电气plc基础知识(电气控制及plc技术基础知识)

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电气plc基础知识

刚接触电工PLC的朋友，这里都是PLC的基础理论知识。觉得有帮助的朋友，记得记笔记~

作业环境

1.空气体应避免腐蚀性和易燃性气体，如氯化氢和硫化氢。对于空气体中含有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在密封良好的控制室或控制柜内，并可安装空气体净化装置。

2.湿度为保证PLC的绝缘性能，空气体的相对湿度应小于85%(无凝露)。

3.温度PLC要求环境温度在0℃和55℃之间。安装时，不能放在发热量高的部件下面。周围通风散热的空房间要足够大，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上的间隔。开关柜上下应有通风百叶窗，防止阳光直射；如果周围环境超过55℃，应安装电风扇进行强制通风。

4.PLC的电源是50Hz，220(1±10%)V交流电，PLC本身对来自电力线的干扰有足够的抵抗力。对于可靠性要求高的场合或电源干扰特别严重的环境，可安装变压比为1: 1的屏蔽层隔离变频器，减少设备与地面的干扰。LC滤波器电路也可以串联在电源输入端。三菱FX系列PLC具有DC 24V输出端子，可为输入传感器(如光电开关或接近开关)提供DC 24V电源。当在输入端使用外部DC电源时，应选择DC稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，很容易让PLC接收到错误的信息。

5.振动应使PLC远离强振源，防止频繁或持续振动，振动频率为10~55Hz。当使用环境不可避免的震动时，必须采取减震措施，比如减震胶。

安装和布线

1.1的连接电缆。PLC基本单元、扩展单元和功能模块应分开敷设，以防止外部信号的干扰。

2.电源线、控制线、PLC电源线和I/O线应分开布线，隔离变压器与PLC和I/O用双胶线连接。

3.PLC应远离焊机、大功率硅整流器、大功率设备等强干扰源，不能与高压电器安装在同一开关柜内。

4.4的输入和输出。PLC应单独布线，开关量和模拟量应分开敷设。模拟信号传输应使用屏蔽线。屏蔽层的一端或两端应接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

5.交流输出线和DC输出线不要用同一根电缆。输出线尽量远离高压线和电源线，避免平行。

I/O端子的接线

1.输入布线

(1)输入/输出线不能使用同一根电缆，输入/输出线应分开。

(2)输入接线一般不应超过30m。但如果环境干扰小，电压降小，输入接线可以适当长一些。

(3)尽可能以常开触点的形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。

2.输出联接

(1)输出端子接线分为独立输出和公共输出。在不同的组中，可以使用不同类型和电压水平的输出电压。但同一组中的输出只能使用同一类型和电压等级的电源。

(2)由于PLC的输出元件封装在印刷电路板上，并连接到端子板上，如果连接到输出元件上的负载短路，印刷电路板就会被烧坏，所以输出元件要用熔断器保护。

(3)当采用继电器输出时，感性负载的大小会影响继电器的使用寿命。因此，在使用感性负载时，继电器的使用寿命应该更长。

(4)4)PLC的输出负载可能造成干扰，应采取措施加以控制，如DC输出的续流管保护、交流输出的阻容吸收电路、晶体管和双向晶闸管输出的旁路电阻保护等。

外部安全电路

为了保证整个系统能在安全状态下可靠地工作，避免因外部停电、PLC异常、误操作和输出错误而造成的重大经济损失和人身伤害，应在PLC外部安装必要的保护电路。

(1)紧急停止电路。对于可能对用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中考虑外，还应设计外部紧急停止电路，以便在PLC出现故障时，能够可靠地切断造成伤害的负载的电源。

(2)保护电路。正反向运行等可逆运行的控制系统应提供外部电气联锁保护；往复运动和升降运动的控制系统应提供外部极限保护电路。

(3)可编程控制器具有自检功能，如监控定时器，当检测到任何异常时，所有输出关闭。但是，当可编程控制器的CPU出现故障时，它无法控制输出。因此，对于能够对用户造成伤害的危险负载，为了保证设备的安全运行，需要设计外部电路进行保护。

(4)功率过载保护。如果PLC电源故障，中断时间小于10秒，不影响PLC工作；如果断电超过10秒或功率下降超过允许值，PLC停止工作，所有输出点同时断开；当电源恢复时，如果运行输入打开，运行将自动进行。因此，一些容易过载的输入设备应配备必要的限流保护电路。

(5)重大故障的报警和保护。对于容易发生重大事故的场所，为了保证在发生重大事故时控制系统的可靠报警和保护，应通过外部电路输出与重大故障有关的信号，使控制系统在安全的条件下运行。

PLC的接地

良好的接地是保证PLC可靠运行的重要条件，可以避免意外的电压冲击危害。PLC的接地线与机器的接地端相连，接地线的截面积应不小于2mm2，接地电阻应小于100ω；如果要使用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点相连。为了抑制对电源、输入输出端子的干扰，PLC要用专用接地线连接，接地点要与动力设备(如电机)的接地点分开；如果达不到这一要求，也必须与其他设备共同接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC。

冗余系统和热备用系统

在石油、化工、冶金等行业的一些系统中，要求控制装置具有很高的可靠性。如果控制系统出现故障，将会造成停产、原材料浪费或设备损坏，给企业造成巨大的经济损失。但是，仅仅通过提高控制系统硬件的可靠性来满足上述要求是远远不够的，因为PLC本身可靠性的提高是有一定限度的。冗余系统或热备系统可以有效解决上述问题。

1.冗余控制系统

在冗余控制系统中，整个PLC控制系统(或系统的重要部分，如CPU模块)由两个相同的系统组成。两个CPU模块使用同一个用户程序并行工作，其中一个是主CPU，另一个是备用CPU；主CPU工作，备用CPU禁止输出。当主CPU出现故障时，备用CPU将自动投入运行。这个切换过程由冗余处理单元RPU控制，切换时间为1~3个扫描周期。I/O系统的切换也由RPU完成。

2.热备用系统

在热备系统中，两个CPU通过通信接口连接在一起，两个CPU都上电。当系统出现故障时，主CPU通知备用CPU投入运行。这种切换过程一般不会太快，但其结构比冗余系统简单。

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