鄭州繼飛機電設備有限公司

金水區(qū)電氣柜-低壓電氣柜-繼飛機電 ：

電氣控制柜設計制作：結構與工藝篇

PLC內部許多具有不同功能的元件，這些元件是由電子電路和存儲器組成的。例如，輸入繼電器（X）是由輸入電路和輸入映像寄存器組成的，輸出繼電器（Y）是由輸出電路和輸出映像寄存器組成，定時器（T）、計數器 （C）、輔助繼電器（M）、狀態(tài)繼電器（S）、數據寄存器（D）、變址寄存器（Ⅴ、Z）等都是由存儲器組成的。

為了把它何與通常的硬件元件區(qū)分開，通常把這些元件稱為軟元件，它們是等效抽象的模擬的元件，并非實際的物理元件。以工作過程來看，只注重元件的功能，按元件的功能給予名稱，并且每個元件都是有確定的地址編號。

1、輸入繼電器（X）；它與PLC的輸入端子相連，是PLC接收外部開關信號的大門，PLC通過輸入端子將外部信號狀態(tài)讀入并存儲在輸入映像寄存器中。與輸入端子連接的輸入繼電器是光電隔離的電子繼電器，在PLC程序中其動合觸點、動斷觸點很多很多。

例如：FX2NPLC的輸入繼電器采用八進制地址編號，如Xo~X7、X10~X17、X20~X27等。 PLC輸入信號的接線圖參考下面圖示。

如把啟動按鈕SB1信號和停止按鈕SB2信號送入到PLC，分別把其一端接到Xo求X1，另一端接到輸入端的CoM場，即可把對應的按鈕開關信號送入PLC中。如果SB1按鈕為0FF狀態(tài)，則在PLC程序中的Xo的所有觸點都是保持原有狀態(tài)，即動合觸點保持斷開，動斷觸點保持閉合。如果SB1按鈕為0N狀態(tài)，則在pLC程序中的X0的所有觸點都要動作，即動斷觸點斷開，動合觸點閉合。

2、輸出繼電器（Y）；輸出繼電器與PLC的輸出端子相連，它是PLC向外部負載發(fā)送信號的窗口。輸出繼電器是用來將PLC的輸出信號傳送給輸出單元，再由輸出單元來驅動外部負載。在PLC程序中有輸出繼電器的線圈及其觸點。 在程序中其線圈一般只出現一次，而其觸點可以不受限制。其地址編號與輸入繼電器類似，采用八進制地址編號，如Y0~Y7、Y10~Y17、Y20~Y27等。

當PLC程序中的Y0線圈狀態(tài)接通為0N時，則程序中Y0的所有觸點就會動作，動合觸點閉合，動斷觸點斷開。并且在外圍電路（見上圖所示），Y0端子與C0M1端子會連通，則Y0所控制的負載HL1就會接通其工作電源而點亮。當程序中Y0的線圈斷開為0FF時，程序中Y0的所有觸點保持原來狀態(tài)，動合觸點斷開，動斷觸點閉合。并且在外圍電路中，Y0端子與C0M1端子會斷開，則Y0所控制的負載HL1未接通，其工作電源控制的燈不亮。

學習PLC靠老師教一部分，主要靠自己動手，并且要系統(tǒng)的學習PLC的一系列知識。剛開始入門覺得有點難，等你嘗到它的其中樂趣時，就會樂不思蜀。學習時一步一個腳印，由淺而深，由簡單到復雜，技術沒有捷徑可走。

PLC的容量包括I／O點數和用戶存儲容量兩個方面。

(一)I／O點數的選擇

PLC平均的I／O點的價格還比較高，因此應該合理選用PLC的I／O點的數量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點少，但必須留有一定的裕量。

通常I／O點數是根據被控對象的輸入、輸出信號的實際需要，再加上10％~15％的裕量來確定。

(二) 存儲容量的選擇

用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關，而且還與功能實現的方法、程序編寫水平有關。一個有經驗的程序員和一個初學者，在完成同一復雜功能時，其程序量可能相差25％之多，所以對于初學者應該在存儲容量估算時多留裕量。

PLC的I／O點數的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I／O點數確定的基礎上，按下式估算存儲容量后，再加20％~30％的裕量。

存儲容量（字節(jié)）＝開關量I／O點數×10 ＋ 模擬量I／O通道數×100

另外，在存儲容量選擇的同時，注意對存儲器的類型的選擇。

PLCI/O模塊的選擇步驟與原則

一般I／O模塊的價格占PLC價格的一半以上。PLC的I／O模塊有開關量I／O模塊、模擬量I／O模塊及各種特殊功能模塊等。不同的I／O模塊，其電路及功能也不同，直接影響PLC的應用范圍和價格，應當根據實際需要加以選擇。

（一）開關量I／O模塊的選擇

1. 開關量輸入模塊的選擇

開關量輸入模塊是用來接收現場輸入設備的開關信號，將信號轉換為PLC內部接受的低電壓信號，并實現PLC內、外信號的電氣隔離。選擇時主要應考慮以下幾個方面：

1）輸入信號的類型及電壓等級

開關量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型。選擇時主要根據現場輸入信號和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時間較短，還可以直接與接近開關、光電開關等電子輸入設備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。

開關量輸入模塊的輸入信號的電壓等級有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。選擇時主要根據現場輸入設備與輸入模塊之間的距離來考慮。話?Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于傳輸距離較近場合，如5Ｖ輸入模塊遠不得超過１０米。距離較遠的應選用輸入電壓等級較高的模塊。

2）輸入接線方式

開關量輸入模塊主要有匯點式和分組式兩種接線方式，

匯點式的開關量輸入模塊所有輸入點共用一個公共端（COM）；而分組式的開關量輸入模塊是將輸入點分成若干組，每一組（幾個輸入點）有一個公共端，各組之間是分隔的。分組式的開關量輸入模塊價格較匯點式的高，如果輸入信號之間不需要分隔，一般選用匯點式的。

3）注意同時接通的輸入點數量

對于選用高密度的輸入模塊(如32點、48點等)，應考慮該模塊同時接通的點數一般不要超過輸入點數的60％。

4）輸入門檻電平

為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強，傳輸距離也越遠，具體可參閱PLC說明書。

2. 開關量輸出模塊的選擇

開關量輸出模塊是將PLC內部低電壓信號轉換成驅動外部輸出設備的開關信號，并實現PLC內外信號的電氣隔離。選擇時主要應考慮以下幾個方面：

1）輸出方式

開關量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。

繼電器輸出的價格便宜，既可以用于驅動交流負載，又可用于直流負載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導通壓降小，高低壓開關電氣柜，同時承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，但其屬于有觸點元件，動作速度較慢（驅動感性負載時，觸點動作頻率不得超過1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場合。

對于頻繁通斷的負載，應該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無觸點元件。但晶閘管輸出只能用于交流負載，而晶體管輸出只能用于直流負載。

2）輸出接線方式

開關量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式，

分組式輸出是幾個輸出點為一組，一組有一個公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅動不同電源的外部輸出設備；分隔式輸出是每一個輸出點就有一個公共端，各輸出點之間相互隔離。選擇時主要根據PLC輸出設備的電源類型和電壓等級的多少而定。一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。

3）驅動能力

開關量輸出模塊的輸出電流(驅動能力)必須大于PLC外接輸出設備的額定電流。用戶應根據實際輸出設備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實際輸出設備的電流較大，輸出模塊無法直接驅動，可增加中間放大環(huán)節(jié)。

4）注意同時接通的輸出點數量

選擇開關量輸出模塊時，還應考慮能同時接通的輸出點數量。同時接通輸出設備的累計電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，如一個220V／2A的８點輸出模塊，每個輸出點可承受2A的電流，但輸出公共端允許通過的電流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般來講，同時接通的點數不要超出同一公共端輸出點數的60％。

5)輸出的上限電流與負載類型、環(huán)境溫度等因素有關

開關量輸出模塊的技術指標，它與不同的負載類型密切相關，特別是輸出的上限電流。另外，晶閘管的上限輸出電流隨環(huán)境溫度升高會降低，在實際使用中也應注意。

（二）模擬量I／O模塊的選擇

模擬量I／O模塊的主要功能是數據轉換，并與PLC內部總線相連，同時為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A／D）模塊是將現場由傳感器檢測而產生的連續(xù)的模擬量信號轉換成PLC內部可接受的數字量；模擬量輸出(D／A)模塊是將PLC內部的數字量轉換為模擬量信號輸出。

典型模擬量I／O模塊的量程為-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根據實際需要選用， 同時還應考慮其分辨率和轉換精度等因素。

一些PLC制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來直接接收低電平信號（如RTD、熱電偶等信號）。

(三)特殊功能模塊的選擇

目前，PLC制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I／O模塊，有的還推出了自帶CPU的智能型I／O模塊，如高速計數器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID控制模塊、通信模塊等。

　一、查找故障的設備

　　 PLC的指示燈及機內設備，有益于對PLC整個控制系統(tǒng)查找故障。編程器是主要的診斷工具，他能方便地插到PLC上面。在編程器上可以觀察整個控制系統(tǒng)的狀態(tài)，當您去查找PLC為核心的控制系統(tǒng)的故障時，作為一個習慣，您應帶一個編程器或筆記本。

　　二、基本的查找故障順序

　　提出下列問題，并根據發(fā)現的合理動作逐個否定。一步一步地更換各種模塊，直到故障全部排除。所有主要的修正動作能通過更換模塊來完成。 除了一把螺絲刀和一個萬用電表外，并不需要特殊的工具，不需要示波器，精密電壓表或特殊的測試程序。

　　1、PWR（電源）燈亮否？

　　如果不亮，在采用交流電源的框架的電壓輸入端（98-162VAC或195-252VAC）檢查電源電壓；對于需要直流電壓的框架， 測量+24VDC和0VDC端之間的直流電壓，如果不是合適的AC或DC電源，則問題發(fā)生在PLC之外。如AC或DC電源電壓正常，但PWR燈不亮，檢查保險絲， 如必要的話，就更換CPU框架。

　　2、PWR（電源）燈亮否？

　　如果亮，檢查顯示出錯的代碼，對照出錯代碼表的代碼定義，做相應的修正。

　　3、RUN（運行）燈亮否？

　　如果不亮，檢查編程器是不是處于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出錯。如RUN燈不亮，而編程器并沒插上，或者編程器處于RUN方式 且沒有顯示出錯的代碼，則需要更換CPU模塊。

　　4、BATT（電池）燈亮否？

　　如果亮，則需要更換鋰電池。由于BATT燈只是報警信號，即使電池電壓過低，程序也可能尚沒改變。更換電池以后，工控電氣柜， 檢查程序或讓PLC試運行。如果程序已有錯，在完成系統(tǒng)編程初始化后，將錄在磁帶上的程序重新裝入PLC。

　　5、在多框架系統(tǒng)中，如果CPU是工作的，可用RUN`繼電器來檢查其它幾個電源的工作。如果RUN繼電器未閉合(高阻態(tài))，按上面講的第yi步檢查AC或DC電源如AC或DC電源正常而繼電器是斷開的，則需要更換框架。

　　三、一般查找故障步驟

　　 其他步驟于用戶的邏輯知識有關。下面的一些步驟，實際上只是較普通的，對于您遇到的特定的應用問題，尚修改或調整。查找故障的工具就是您的感覺和經驗。首先，插上編程器，并將開關打到RUN位置，然后按下列步驟進行。

　　1、如果PLC停止在某些輸出被激勵的地方，一般是處于中間狀態(tài)，則查找引起下一步操作發(fā)生的信號（輸入，定時器，線川，低壓電氣柜，鼓輪控制器等）。 編程器會顯示那個信號的ON/OFF狀態(tài)。

　　2、如果輸入信號，將編程器顯示的狀態(tài)與輸入模塊的LED指示作比較，金水區(qū)電氣柜，結果不一致，則更換輸入模塊。入發(fā)現在擴展框架上有多個模塊要更換， 那么，在您更換模塊之前，應先檢查I/O擴展電纜和它的連接情況。

　　3、如果輸入狀態(tài)與輸入模塊的LED指示指示一致，就要比較一下發(fā)光二極管與輸入裝置（按鈕、限位開關等）的狀態(tài)。入二者不同，測量一下輸入 模塊，如發(fā)現有問題，需要更換I/O裝置，現場接線或電源；否則，要更換輸入模塊。

　　5、如信號是線川，沒有輸出或輸出與線川的狀態(tài)不同，就得用編程器檢查輸出的驅動邏輯，并檢查程序清單。檢查應按從有到左進行， 找出第yi個不接通的觸點，如沒有通的那個是輸入，就按第二和第三步檢查該輸入點，如是線川，就按第四步和第五步檢查。要確認使主控繼電器步影響邏輯操作。

　　6、如果信號是定時器，而且停在小于999.9的非零值上，則要更換CPU模塊。

　　7、如果該信號控制一個計數器，首先檢查控制復位的邏輯，然后是計數器信號。按上述2到5部進行。

　　四、更換系統(tǒng)的步驟

　　1、更換框架

　　（1）切斷AC電源 ；如裝有編程器，拔掉編程器 。

　　（2）從框架右端的接線端板上，拔下塑料蓋板，拆去電源接線。

　?。?）拔掉所有的I/O模塊。如果原先在安裝時有多個工作回路的話，不要搞亂IU/O的接線，并記下每個模塊在框架中的位置，以便重新插上時不至于搞錯。

　?。?）如果CPU框架，拔除CPU組件和填充模塊。將它放在安全的地方，以便以后重新安裝.

　?。?）卸去底部的二個固定框架的螺絲，松開上部二個螺絲，但不用拆掉。

　?。?）將框架向上推移一下，然后把框架向下拉出來放在旁邊。

　?。?）將新的框架 從頂部螺絲上套進去，

　　（8）裝上底部螺絲，將四個螺絲都擰緊。

　?。?）插入I/O模塊，注意位置要與拆下時一致。

　　如果模塊插錯位置，將會引起控制系統(tǒng)危險的或錯誤的操作，但不會損壞模塊。

　?。?0）插入卸下的CPU和填充模塊。

　　（11）在框架右邊的接線端上重新接好電源接線，再蓋上電源接線端的塑料蓋。

　?。?2）檢查一下電源接線是否正確，然后再通上電源。仔細地檢查整個控制系統(tǒng)的工作，確保所有的I/O模塊位置正確，程序沒有變化。

　　2、CPU模塊的更換

　?。?）切斷電源，如插有編程器的話，把編程器拔掉。

　?。?）向中間擠壓CPU模塊面板的上下緊固扣，使它們脫出卡口。

　?。?）把模快從槽中垂直拔出。

　　（4）首先將印刷線路板對準底部導槽。將新的CPU模塊插入底部導槽。

　　（5）輕微的晃動CPU模塊，使CPU模塊對準頂部導槽。

　?。?）把CPU模塊插進框架，直到二個彈性鎖扣扣進卡口。

　　（7）重新插上編程器，并通電。

　?。?）在對系統(tǒng)編程初始化后，把錄在磁帶上的程序重新裝入。檢查一下整個系統(tǒng)的操作。

　　3、I/O模塊的更換

　　（1）切斷框架和I/O系統(tǒng)的電源。

　?。?）卸下I/O模塊接線端上塑料蓋。拆下有故障模塊的現場接線。

　?。?）如果CPU上裝著EPROM存儲器，把EPROM拔下，裝在新的CPU上?！?/p>

　?。?）垂直向上拔出i/o模塊。