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PLC控制柜設(shè)計(jì)原理電裝布局、接線圖和原理圖

2022-03-30

1.根據(jù)接線圖,這也是最高的標(biāo)準(zhǔn)了。首先,布線前一定要仔細(xì)閱讀圖紙,充分理解設(shè)計(jì)師的意圖,而不是根據(jù)個(gè)人所謂的豐富經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行布線。如發(fā)現(xiàn)有歧義或矛盾,應(yīng)第一時(shí)間與設(shè)計(jì)方聯(lián)系確認(rèn),并進(jìn)行接線施工,直至正確為止。


  2.接線順序要清晰明了,過程要簡單可驗(yàn)證。這個(gè)在實(shí)踐中能做的很少;旧,線頭是連接的,盒子是蓋著的。


  3.多學(xué)習(xí)接線技巧,善于靈活運(yùn)用專業(yè)工具。示例:


  問:我們做PLC機(jī)柜的時(shí)候,有很多接線板和端子。如果我們處理不當(dāng),就會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)和毛刺。我們是應(yīng)該直接剝掉線皮壓進(jìn)去,用別針還是貼錫?


  a:單芯線剝皮后直接壓制,多芯線使用冷壓端子,不建議錫襯;


  問:當(dāng)PLC的擴(kuò)展模塊很多時(shí),如何處理公共端和電源端的連接,是通過每個(gè)PLC模塊上的端子直接并聯(lián)到下一個(gè)模塊,還是連接到端子上,在端子板上短路?


  答:我們?cè)诂F(xiàn)場維護(hù)設(shè)備,希望在終端上分布短路后,分別將電源引入到用戶點(diǎn)(用線管或在終端做標(biāo)記表示目的地),直觀明了,相互影響不大。我們不想從一個(gè)點(diǎn)連接到另一個(gè)點(diǎn),也不想在一個(gè)端子下連接兩條以上的電線。對(duì)于電源端子板,我喜歡用帶保險(xiǎn)的端子或者上下端子可以斷開的端子。發(fā)現(xiàn)短路故障非常方便。


一、可編程控制器內(nèi)部和外部電路


  1.外部電路布線


  圖1是電機(jī)全電壓啟動(dòng)控制接觸器的電氣控制電路?刂七壿嬘山涣鹘佑|器KM線圈、指示燈HL1和HL2、熱繼電器常閉觸點(diǎn)FR、停止按鈕SB2、啟動(dòng)按鈕SB1和接觸器常開輔助觸點(diǎn)KM通過導(dǎo)線連接實(shí)現(xiàn)。


  接通QS并按下啟動(dòng)按鈕SB1后,線圈KM通電自鎖,指示燈HL1所在支路的輔助觸點(diǎn)KM與主回路中的主觸點(diǎn)接通,HL1點(diǎn)亮,電機(jī)M啟動(dòng);當(dāng)按下停止按鈕SB2時(shí),線圈KM將被切斷,指示燈HL1將被關(guān)閉,M將停止旋轉(zhuǎn)。


  圖2是西門子S7系列PLC實(shí)現(xiàn)電機(jī)全壓啟動(dòng)控制的外部接線圖。主電路保持不變。熱繼電器常閉觸點(diǎn)FR、停止按鈕SB2、啟動(dòng)按鈕SB1等。都連接到PLC的輸入接口作為PLC的輸入設(shè)備,而交流接觸器的KM線圈、指示燈HL1、HL2等。作為可編程邏輯控制器的輸出設(shè)備連接到可編程邏輯控制器的輸出接口。邏輯是通過執(zhí)行根據(jù)電機(jī)總電壓控制要求編寫并存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中的用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。


  2.建立內(nèi)部輸入/輸出圖像區(qū)域


  在可編程控制器存儲(chǔ)器中,打開輸入輸出圖像存儲(chǔ)區(qū),存儲(chǔ)輸入輸出信號(hào)的狀態(tài),分別稱為輸入圖像寄存器和輸出圖像寄存器。此外,其他PLC編程元件也有相應(yīng)的圖像存儲(chǔ)器,稱為元件圖像寄存器。


  輸入輸出映射區(qū)的大小由可編程邏輯控制器的系統(tǒng)程序決定。對(duì)于系統(tǒng)的每一個(gè)輸入點(diǎn),總有一個(gè)輸入映射區(qū)的位與之對(duì)應(yīng),對(duì)于系統(tǒng)的每一個(gè)輸出點(diǎn),也有一個(gè)輸出映射區(qū)的位與之對(duì)應(yīng),系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)的尋址號(hào)也對(duì)應(yīng)著I/O映射區(qū)的映射寄存器的地址號(hào)。


  PLC工作時(shí),采集的輸入信號(hào)狀態(tài)存儲(chǔ)在輸入映射區(qū)的對(duì)應(yīng)位,運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)在輸出映射區(qū)的對(duì)應(yīng)位。PLC執(zhí)行用戶程序時(shí),在I/O映射區(qū)使用描述輸入繼電器等效觸點(diǎn)或輸出繼電器等效觸點(diǎn)和等效線圈狀態(tài)所需的數(shù)據(jù),與外部設(shè)備沒有直接關(guān)系。


  I/O映射區(qū)的建立,使得PLC只使用存儲(chǔ)在內(nèi)存地址單元中的狀態(tài)數(shù)據(jù)工作,系統(tǒng)輸出只為內(nèi)存的某個(gè)地址單元設(shè)置一個(gè)狀態(tài)數(shù)據(jù)。這不僅加快了程序的執(zhí)行速度,還將控制系統(tǒng)與外界隔離開來,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。以開始按鈕SB1為例,其訪問接口I0.0與輸入映射區(qū)的一個(gè)觸發(fā)器I0.0相連。當(dāng)SB1開啟時(shí),觸發(fā)器I0.0被觸發(fā)為“1”狀態(tài),用戶程序可以直接引用為I0.0觸點(diǎn)的狀態(tài)。此時(shí),如果I0.0觸點(diǎn)的通斷狀態(tài)與SB1的通斷狀態(tài)相同,則SB1導(dǎo)通。


  由于I0.0觸發(fā)器具有與繼電器線圈相同的功能,不需要硬連接線,所以I0.0觸發(fā)器相當(dāng)于PLC內(nèi)部的一個(gè)I0.0軟繼電器線圈,直接指I0.0線圈狀態(tài)的I0.0觸點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)由I0.0線圈控制的常開觸點(diǎn)(或動(dòng)觸點(diǎn))。


  同樣,停止按鈕SB2與PLC中的一個(gè)軟繼電器線圈I0.1連接,SB2閉合,則I0.1線圈的狀態(tài)為“1”,否則為“0”,而繼電器線圈I0.1的狀態(tài)則由用戶程序反相,引用為I0.1觸點(diǎn)的狀態(tài),因此I0.1相當(dāng)于一個(gè)由I0.1線圈控制的常閉觸點(diǎn)(或稱動(dòng)態(tài)斷線觸點(diǎn))。而輸出觸點(diǎn)Q0.0和Q0.1是PLC內(nèi)部繼電器的物理常開觸點(diǎn)。一旦關(guān)閉,相應(yīng)的外部KM線圈和指示燈HL1將被連接。PLC的輸出有一個(gè)輸出電源的公共接口COM。


  二、可編程控制器控制系統(tǒng)


  用PLC實(shí)現(xiàn)電機(jī)全壓啟動(dòng)的電控系統(tǒng),其主電路基本不變,而用PLC代替電控電路。


  1.1的組成。可編程控制器控制系統(tǒng)


  圖4是電機(jī)全電壓啟動(dòng)PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖,可分為輸入電路、內(nèi)部控制電路和輸出電路三部分。



  輸入電路


  輸入電路用于向PLC發(fā)送輸入控制信號(hào),輸入裝置為按鈕SB1、SB2、FR常閉觸點(diǎn)。外部控制信號(hào)通過PLC輸入到相應(yīng)的輸入繼電器。輸入繼電器可以提供任意數(shù)量的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn),用于可編程邏輯控制器內(nèi)容控制電路的編程。


  輸出電路


  輸出電路的作用是將PLC的輸出控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動(dòng)KM線圈和HL1指示燈的信號(hào)。PLC內(nèi)部控制電路中有很多輸出繼電器。每個(gè)輸出繼電器不僅提供常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)用于PLC內(nèi)部控制電路的編程,還提供常開觸點(diǎn)用于輸出電路與輸出端口的連接。這種接觸稱為內(nèi)部硬接觸,是一種內(nèi)部物理常開接觸。該觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)KM線圈、HL1指示燈等外部負(fù)載,KM線圈通過主電路中的KM主觸點(diǎn)控制電機(jī)M的啟停。驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電源由外部電源提供,PLC的輸出端口也有輸出電源的COM公共端。


  內(nèi)部控制電路


  內(nèi)部控制電路由根據(jù)被控電機(jī)的實(shí)際控制要求編寫的用戶程序構(gòu)成。其功能是根據(jù)用戶程序指定的邏輯關(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),驅(qū)動(dòng)電機(jī)M、指示燈HL1等輸出裝置。


  用戶程序通過個(gè)人計(jì)算機(jī)通訊或程序員輸入將所有程序語句寫入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器。用戶程序的修改只需要通過編程器等設(shè)備改變內(nèi)存中的一些語句,不需要改變控制器的內(nèi)部接線,實(shí)現(xiàn)了控制的靈活性。


  2.可編程控制器控制梯形圖


  梯形圖是一種等效控制電路,其中PLC內(nèi)部相當(dāng)于許多內(nèi)部繼電器、常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)或功能程序塊的線圈。圖5是PLC梯形圖中常用的等效控制元件的符號(hào)。



  a)線圈b)常開觸點(diǎn)c)常閉觸點(diǎn)


  圖6是電機(jī)全壓啟動(dòng)的PLC控制梯形圖,由FR常閉觸點(diǎn)、SB2常閉按鈕和KM常開輔助觸點(diǎn)、SB1常開按鈕并聯(lián)單元、KM線圈等部件對(duì)應(yīng)的等效控制元件符號(hào)串聯(lián)而成。電動(dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)控制梯在形式上與接觸器的電氣控制電路圖相似,但與電氣控制電路圖有許多不同。



  梯形圖中繼電器元件的物理結(jié)構(gòu)不同于電氣元件。


  PLC梯形圖中的線圈和觸點(diǎn)只是功能上等同于電氣元件的線圈和觸點(diǎn)。在物理意義上,梯形圖中的線圈和觸點(diǎn)只是輸入輸出存儲(chǔ)器中的一個(gè)存儲(chǔ)位,不同于電氣元件的物理結(jié)構(gòu)。


  梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)不同于電氣元件的通斷狀態(tài)。


  梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)與存儲(chǔ)在相應(yīng)存儲(chǔ)位中的數(shù)據(jù)有關(guān)。如果存儲(chǔ)位的數(shù)據(jù)為“1”,則該元件處于導(dǎo)通狀態(tài),如果該位的數(shù)據(jù)為“0”,則該元件處于截止?fàn)顟B(tài)。不同于電氣元件的實(shí)際通斷狀態(tài)。


  梯形圖中繼電器元件的切換過程不同于電氣元件的切換過程。


  在梯形圖中,繼電器元件的狀態(tài)切換只是PLC對(duì)存儲(chǔ)位狀態(tài)數(shù)據(jù)的操作。如果PLC給常開觸點(diǎn)的等效存儲(chǔ)位數(shù)據(jù)賦值“1”,則開關(guān)操作過程完成。同樣,如果常閉觸點(diǎn)的等效存儲(chǔ)位數(shù)據(jù)被賦值為“0”,則開關(guān)操作過程將無時(shí)間延遲地完成。但電器元件的線圈和觸點(diǎn)在接通或斷開時(shí),必然有一個(gè)時(shí)間延遲,一般要經(jīng)過先開后合的操作過程。


  梯形圖中繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量不同于電氣元件的觸點(diǎn)數(shù)量。


  如果PLC從輸入繼電器I0.0的相應(yīng)存儲(chǔ)位中取出位數(shù)據(jù)“0”,并存儲(chǔ)在另一個(gè)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)位中,則存儲(chǔ)的存儲(chǔ)位成為由I0.0繼電器控制的常開觸點(diǎn),存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)為“0”;如果位數(shù)據(jù)“0”被檢索然后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)位中,則存儲(chǔ)在該位中的數(shù)據(jù)是“1”,并且該存儲(chǔ)位成為由繼電器10.0控制的常閉觸點(diǎn)


  只要PLC內(nèi)部有足夠的內(nèi)存,這個(gè)位數(shù)據(jù)傳輸操作就可以無限期地進(jìn)行,每次操作都可以在梯形圖中生成一個(gè)繼電器觸點(diǎn),說明梯形圖中的繼電器觸點(diǎn)原則上可以無限期地重復(fù)使用。


  但是PLC內(nèi)部的線圈只能引用一次,如果要重復(fù)使用相同地址號(hào)的線圈,要小心。與PLC不同,電氣元件中的觸點(diǎn)數(shù)量是有限的。


  梯形圖每一行的繪制規(guī)則是從左母線開始,經(jīng)過觸點(diǎn)和線圈(或功能塊),到右母線結(jié)束。一般每行左側(cè)畫并聯(lián)單元,右側(cè)畫輸出線圈,中間畫其他串聯(lián)元件。

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