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随着半导体技术,尤其是微处理器和微型计算机技术的发展,到70年代中期以后,特别是进入80年代以来,PLC已广泛地使用16位甚至32位微处理器作为*处理器,输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至*大规模的集成电路,使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。
这时的PLC已不仅仅是逻辑判断功能,还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能,称之为可编程序控制器(Programmable Controller)*为合适,简称为PC,但为了与个人计算机(Persona1 Computer)的简称PC相区别,一般仍将它简称为PLC(Programmable Logic Controller)。
PLC是微机技术与传统的继电器-接触器控制技术相结合的产物,其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象,将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。
继电器控制系统已有上**历史,它是用弱电信号控制强电系统的控制方法,在复杂的继电器控制系统中,故障的查找和排除困难,花费时间长,严重地影响工业生产。在工艺要求发生变化的情况下,控制柜内的元件和接线需要作相应的变动,改造工期长、费用高,以至于用户宁愿另外制作一台新的控制柜。而PLC克服了继电器-接触器控制系统中机械触点的接线复杂、**性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用微处理器的优点,并将控制器和被控对象方便的连接起来。由于PLC是由微处理器、存储器和外围器件组成,所以应属于工业控制计算机中的一类。
对用户来说,可编程控制器是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺,因此如果在初步设计阶段**用可编程控制器,可以使得设计和调试变得简单容易。从制造生产可编程控制器的厂商度看,在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器,适合批量生产。由于这些特点,可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎,并得到迅速的发展。目前,可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具,得到了广泛的应用。
我国从1974年也开始研制可编程序控制器,1977年开始工业应用。目前它已经大量地应用在楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域,并涌现出大批应用可编程序控制器的新型设备。掌握可编程序控制器的工作原理,具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系统的能力,已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。上海西门子电源模块中国授权一级供应商
(1) 控制柜的设计。电气柜、操纵台(包括分线盒、走线槽、电缆夹等加工件)的设计应以机械图为主,其总体设计要求与有关标准及其他电气控制系统基本相同。此外,在设计电气柜、操纵台时,应根据PLC对安装环境的要求进行,并**注意以下事项。
1) 安装空间:电气控制柜、操纵台设计*应*内部有足够的安装与维修空间,确保PLC与其他电器间的空间距离,*安装部位通风良好。
电气控制柜、操纵台的安装高度、操纵高度、内部电器元件的绝缘间距、电气防护措施等**执行*、地区以及行业的有关标准,并且符合人机工程学原理。
2) 密封与隔离:电气控制柜、操纵台原则上应进行密封,并需要同时考虑到密封后的散热空间要求。电气控制柜、操纵台的内部空间,不仅要*电器元件的安装需要,同时还需要*有足够的散热面积,在工作环境较恶劣的场合,较好安装空调或热交换器,以帮助散热。
当系统中使用高压设备、强干扰设备(如大功率品闸管、高频感应加热器、高频焊接设备等)时,PLC 原则上不应与以上设备安装在同一电气柜内。实在无法避免时,应通过高压防护、电磁屏蔽等措施,在电气柜内部进行隔离。上海西门子电源模块中国授权一级供应商
3) 安装位置:PLC电气柜的安装,要尽量避免振动,对于**安装在设备上的电气柜、操纵台,应选择远离设备振动源(如大功率电动机、液压站)的位置进行安装。当无法避免振动时,需采取减振措施。
(2) 电器元件的布置图设计。设备、电气控制柜、操纵台上的各电器元件的布置、安装位置及安装方法,应在电器元件的布置图上予以明确,其总体设计要求与有关标准及其他电气控制系统基本相同。在设计布置、安装电器元件时,应参照PLC对安装环境的要求进行,并**注意以下事项:
1) 布置图的要求:电器元件的布置图应标明所有电器元件的具体安装位置、安装尺寸与安装要求,应能完整、清晰地反映系统中全部电器元件的实际安装情况。图纸用于指导、规范现场生产与施工,并为今后系统的安装、调试、维修提供帮助。
2) 元件布置要求:电器元件布置***正确、合理、整齐、美观,同时应考虑电器元件的散热要求。在使用风扇进行电气柜冷却的场合,不应将通风口直接对着PLC,以防止粉尘等进入PLC内部,引起PLC 故障。
(3) 电气连接图设计。
在设计电气接线图时,应参照PLC对电气连接的要求进行,并**注意以下事项。
1) 接线图的要求:电气接线图应能准确、完整、清晰地反映系统中全部电器元件相互间的连接关系. 应能正确指导、规范现场生产与施工,为系统的安装、调试、维修提供帮助。上海西门子电源模块中国授权一级供应商
电气接线图不仅要与原理图相符,并且应反映系统中各电器元件的实际连接位置与连接要求,如线号、线径、导线的颜色等。
电气接线图要逐一标明设备上每一走线管、走线槽内的连接线(包括备用线)的数量、规格、长度,所采用的外部的防护措施(如采用金属软管型号、规格、长度等),需要的标准件(如软管接头、管夹的数量、型号、规格等),连接件(如采用插头的型号、规格)等,以便指导施工。
2) 内部连接要求:PLC连接线的布置**合理、规范,以减少、线路中的干扰,提高**性。连接线、电缆原则上应根据电压等级与信号的类型,采用“分层敷设”等方法进行隔离,通过金属屏蔽密封。当输入/输出连线无法与动力线“分层敷设”时,应尽可能采用屏蔽电缆,并将屏蔽层接地;同时,输入信号与输出信号不宜布置在同一电缆内,应采用单独的连接电缆。
不同电压、不同类型的信号线,或动力线与信号线,应尽量避免在同一接线端子排、同一插接件上连接;在无法避免时,应通过备用端子、备用引脚将其隔离,以防止连接线间的短路。上海西门子电源模块中国授权一级供应商
并减小线路间的相互干扰。
用于系统模拟量输入/输出、脉冲输入/输出的连接线**采用“双绞”屏蔽线,在有条件的场合,较好使用"双绞双屏蔽"的电线进行连接。
采用隔离变压器时,隔离变压器到PLC电源之间的连线尽可能短,以减小线路中的干扰。PLC的电源连接线应有足够的线径,以减小线路的压降;PLC的电源进线应进行绞接处理,防止高频干扰。PLC扩展单元的电缆是容易受到干扰的部位,应*它与动力线的距离在30~50mm。
系统的接地系统**完整、规范、合理、连接线应有足够的线径、设备的各控制部分应采用独立的接地方式,不能使用公共地线。PLC控制系统使用的屏蔽线,应通过标准"电缆夹"等器件,将屏蔽层进行良好的接地。
3) 外部连接要求:变频电动机、伺服电动机的电枢连接线应采用屏蔽电缆进行连接,以减小其对其他设备的干扰。
控制系统的电柜与设备间的连线应有良好的防护措施,应用接地良好的金属软管、屏蔽电线、金属电线槽等进行外部防护,使之既**械强度和防护损伤措施,又有良好屏蔽作用。
电柜与设备间的连接电缆、走线管、走线槽等**使用安装螺钉、软管接头、管夹等部件进行良好的固定。
系统电柜与设备间的连接应考虑到运输、拆卸等的需要,对于设备中的独立附件,应通过安装插接件、分线盒等措施,*这些独立附件与主机间分离的需要。