吳新友

摘要：本文介紹了基于臺達(dá)PLC教學(xué)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)，分析了當(dāng)前我校實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)存在的問題，不能滿足學(xué)生的教學(xué)實(shí)訓(xùn)要求，也不能滿足維修人員對PLC的維護(hù)要求，PLC外圍線路保護(hù)方面的不足與傳統(tǒng)的相比較，針對存在不足，詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用?？偨Y(jié)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)使用、故障檢修經(jīng)驗(yàn)，該系統(tǒng)在教學(xué)中取得良好的效果，充分發(fā)揮臺達(dá)PLC系統(tǒng)的優(yōu)勢功能。

關(guān)鍵詞：PLC系統(tǒng)；可靠性；外圍保護(hù)；多電源

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0008-02

我校機(jī)電工程分院機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)為分院重點(diǎn)專業(yè)，電子電氣實(shí)訓(xùn)中心機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)室也是省級示范實(shí)訓(xùn)基地，而《電氣控制與PLC技術(shù)》為本專業(yè)的核心課程，PLC技術(shù)為本專業(yè)的重中之重，為順應(yīng)國家對職業(yè)教育的發(fā)展，我實(shí)訓(xùn)中心引入了當(dāng)下中小型企業(yè)使用非常廣泛的臺達(dá)DVP16ES2型號可編程控制器。

而機(jī)電類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室除了正常教學(xué)，還涉及技能考證，如維修電工中級與高級、技師與高級技師等級的勞動技能的考核與鑒定。電氣控制與PLC課程中也引入了臺達(dá)DVP16ES200T型號的可編程控制器。該類型PLC具有適用性強(qiáng)、通信方便、等優(yōu)點(diǎn)。但在學(xué)校教學(xué)應(yīng)用存在以下幾方面的不足：PLC輸入/輸出端子易磨損、易燒壞、負(fù)載輸出的電源單一、帶負(fù)載能力弱、維護(hù)與檢修難、輸出負(fù)載為接觸器或交流繼電器時，不能直接驅(qū)動。以上不足成為影響專業(yè)教學(xué)，學(xué)生在實(shí)踐操作中容易損壞PLC，也是教學(xué)改革中必須面對的問題。針對以上出現(xiàn)的不足，我對臺達(dá)可編程控制器DVP16ES200T型號提出建設(shè)方案、電路可行性做出分析，也結(jié)合目前自動化應(yīng)用實(shí)際生產(chǎn)中比較科學(xué)的方法，以及符合高職學(xué)生的實(shí)際情況做出一些應(yīng)對，以滿足學(xué)校的硬件教學(xué)資源使用需求。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

該類型PLC在本校教學(xué)應(yīng)用存在以下幾方面的問題與不足：（1）由于使用頻率高，PLC所使用的電路板接線端子易損壞，PLC端子易磨損；（2）電路故障時，輸入/輸出觸點(diǎn)極易燒壞；（3）負(fù)載輸出的電源單一及帶負(fù)載能力弱；（4）PLC外圍系統(tǒng)發(fā)生故障時，維護(hù)與檢修難；（5）輸出負(fù)載為接觸器或交流繼電器時，不能直接驅(qū)動。

設(shè)計(jì)方案圍繞著當(dāng)前實(shí)際教學(xué)中存在的以上不足加以設(shè)計(jì)，解決不同供電電源負(fù)載供電、可編程控制器自身端口易損壞、帶負(fù)載能力弱以及教學(xué)系統(tǒng)的維護(hù)等問題，設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

1.1 保護(hù)及擴(kuò)展模塊的選擇

選用的是8路24V直流繼電器模塊，根據(jù)實(shí)際要求，設(shè)計(jì)出了PLC輸出端口驅(qū)動24V直流繼電器電路。 PLC輸出信號送至光耦，再由光信號驅(qū)動三極管，再由三極管驅(qū)動繼電器線圈。當(dāng)線路發(fā)生短路故障，由于PLC內(nèi)部信號與繼電器電氣隔離，損壞也只是外加繼電器模塊，從而保護(hù)了PLC，光耦保護(hù)電路如圖2所示。

1.2 開關(guān)電源的選擇

DVP16ES2自帶輸出直流電源24V，但為了給可編程控制器提供更穩(wěn)定、可靠的電源，以及減少PLC模塊體積，所以選用了DELTA公司的S/N：D024048AZL14510378型號開關(guān)電源，輸入為：100-240V～1.2A，50-60Hz。輸出為：24V-2A。此開關(guān)電源體積小、重量輕，該型號的電源的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調(diào)節(jié)的，因此穩(wěn)壓性能好，并具有短路保護(hù)功能。

2 現(xiàn)場終端的方案實(shí)施

將保護(hù)模塊（8-24VDC）、空氣開關(guān)（DZ47LE-32 C16）、開關(guān)電源（100-240V-1.2A 50-60Hz）、（DVP16ES32）等固定在基座上，原理圖及布局圖如圖3所示。

2.1 模塊系統(tǒng)的布局

該線路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從元器件布置開始，所以合理布置器件非常重要。

2.2 線路接線要求

布線應(yīng)符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)所規(guī)定的電氣原理圖及布線圖的要求。并進(jìn)行硬線的連接，要求硬線排列整齊，橫平豎直，盡量不跳線、美觀。電線兩端頭接線，除了與插接件相連者外，必須采用接頭壓接。

2.3 模塊號碼管使用要求

每根電線兩端必須有清晰牢固的線號，每個插頭、插座，每個接線端子上或安裝位置處必須有清晰牢固的代號標(biāo)記。

2.4 技術(shù)性能

本教學(xué)系統(tǒng)工作電壓可采用220V/380V，PLC控制電路工作AC電壓220V，繼電器模塊DC電壓24V。開關(guān)電源的主要參數(shù)為：AC輸入100-240V～1.2A，50-60Hz。額定輸出24V-2A。

工作環(huán)境：溫度-10度～45度，相對濕度<85%（25度）。

外形尺寸：400mmX400mmX150mm。

2.5 選擇工作電壓等級

在實(shí)際使用過程中，電壓等級的選擇主要根據(jù)現(xiàn)場元件及負(fù)載來選擇。每一路24V繼電器的輸出端是獨(dú)立的，故可單獨(dú)加獨(dú)立電壓，實(shí)訓(xùn)過程中常見的工作電壓有直流5V、12V、24V、48V幾種，常見交流工作電壓有110V、220V、380V三種。

3 應(yīng)用

本系統(tǒng)可用于當(dāng)前我校的機(jī)電類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室中，工具體為：電氣控制課堂/實(shí)訓(xùn)、PLC課堂/實(shí)訓(xùn)、維修電工技能考證等場合。

為了提高PLC實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的可靠性，我們要對于該系統(tǒng)故障和常見部位在硬件上設(shè)置保護(hù)，以負(fù)載出現(xiàn)短故障為例，當(dāng)負(fù)載短路時，由于光耦電氣隔離作用，使短路故障不會影響上一級，即可編程器件內(nèi)部。

為了驗(yàn)證本模塊可行性，采集了不同應(yīng)用場合的效果反饋，采用不同電源及負(fù)載，都能很好的運(yùn)行。已基本解決由于使用頻率高，導(dǎo)致PLC本身接線端子易損壞的問題，如出現(xiàn)短路故障時，由先前的PLC內(nèi)部繼電器燒壞轉(zhuǎn)成開關(guān)電源內(nèi)部的熔斷器斷開或是外加24V直流繼電器燒壞。負(fù)載輸出的電源單一及帶負(fù)載能力的問題已解決，能同時驅(qū)動多種不同電壓的電源。驗(yàn)證過程主要應(yīng)用場合有：電氣控制課堂/實(shí)訓(xùn)、PLC課堂/實(shí)訓(xùn)、維修電工技能考證等場合。

4 結(jié)語

由于本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方案，當(dāng)出現(xiàn)故障時，方便地為維修人員提供準(zhǔn)確故障分析和解決思路。本系統(tǒng)符合我國現(xiàn)階段電子電氣、機(jī)電類專業(yè)的教學(xué)中，投入本校機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)室使用一年后，證明其穩(wěn)定可靠，達(dá)到預(yù)設(shè)目的，該系統(tǒng)還可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)使用在企業(yè)產(chǎn)品中，具有一定推廣價值。

參考文獻(xiàn)

[1]中達(dá)電通股份有限公司.臺達(dá)DVP-PLC編程技巧[J].北京：中國電力出版社，2010.

[2]李長久.PLC原理及應(yīng)用[J].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3]佟為明.低壓電器繼電器及控制系統(tǒng)[J].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[4]田效伍.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：117-122.

[5]童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].4版.北京：高等教育出版社，2006.