1.輸入回路接線
輸入電路是plc接收開關(guān)量、模擬量等輸入信號(hào)的端口,其元器件質(zhì)量和接線方式是影響控制系統(tǒng)可靠性的重要因素。以開關(guān)量輸入為例,按鈕、行程開關(guān)的觸點(diǎn)接觸要保持良好狀態(tài),接線要牢固可靠。機(jī)械限位開關(guān)是容易產(chǎn)生故障的元件,設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量選用可靠性高的接近開關(guān)代替機(jī)械限位開關(guān)。此外,按鈕觸點(diǎn)的選擇也會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性。在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量選用可靠性高的元器件,對(duì)于模擬量輸入信號(hào)來說,常用的有4~20ma、0~20ma直流電流信號(hào)以及0~5v、0~10v直流電壓信號(hào),電源電壓為直流24v。
常用開關(guān)量輸入模塊的信號(hào)類型有三種:直流輸入、交流輸入和交流/直流輸入。plc一般接收行程開關(guān)、限位開關(guān)等輸入的開關(guān)量信號(hào)。輸入接線端子是plc與外部傳感器負(fù)載轉(zhuǎn)換信號(hào)的端口。輸入接線一般指外部傳感器與輸入端口的接線。
輸入器件可以是任何無源的觸點(diǎn)或集電極開路的npn管。輸入器件接通時(shí),輸入端接通,輸入線路閉合,同時(shí)輸入指示的發(fā)光二極管亮。輸入端的一次電路與二次電路之間采用光電耦合器隔離。二次電路帶rc濾波器,以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或從輸入線路竄入的電噪聲引起plc誤動(dòng)作。若在輸入觸點(diǎn)電路中串聯(lián)二極管,串聯(lián)二極管上的電壓應(yīng)小于4v。若使用帶發(fā)光二極管的舌簧開關(guān),串聯(lián)二極管的數(shù)目不能超過兩只。另外,對(duì)于輸入接線還應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn):
輸入接線一般不要超過30m。但如果環(huán)境干擾較小,電壓降不大時(shí),輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。
輸入、輸出線不能用同一根電纜,輸入、輸出線要分開。
plc所能接收的脈沖信號(hào)的寬度應(yīng)大于掃描周期。
2.plc控制系統(tǒng)的輸入回路
各廠家對(duì)plc的輸入電壓和電流都有規(guī)定,如日本三菱公司f7n系列plc的輸入值為dc 24v、7ma,啟動(dòng)電流為4.5ma,關(guān)斷電流小于1.5ma,因此,當(dāng)輸入回路串有二極管或電阻(不能完全啟動(dòng)),或者有并聯(lián)電阻或有漏電流時(shí)(不能完全切斷),就會(huì)有誤動(dòng)作,靈敏度下降,對(duì)此應(yīng)采取措施。另一方面,當(dāng)輸入器件的輸入電流大于模塊的最大輸入電流時(shí),也會(huì)引起誤動(dòng)作,應(yīng)采用弱電流的輸入器件,并且選用共漏型輸入模塊。
當(dāng)輸入信號(hào)源為晶體管或者光電開關(guān),輸出器件為雙向晶閘管或者晶體管,而外部負(fù)載又很小時(shí),會(huì)因?yàn)檫@類輸出器件在關(guān)斷時(shí)有較大的漏電流而使輸入電路和外部負(fù)載電路不能關(guān)斷,導(dǎo)致輸入與輸出信號(hào)的錯(cuò)誤。為此應(yīng)在這類輸入、輸出端并聯(lián)旁路電阻,應(yīng)按圖1所示方法接一個(gè)并聯(lián)電阻,以減小plc輸入電流和外部負(fù)載的電流。旁路電阻可按下式計(jì)算:r<um/i1
圖1 分流電阻接線圖
式中:um為輸入信號(hào)源或外部負(fù)載電壓的最大值;i1為輸入信號(hào)源或輸出晶閘管的最大漏電流,i1=0.25in;in為輸入點(diǎn)或外部負(fù)載的額定電流。
如果漏電流大于1.3ma,并聯(lián)電阻應(yīng)按下式計(jì)算:
r<eon/imax
式中:r為并聯(lián)電阻,eon為負(fù)載的工作電壓,imax為漏電流的最大值。
交流回路主要是交流模塊的輸入回路,該回路輸入的一般是1a或5a的交流電流信號(hào)以及24v或230v的交流電壓信號(hào),這些信號(hào)相對(duì)于plc控制系統(tǒng)來說都是強(qiáng)電信號(hào)。該回路的輸出部分一般是直接送給a/d轉(zhuǎn)換器標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)(0~5v,0~10v,−10~10v),由a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換后送給cpu進(jìn)行處理,所以其輸出信號(hào)是與后面的微處理器系統(tǒng)有直接聯(lián)系的弱電信號(hào)。這些強(qiáng)電信號(hào)與弱電信號(hào)之間的關(guān)系處理得不好,將對(duì)plc控制系統(tǒng)的emc帶來非常大的影響。
由于電磁干擾是直接由現(xiàn)場(chǎng)的引線進(jìn)入plc內(nèi)部的,所以信號(hào)回路要盡量短,并且不能互相交叉,以減小它們彼此之間的相互干擾。在電路設(shè)計(jì)上,信號(hào)前端應(yīng)考慮增加濾波電路,信號(hào)輸出端與a/d轉(zhuǎn)換器之間也應(yīng)該有濾波或隔離電路。信號(hào)放大電路可考慮采用差動(dòng)放大電路,以減小共模干擾帶來的影響。對(duì)于正常工作中不使用的交流通道不要讓它懸空,在其入口和出口(a/d轉(zhuǎn)換器之前)處采取短接或接地措施。
開關(guān)量回路包括開關(guān)量輸入回路,開關(guān)量輸入回路主要是采集現(xiàn)場(chǎng)一些諸如限位開關(guān)的位置等二進(jìn)制信息。開關(guān)量輸出回路主要用于將plc控制系統(tǒng)發(fā)出的指令輸出以控制相應(yīng)的對(duì)象。這些回路一般也是強(qiáng)電信號(hào)回路,而這些信號(hào)又都直接與cpu有聯(lián)系。開關(guān)量輸入信號(hào)經(jīng)過變換送入cpu進(jìn)行處理,開關(guān)量輸出信號(hào)是由cpu經(jīng)過綜合各種信息最后作出判斷并輸出的,所以必須對(duì)這些回路進(jìn)行處理,減小外來的電磁干擾對(duì)內(nèi)部弱電電路的影響。
開關(guān)量輸入回路的前級(jí)信號(hào)變換部分應(yīng)考慮進(jìn)行濾波。開關(guān)量輸入信號(hào)送給cpu之前必須進(jìn)行隔離處理,可采用光電隔離,而且兩級(jí)光電隔離效果會(huì)比較好??稍陂_關(guān)量輸入板的出口處和cpu板的入口處各設(shè)一級(jí)光電隔離。
信號(hào)的工作頻率小于1mhz的低頻電路可采用一點(diǎn)接地,當(dāng)信號(hào)頻率大于10mhz時(shí),如用一點(diǎn)接地,其地線長(zhǎng)度不能超過波長(zhǎng)的1/20,否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地。