PLC 及硬件电路
控制系统的可靠性在很大程度上依赖于硬件电路的设计, 其中包括 PLC 的使用环境、 安装、 电源、 输入、 输出电路等。
(1)PLC 的接地
良好的接地是保证 PLC 安全可靠运行的重要条件, PLC 系统接地的基本原则是单点接地, 即将整个装配表面接到低阻抗地的参考点, 这个连接应具有极低的直流电阻(<100 欧姆)和高频阻抗。 为了抑制附加在电源及输入线、 输出线的干扰, 应给 PLC 接专用地线, 并且接地点要与其他设备分开。此外, 接地线要足够粗,接地电阻要小, 接地点应尽可能靠近 PLC。
(2)PLC 的安装环境
PLC 在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施, 可直接在工业环境中应用。目前 PLC 的整机平均无故障工作时间一般可达 5～10 万小时。但工作环境过于恶劣或安装使用不当时, 可靠性会降低。PLC 使用环境温度通常在 0～55℃范围,应避免阳光直射, 安装位置应远离发热量大的器件, 保证足够大的散热空间和通风条件。环境湿度一般应小于 85%, 以保证 PLC有良好的绝缘。在含有腐蚀性气体、 浓雾或粉尘的场合, 需将 PLC封闭安装。如果 PLC 安装位置有强烈的震动源, 应采取相应的减振措施, 避免有过度的振动和冲击。
(3)PLC 的输入设备
开关量输入信号, 常用的有按钮、 选择开关、 行程开关、 限位开关、 接触器或继电器的常开、 常闭触点等, 其器件质量的优劣、接线方式以及是否牢固可靠是影响控制系统可靠性的重要因素。器件触点接触要保持在良好状态, 接线要牢固可靠。设计时, 应尽量选用可靠性高的元器件。模拟量输入信号常用的有 4～20mA、0～20mA直流电流信号;0～5V、 0～10V直流电压信号。电源为直流 24V。 在布线时, PLC 的交流线与直流线应分开走线。 开关量与模拟量的输入 / 输出线也要分开敷设, 后者最好使用屏蔽线。此外 PLC 基本单元与扩展单元之间的传送信号易受干扰, 其传送电缆不能与别的线敷设在同一管道内。输入 / 输出线与系统动力线更要分开布线, 并保持一定距离。PLC 的开关量和模拟量输入信号, 由于噪声的干扰、 开关的误动作、 模拟信号误差等因素的影响, 会形成输入信号的错误, 严重时将引起程序判断失误, 造成误动作。 所以应选择可靠性高的电路设计,并在软件编程时采取措施来抑制错误信息, 提高系统的可靠性。
(4)PLC 的输出电路
对于开关量输出来说, PLC 的输出有继电器输出、晶闸管输出、 晶体管输出 3 种形式, 具体选用哪种形式的输出,应根据负载要求来决定。选择不当会降低系统可靠性, 严重时可能导致系统不能正常工作。如晶闸管输出只能用于交流负载, 晶体管输出只能用于直流负载。此外, PLC 的输出端子带负载能力是有限的, 如果超过了规定的最大限值, 必须外接继电器或接触器, 才能正常工作。PLC 输出电流的额定值是与负载性质有关的。额定负载电流还与温度有关, 当工作环境温度高时, 额定负载电流相应减小。
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