【文章內(nèi)容簡介】 來分， PLC 可分為微型、小型、中型、大型和超大型五類。小型 PLC 的存儲器容量一般在 2KB～ 4KB 之間， I/O 點(diǎn)數(shù)一般在64～ 128 之間。小型 PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時和計數(shù)等功能，適合于開關(guān)量控制、定時和計數(shù)控制等場合，常用于代替繼電器控制的單機(jī)線路中。 （ 3） PLC 按功能分類 PLC 根據(jù)功能可分為低檔機(jī)，中檔機(jī)和高檔機(jī)。 包裝生產(chǎn)線的 PLC 控制 11 PLC的結(jié)構(gòu) PLC 是專為工業(yè)控制而設(shè)計 ,采用了典型的計算機(jī)結(jié)構(gòu) ,主要由 CPU、存儲器、 采用掃描方式工作的 I/O 接口電路和電源等組成。 圖 35 PLC 硬件系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)框圖 PLC 是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，它按照用戶程序存儲中預(yù)先編制的控制程序，通過輸入接口采入現(xiàn)場信息，執(zhí)行邏輯或數(shù)值運(yùn)算，進(jìn)而通過輸出接口控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。作為一種以微處理器為核心的用作數(shù)字控制的特殊計算機(jī)，它的硬件配置與一般微機(jī)裝置類似，主要是由 CPU 模塊、輸入 /輸出模塊、電源等部分組成。 （ 1） CPU 中央處理單元 CPU 是可編程序控制器的控制中樞。 每臺 PLC 至少有一個 CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù) 據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路，與通用計算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及 有關(guān)電路。 （ 2） I/O 模塊： PLC 的對外功能，主要是通過各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系的，按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所 包裝生產(chǎn)線的 PLC 控制 12 能管理的基本配置的能力，即受最 大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 I/O 模塊集成了 PLC的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器 狀態(tài)。 輸入輸出模塊可分為：數(shù)字 I/O 接口、模擬 I/O 接口、智能 I/O 接口、通信接口、擴(kuò)展接口。 （ 3） 電源模塊： 有些 PLC 中的電源，是與 CPU 模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為 PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流 220VAC 或 110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為 24V。 PLC 的工作原理 PLC 控制 PLC 采用循環(huán)掃描工作方式，集中進(jìn)行輸入采樣，集中進(jìn)行輸出刷新。 I/O 映像區(qū)分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過程中各結(jié)果的狀態(tài)。 任務(wù)的完成是建立在其硬件的支持下，通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)的，這一點(diǎn)是和計算機(jī)工作原理一致的。因此， PLC 的工作原理是建立在計算機(jī)工作原理基礎(chǔ)上的。 PLC 是采用 “順序掃描、不斷循環(huán) ”的方式進(jìn)行工作的。即 PLC 運(yùn)行時， CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描。如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第 一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。周而復(fù)始。 PLC 的掃描工作過程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段 ，并進(jìn)行周期性循環(huán)。 電源開關(guān)和按鈕的選擇 開關(guān)是用于接通和斷開電路的電器。常用的開關(guān)有刀開關(guān)、鐵殼開關(guān)、組合開關(guān)和自動空氣開關(guān)。隨著社會和科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代工廠企業(yè)車間甚至用戶都不在運(yùn)用這些“古董”產(chǎn)品，被取而代之的是斷路器。 斷路器是指能夠關(guān)合、 承載和開斷正?；芈窏l件下的電流，并能關(guān)合在規(guī)定的時間內(nèi)承載和開斷異?；芈窏l件（包括短路條件）下的電流的開關(guān)裝置。斷路器可用來分配電能，不頻繁地啟動異步電動機(jī)，對電源線路及電動機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路，其功能相當(dāng)于 包裝生產(chǎn)線的 PLC 控制 13 熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?。目前，已獲得了廣泛的應(yīng)用。 斷路器的分類方式有多種，常見的有 按操作方式分：有電動操作、儲能操作和手動操作 ； 按結(jié)構(gòu)分：有萬能式和塑殼式；按使用類別分：有選擇型和非選擇型 ； 按滅弧介 質(zhì)分：有油浸式、六氟化硫、真空式和空氣式；按動作速度分：有快速型和普通型 ； 按極數(shù)分：有單極、二極、三極和四極等；按安裝方式分：有插入式、固定式和抽屜式等。 在這里我們主要介紹三種根 據(jù)使用級別和分?jǐn)嗄芰?從 大到小依次是：框架式 （ 萬能式 ） 斷路器；塑殼式斷路器；小型斷路器 。 (1)框架式 （ 萬能式 ） 斷路器 智能型 萬能式斷路器 適用交流 50Hz，額定電壓 380V、 660V，額定電流為 200A6300A 的配電網(wǎng)絡(luò)中 ,主要用來分配電能和保護(hù)線路及電源設(shè)備免受過載、欠電壓、短路，單相接地等故障的危害，該斷路器具有多種智能保護(hù)功 能，可做到選擇性保護(hù)，動作精確，避免不必要的停電，提高供電可靠性 。 萬能式斷路器用來分配電能和保護(hù)線路及電源設(shè)備的過載、欠電壓、短路等，在正常的條件下，可作為線路的不頻繁轉(zhuǎn)換之用。 1250A以下的斷路器在交流 50Hz 電壓 380V 的網(wǎng)絡(luò)中可用作保護(hù)電動機(jī)的過載和短路。在正常條件下還可作為電動機(jī)的不頻繁起動之 用。 圖 36 萬能式斷路器 圖 37 西門子塑殼斷路器 3VL 系列 (2)塑殼式斷路器 塑殼斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)越來越普遍。塑殼式斷路器不僅功能強(qiáng)大、性能優(yōu)良，和 各種電器部件的兼容性也很好。塑殼式斷路器可以和漏電器、測量模塊、電操模塊等功能單元配合使用。 塑殼斷路器憑借著種種優(yōu)點(diǎn)，在低壓配電系統(tǒng)中起到了越來越重要的作用。目前，塑殼式斷路器常被用作低壓電路的終端開關(guān)或支路開關(guān)。塑殼式斷路器已 包裝生產(chǎn)線的 PLC 控制 14 經(jīng)在一定程度上，逐步取代了熔斷器和閘刀開關(guān)的位置，成為低壓配電系統(tǒng)的主要開關(guān)。 塑殼斷路器 隨著應(yīng)用需求的變化和技術(shù)的發(fā)展，額定電流的覆蓋范圍逐步增大，目前普通塑殼斷路器的額定電流可以達(dá)到 1250A，足以滿足 工業(yè)供電線路的使用需求。塑殼式斷路器較常應(yīng)用于工業(yè)配電系統(tǒng)，如電動機(jī)回路、出線回路等。 (3)小型斷路器 小型斷路器 適用于交流 50/60Hz 額定電壓 230/400V，額定電流至 63A線路的過載和短路保護(hù)之用，也可以在正常情況下作為線路的不頻繁操作轉(zhuǎn)換之用 。 小型斷路器主要用于工業(yè)、商業(yè)、高層和民用住宅等各種場所。 圖 38 正泰小型斷路器 DZ4760 按鈕開關(guān) 是一種結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用十分廣泛的 主令電器 。在電氣自動控制電路中，用于手動發(fā)出控制信號以控制 接觸器 、 繼電器 、電磁起動器等。 按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)種類很多，可分為普通撳鈕式、蘑菇頭式、自鎖式、自復(fù)位式、旋柄式、帶指示燈式、帶燈符號式及鑰匙式等，有單鈕、雙鈕、三鈕及不同組合形式，一般是采用積木式結(jié)構(gòu)，由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼等組成，通常做成復(fù)合式， 有一對常閉觸頭和常開觸頭，有的產(chǎn)品可通過多個元件的串聯(lián)增加觸頭對數(shù)。 按鈕的分類方式很多，生產(chǎn)廠家也很多，下面我們主要介紹幾種常用的按鈕開關(guān)。 正泰 NP4 系列按鈕適用于交流 50Hz 或 60Hz、電壓至 380V，直流工作電壓至 220V 的電路控制系統(tǒng)中。作為電磁起動器、接觸器、繼電器及其它電氣線路的控制之用。 包裝生產(chǎn)線的 PLC 控制 15 圖 39 正泰 NP4 按鈕 圖 310 帶燈指示按鈕 還有一種工廠企業(yè)里常用的一種帶燈按鈕，這種按鈕相對于一般的按鈕開關(guān)來說主要是使操作者能夠清晰的觀察按鈕的動作狀態(tài)，這種按鈕一般有指示燈電源。 另一種常見按鈕主要運(yùn)用于機(jī)床一級流水線上，這便是我們所說的急停按鈕。 急停按鈕也可以稱為 “緊急停止按鈕 ”，業(yè)內(nèi)簡稱急停按鈕。顧名思義急停按鈕就是當(dāng)發(fā)生緊急情況的時候人們可以通過快速按下此按鈕來達(dá)到保護(hù)的措施。 熔斷器的選擇 熔斷器 其實(shí)就是一種短路保護(hù)器 ， 主要進(jìn)行短路保護(hù)或嚴(yán)重過載保護(hù)。 根據(jù)電流超過規(guī)定值一段時間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開；運(yùn)用這種原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于高 低壓配電 系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及用電設(shè)備中，作為短路和 過電流 的保護(hù)器，是應(yīng)用最普遍的保護(hù)器件之一。 對熔斷器的選擇要求是： 在電氣設(shè)備正常運(yùn)行時，熔斷器不應(yīng)熔斷；在出現(xiàn)短路時，應(yīng)立即熔斷；在電流發(fā)生正常變動（如電動機(jī)起動過程）時，熔斷器不應(yīng)熔斷；在用電設(shè)備持續(xù)過載時，應(yīng)延時熔斷。對熔斷器的選 用主要包括類型選擇和熔體額定電流的確定。 選擇熔斷器的類型時，主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小。 例如，用于保護(hù)照明和電動機(jī)的熔斷器，一般是考慮它們的過載保護(hù)，這時，希望熔斷器的熔化系數(shù)適當(dāng)小些。所以容量較小的照明線路和電動機(jī)宜采用熔體為鉛鋅合金的 RC1A 系列熔斷器，而大容量的照明線路和電動機(jī)，除過載保護(hù)外， 包裝生產(chǎn)線的 PLC 控制 16 還應(yīng)考慮短路時分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?。若短路電流較小時，可采用熔體為錫質(zhì)的RCIA 系列或熔體為鋅質(zhì)的 RM10 系列熔斷器。用于車間低壓供電線路的保護(hù)熔斷器，一般是考慮短路時的分?jǐn)嗄芰?。?dāng)短路電流較大時， 宜采用具有高分?jǐn)嗄芰Φ?RL1 系列熔斷器。當(dāng)短路電流相當(dāng)大時，宜采用有限流作用的 RT0 系列熔斷 器。 熔斷器有高壓熔斷器和低壓熔斷器熔之分，在這里我們運(yùn)用的是 380V電壓，主要介紹低壓熔斷器。低壓熔斷器種類很多，有插入式（ RC 型），螺旋式（ RL 型），無填料密閉管式（ RM 型），有填料封閉管式（ RT 型）及高分段能力的 NT 型等。 RT14 系列高分?jǐn)嗄芰τ刑盍蠄A柱型熔斷器符合 GB1353 IEC6026VDE0636 標(biāo)準(zhǔn) ! 適用于交流 50Hz，額定 電壓 交流 380/500V，額定電流至 63A 的配電線路中，作過載和短 路保護(hù)。 圖 311 RT 系列熔斷器 圖 312 NT 型熔斷器 接觸器和熱繼電器的選擇 接觸器 接觸器（ Contactor）狹義上是指能頻繁關(guān)合、承載和開斷正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關(guān)合裝置 。它應(yīng)用于電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。 它的控制對象主要是電動機(jī)、電熱設(shè)備、電焊機(jī)及電容器組等。 接觸器分為直流接觸器和交流接觸器，在該系統(tǒng)中我們運(yùn)用交流接觸器，下面我們主要介紹一下交流接觸器。 交流接觸器工作原理為 ,當(dāng)線圈通電時，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將動鐵芯吸 包裝生產(chǎn)線的 PLC 控制 17 合，由于觸頭系統(tǒng)是動鐵芯聯(lián)動的，因此動鐵芯帶動三條動觸片同時運(yùn)行，觸點(diǎn)閉合，從而接通電源 。當(dāng)線圈斷電時，吸力消失，動鐵芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離，使主觸頭斷開，切斷電源。 由于控制系統(tǒng)的主電路中有兩臺電機(jī)，需要選擇與之匹配的接觸器去控制電機(jī)的通斷情況。這里我選擇的是交流接觸器。根據(jù)主電路中各個電動機(jī)的功率情況，系統(tǒng)選擇的型號為 CJX2D09。 市場上有多種接觸器，在這里我們運(yùn)用國產(chǎn) CJX2D09 型號交流接觸器。 圖 313 國產(chǎn) CJX2D09 圖 314 西門子 3TF 系列交流接觸器 市場上還有一種常見接觸器，那就是西門子生產(chǎn)的接觸器，西門子接觸器主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 安全性能好，導(dǎo)電部件不外露 ； 體積小，重量輕，滅弧罩材料采用不飽和樹脂，耐弧好，不會碎裂 ； 滅弧室呈封閉型，飛弧距離小，可縮小電氣箱體寸；主觸頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，觸頭磨損 小，電壽命增加 ； 電磁鐵工作可靠，損耗少，噪音小，且具有很高的機(jī)械度；操作頻率和控制容量高 。 熱繼電器 熱 繼電器 是由流入熱元件的 電流 產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時，就推動連桿動作，使控制 電路 斷開，從而使接觸器失電， 主電路 斷開，實(shí)現(xiàn) 電動機(jī) 的過載保護(hù)。繼電器作為電動機(jī)的過載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu) 點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。 主電路中有兩臺電機(jī)，電動機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過程中，若機(jī)械出現(xiàn)不正常的