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技術(shù)文章
與變頻器配套的PLC控制柜基礎(chǔ)知識 搞技術(shù)的都知道
2018-06-04
根據(jù)自身設(shè)計需求，PLC柜可與軟起動柜，變頻器配套使用，可以完成設(shè)備自動化和過程自動化的設(shè)置，實現(xiàn)完美的網(wǎng)絡(luò)功能，是現(xiàn)代化工業(yè)的核心技術(shù)，他們典型應(yīng)用有恒壓供水、空壓機、風(fēng)機水泵、中央空調(diào)、港口機械、機床、鍋爐、造紙機械、食品機械等等。
根據(jù)自身設(shè)計需求，PLC柜可與軟起動柜，變頻器配套使用，可以完成設(shè)備自動化和過程自動化的設(shè)置，實現(xiàn)完美的網(wǎng)絡(luò)功能，是現(xiàn)代化工業(yè)的核心技術(shù)，他們典型應(yīng)用有恒壓供水、空壓機、風(fēng)機水泵、中央空調(diào)、港口機械、機床、鍋爐、造紙機械、食品機械等等。PLC控制柜有過載、短路、缺相保護等功能。其結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定、功能齊全，可以根據(jù)實際控制規(guī)摸大小進行組合，既可以實現(xiàn)單柜自動控制，也可以實現(xiàn)多柜通過工業(yè)以太網(wǎng)或工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)組成集散(DSC)控制系統(tǒng)，能適應(yīng)各種大小規(guī)模的工業(yè)自動化控制場合，被廣泛應(yīng)用在電力、冶金、化工、造紙、環(huán)保污水處理等行業(yè)中。
PLC控制柜的組成部分
1.空開
一個總的空氣開關(guān)，這是整個柜體的電源控制，是每個柜子都必須要有的東西。
2.PLC
這個要根據(jù)工程需要選擇。如果工程小，可以直接用一個一體化的PLC；如果工程比較大，可能就需要模塊、卡件式的，同時還可能需要冗余（也就是兩套交替使用）。
3.24VDC的電源
一個24VDC的開關(guān)電源，大多數(shù)的PLC都是自帶24VDC的電源，需要根據(jù)實際情況來定是否要這個開關(guān)電源。
4.繼電器
一般PLC是可以直接將指令發(fā)到控制回路里的，但也可能先由繼電器中轉(zhuǎn)。如果你PLC的輸出口帶電是24VDC的，但是你的控制回路里畫的圖需要PLC供的節(jié)點卻是220VAC的，那么你就必須在PLC輸出口加上一個繼電器，即指令發(fā)出時繼電器動作，讓控制回路的節(jié)點接到繼電器的常開或常閉點上。這也是根據(jù)情況選擇是否使用繼電器。
5.接線端子
這個肯定是每個柜子都必不可少的東西，根據(jù)信號數(shù)量可以配置。如果只是一個單純的PLC控制柜，基本就是需要這些玩意，如果你的控制柜內(nèi)還需要有其他的設(shè)備，就看情況增加。比方說你有可能要對某些現(xiàn)場的儀表或者小控制箱供電，可能你就得要增加空開數(shù)量。或者你要PLC接至上位機，可能就需要增加交換機什么的。視情況而定。
PLC控制柜使用條件
供電電源：DC直流24V，兩相交流220v，（-10%，+15%），50Hz
防護等級：IP41或IP20
環(huán)境條件：環(huán)境溫度在0℃-55℃，防止太陽光直接照射；空氣的相對濕度應(yīng)小于85%（無凝露）。遠離強烈的震動源，防止震動頻率為10-55HZ的頻繁或連續(xù)震動。避免有腐蝕和易燃的氣體。
基 本 結(jié) 構(gòu)
一、電源
可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。
二、中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。
當(dāng)可編程邏輯控制器投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，*后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。
為了進一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，近年來對大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。
三、存儲器
存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。
存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。
四、輸入輸出接口電路
1.現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。
2.現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。
五、功能模塊
如計數(shù)、定位等功能模塊。
六、通信模塊
工作原理：當(dāng)可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段， 即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。
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輸入采樣階段
在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
02
用戶程序執(zhí)行階段
在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。
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輸出刷新階段
當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。
可編程邏輯控制器的特點
1.系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。
2.使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。
3.能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型。