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關于PLC控制柜工作原理及知識

文章出處:admin 人氣:發表時間:2017-05-13 16:11

深圳plc控制柜研發公司
關于PLC控制柜工作原理及知識
PLC控制柜的組成部分
  ① 空開:一個總的空氣開關,這個是整個控制柜的電源控制。相信每個柜子都必須裝這樣的一個東西。
  ② PLC:這個要根據工程需要選擇。比方工程小可以直接用一個一體化的PLC,但如果工程量較大可能就需要模塊、卡件式的,同時可能需要兩套交替使用。
  ③ 24VDC的電源:一個24VDC的開關電源,根據是否確實需要來定是否要這個開關電源。
  ④ 繼電器:一般PLC是可以直接將指令發到控制回路里,但也可能先由繼電器中轉。比如你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供的節點卻是220VAC的,那么就必須在PLC輸出口加上一個繼電器,即指令發出時繼電器動作,但后讓控制回路的節點接到繼電器的常開或常閉點上。也是根據情況選擇是否使用繼電器。
  ⑤ 接線端子:這個每個柜子都必不可少的東西根據信號數量可以配置。如果只是一個單純的PLC控制柜基本就需要這些,如果控制柜內還需要有其他的東西就看情況增加。比如有可能要對某些現場的儀表或者小控制箱供電,可能你就得要增加空開數量。或者你要PLC接至上位機,可能就需要增加交換機什么的。視情況決定。
 
PLC控制柜可完成設備自動化和過程自動化控制,實現網絡功能,性能穩定、還可以擴展、抗干擾強等特點,PLC控制柜是現代工業的核心。可以根據用戶需求設計PLC控制柜、變頻控制柜等。
 
    掃描技術
    當PLC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,PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。
    ㈠ 輸入采樣階段 在輸入采樣階段,PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據,并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后,轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中,即使輸入狀態和數據發生變化,I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。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。
    ㈡ 用戶程序執行階段 在用戶程序執行階段,PLC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成的控制線路,并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算,然后根據邏輯運算的結果,刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態;或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態;或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。
    即,在用戶程序執行過程中,只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化,而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化,而且排在上面的梯形圖,其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用;相反,排在下面的梯形圖,其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據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別。
    ㈢ 輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束后,PLC就進入輸出刷新階段。在此期間,CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路,再經輸出電路驅動相應的外設。這時,才是PLC的真正輸出。
   PLC控制柜組成部分一般有:
    ① 空開:一個總的空氣開關,這個是整個柜體的電源控制。相信每個柜子都必須要有的一個東西。
    ② PLC:這個要根據工程需要選擇。打個比方如果工程小可以直接就是一個一體化的PLC 但如果工程比較大 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的開關電源,大多數的PLC都是自帶24VDC的電源,根據是否確實需要來定是否要這個開關電源。
    ④ 繼電器:一般PLC是可以直接將指令發到控制回路里,但也可能先由繼電器中轉。打個比方,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供的節點卻是220VAC的,那么就必須在PLC輸出口加上一個繼電器,即指令發出時 繼電器動作,但后讓控制回路的節點接到繼電器的常開或常閉點上。也是根據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信號數量可以配置。如果只是一個單純的PLC控制柜 基本就是需要這些玩意,如果你的控制柜內還需要有其他的東西 就看情況增加。比方說你有可能要對某些現場的儀表或者小控制箱供電,可能你就得要增加空開數量。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控制柜可完成設備自動化和過程自動化控制,實現完美的網絡功能,性能穩定、可擴展、抗干擾強等特點,是現代工業的核心和靈魂。可以按需求設計PLC控制柜、變頻柜等,并可搭配人機界面觸摸屏,達到輕松操作的目的。設備更可與DCS總線上位機 modbus、profibus等通訊協議的數據傳輸;工控機、以太網等實現的控制和監控。
 
 
PLC應用領域
  PLC應用與水處理、恒壓供水、空壓機、風機水泵、中央空調、機床、鍋爐等等。
  PLC控制柜概述
  PLC控制柜具有過載、短路、缺相保護等功能。具有結構緊湊、工作穩定、功能齊全。可根據實際控制規摸進行組合,既可實現單個控制柜自動控制,也可實現多個控制柜通過工業以太網或工業現場總線網絡組成集散(DSC)控制系統。PLC控制柜能適應各種規模的工業自動化控制場合。廣泛應用與電力、冶金、化工、環保污水處理等行業中。
  PLC控制柜使用條件
  PLC控制柜供電電源:DC直流24V,兩相交流220v,(-10%,+15%),50HZ
  PLC控制柜防護等級:IP30(可定制)
  PLC控制柜使用環境條件:環境溫度在0℃-55℃,防止太陽光直接照射;空氣的相對濕度應小于85%(無凝露)。遠離強烈的震動源,防止震動頻率為10-55HZ的頻繁或連續震動。避免有腐蝕和易燃的氣體。
PLC控制柜結構
  可編程邏輯控制器實質是一種專用于工業控制的計算機,其硬件結構基本上與微型計算機相同,基本構成為:
  一、電源
  可編程邏輯控制器的電源在整個系統中起著十分重要的作用。沒有一個良好可靠的電源系統是無法正常工作的,因此,可編程邏輯控制器的制造商對電源的設計和制造是十分重視的。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內,可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去
  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據;檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態,并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當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場各輸入裝置的狀態和數據,并分別存入I/O映象區,然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序,經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后,最后將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置,如此循環運行,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構成冗余系統,或采用三CPU的表決式系統。這樣,即使某個CPU出現故障,整個系統仍能正常運行。
  三、存儲器
  存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。
  存放應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場控制的接口界面的輸入通道。
  ② 現場輸出接口電路由輸出數據寄存器、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場輸出接口電路向現場的執行部件輸出相應的控制信號。
  五、功能模塊
  如計數、定位等功能模塊。
  六、通信模塊
  工作原理:當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執行上述三個階段。
  ① 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和數據,并將它們存入I/O映象區中的相應的單元內。輸入采樣結束后,轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中,即使輸入狀態和數據發生變化,I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。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。
  ② 用戶程序執行階段
  在用戶程序執行階段,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成的控制線路,并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算,然后根據邏輯運算的結果,刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態;或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態;或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。
  即,在用戶程序執行過程中,只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化,而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化,而且排在上面的梯形圖,其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用;相反,排在下面的梯形圖,其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據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別。
  ③ 輸出刷新階段
  當掃描用戶程序結束后,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映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路,再經輸出電路驅動相應的外設。這時,才是可編程邏輯控制器的真正輸出。
 
  功能特點:可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點。
  ① 系統構成靈活,擴展容易,以開關量控制為其特長;也能進行連續過程的PID回路控制;并能與上位機構成復雜的控制系統,如DDC和DCS等,實現生產過程的綜合自動化。
  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,因此系統開發周期短,現場調試容易。另外,可在線修改程序,改變控制方案而不拆動硬件。
  ③ 能適應各種惡劣的運行環境,抗干擾能力強,可靠性強,遠高于其他各種機型。
    ④ 溫度:PLC的使用環境溫度與元件的使用溫度有關,通常應該在5℃~40℃的范圍內。另一方面,在非強制冷卻的自然冷卻的控制柜等中,由于設備及系統的節省空間及小型化,柜本身也小型化了,那么柜內溫度與柜外溫度比較,由經驗可知有時會高出10℃~15℃以上。因此,有必要針對設置的場所及柜內的發熱問題,采取以下的對策,為確保柜內的溫度不超過單元的使用溫度范圍,應盡量保留充足的溫度余量,使之在有余量的溫度范圍內使用。
    ⑤高溫:自然風冷式(依靠柜上下的百葉窗自然通風)向柜內安裝時,不使用風扇、空調等冷卻設備是最好的方法。
有關PLC的安裝的注意點如下:
  ㈠ 不要設置在柜內熱空氣聚集的最上部
  ㈡ 為確保通風空間,上下部要和其他的設備、配線管等之間應維持充分的間隔距離
  ㈢ 不要在指定以外的方向進行安裝(如縱向或上下顛倒),否則會造成PLC內部的異常發熱
  ㈣ 不要安裝在加熱器、變壓器、大容量電阻等發熱量大的設備正上方
  ㈤ 避開陽光直射的地方
  ②強制通風式(依靠柜上部的風扇進行強制通風)
  ③強制循環式(依靠密閉結構的柜內的風扇進行強制循環通風)
  ④房間整體冷卻方式   (用空調將放置控制柜的房間整體冷卻)
 
  注意事項
  環境條件與冷卻方式的關系如下。
  將控制柜設置在粉塵少的房間內→ ①或②
  設置在有粉塵的地方 → ③或④
 
  使用風扇時的對策
  1 在外部空氣的吸入口安裝空氣過濾器,采取防止灰塵進入的措施
  2 空氣過濾器要定期用水清洗
  3 防備風扇及空調發生故障,可采取在PLC的附近安裝溫度感應器以發出報警的對策
 
  低溫
  在寒冷地帶等地方,早晨開機時溫度低于0℃時,可在柜內安裝小容量的空間加熱器,將柜內空氣預熱到5℃左右。此外,由于PLC電源在通電狀態下發熱,所以不要關斷電源。
 
濕度
  為了保持PLC的絕緣特性,通常必須在相對濕度為35%~85%的范圍內使用。特別是冬季暖氣時通時斷,有時會因急劇的溫度變化而造成結露,導致短路而引起誤動作。有此類危險的時候需要在夜間保持電源接通、或者在控制柜內設置加熱器進行微加熱等,以防止結露現象。
 
振動、沖擊
  將PLC按照環境試驗方法(電氣電子)中的正弦波振動試驗法(JISC0040/IEC68-2-6)及沖擊試驗法(JIS C0041/IEC68-2-27)進行試驗,在一般規格的振動沖擊下,不應發生誤動作,但是,不要設置在經常有振動沖擊,特別是這種振動與沖擊可能直接施加在PLC或控制柜上的場所。
 
減緩振動和沖擊的方法:
  ① 對于來自外部的振動及沖擊,可將控制柜與其發生源分開。或將PLC及控制柜用防振橡膠固定
  ② 對有振動和沖擊的地方進行防振處理。
 
大氣
   在以下場所使用時,可導致連接器類的接觸不良及元件零件的腐蝕,因此有必要采取空氣凈化等對策。
   ① 在灰塵酸鐵粉多的場所及有油煙?有機溶劑等漂浮的場所,可使用內部溫度不會大幅上升的大的密閉結構的柜。
   ② 特別在有腐蝕性氣體的場所,要對控制柜進行空氣清洗(空氣凈化),通過柜內稍微加壓,防止外部腐蝕氣體的進入。
   ③ 在有可燃性氣體的場所,有可能成為火源。可安裝防爆設備或者不要在該場所使用。
 
操作空間
   在設置PLC及控制柜的時候,要考慮到使用及可操作性、同時還要考慮維護性等問題,因此請注意以下內容。
  ① 要留有易于程序操作和更換單元的空間。另外,考慮到維護,操作的安全性,盡量遠離高壓設備及動力設備設置。
  ② PLC輸入輸出單元的安裝位置應考慮到卸載工具等外圍設備的連接與操作的方便性。
  ③ PLC輸入輸出單元往往裝有維護檢查指示燈,因此要安裝到操作人員易看見、手能達到的位置。
  ④ 應用PLC的控制系統中,還要考慮以后的改造、擴展,因此要預留有1-2成的擴展空間。
  ⑤ 如果必要,可在控制柜的后面,留出600mm左右的空間來用作維護通道。
 
PLC控制柜的電氣環境
  電源、接地及噪聲(干擾)等是主要的電氣環境。在設備安裝、布線時,最重要的就是要把防止對人體的危害,并不讓電氣信號受到影響(干擾)等問題
 
PLC的設置場所
  考慮到維護操作的安全性,應與高壓設備(600V以上)及動力設備分開設置。不得已的情況下,也要盡可能將其遠離設置。
 

此文關鍵字:控制柜

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