PLC控制柜的電裝布局、接線圖和原理圖分析

1.按圖接線，這條說是最高準(zhǔn)則也不為過。首先，在接線之前就必須先仔細(xì)閱讀圖紙，充分領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)者的意圖，而不是根據(jù)個(gè)人所謂豐富經(jīng)驗(yàn)接線，如果發(fā)現(xiàn)不明之處或者矛盾之處應(yīng)該第一時(shí)間與設(shè)計(jì)師聯(lián)系確認(rèn)，直到無誤后，接線施工。

2.接線順序要清晰明了，流程簡單具有可檢查性。這一條在實(shí)際中能做到的很少，基本都是線頭一接，盒子一蓋完事。

3.多多學(xué)習(xí)接線技巧,善于靈活運(yùn)用專業(yè)工具。例如：

Q： 我們?cè)谧?a target="_blank">PLC柜時(shí)，接線板和接線端子很多，處理不好會(huì)有松動(dòng)、毛刺等現(xiàn)象，是直接剝?nèi)ゾ€皮壓入，還是使用插針，還是粘錫。

A： 單芯線剝皮后直接壓入，多芯線用冷壓端子，不建議搪錫;

Q： PLC的擴(kuò)展模塊比較多時(shí)，公共端和供電端的接線是如何處理的，是通過每個(gè)PLC模塊上的端子直接并聯(lián)至下一個(gè)模塊上，還是接至端子上，在端子排上短接呢?

A： 我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)維護(hù)設(shè)備，希望供電電源在端子上分配短接后分別引入用戶點(diǎn)(用線號(hào)管或在端子上做好標(biāo)記指明去處)，這樣直觀明了，相互之間影響小，不希望從一點(diǎn)并到另一點(diǎn)，不希望一個(gè)端子下接兩根以上的線。對(duì)于電源端子排，喜歡使用帶保險(xiǎn)的端子或端子上下之間可以斷開連接的那種，查找短路故障時(shí)非常方便。

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PLC內(nèi)外部電路

1.外部電路接線

圖1是電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制的接觸器電氣控制線路，控制邏輯由交流接觸器KM線圈、指示燈HL1、HL2、熱繼電器常閉觸頭FR、停止按鈕SB2、起動(dòng)按鈕SB1及接觸器常開輔助觸頭KM通過導(dǎo)線連接實(shí)現(xiàn)。

合上QS后按下起動(dòng)按鈕SB1，則線圈KM通電并自鎖，接通指示燈HL1所在支路的輔助觸頭KM及主電路中的主觸頭， HL1亮、電動(dòng)機(jī)M起動(dòng);按下停止按鈕SB2，則線圈KM斷電，指示燈HL1滅，M停轉(zhuǎn)。

▲圖1 電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)電氣控制線路

圖2是采用SIEMENS的一款S7系列PLC實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制的外部接線圖。主電路保持不變，熱繼電器常閉觸頭FR、停止按鈕SB2、起動(dòng)按鈕 SB1等作為PLC的輸入設(shè)備接在PLC的輸入接口上，而交流接觸器KM線圈、指示燈HL1、HL2等作為PLC的輸出設(shè)備接在PLC的輸出接口上。按制邏輯通過執(zhí)行按照電動(dòng)機(jī)全壓控制要求編寫并存入程序存儲(chǔ)器內(nèi)的用戶程序?qū)崿F(xiàn)。

▲圖2 電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)PLC控制接線圖

2.建立內(nèi)部I/O映像區(qū)

在PLC存儲(chǔ)器內(nèi)開辟了I/O映像存儲(chǔ)區(qū)，用于存放I/O信號(hào)的狀態(tài)，分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器，此外PLC其它編程元件也有相對(duì)應(yīng)的映像存儲(chǔ)器，稱為元件映像寄存器。

I/O映像區(qū)的大小由PLC的系統(tǒng)程序確定，對(duì)于系統(tǒng)的每一個(gè)輸入點(diǎn)總有一個(gè)輸入映像區(qū)的某一位與之相對(duì)應(yīng)，對(duì)于系統(tǒng)的每一個(gè)輸出點(diǎn)也都有輸出映像區(qū)的某一位與之相對(duì)應(yīng)，且系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)的編址號(hào)與I/O映像區(qū)的映像寄存器地址號(hào)也對(duì)應(yīng)。

PLC工作時(shí)，將采集到的輸入信號(hào)狀態(tài)存放在輸入映像區(qū)對(duì)應(yīng)的位上，運(yùn)算結(jié)果存放到輸出映像區(qū)對(duì)應(yīng)的位上，PLC在執(zhí)行用戶程序時(shí)所需描述輸入繼電器的等效觸頭或輸出繼電器的等效觸頭、等效線圈狀態(tài)的數(shù)據(jù)取用于I/O映像區(qū)，而不直接與外部設(shè)備發(fā)生關(guān)系。

I/O映像區(qū)的建立使PLC工作時(shí)只和內(nèi)存有關(guān)地址單元內(nèi)所存的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生關(guān)系，而系統(tǒng)輸出也只是給內(nèi)存某一地址單元設(shè)定一個(gè)狀態(tài)數(shù)據(jù)。這樣不僅加快了程序執(zhí)行速度，而且使控制系統(tǒng)與外界隔開，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

3.內(nèi)部等效電路

圖3是PLC的內(nèi)部等效電路，以其中的起動(dòng)按鈕SB1為例，其接入接口I0.0與輸入映像區(qū)的一個(gè)觸發(fā)器I0.0相連接，當(dāng)SB1接通時(shí)，觸發(fā)器 I0.0就被觸發(fā)為“1”狀態(tài)，而這個(gè)“1”狀態(tài)可被用戶程序直接引用為I0.0觸頭的狀態(tài)，此時(shí)I0.0觸頭與SB1的通斷狀態(tài)相同，則SB1接通，I0.0觸頭狀態(tài)為“1”，反之SB1斷開，I0.0觸頭狀態(tài)為“0”;

由于I0.0觸發(fā)器功能與繼電器線圈相同且不用硬連接線，所以I0.0觸發(fā)器等效為PLC內(nèi)部的一個(gè)I0.0軟繼電器線圈，直接引用I0.0線圈狀態(tài)的I0.0觸頭就等效為一個(gè)受I0.0線圈控制的常開觸頭(或稱為動(dòng)合觸頭)。

▲圖3 PLC內(nèi)部等效電路

同理，停止按鈕SB2與PLC內(nèi)部的一個(gè)軟繼電器線圈I0.1相連接，SB2閉合，I0.1線圈的狀態(tài)為“1”，反之為“0”，而繼電器線圈I0.1的狀態(tài)被用戶程序取反后引用為I0.1觸頭的狀態(tài)，所以I0.1等效為一個(gè)受I0.1線圈控制的常閉觸頭(或稱動(dòng)斷觸頭)。而輸出觸頭Q0.0、Q0.1則是PLC內(nèi)部繼電器的物理常開觸頭，一旦閉合，外部相應(yīng)的KM線圈、指示燈HL1就會(huì)接通。PLC輸出端有輸出電源用的公共接口COM。02

PLC控制系統(tǒng)

用PLC實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)電氣控制系統(tǒng)，其主電路基本保持不變，而用PLC替代電氣控制線路。

1.PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成

圖4是電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)的PLC控制系統(tǒng)基本構(gòu)成圖，可將之分成輸入電路、內(nèi)部控制電路和輸出電路三個(gè)部分。

▲圖4 PLC控制系統(tǒng)基本構(gòu)成框圖

輸入電路

輸入電路的作用是將輸入控制信號(hào)送入PLC，輸入設(shè)備為按鈕SB1、SB2及FR常閉觸頭。外部輸入的控制信號(hào)經(jīng)PLC輸入到對(duì)應(yīng)的一個(gè)輸入繼電器，輸入繼電器可提供任意多個(gè)常開觸頭和常閉觸頭，供PLC內(nèi)容控制電路編程使用。

輸出電路

輸出電路的作用是將PLC的輸出控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠驅(qū)動(dòng)KM線圈和HL1指示燈的信號(hào)。PLC內(nèi)部控制電路中有許多輸出繼電器，每個(gè)輸出繼電器除了 PLC內(nèi)部控制電路提供編程用的常開觸頭和常閉觸頭外，還為輸出電路提供一個(gè)常開觸頭與輸出端口相連，該觸頭稱為內(nèi)部硬觸頭，是一個(gè)內(nèi)部物理常開觸頭。通過該觸頭驅(qū)動(dòng)外部的KM線圈和HL1指示燈等負(fù)載，而KM線圈再通過主電路中KM主觸頭去控制電動(dòng)機(jī)M的起動(dòng)與停止。驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電源由外電部電源提供，PLC的輸出端口中還有輸出電源用的COM公共端。

內(nèi)部控制電路

內(nèi)部控制電路由按照被控電動(dòng)機(jī)實(shí)際控制要求編寫的用戶程序形成，其作用是按照用戶程序規(guī)定的邏輯關(guān)系，對(duì)輸入、輸出信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算、處理和判斷，然后得到相應(yīng)的輸出控制信號(hào)，通過控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備：電動(dòng)機(jī)M、指示燈HL1等。

用戶程序通過個(gè)人計(jì)算機(jī)通信或編程器輸入等方式，把程序語句全部寫到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。用戶程序的修改只需通過編程器等設(shè)備改變存儲(chǔ)器中的某些語句，不會(huì)改變控制器內(nèi)部接線，實(shí)現(xiàn)了控制的靈活性。

2.PLC控制梯形圖

梯形圖是一種將PLC內(nèi)部等效成由許多內(nèi)部繼電器的線圈、常開觸頭、常閉觸頭或功能程序塊等組成的等效控制線路。圖5是PLC梯形圖常用的等效控制元件符號(hào)。

▲圖5 梯形圖常用等效控制元件符號(hào)a)線圈 b)常開觸頭 c)常閉觸頭

圖6是電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)的PLC控制梯形圖，由FR常閉觸頭、SB2常閉按鈕、KM常開輔助觸頭與SB1常開按鈕的并聯(lián)單元、KM線圈等零件對(duì)應(yīng)的等效控制元件符號(hào)串聯(lián)而成。電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制梯形在形式上類似于接觸器電氣控制線路圖，但也與電氣控制線路圖存在許多差異。

▲圖6 電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制梯形圖

梯形圖中繼電器元件物理結(jié)構(gòu)不同于電氣元件

PLC梯形圖中的線圈、觸頭只是功能上與電氣元件的線圈、觸頭等效。梯形圖中的線圈、觸頭在物理意義上只是輸入、輸出存儲(chǔ)器中的一個(gè)存儲(chǔ)位，與電氣元件的物理結(jié)構(gòu)不同。

梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)不同于電氣元件

梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)與相應(yīng)存儲(chǔ)位上的保存的數(shù)據(jù)相關(guān)，如果該存儲(chǔ)位的數(shù)據(jù)為“1”，則該元件處于“通”狀態(tài)，如果該位數(shù)據(jù)為“0”，則表示處于“斷”狀態(tài)。與電氣元件實(shí)際的通斷狀態(tài)不同。

梯形圖中繼電器元件狀態(tài)切換過程不同于電氣元件

梯形圖中繼電器元件的狀態(tài)切換只是PLC對(duì)存儲(chǔ)位的狀態(tài)數(shù)據(jù)的操作，如果PLC對(duì)常開觸頭等效的存儲(chǔ)位數(shù)據(jù)賦值為“1”，就完成動(dòng)合操作過程，同樣如對(duì)常閉觸頭等效的存儲(chǔ)位數(shù)據(jù)賦值為“0”，就可完成動(dòng)斷操作過程，切換操作過程沒有時(shí)間延時(shí)。而電氣元件線圈、觸頭進(jìn)行動(dòng)合或動(dòng)斷切換時(shí)，必定有時(shí)間延時(shí)，且一般要經(jīng)過先斷開后閉合的操作過程。

梯形圖中繼電器所屬觸頭數(shù)量與電氣元件不同

如果PLC 從輸入繼電器I0.0相應(yīng)的存儲(chǔ)位中取出了位數(shù)據(jù)“0”，將之存入另一個(gè)存儲(chǔ)器中的一個(gè)存儲(chǔ)位，被存入的存儲(chǔ)位就成了受I0.0繼電器控制的一個(gè)常開觸頭，被存入的數(shù)據(jù)為“0”;如在取出位數(shù)據(jù)“0”之后先進(jìn)行取反操作，再存入一個(gè)存儲(chǔ)器的一個(gè)存儲(chǔ)位，則該位存入的數(shù)據(jù)為“1”，該存儲(chǔ)位就成了受繼電器 I0.0控制的一個(gè)常閉觸頭。

只要PLC內(nèi)部存儲(chǔ)器足夠多，這種位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作就可無限次進(jìn)行，而每進(jìn)行一次操作，就可產(chǎn)生一個(gè)梯形圖中的繼電器觸頭，由此可見，梯形圖中繼電器觸頭原則上可以無限次反復(fù)使用。

但是PLC內(nèi)部的線圈通常只能引用一次，如需重復(fù)使用同一地址編號(hào)的線圈應(yīng)慎之又慎。與PLC不同的是電氣元件中觸頭數(shù)量是有限的。

梯形圖每一行畫法規(guī)則為從左母線開始，經(jīng)過觸頭和線圈(或功能方框)，終止于右母線。一般并聯(lián)單元畫在每行的左側(cè)、輸出線圈則畫在右側(cè)，其余串聯(lián)元件畫在中間。

審核編輯：郭婷