趙建偉

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 西安 710300)

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PLC系統(tǒng)接口模塊的選取方法

趙建偉

(陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 西安 710300)

摘要：本文介紹了PLC系統(tǒng)接口模塊的選用原則及方法，開關(guān)量，模擬量及電源模塊的選用時(shí)應(yīng)考慮的問題。

關(guān)鍵詞：PLC；接口；電源；開關(guān)；模擬

1I/O模塊的選擇

PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，其控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系時(shí)通過(guò)I/O接口模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

通過(guò)I/O接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，并以這些數(shù)據(jù)作為控制器對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時(shí)，控制器又通過(guò)I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的信號(hào)能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O接口模塊還需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息機(jī)輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過(guò)一定的距離，為了確保這些信息正確無(wú)誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。

1)確定I/O點(diǎn)數(shù)

I/O點(diǎn)數(shù)的確定要充分考慮到裕量，能方便地對(duì)功能進(jìn)行擴(kuò)充。對(duì)一個(gè)控制對(duì)象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，故I/O點(diǎn)數(shù)就可能有所不同。

2)開關(guān)量I/O標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口用于同傳感器開關(guān)及控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。典型的交流I/O信號(hào)為24~240v，直流I/O信號(hào)為5~24v。

(1)選擇開關(guān)量輸入模塊主要從以下方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)與PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇電平的高低。一般，24v以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，如12v電壓模塊一般不超過(guò)10m。距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用高電平模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如32點(diǎn)輸入模塊，能允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)數(shù)的60%

(2)選擇開關(guān)量輸出模塊時(shí)，應(yīng)從以下三個(gè)方面來(lái)考慮：一是輸出方式的選擇。輸出模塊由三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中，繼電器輸出價(jià)格便宜，使用范圍廣泛，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的負(fù)載。晶閘管輸出和晶體管輸出都屬于無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。二是輸出電流的選擇。模塊的輸出的電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，則輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮接通時(shí)有沖擊電流，要留有足夠的裕量。三是允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)。在選用輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，不但要核算一個(gè)輸出點(diǎn)的能力，還要核算整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷負(fù)載能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過(guò)模塊規(guī)定的最大允許電流值。

若I/O設(shè)備有不同電源供電，則應(yīng)當(dāng)使用帶隔離公共線的接口電路

3)模擬量I/O

模擬量I/O接口是用來(lái)傳送傳感器產(chǎn)生的信號(hào)的。這些接口能測(cè)量流量、溫度和壓力等模擬量的數(shù)值，并用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。PLC的典型接口量程，對(duì)于雙極性電壓為-10~+10v，單極性電壓為0~+10v，電流為4~20mA或10~50mA。

一些制造廠家有提供了一些特殊的模擬接口來(lái)接收低電平信號(hào)。一般地說(shuō)，這類接口模塊能接收同一模塊上的不同類型熱電偶或RTD得混合信號(hào)。用戶應(yīng)就具體條件向供銷商提出要求。

4)特殊功能I/O

在選擇一臺(tái)PLC時(shí)，用戶可能會(huì)面臨需要一些特殊類型的且不能用標(biāo)準(zhǔn)I/O實(shí)現(xiàn)的情況。用戶應(yīng)當(dāng)考慮供應(yīng)商是否提供一些特殊的有助于最大限度減小控制作用的模塊。靈便模塊和特殊接口模塊都應(yīng)考慮使用。有的模塊自身能夠處理一部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而CPU處理耗時(shí)任務(wù)中解脫出來(lái)。

5)智能式I/O

當(dāng)前，PLC的生產(chǎn)廠家相繼推出了一些智能式的I/O模塊。所謂智能式I/O模塊，就是模塊本身帶有處理器，對(duì)輸入或輸出信號(hào)做預(yù)先規(guī)定的處理，將其處理結(jié)果送入CPU或直接輸出，這樣可提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器的容量。

智能式I/O模塊有溫度控制模塊、高速計(jì)數(shù)器、凸輪模擬器、帶速度補(bǔ)償?shù)耐馆喣M器、單回路或多回路的PID調(diào)節(jié)器、ASCI處理器、RS-232C/422接口模塊等。表8-1歸納了選擇I/O模塊的一半規(guī)則。

2電源模塊的選擇

電源模塊的選擇一般只需要考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一半規(guī)則：

(1)確定電源的輸入電壓

(2)將框架中每塊I/O所需的總背板電流相加，計(jì)算出I/O模塊所需的總背板電流值。

(3)I/O模塊所需的總背板電流值再加上一下各電流：

①框架中帶有處理器時(shí)，則加上處理器的最大電流值;

②當(dāng)框架帶有遠(yuǎn)程適配器模塊或擴(kuò)展本地I/O適配器模塊時(shí)，應(yīng)加上其最大電流值。

(4)如果框架中留有空槽用作將來(lái)擴(kuò)展時(shí)，則應(yīng)作一下處理：

①列出將來(lái)要擴(kuò)展的I/O模塊所需的背板電流；

②將所有擴(kuò)展的I/O模塊的總背板電流值與步驟(3)中計(jì)算得出的總背板電流值相加。

(5)在框架中是否有用于電源的空槽，否則，將電源裝到框架的外面。

(6)根據(jù)確定好的輸入電壓要求所需的總背板電流值，用戶手冊(cè)中選擇合適的電源模塊。

中圖分類號(hào):TP273

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)04-0011-01

作者簡(jiǎn)介：趙建偉，男，四川威遠(yuǎn)人，高級(jí)工程師，主要從事為機(jī)電一體化技術(shù)方面的教學(xué)與研究工作。