曹 翾，堵會(huì)曉

(平項(xiàng)山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南平項(xiàng)山467001)

0 引言

可編程控制器(PLC)是一種新型的通用自動(dòng)化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強(qiáng)，可靠性高，使用靈活方便，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用越來越廣泛。但在使用時(shí)由于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境惡劣，干擾源眾多，如大功率用電設(shè)備的起動(dòng)或停止引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)形成低頻干擾，電焊機(jī)、電火花加工機(jī)床、電機(jī)的電刷等通過電磁耦合產(chǎn)生的工頻干擾等，都會(huì)影響PLC的正常工作。盡管PLC是專門在現(xiàn)場(chǎng)使用的控制裝置，在設(shè)計(jì)制造時(shí)已采取了很多措施，使它對(duì)工業(yè)環(huán)境比較適應(yīng)，但是為了確保整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，還是應(yīng)當(dāng)盡量使PLC有良好的工作環(huán)境條件，正確安裝操作外，注意安裝和維護(hù)事項(xiàng)，并采取必要的抗干擾措施。

PLC的硬件主要由中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。

對(duì)于整體式PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)，其組成框圖如圖1所示;對(duì)于模塊式PLC，各部件獨(dú)立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣希浣M成框圖如圖1所示。無論是哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都可根據(jù)用戶需要進(jìn)行配置與組合。

盡管整體式與模塊式PLC的結(jié)構(gòu)不盡相同，但各部分的功能作用是相同的。

需要安裝的部分除了PLC外，還有電源、接地，需要接線的有:輸入部分、輸出部分。

1 PLC的安裝接線注意事項(xiàng)

1.1 PLC安裝注意問題

PLC適用于大多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，但它對(duì)使用場(chǎng)合、環(huán)境溫度等還是有一定要求。PLC控制系統(tǒng)有良好的工作環(huán)境，可以有效地提高它的工作效率和壽命。在安裝PLC時(shí)，要避開下列場(chǎng)所:

(1)環(huán)境溫度超過0～50℃的范圍;

(2)相對(duì)濕度超過85%或者存在露水凝聚(由溫度突變或其他因素所引起的);

(3)太陽(yáng)光直接照射;

(4)有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等;

(5)有大量鐵屑及灰塵;

(6)頻繁或連續(xù)的振動(dòng)，振動(dòng)頻率為10～55 Hz、幅度為0.5 mm(峰-峰);

(7)超過10 g(重力加速度)的沖擊。

圖1 PLC的基本結(jié)構(gòu)

小型可編程控制器外殼的4個(gè)角上，均有安裝孔。有兩種安裝方法，一是用螺釘固定，不同的單元有不同的安裝尺寸;另一種是DIN(德國(guó)共和標(biāo)準(zhǔn))軌道固定(適合西門子系列PLC)。DIN軌道配套使用的安裝夾板，左右各一對(duì)。在軌道上，先裝好左右夾板，裝上PLC，然后擰緊螺釘。為了使控制系統(tǒng)工作可靠，通常把可編程控制器安裝在有保護(hù)外殼的控制柜中，以防止灰塵、油污、水濺。為了保證可編程控制器在工作狀態(tài)下其溫度保持在規(guī)定環(huán)境溫度范圍內(nèi)，安裝機(jī)器應(yīng)有足夠的通風(fēng)空間，基本單元和擴(kuò)展單元之間要有30 mm以上間隔。如果周圍環(huán)境超過55℃，要安裝電風(fēng)扇，強(qiáng)迫通風(fēng)。

為了避免其他外圍設(shè)備的電氣干擾，可編程控制器應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離高壓電源線和高壓設(shè)備，可編程控制器與高壓設(shè)備和電源線之間應(yīng)留出至少200 mm的距離。

當(dāng)可編程控制器垂直安裝時(shí)，要嚴(yán)防導(dǎo)線頭、鐵屑等從通風(fēng)窗掉入可編程控制器內(nèi)部，造成印刷電路板短路，使其不能正常工作甚至永久損壞。

1.2 電源安裝

電源是干擾進(jìn)入PLC的主要途徑。PLC系統(tǒng)的電源有兩類:外部電源和內(nèi)部電源。

·外部電源

是用來驅(qū)動(dòng)PLC輸出設(shè)備(負(fù)載)和提供輸入信號(hào)的，又稱用戶電源，同一臺(tái)PLC的外部電源可能有多種規(guī)格。外部電源的容量與性能由輸出設(shè)備和PLC的輸入電路決定。由于PLC的I/O電路都具有濾波、隔離功能，所以外部電源對(duì)PLC性能影響不大。因此，對(duì)外部電源的要求不高。

·內(nèi)部電源

是PLC的工作電源，即PLC內(nèi)部電路的工作電源。它的性能好壞直接影響到PLC的可靠性。因此，為了保證PLC的正常工作，對(duì)內(nèi)部電源有較高的要求。一般PLC的內(nèi)部電源都采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源或原邊帶低通濾波器的穩(wěn)壓電源。

PLC供電電源為50 Hz、220 V±10%的交流電。

FX系列和FP系列可編程控制器有直流24 V輸出接線端。該接線端可為輸入傳感(如光電開關(guān)或接近開關(guān))提供直流24 V電源。

如果電源發(fā)生故障，中斷時(shí)間少于10 ms，PLC工作不受影響。若電源中斷超過10 ms或電源下降超過允許值，則PLC停止工作，所有的輸出點(diǎn)均同時(shí)斷開。當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，若RUN輸入接通，則操作自動(dòng)進(jìn)行。

對(duì)于電源線來的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。如果電源干擾特別嚴(yán)重，可以安裝一個(gè)變比為1∶1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。

在干擾較強(qiáng)或可靠性要求較高的場(chǎng)合，應(yīng)該用帶屏蔽層的隔離變壓器，對(duì)PLC系統(tǒng)供電。還可以在隔離變壓器二次側(cè)串接LC濾波電路。

1.2.1安裝時(shí)注意的問題

(1)隔離變壓器與PLC和I/O電源之間最好采用雙絞線連接，以控制串模干擾;

(2)系統(tǒng)的動(dòng)力線應(yīng)足夠粗，以降低大容量設(shè)備起動(dòng)時(shí)引起的線路壓降;

(3)PLC輸入電路用外接直流電源時(shí)，最好采用穩(wěn)壓電源，以保證正確的輸入信號(hào)。否則可能使PLC接收到錯(cuò)誤的信號(hào)。

1.2.2遠(yuǎn)離高壓

PLC不能在高壓電器和高壓電源線附近安裝，更不能與高壓電器安裝在同一個(gè)控制柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離高壓電源線，二者間距離應(yīng)大于200 mm。

1.2.3合理的布線

(1)I/O線、動(dòng)力線及其它控制線應(yīng)分開走線，盡量不要在同一線槽中布線。

(2)交流線與直流線、輸入線與輸出線最好分開走線。

(3)開關(guān)量與模擬量的I/O線最好分開走線，對(duì)于傳送模擬量信號(hào)的I/O線最好用屏蔽線，且屏蔽線的屏敝層應(yīng)一端接地。

(4)PLC的基本單元與擴(kuò)展單元之間電纜傳送的信號(hào)小、頻率高，很容易受干擾，不能與其它的連線敷埋在同一線槽內(nèi)。

(5)PLC的I/O回路配線，必須使用壓接端子或單股線，不宜用多股絞合線直接與PLC的接線端子連接，否則容易出現(xiàn)火花。

(6)與PLC安裝在同一控制柜內(nèi)，雖不是由PLC控制的感性元件，也應(yīng)并聯(lián)RC或二極管消弧電路。

2 接線注意問題

2.1 輸入接線

PLC一般接受行程開關(guān)、限位開關(guān)等輸入的開關(guān)量信號(hào)。輸入接線端子是PLC與外部傳感器負(fù)載轉(zhuǎn)換信號(hào)的端口。輸入接線，一般指外部傳感器與輸入端口的接線。

輸入器件可以是任何無源的觸點(diǎn)或集電極開路的NPN管。輸入器件接通時(shí)，輸入端接通，輸入線路閉合，同時(shí)輸入指示的發(fā)光二極管亮。

輸入端的一次電路與二次電路之間，采用光電耦合隔離。二次電路帶RC濾波器，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或從輸入線路串入的電噪聲引起PLC誤動(dòng)作。

若在輸入觸點(diǎn)電路串聯(lián)二極管，在串聯(lián)二極管上的電壓應(yīng)小于4 V。若使用帶發(fā)光二極管的舌簧開關(guān)，串聯(lián)二極管的數(shù)目不能超過兩只。

另外，輸入接線還應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn):

(1)輸入接線一般不要超過30 m。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。

(2)輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。

(3)可編程控制器所能接受的脈沖信號(hào)的寬度，應(yīng)大于掃描周期的時(shí)間。

2.2 輸出接線

(1)可編程控制器有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出3種形式。

(2)輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。當(dāng)PLC的輸出繼電器或晶閘管動(dòng)作時(shí)，同一號(hào)碼的兩個(gè)輸出端接通。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級(jí)的電源。

(3)由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板，因此，應(yīng)用熔絲保護(hù)輸出元件。

(4)采用繼電器輸出時(shí)，承受的電感性負(fù)載大小影響到繼電器的工作壽命，因此繼電器工作壽命要求長(zhǎng)。

(5)PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生噪聲干擾，因此要采取措施加以控制。

此外，對(duì)于能使用戶造成傷害的危險(xiǎn)負(fù)載，除了在控制程序中加以考慮之外，還應(yīng)設(shè)計(jì)外部緊急停車電路，使得可編程控制器發(fā)生故障時(shí)，能將引起傷害的負(fù)載電源切斷。

交流輸出線和直流輸出線不要用同一盤電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動(dòng)力線，避免并行。