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- 2026-05-30 08:53
1、对于电源部分,电源的合理处理,抑制电网引入的干扰
对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰,还可以在电源输入端串接LC滤波电路。
2、对于安装与布线:
动力线、控制线以及plc的电源线和I/O线应分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开走线,如必须在同一线槽内,分开捆扎交流线、直流线,若条件允许,分槽走线,这不仅能使其有尽可能大的空间距离,并能将干扰降到低限度。
PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备,不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载,如功率较大的继电器、接触器的线圈,应并联RC消弧电路。
PLC的输入与输出分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线,屏蔽层应一端或两端接地,接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。
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。
3、对于I/O端的接线输入接线
输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些。
输入/输出线不能用同一根电缆,输入/输出线要分开。
尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。
输出连接:输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中,可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。
于PLC的输出元件被封装在印制电路板上,并且连接至端子板,若将连接输出元件的负载短路,将烧毁印制电路板。
采用继电器输出时,所承受的电感性负载的大小,会影响到继电器的使用寿命,因此,使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。
PLC的输出负载可能产生干扰,因此要采取措施加以控制,如直流输出的续流管保护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。
4、必须正确选择接地点,完善接地系统
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。接地的目的通常有两个,其一为了安全,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将更大。
此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内又会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮,造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。
安全地或电源接地:将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电源漏电或柜体带电,可从安全接地导入地下,不会对人造成伤害。
系统接地:PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地,叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω,一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起,作为控制系统地。
信号与屏蔽接地:一般要求信号线必须要有唯一的参考地,屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合,也要在就地或者控制室唯一接地,防止形成“地环路”。信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;不接地时,应在PLC侧接地;信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地;多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时,各屏蔽层应相互连接好,并经绝缘处理,选择适当的接地处单点接点。
5、相对于变频器干扰的抑制
变频器的干扰处理一般有下面几种方式:
加隔离变压器,主要是针对来自电源的传导干扰,可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。
使用滤波器,滤波器具有较强的抗干扰能力,还具有防止将设备本身的干扰传导给电源,有些还兼有尖峰电压吸收功能。
使用输出电抗器,在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射,影响其它设备正常工作。
随着plc的推广普及,PLC产品的种类和数量越来越多,而且功能也日趋完善。近年来,从美国、日本、德国等国引进的PLC产品,加上国内厂家组装或自行开发的PLC产品已有几十个系列,上百种型号。PLC品种繁多,其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有不同,适用场合也各有侧重。因此,合理选择PLC对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。PLC的选择应包括机型的选择,容量的选择,指令系统的选择,I/O模块的选择,电源模块的选择等几个方面。
一、机型的选择
机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下,保证性能可靠、维护使用方便以及的性能价格比。具体应考虑以下几方面:
1、结构合理
对于工艺过程比较固定、环境条件较好(维修量较小)的场合,选用整体式结构PLC,其他情况则选用模块式结构PLC。
2、功能、规模相当
对于开关量控制的工程项目,对其控制速度无需考虑,一般的低档机就能满足要求。
对于以开关量控制为主,带少量模拟量控制的工程项目,可选用低档机。
对于控制比较复杂,控制功能要求更高的工程项目,例如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等,可视控制规模及复杂的程度选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。
3、机型统一
一个大型企业应尽量做到机型统一。因为同一机型的PLC,其模块可互换,便于备用品、备件的采购和管理;其功能及编程方法统一,有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发;其外部设备通用,资源可共享,配以上位计算机后,可把控制各独立的系统的多台PLC连成一个多级分布式控制系统,相互通信,集中管理。
4、是否在线编程
PLC的特点之一是使用灵活。当被控设备的工艺过程改变时,只需用编程器重新修改程序,就能满足新的控制要求,给生产带来很大方便。
PLC的编程分为离线编程和在线编程两种。
离线编程的PLC的特点是主机和编程器共用一个CPU,在编程器上有一个“编程/运行”选择开关或按键,选择编程状态时,CPU将失去对现场的控制,只为编程器服务,这就是所谓的离线编程。程序编好后,如选择运行状态,CPU则去执行程序而失去对现场的控制。这时CPU对编程指令将不作出响应。由于此类PLC的编程器和主机共用一个CPU,因此节省了大量的硬件和软件,编程器的价格也比较便宜。中、小型PLC多采用离线编程。
在线编程的PLC的特点是主机和编程器各有一个CPU,编程器的CPU可以随时处理由键盘输入的各种编程指令。主机的CPU则是完成对现场的控制,并在一个扫描周期的末尾和编程器通信,编程器把编好或改好的程序发送给主机,在下一个扫描周期主机将按照新送入的程序控制现场,这就是所谓的在线编程。此类PLC由于增加了硬件和软件,因而价格高,但应用领域较宽,大型PLC多采用在线编程。
是否在线编程,应根据被控设备工艺要求的不同来选择。对于产品定型的设备和工艺不常变动的设备,应选用离线编程的PLC;反之,可考虑选用在线编程的PLC。
二、容量的选择
PLC的容量包括用户存储器的存储容量(字数)和I/O点数两方面的含义。PLC容量的选择除满足控制要求外,还应留有适当的裕量以作备用。
通常,一条逻辑指令占存储器一个字,计时、计数、移位以及算术运算、数据传送等指令占存储器两个字。各种指令占存储器的字数可查阅PLC产品使用手册。
在选择存储器容量时,一般可按实际需要的25%考虑裕量。通常I/O点数可按实际需要的10%~15%考虑裕量。
三、指令系统的选择
由于可编程控制器应用的广泛性,各种机型所具备的指令系统也就不完全相同。从工程应用角度看,有些场合仅需要逻辑运算,有些场合需要复杂的算术运算,而且一些特殊场合还需要专用指令功能。从可编程控制器本身来看,各个厂家的指令差异较大,但从整体上来说,指令系统都是面向工程技术人员的语言,其差异主要表现在指令的表达方式和指令的完整性上。有些厂家在控制指令方面开发得较全,有些厂家在数字运算指令方面开发得较全,而大多数厂家在逻辑指令方面都开发得较完善。在选择机型时,应从指令系统方面注意下述内容:
指令系统的总语句数。它反映了整个指令所包括的全部功能。
(2)指令系统的种类。主要应包括逻辑指令、运算指令和控制指令,具体的需求则与实际要完成的控制功能有关。
(3)指令系统的表达方式。指令系统表达方式有多种,有的包括梯形图、控制系统流程图、语句表、顺控图、语言等多种表达方式;有的只包括其中一种或两种表达方式。
(4)应用软件的程序结构。程序结构有模块化的程序结构和子程序式的程序结构,前一种有利于应用软件编写和调试,但处理速度慢,后一种响应速度快,但不利于编写和现场调试。
(5)软件开发手段。在考虑指令系统这一性能时,还要考虑到软件的开发手段。有的厂家在此基础上还开发了专用软件,可利用通用的微型机(例如IBM-PC)作为开发手段,这样就更加方便了用户的需要。
四、I/O模块的选择
I/O部分的价格占PLC价格的一半以上,不同的I/O模块,由于其电路和性能不同,直接影响着PLC的应用范围和价格,应该根据实际情况合理选择。
1、输入模块的选择
输入模块的作用是接收现场的输入信号,并将输入的高电平信号转换为PLC内部的低电平信号。输入模块的种类,按电压分类有直流5 V、12 V、24 V、48 V、60 V,交流115V、220 V。按电路形式不同分为汇点输入式和分隔输入式两种。
选择输入模块时应注意:
(1)电压的选择。应根据现场设备与模块之间的距离来考虑,一般5 V、12 V、24 V属低电压,其传输距离不宜太远。如5 V模块远不得超过10 m,距离较远的设备应选用较高电压的模块。
(2)同时接通的点数。高密度的输入模块(32点、64点)同时接通的点数取决于输入电压和环境温度,一般来讲,同时接通的点数不要超过输入点数的60%。
(3)门槛电平。为了提高控制系统的可靠性,必须考虑门槛电平的大小。门槛电平越高,抗干扰能力越强,传输距离也就越远。
2、输出模块的选择
输出模块的作用是将PLC的输出信号传递给外部负载,并将PLC内部的低电平信号转换为外部所需电平的输出信号。输出模块按输出方式不同分为继电器输出、晶体管输出和双向可控硅输出三种。此外,输出电压和输出电流也各有不同。
选择输出模块时应注意:
(1)输出方式的选择。继电器输出的价格便宜,适用电压范围较宽,导通压降小。但它是原有触点元件,其动作速度较慢、寿命较短,因此适用于不频繁通断的负载。当驱动感性负载时其大通断频率不得超过1 Hz。对于频繁通断的低功率因数的电感负载,应采用无触点开关元件,即选用晶体管输出(直流输出)或双向可控硅输出(交流输出)。
(2)输出电流。输出模块的输出电流必须大于负载电流的额定值。模块输出电流的规格很多,应根据实际负载电流的大小选择。
(3)同时接通的点数。输出模块同时接通点数的电流累计值必须小于公共端允许通过的电流值。通常同时接通的点数不宜超过输出点数的60%。
五、电源模块的选择
电源模块的选择很简单,只需考虑输出电流。电源模块的额定输出电流必须大于CPU模块、I/O模块、专用模块等消耗电流的总和,并留有一定的裕量。在选择电源模块时一般应考虑以下几点:
(1)电源模块的输入电压。电源模块可以包括各种各样的输入电压,有220 V交流、110 V交流和24 V直流等。在实际应用中要根据具体情况选择,确定了输入电压后,也就确定了系统供电电源的输出电压。
(2)电源模块的输出功率。在选择电源模块时,其额定输出功率必须大于CPU模块、所有I/O模块等总的消耗功率之和,并且要留有30%左右的裕量。当同一电源模块既要为主机单元又要为扩展单元供电时,从主机单元到远一个扩展单元的线路压降必须小于0.25 V。
(3)扩展单元中的电源模块。在有的系统中,由于扩展单元中安装有智能模块及一些特殊模块,就要求在扩展单元中安装相应的电源模块。这时相应的电源模块输出功率可按各自的供电范围计算。
(4)电源模块接线。选定了电源模块后,还要确定电源模块的接线端子和连接方式,以便正确地进行系统供电的设计。一般的电源模块的输入电压是通过接线端子与供电电源相连的,而输出信号通过总线插座与可编程控制器CPU的总线相连。
(5)系统的接地。电源模块接地线选择不小于10 mm2的铜导线。与交流稳压器、UPS不间断电源、隔离变压器等及系统的接地之连线尽可能短;系统的地线也要和机壳相连。
(6)使用环境条件。在选择PLC时,要考虑使用现场的环境条件是否符合它的规定。一般要考虑的有:环境温度、相对湿度、电源允许波动范围和抗干扰等指标。
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