PLC輸出點(diǎn)可靠性設(shè)計(jì)

本文基于西門子SMART系列PLC，闡述PLC輸出口與外設(shè)負(fù)載的合理搭配。在項(xiàng)目實(shí)踐中，PLC輸出口因使用不合理而損壞的比較多。PLC往往是設(shè)備控制的核心，包括硬件和軟件，且價(jià)格高，一旦內(nèi)部損壞，維修更換周期長(zhǎng)。即使家里有礦，不差錢，換新的，你有可能沒(méi)有控制程序;就是有程序，也不一定會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)配置和下載，總之對(duì)客戶來(lái)說(shuō)很麻煩，很生氣。

一. 先說(shuō)明以MOSFET為控制元件的晶體管輸出點(diǎn)，每點(diǎn)輸出電流僅0.5A～0.7A，且沒(méi)有完善的過(guò)載、過(guò)壓保護(hù)，僅能直接驅(qū)動(dòng)電阻性直流小負(fù)載，例如，作為變頻器、伺服單元的輸入控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)狀態(tài)指示燈等。如需驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載和大功率負(fù)載，請(qǐng)務(wù)必使用固態(tài)繼電器或直流中間繼電器進(jìn)行隔離，再根據(jù)功率大小決定是否使用接觸器。

1.當(dāng)晶體管輸出點(diǎn)用于位置控制，輸出高速脈沖時(shí)，因多數(shù)伺服單元或步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器主要用于配接機(jī)床CNC系統(tǒng)，其位置指令輸入口是按5V系統(tǒng)設(shè)計(jì)的差分驅(qū)動(dòng)，而PLC的晶體管輸出H電平接近24VDC,此時(shí)需要配置合適的限流電阻，才可互連，否則將損壞伺服輸入口或PLC輸出口，如圖一所示，2.7K電阻就是限流電阻。

2.交流或直流固態(tài)繼電器均內(nèi)置有完善的過(guò)電壓保護(hù)電路，以吸收浪涌電壓、反電動(dòng)勢(shì)，且可以實(shí)現(xiàn)DC到AC隔離轉(zhuǎn)換。當(dāng)控制頻繁動(dòng)作的液壓電磁閥、電磁鐵、氣動(dòng)閥、單相電機(jī)等小功率負(fù)載時(shí)，一般均用固態(tài)繼電器對(duì)PLC進(jìn)行保護(hù)隔離、功率轉(zhuǎn)換及直流電到交流電轉(zhuǎn)換。如圖二、圖三所示。

3.對(duì)于大功率交流負(fù)載，可以通過(guò)直流繼電器控制交流接觸器加以實(shí)現(xiàn)，要注意的是繼電器需選用帶續(xù)流二極管的型號(hào)，最好還含有動(dòng)作指示燈;交流接觸器選用帶阻容保護(hù)模塊的型號(hào)，以提高系統(tǒng)可靠性和抗干擾性能，如圖四所示。

也可以用交流固態(tài)繼電器控制交流接觸器線圈的方式加以實(shí)現(xiàn)，此時(shí)可選用不帶阻容模塊的接觸器，因?yàn)榻涣鞴虘B(tài)繼電器內(nèi)部含有類似電路，如圖五所示。

PLC繼電器型輸出點(diǎn)，為其內(nèi)部微型繼電器輸出的NO干接點(diǎn)，既可控制交流負(fù)載，也可用于控制直流負(fù)載，但驅(qū)動(dòng)能力很差，每點(diǎn)輸出電流僅0.5A~2A 。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，觸點(diǎn)直流電源用DC24V，交流電源用AC220V。需要注意的是觸點(diǎn)交流電源不能用AC380V，因?yàn)?80V電壓對(duì)于微型繼電器而言，是很不安全的。1.對(duì)于阻性直流小負(fù)載及伺服單元的控制信號(hào)，可用PLC輸出觸點(diǎn)直接控制，但需要在緊靠電源處加裝穿線管式熔斷器，以防導(dǎo)線破皮短路及元件短路時(shí)，不致?lián)p壞PLC輸出點(diǎn)，如圖一、圖二所示，F(xiàn)U1、FU2即為穿線管式熔斷器。

2.對(duì)于交流小負(fù)載，一般不能用PLC觸點(diǎn)直接驅(qū)動(dòng)。因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場(chǎng)交流小負(fù)載供電電壓為AC220V或AC380V，負(fù)載本身電流并不大，但發(fā)生短路時(shí)電流很大，如用PLC輸出點(diǎn)直接控制，觸點(diǎn)會(huì)瞬間熔化粘結(jié)在一起或整個(gè)微型繼電器燒焦。為了保護(hù)PLC輸出點(diǎn)，均采用直流繼電器進(jìn)行隔離，再用繼電器NO觸頭去控制交流小負(fù)載，即使直流繼電器燒壞，更換也方便，損失小速度快，如圖三所示。為了提高整個(gè)系統(tǒng)可靠性，交流電源側(cè)要加裝單相斷路器，以提供短路和過(guò)載保護(hù)，如圖三中的QF1所示。

3.對(duì)于大功率負(fù)載，一般用交流接觸器進(jìn)行控制，此時(shí)可用PLC輸出觸點(diǎn)直接控制接觸器線圏。需要注意的是，接觸器應(yīng)選用帶阻容吸收模塊的型號(hào)，AC220控制電源側(cè)要加裝熔斷器，如圖四所示的FU1 。為了提高整個(gè)系統(tǒng)可靠性，接觸器線圈總回路中應(yīng)串接熱保護(hù)器NC觸頭;串接缺相保護(hù)器的NC觸頭及急停按鈕的NC觸頭。以使主電路發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)斷電停機(jī)。如圖四所示的FR1、OP1及SB1 。

審核編輯：湯梓紅

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