PLC控制柜柜體結(jié)構(gòu)及布置控制原理圖
發(fā)布時(shí)間:2019-04-15 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】按圖接線,這條說是最高準(zhǔn)則也不為過。首先,在接線之前就必須先仔細(xì)閱讀圖紙,充分領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)者的意圖,而不是根據(jù)個(gè)人所謂豐富經(jīng)驗(yàn)接線,如果發(fā)現(xiàn)不明之處或者矛盾之處應(yīng)該第一時(shí)間與設(shè)計(jì)師聯(lián)系確認(rèn),直到無誤后,接線施工。
1、按圖接線,這條說是最高準(zhǔn)則也不為過。首先,在接線之前就必須先仔細(xì)閱讀圖紙,充分領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)者的意圖,而不是根據(jù)個(gè)人所謂豐富經(jīng)驗(yàn)接線,如果發(fā)現(xiàn)不明之處或者矛盾之處應(yīng)該第一時(shí)間與設(shè)計(jì)師聯(lián)系確認(rèn),直到無誤后,接線施工。
2、接線順序要清晰明了,流程簡(jiǎn)單具有可檢查性。這一條在實(shí)際中能做到的很少,基本都是線頭一接,盒子一蓋完事。
3、多多學(xué)習(xí)接線技巧,善于靈活運(yùn)用專業(yè)工具。例如:
Q:【我們?cè)谧鰌lc柜時(shí),接線板和接線端子很多,處理不好會(huì)有松動(dòng)、毛刺等現(xiàn)象,是直接剝?nèi)ゾ€皮壓入,還是使用插針,還是粘錫。】
A: ——單芯線剝皮后直接壓入,多芯線用冷壓端子,不建議搪錫;
Q:【PLC的擴(kuò)展模塊比較多時(shí),公共端和供電端的接線是如何處理的,是通過每個(gè)PLC模塊上的端子直接并聯(lián)至下一個(gè)模塊上,還是接至端子上,在端子排上短接呢?】
A: ——我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)維護(hù)設(shè)備,希望供電電源在端子上分配短接后分別引入用戶點(diǎn)(用線號(hào)管或在端子上做好標(biāo)記指明去處),這樣直觀明了,相互之間影響小,不希望從一點(diǎn)并到另一點(diǎn),不希望一個(gè)端子下接兩根以上的線。對(duì)于電源端子排,喜歡使用帶保險(xiǎn)的端子或端子上下之間可以斷開連接的那種,查找短路故障時(shí)非常方便。
一. PLC內(nèi)外部電路
1)外部電路接線
圖1是電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制的接觸器電氣控制線路,控制邏輯由交流接觸器KM線圈、指示燈HL1、HL2、熱繼電器常閉觸頭FR、停止按鈕SB2、起動(dòng)按鈕SB1及接觸器常開輔助觸頭KM通過導(dǎo)線連接實(shí)現(xiàn)。
合上QS后按下起動(dòng)按鈕SB1,則線圈KM通電并自鎖,接通指示燈HL1所在支路的輔助觸頭KM及主電路中的主觸頭, HL1亮、電動(dòng)機(jī)M起動(dòng);按下停止按鈕SB2,則線圈KM斷電,指示燈HL1滅,M停轉(zhuǎn)。
圖1 電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)電氣控制線路
圖2是采用SIEMENS的一款S7系列PLC實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制的外部接線圖。主電路保持不變,熱繼電器常閉觸頭FR、停止按鈕SB2、起動(dòng)按鈕 SB1等作為PLC的輸入設(shè)備接在PLC的輸入接口上,而交流接觸器KM線圈、指示燈HL1、HL2等作為PLC的輸出設(shè)備接在PLC的輸出接口上。按制邏輯通過執(zhí)行按照電動(dòng)機(jī)全壓控制要求編寫并存入程序存儲(chǔ)器內(nèi)的用戶程序?qū)崿F(xiàn)。
圖2 電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)PLC控制接線圖
a)主電路 b)I/O實(shí)際接線圖
2)建立內(nèi)部I/O映像區(qū)
在PLC存儲(chǔ)器內(nèi)開辟了I/O映像存儲(chǔ)區(qū),用于存放I/O信號(hào)的狀態(tài),分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器,此外PLC其它編程元件也有相對(duì)應(yīng)的映像存儲(chǔ)器,稱為元件映像寄存器。
I/O映像區(qū)的大小由PLC的系統(tǒng)程序確定,對(duì)于系統(tǒng)的每一個(gè)輸入點(diǎn)總有一個(gè)輸入映像區(qū)的某一位與之相對(duì)應(yīng),對(duì)于系統(tǒng)的每一個(gè)輸出點(diǎn)也都有輸出映像區(qū)的某一位與之相對(duì)應(yīng),且系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)的編址號(hào)與I/O映像區(qū)的映像寄存器地址號(hào)也對(duì)應(yīng)。
PLC工作時(shí),將采集到的輸入信號(hào)狀態(tài)存放在輸入映像區(qū)對(duì)應(yīng)的位上,運(yùn)算結(jié)果存放到輸出映像區(qū)對(duì)應(yīng)的位上,PLC在執(zhí)行用戶程序時(shí)所需描述輸入繼電器的等效觸頭或輸出繼電器的等效觸頭、等效線圈狀態(tài)的數(shù)據(jù)取用于I/O映像區(qū),而不直接與外部設(shè)備發(fā)生關(guān)系。
I/O映像區(qū)的建立使PLC工作時(shí)只和內(nèi)存有關(guān)地址單元內(nèi)所存的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生關(guān)系,而系統(tǒng)輸出也只是給內(nèi)存某一地址單元設(shè)定一個(gè)狀態(tài)數(shù)據(jù)。這樣不僅加快了程序執(zhí)行速度,而且使控制系統(tǒng)與外界隔開,提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
3)內(nèi)部等效電路
圖3是PLC的內(nèi)部等效電路,以其中的起動(dòng)按鈕SB1為例,其接入接口I0.0與輸入映像區(qū)的一個(gè)觸發(fā)器I0.0相連接,當(dāng)SB1接通時(shí),觸發(fā)器 I0.0就被觸發(fā)為“1”狀態(tài),而這個(gè)“1”狀態(tài)可被用戶程序直接引用為I0.0觸頭的狀態(tài),此時(shí)I0.0觸頭與SB1的通斷狀態(tài)相同,則SB1接通,I0.0觸頭狀態(tài)為“1”,反之SB1斷開,I0.0觸頭狀態(tài)為“0”,由于I0.0觸發(fā)器功能與繼電器線圈相同且不用硬連接線,所以I0.0觸發(fā)器等效為PLC內(nèi)部的一個(gè)I0.0軟繼電器線圈,直接引用I0.0線圈狀態(tài)的I0.0觸頭就等效為一個(gè)受I0.0線圈控制的常開觸頭(或稱為動(dòng)合觸頭)。
圖3 PLC內(nèi)部等效電路
同理,停止按鈕SB2與PLC內(nèi)部的一個(gè)軟繼電器線圈I0.1相連接,SB2閉合,I0.1線圈的狀態(tài)為“1”,反之為“0”,而繼電器線圈I0.1的狀態(tài)被用戶程序取反后引用為I0.1觸頭的狀態(tài),所以I0.1等效為一個(gè)受I0.1線圈控制的常閉觸頭(或稱動(dòng)斷觸頭)。而輸出觸頭Q0.0、Q0.1則是PLC內(nèi)部繼電器的物理常開觸頭,一旦閉合,外部相應(yīng)的KM線圈、指示燈HL1就會(huì)接通。PLC輸出端有輸出電源用的公共接口COM。
二. PLC控制系統(tǒng)
用PLC實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)電氣控制系統(tǒng),其主電路基本保持不變,而用PLC替代電氣控制線路。
1)PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成
圖4是電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)的PLC控制系統(tǒng)基本構(gòu)成圖,可將之分成輸入電路、內(nèi)部控制電路和輸出電路三個(gè)部分。
圖4 PLC控制系統(tǒng)基本構(gòu)成框圖
輸入電路
輸入電路的作用是將輸入控制信號(hào)送入PLC,輸入設(shè)備為按鈕SB1、SB2及FR常閉觸頭。外部輸入的控制信號(hào)經(jīng)PLC輸入到對(duì)應(yīng)的一個(gè)輸入繼電器,輸入繼電器可提供任意多個(gè)常開觸頭和常閉觸頭,供PLC內(nèi)容控制電路編程使用。
輸出電路
輸出電路的作用是將PLC的輸出控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠驅(qū)動(dòng)KM線圈和HL1指示燈的信號(hào)。PLC內(nèi)部控制電路中有許多輸出繼電器,每個(gè)輸出繼電器除了 PLC內(nèi)部控制電路提供編程用的常開觸頭和常閉觸頭外,還為輸出電路提供一個(gè)常開觸頭與輸出端口相連,該觸頭稱為內(nèi)部硬觸頭,是一個(gè)內(nèi)部物理常開觸頭。通過該觸頭驅(qū)動(dòng)外部的KM線圈和HL1指示燈等負(fù)載,而KM線圈再通過主電路中KM主觸頭去控制電動(dòng)機(jī)M的起動(dòng)與停止。驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電源由外電部電源提供,PLC的輸出端口中還有輸出電源用的COM公共端。
內(nèi)部控制電路
內(nèi)部控制電路由按照被控電動(dòng)機(jī)實(shí)際控制要求編寫的用戶程序形成,其作用是按照用戶程序規(guī)定的邏輯關(guān)系,對(duì)輸入、輸出信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算、處理和判斷,然后得到相應(yīng)的輸出控制信號(hào),通過控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備:電動(dòng)機(jī)M、指示燈HL1等。
用戶程序通過個(gè)人計(jì)算機(jī)通信或編程器輸入等方式,把程序語句全部寫到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。用戶程序的修改只需通過編程器等設(shè)備改變存儲(chǔ)器中的某些語句,不會(huì)改變控制器內(nèi)部接線,實(shí)現(xiàn)了控制的靈活性。
2)PLC控制梯形圖
梯形圖是一種將PLC內(nèi)部等效成由許多內(nèi)部繼電器的線圈、常開觸頭、常閉觸頭或功能程序塊等組成的等效控制線路。圖5是PLC梯形圖常用的等效控制元件符號(hào)。
圖5 梯形圖常用等效控制元件符號(hào)
a)線圈 b)常開觸頭 c)常閉觸頭
圖6是電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)的PLC控制梯形圖,由FR常閉觸頭、SB2常閉按鈕、KM常開輔助觸頭與SB1常開按鈕的并聯(lián)單元、KM線圈等零件對(duì)應(yīng)的等效控制元件符號(hào)串聯(lián)而成。電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制梯形在形式上類似于接觸器電氣控制線路圖,但也與電氣控制線路圖存在許多差異。
圖6 電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制梯形圖
梯形圖中繼電器元件物理結(jié)構(gòu)不同于電氣元件
PLC梯形圖中的線圈、觸頭只是功能上與電氣元件的線圈、觸頭等效。梯形圖中的線圈、觸頭在物理意義上只是輸入、輸出存儲(chǔ)器中的一個(gè)存儲(chǔ)位,與電氣元件的物理結(jié)構(gòu)不同。
梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)不同于電氣元件
梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)與相應(yīng)存儲(chǔ)位上的保存的數(shù)據(jù)相關(guān),如果該存儲(chǔ)位的數(shù)據(jù)為“1”,則該元件處于“通”狀態(tài),如果該位數(shù)據(jù)為“0”,則表示處于“斷”狀態(tài)。與電氣元件實(shí)際的通斷狀態(tài)不同。
梯形圖中繼電器元件狀態(tài)切換過程不同于電氣元件
梯形圖中繼電器元件的狀態(tài)切換只是PLC對(duì)存儲(chǔ)位的狀態(tài)數(shù)據(jù)的操作,如果PLC對(duì)常開觸頭等效的存儲(chǔ)位數(shù)據(jù)賦值為“1”,就完成動(dòng)合操作過程,同樣如對(duì)常閉觸頭等效的存儲(chǔ)位數(shù)據(jù)賦值為“0”,就可完成動(dòng)斷操作過程,切換操作過程沒有時(shí)間延時(shí)。而電氣元件線圈、觸頭進(jìn)行動(dòng)合或動(dòng)斷切換時(shí),必定有時(shí)間延時(shí),且一般要經(jīng)過先斷開后閉合的操作過程。
梯形圖中繼電器所屬觸頭數(shù)量與電氣元件不同
如果PLC 從輸入繼電器I0.0相應(yīng)的存儲(chǔ)位中取出了位數(shù)據(jù)“0”,將之存入另一個(gè)存儲(chǔ)器中的一個(gè)存儲(chǔ)位,被存入的存儲(chǔ)位就成了受I0.0繼電器控制的一個(gè)常開觸頭,被存入的數(shù)據(jù)為“0”;如在取出位數(shù)據(jù)“0”之后先進(jìn)行取反操作,再存入一個(gè)存儲(chǔ)器的一個(gè)存儲(chǔ)位,則該位存入的數(shù)據(jù)為“1”,該存儲(chǔ)位就成了受繼電器 I0.0控制的一個(gè)常閉觸頭。
只要PLC內(nèi)部存儲(chǔ)器足夠多,這種位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作就可無限次進(jìn)行,而每進(jìn)行一次操作,就可產(chǎn)生一個(gè)梯形圖中的繼電器觸頭,由此可見,梯形圖中繼電器觸頭原則上可以無限次反復(fù)使用。
但是PLC內(nèi)部的線圈通常只能引用一次,如需重復(fù)使用同一地址編號(hào)的線圈應(yīng)慎之又慎。與PLC不同的是電氣元件中觸頭數(shù)量是有限的。
梯形圖每一行畫法規(guī)則為從左母線開始,經(jīng)過觸頭和線圈(或功能方框),終止于右母線。一般并聯(lián)單元畫在每行的左側(cè)、輸出線圈則畫在右側(cè),其余串聯(lián)元件畫在中間。
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