自动化控制柜和面板中可编程逻辑控制器 (PLC) 的安装和连接
可编程逻辑控制器 (PLC) 是一种特殊类型的计算机,用于自动化技术过程和对象。
PLC(英文缩写——(PLC)可编程逻辑控制器)一词是由美国Allen-Bradley公司的工程师Odo Joseph Struger于1971年引入的,他在统一PLC编程语言方面也起到了关键作用。
将算法应用于控制系统时,通常需要逻辑运算以及与传感器、执行器和人机界面的特殊通信组织。
PLC的一个重要特征是它的实时操作。这是通过使用特殊的微处理器来确保的,这些微处理器保证系统在特定时间间隔内响应请求。
PLC 通常在不利的外部条件下运行——温度、湿度、灰尘、电磁辐射、辐射。因此,没有使用普通的家用电脑作为控制。
2007年在俄罗斯。专用可编程控制器 GOST R IEC 61131-1-2016 生效。
PLC是基于 微控制器 — 具有单芯片架构的专用微处理器。微控制器可以在没有芯片组和主板、没有操作系统的情况下工作。但这种方式主要用于简单的本地自动化系统。在复杂的系统中,在特殊操作系统的控制下使用足够强大的处理器。
有关用途、设备和 PLC 类型的更多信息,请参见此处: 什么是可编程逻辑控制器
PLC的种类非常多。在自动化和电子领域,没有一家公司不生产自己的 PLC。尽管如此,所有 PLC 都通过其通用架构和用于连接外部设备的标准化接口联合在一起。
当今世界上最大的 PLC 制造商有 Siemens AG、Allen-Bradley、Rockwell Automation、Schneider Electric、Omron、Micubichi、Lovato。 PLC 由许多其他制造商生产,包括俄罗斯公司 Kontar LLC、Oven、Kontel LLC、Segnetiks、Fastwel Group、Tecon 等。
标准单块中的 PLC 外观示例如图所示。这些是来自 OWEN(俄罗斯)的 PLC 和来自 9 Siemens(德国)的 PLC。用于连接电源、传感器和执行器的连接器位于盒子的两侧。
OWEN(俄罗斯)可编程逻辑控制器PLC 63和西门子(德国)PLC
有以下类型的输入输出:离散、模拟、通用、专用和接口。
通常,离散输入用于连接处于两种状态的传感器:“主动-被动”或“开-关”。使用离散输入,您可以连接按钮、开关、限位开关、恒温器和其他设备。
控制器的离散输入 TAns 通常计算为接受电平为 +24 V DC 的标准信号。单个数字输入(+24 V 输入电压)的典型电流值约为 10 mA。
PLC 离散输出用于生成具有电气参数的输出信号作为离散输入。它们通常用于控制驱动器的开启或关闭。
根据 GOST IEC 61131-2-2012(引入日期 2014-07-01),模拟输入是一种将连续信号转换为离散二进制数以在可编程控制器系统中运行的设备。
对于模拟输入,最常见的标准直流电压范围是 –10…+ 10 V 和 0…+ 10 V。对于电流输入,范围是 0–20 mA 和 4–20 mA。
模拟输入允许将模拟传感器连接到 PLC。
根据 GOST 61131-2-2012(引入日期 2014-07-01),模拟输出是一种将二进制数转换为模拟信号的设备。
PLC 可以配备专门的 I/O,以实现持续时间测量、边沿固定、脉冲计数和电机控制。
在创建基于 PLC 的自动化系统时,这些或这些输入输出的数量是决定 PLC 功能的主要因素。
PLC 输出和外部设备的连接
根据设计和安装方法,PLC 外壳有四种版本:
- 安装在 DIN 导轨上的外壳;
- 壁挂式外壳;
- 面板版;
- 嵌入式模块化系统的开放式框架设计。
DIN 导轨安装外壳设计用于将 PLC 安装在控制柜面板上,并具有用于固定在标准 DIN 导轨上的特殊弹簧锁。
壁挂式外壳通常按照防尘和防潮标准制造,并具有用于连接外部电线(电源和信号)的内置密封密封件。
当PLC安装在自动化柜的入口门时,使用面板版PLC。面板 PLC 通常具有触摸屏显示器,显示自动化生产线或本地自动化系统的助记符图,并用于由操作员输入控制参数。
开放式 PLC 用于创建嵌入式(机载)自动化系统。在这种情况下,PLC 是一块印刷电路板,带有一组用于连接外部设备的连接器和用于连接到其他电路板的紧固件。
连接器可以用电线连接到螺钉夹下的 PLC 或可拆卸的。后者在维护方面具有明显的优势,例如在更换 PLC 时。在这种情况下,不可能混淆电线的连接。然而,双接头的使用增加了PLC的成本,这就是为什么制造商在PLC中更多地使用螺纹连接线而不是可拆卸的连接线。
整体式 PLC 通常在控制柜的前面板安装有内置或远程显示器。它们可以是图形的、合成的或感官的。
下图是一个内置LCD显示屏和键盘的PLC,用于在本地设置控制算法的参数。
PLC 连接器的触点使 PLC 用户能够连接各种类型的传感器:模拟传感器、离散传感器以及执行器和 I/O 设备。
此外,PLC 具有一组标准接口,用于使用不同类型的通信通道(有线、无线电、互联网)实现分布式自动化系统的工具。
可编程逻辑控制器是生产各种用途的自动化机柜(或面板)的基础。
机柜面板上的自动化元件安装是根据电路设计进行的,该电路设计是根据每个系统的规范单独开发的。
自动化机柜安装技术在配电箱中提供电源线和信号线的单独布线(例如,相对于安装面板,电源线在右盒中,信号线在左盒中),电线的强制标记,根据到项目,并用特殊端子压接电线的末端。
自动化机柜可能具有内置空调或加热器以提供内部温度控制。
基于PLC的自动化柜
几乎所有的现代 PLC 都有一个内置的开关电源,可以从 110 到 265 伏交流电压范围内的外部电源(AD-DC 电压转换器)或直流电源(DC-DC 电压转换器)提供电源。
开关电源有许多内置的自动保护功能:短路、过热和过载。
典型的 PLC 电源连接需要预先安装浪涌抑制滤波器。脉冲电源的选择是根据所需的能量消耗值和额定功率所需的输出值来进行的。
如果输入电压的主要来源由于事故或故障而被切断,则可以通过不间断电源确保设备或系统的运行或正常关闭。
PLC 的防护等级使用 IP 标记(防护等级)进行加密。 IP 直译为入口防护等级。目前,这是保护设备免受外部环境影响的最常见的命名系统。用于以几何尺寸表示防止各种物理颗粒渗入设备,包括灰尘和水。
PLC 外壳以及安装它们的机柜或面板可能具有一定程度的保护。
自动化机柜和面板中特定可编程逻辑控制器 (PLC) 的安装和连接必须按照制造商的说明进行。
带可编程逻辑控制器的自动化面板图片: