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        PLC繼電器觸點(diǎn)的使用解析

        2014-12-14 07:40:42任福建
        電氣自動(dòng)化 2014年4期
        關(guān)鍵詞:梯形圖觸點(diǎn)端子

        任福建

        (中原輸油氣分公司,山東 德州 253020)

        0 引言

        操作簡(jiǎn)便的PLC在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)被越來(lái)越多地在各行各業(yè)中使用[1]。

        但目前從使用中來(lái)看,很多人對(duì)PLC外部輸入/輸出設(shè)備的使用及分析和PLC繼電器及其觸點(diǎn)的使用及分析還存在一些不足之處,從而給程序編制及分析帶來(lái)了不少麻煩。PLC程序中的繼電器又叫“軟繼電器”,從計(jì)算機(jī)概念的角度來(lái)講,它們只是PLC存儲(chǔ)器中元件映像寄存器中的存儲(chǔ)單元或存儲(chǔ)位[2]。以輔助繼電器為例,如果其對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元或存儲(chǔ)位為0狀態(tài),那么梯形圖中其對(duì)應(yīng)的線圈“斷電”,線圈的常開觸點(diǎn)斷開,常閉觸點(diǎn)閉合,稱該輔助繼電器為0狀態(tài),或稱該輔助繼電器為 OFF(斷開)。其對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元如果為1狀態(tài),那么梯形圖中其對(duì)應(yīng)的線圈“得電”,線圈的常開觸點(diǎn)閉合,常閉觸點(diǎn)斷開,稱該輔助繼電器為1狀態(tài),或稱該輔助繼電器為ON(閉合)[3]。本文借助電機(jī)起停自鎖控制電路[4]對(duì)PLC繼電器及其觸點(diǎn)的使用進(jìn)行了詳細(xì)分析,希望能給讀者一個(gè)清楚的說(shuō)明。

        為了更好地分析與理解PLC程序處理輸入、輸出信號(hào)的過(guò)程,拋開I/O定義、地址分配、梯形圖編制、程序調(diào)試等過(guò)程,簡(jiǎn)單直接的透視外部設(shè)備與程序的關(guān)系。

        分析PLC控制及其繼電器觸點(diǎn)的使用問(wèn)題,首先要處理好現(xiàn)實(shí)與虛擬的關(guān)系問(wèn)題,也就是硬件方面與軟件方面是如何銜接的問(wèn)題。現(xiàn)實(shí)即實(shí)際的外部設(shè)備及連接到PLC模塊端子的線路,虛擬即PLC內(nèi)部不以物理實(shí)體存在的“軟繼電器”,而是僅存在于程序中的符號(hào)標(biāo)志[5]。再?gòu)挠布矫鎭?lái)看,PLC外部設(shè)備配置是可變的;從軟件方面來(lái)看,PLC程序也是可編輯、可修改的。

        本文通過(guò)對(duì)一個(gè)常見的電機(jī)起停自鎖控制電路及其梯形圖程序進(jìn)行詳細(xì)分析,進(jìn)而解釋了在PLC中繼電器及其常開、常閉觸點(diǎn)是如何工作的。

        1 電機(jī)起停自鎖電路分析

        圖1中,與PLC輸入模塊端子 X1連接的按鈕開關(guān)作為“啟動(dòng)”按鈕,屬常開型觸點(diǎn),它對(duì)應(yīng)到PLC梯形圖程序中的常開觸點(diǎn)X1;與X2連接的作為“停止”按鈕,屬常開型觸點(diǎn),它對(duì)應(yīng)到PLC梯形圖程序中的常閉觸點(diǎn)X2;與PLC輸出模塊端子Y1連接的M1作為電機(jī)控制接觸器線圈,它對(duì)應(yīng)到PLC梯形圖程序中的輸出線圈Y1。這種對(duì)應(yīng)是因?yàn)殡娐房刂七壿嫷男枰?。在梯形圖程序中,還有另外一個(gè)常開觸點(diǎn)是Y1,它是作為輸出線圈Y1的常開觸點(diǎn)??梢钥吹皆赑LC梯形圖程序中,常閉觸點(diǎn) X2被標(biāo)記,表明程序梯級(jí)在此導(dǎo)通,程序梯級(jí)在此導(dǎo)通是因?yàn)檫@個(gè)觸點(diǎn)處于不被激活的狀態(tài),即處于常閉的狀態(tài)。其他兩個(gè)常開觸點(diǎn)X1、Y1也處于不被激活的狀態(tài),即處于常開的狀態(tài),程序梯級(jí)在此不導(dǎo)通,所以整個(gè)程序梯級(jí)不導(dǎo)通。

        按住啟動(dòng)按鈕(啟動(dòng)按鈕被激活),見圖2,則輸入端子X(jué)1被激活,得電,X1對(duì)應(yīng)的 PLC中的虛擬線圈X1得電,則梯形圖程序中線圈X1的常開觸點(diǎn)X1閉合,“電流”通過(guò)已經(jīng)導(dǎo)通的常閉觸點(diǎn)X2被送到線圈Y1,線圈Y1得電后,使能與輸出端子Y1連接的接觸器線圈,220伏交流電就被送到電機(jī)上,電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí),梯形圖程序中線圈Y1的常開觸點(diǎn)Y1閉合,“電流”就源源不斷的供給線圈 Y1,電機(jī)就持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),這樣電路就實(shí)現(xiàn)了自鎖控制。

        圖1 電機(jī)起停自鎖控制電路示意圖及其PLC梯形圖程序

        圖2 啟動(dòng)按鈕被按下(被激活)的電路示意圖及其PLC梯形圖程序

        松開啟動(dòng)按鈕(啟動(dòng)按鈕未被激活,即保持常態(tài)),見圖3,則輸入端子X(jué)1失電,X1對(duì)應(yīng)的PLC中的虛擬線圈X1失電,則梯形圖程序中線圈 X1的常開觸點(diǎn) X1斷開,返回常態(tài),即保持?jǐn)嚅_,但是電機(jī)將一直轉(zhuǎn),因?yàn)榫€圈Y1關(guān)聯(lián)的常開觸點(diǎn)Y1持續(xù)閉合,從而不斷提供電流給線圈 Y1,保持了線圈 Y1輸出一直被激活。

        為了停止電機(jī),必須按下停止按鈕(停止按鈕被激活),見圖4,則停止按鈕與輸入端子X(jué)2之間的電路導(dǎo)通,輸入端子X(jué)2被激活,得電,X2對(duì)應(yīng)的PLC中的虛擬線圈 X2得電,則梯形圖程序中線圈X2的常閉觸點(diǎn)X2斷開,程序梯級(jí)即在此處斷開,切斷了到線圈Y1的“電流”,輸出端子Y1不再保持激活,接觸器線圈M1斷電,電機(jī)則停轉(zhuǎn)。

        當(dāng)停止按鈕被松開(即停止按鈕與輸入端子X(jué)2之間的電路斷開),見圖5,那么輸入端子X(jué)2不再被激活,即失電,X2對(duì)應(yīng)的PLC中的虛擬線圈X2失電,則梯形圖程序中線圈 X2的常閉觸點(diǎn)X2閉合,即返回常態(tài),保持閉合。

        圖3 啟動(dòng)按鈕被松開(未被激活)的電路示意圖及其PLC梯形圖程序

        圖4 停止按鈕被按下(被激活)的電路示意圖及其PLC梯形圖程序

        2 電機(jī)啟動(dòng)自鎖電路改進(jìn)

        圖5 停止按鈕被松開(未被激活)的電路示意圖及其PLC梯形圖程序

        需要指出的是:“故障 -安全”的設(shè)計(jì)理念在繼電器控制系統(tǒng)和PLC邏輯控制系統(tǒng)中的要求是一致的[6]。我們應(yīng)該首先考慮如果被控設(shè)備的線路故障(斷開)的情況下,如何進(jìn)行控制,在電機(jī)起停自鎖控制電路的例子中有一個(gè)問(wèn)題:如果連接“停止按鈕”與輸入端子X(jué)2的導(dǎo)線斷開了,“停止按鈕”沒(méi)法去激活輸入端子X(jué)2,使它得電,也就不能使PLC程序中的虛擬繼電器線圈X2得電,那么線圈對(duì)應(yīng)的常閉觸點(diǎn)X2將一直保持吸合,因此電路將一直導(dǎo)通,那么將無(wú)法停止電機(jī)。

        解決問(wèn)題的方法是:將程序中的常開觸點(diǎn)X2與真實(shí)的“停止按鈕”的邏輯進(jìn)行顛倒,見圖6。

        常閉型的“停止”按鈕未被激活(沒(méi)有被按下),PLC輸入端子X(jué)2則保持被激活,其對(duì)應(yīng)的PLC中的虛擬線圈X2一直得電,這樣,程序中的常開觸點(diǎn)X2將保持閉合。這同樣可以使電機(jī)在“啟動(dòng)”按鈕被按下,輸入端子X(jué)1得電,常開觸點(diǎn)X1閉合的情況下啟動(dòng),并且在“啟動(dòng)”按鈕松開后,保持一直運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)“停止”按鈕被激活/被按下(“停止”按鈕與輸入端子 X2之間的電路斷開),輸入端子X(jué)2斷電,常開觸點(diǎn)X2斷開。

        3 安全設(shè)計(jì)理念

        電路進(jìn)行修改后,如果“停止”按鈕與輸入端子X(jué)2之間的輸入導(dǎo)線出現(xiàn)斷開、斷裂等異常情況,那么常開觸點(diǎn)X2將斷開,電機(jī)將停轉(zhuǎn),這樣跟“停止”按鈕被按下是一樣的結(jié)果。這是更安全的設(shè)計(jì),無(wú)論“停止”按鈕的導(dǎo)線在哪里發(fā)生斷路,都將直接導(dǎo)致電機(jī)停機(jī),不像以前的設(shè)計(jì),如果“停止”電路出現(xiàn)斷路,不能停止電機(jī)[7]。

        圖6 符合故障-安全設(shè)計(jì)理念的電機(jī)起停自鎖控制電路示意圖及其PLC梯形圖程序

        這樣看來(lái),在實(shí)際操作上原有電路和修改后的電路并沒(méi)有什么不同,但是從安全角度來(lái)說(shuō),后者比前者卻更符合要求。因此,在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí),安全因素也是一個(gè)必須要考慮的重要因素。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        初學(xué)者對(duì)于PLC的基本應(yīng)用易于掌握,但要做到靈活使用PLC外部設(shè)備和PLC繼電器進(jìn)行編程仍需要仔細(xì)分析和領(lǐng)會(huì)其中的邏輯關(guān)系,從而使編寫出的程序邏輯清楚,可讀性增強(qiáng)。

        [1]齊蓉,肖維榮.可編程控制器技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

        [2]王成福.可編程序控制器及其應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

        [3]趙俊生,樊文欣.電機(jī)與電氣控制及 PLC[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

        [4]周順榮.電機(jī)學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

        [5]魏偉.PLC控制技術(shù)與應(yīng)用工藝與設(shè)備[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,2010.

        [6]阮毅,陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

        [7]戈寶軍.電機(jī)學(xué)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010.

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