關(guān)于PLC的特點以及工業(yè)現(xiàn)場中PLC的保護解決方案詳解

PLC即Programmable logic Controller，意為可編程邏輯控制器，它是一種數(shù)字運算操作的電子控制系統(tǒng)，專門為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計，具有極高的抗干擾能力和和可靠性。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算順序控制及定時計數(shù)等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬量輸入/輸出控制各種類型的生產(chǎn)操作過程。

PLC的一個顯著特點就是I/O多，這就意味著PLC的適應(yīng)能力強，即使用戶因為產(chǎn)品更新?lián)Q代等因素，造成控制流程圖改變了，通常也只要修改控制流程圖，無需修改PLC硬件的接線，因此PLC在工業(yè)控制現(xiàn)場得到了極大的應(yīng)用。

從組成結(jié)構(gòu)形式上可以將PLC分為兩類：一類是一體化整體式PLC，其特點是電源、 中央處理單元、I/O接口都集成在一個機殼內(nèi)。另一類是標(biāo)準(zhǔn)模板式結(jié)構(gòu)化的PLC，其特點是電源模板、中央處理單元模板、I/O模板等在結(jié)構(gòu)上是相互獨立的，可根據(jù)具體的應(yīng)用要 求，選擇合適的模板，安裝在固定的機架或?qū)к壣?，?gòu)成一個完整的PLC應(yīng)用系統(tǒng)。

PLC在工業(yè)現(xiàn)場實際使用的過程中，由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境較惡劣，接線工作量較大，難免會有接線錯誤，往往會將有功率限制的I/O端口，誤接短路，造成端口過流燒毀，因此，PLC的每個I/O端口都很有必要設(shè)計過流保護措施，放置自恢復(fù)保險絲PPTC在每個I/O端口處，以避免誤接短路事故的發(fā)生。這樣，如果調(diào)試人員不小心在I/O端口短路，自恢復(fù)保險絲PPTC將會立刻啟動保護，限制了I/O端口整個回路的工作電流，保護了PLC的主板。當(dāng)故障排除，自恢復(fù)保險絲PPTC又很快自動恢復(fù)到低阻值狀態(tài)，PLC又可以正常工作。

PLC使用中，I/O端口分?jǐn)?shù)字量和模擬量端口，對于輸入端口，又分?jǐn)?shù)字量輸入端口和模擬量輸入端口。對于PLC電流模擬量輸入端口，還需注意過壓保護。因為在電流模擬量I/O口中，有一個取樣電阻，通常為高精度的250 歐姆，當(dāng)PLC輸入電流比如4~20mA的電流信號時，電流通過I/O端口250歐姆電阻后，在PLC內(nèi)部形成1~5V的電壓信號。由于PLC的DC電源通常為24V，PLC測試或者在現(xiàn)場調(diào)試的時候，調(diào)試者很容易將24V電源接到PLC的模擬量輸入I/O端口，如果沒有保護的話，250歐姆取樣電阻長時間接24V電源，在取樣電阻上的功耗就會大量增加（由公式V2/R決定），這樣取樣電阻就會損壞。一個可能的保護解決方案就是電路中增加一個Zener管（或者TVS管）和取樣電阻并聯(lián)，由Zener管來保護取樣電阻。但是隨之而來的問題就是，Zener管（或者TVS管）它們是瞬態(tài)電壓抑制器，對于瞬態(tài)電壓，它們有良好的保護特性，但是對于長時的過壓保護，它們也無能為力。TE connectivity的PPTC+Zener或者PolyZen可以提供一個完整的解決方案。

TE公司的PolyZen器件集成了齊納二極管精密過壓保護元件，能夠和內(nèi)部的PPTC過流保護元件起協(xié)同保護作用。在出現(xiàn)持續(xù)的高功率狀態(tài)（過壓事件）時， 由于PPTC和Zener器件之間無縫的熱耦合性能，PolyZen器件中的PPTC可以感測Zener管的溫度，當(dāng)Zener管處于長時間過壓而溫度增加時，PPTC的溫度也會升高，由于PPTC是一個正溫度系數(shù)的溫度敏感電阻，PPTC電阻會溫度的增加迅速從低電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變到高電阻狀態(tài)，限制了電流并保護了Zener管。