5mm(峰-峰);(七)超过10g(重力加速度)的冲击。
为了使控制系统工作可靠,通常把可编程控制器安装在控制柜中,以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内,设备应有足够的通风空间,基本单元和扩展单元之间要有30mm以上的间隔。如果周围环境温度超过55℃,要安装风扇强迫通风。
为了避免其他外围设备的干扰,可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备,可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。
当可编程控制器垂直安装时,要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部,造成印刷电路板短路,使其不能正常工作甚至永久损坏。
二、电源接线
电源是外部干扰侵入PLC的重要途径,应经过隔离变压器后再接入PLC,最好加滤波器,先进行高频滤波以滤除高频干扰。PLC电源包括CPU单元及I∕O扩展单元最好分别采用独立的电源供电。
三、接地
良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。CPU单元必须接地,若使用I/O扩展单元,则CPU单元应与它们具有共同的接地体。PLC接上专用地线,接地点应与动力设备(如电机)的接地点分开。若达不到这种要求,也必须做到与其它设备公共接地,禁止与其它设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC,接地电阻要小于100Ω,接地线的截面积应不小于2.5㎜2,接地线长度不能超过20m.。
四、输入接线
輸入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的端口。输入接线,一般指外部传感器与输入端口的接线。输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN管。输入器件接通时,输入端接通,输入线路闭合,同时输入指示的发光二级管亮。输入端的一次电路与二次电路之间,采用光电耦合隔离。二次电路带RC滤波器,以防止由于输入触点抖动或从输入线路串入的电噪声引起PLC误动作。若在输入触点电路串联二级管,在串联二级管上的电压应小于4V。若使用带发光二级管的舌簧开关,串联二级管的数目不能超过两只。另外,输入接线还应特别注意几点:(一)输入接线一般不要超过30 m,但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些。(二)输入、输出线不能用同一根电缆,输入、输出线要分开。(三)PLC所能接受的脉冲信号的宽度应大于扫描周期的时间。
五、输出接线
(一)PLC有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出等三种形式。采用继电器输出时,若是直流负载,则要与该负载并联二级管,并联的二级管可选用1A的管子,其耐压要大于负载电源电压的3倍,接线时要注意二级管的极性;若是交流负载,要与负载并联阻容吸收电路,阻容吸收电路的电阴可取51~120Ω,电容可取0.1~0.4uF,电容的耐压要大于电源的峰值电压。PLC的晶体管和晶闸管型输出有较大的漏电流,尤其是晶闸管输出型,当接上负载时可能出现输出设备的误动作,所以要在负载两端并联一个旁路电阻,旁路电阻R的阻值可由下式确定:R
此外,对于能使用户造成伤害的负载,除了在控制程序中加以考虑外,还应设计外部紧急停车电路,使得可编程控制器发生故障时,能将引起伤害的负载电源切断。
交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。
今后,从技术上看,计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型方向发展;从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富、规格更齐全,完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;从市场上看,各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的编程语言;从网络的发展情况来看,可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS(Distributed Control System)中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。