【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 來(lái)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(chǔ)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(shí)和計(jì)數(shù)等功能，適合于開(kāi)關(guān)量控制、定時(shí)和計(jì)數(shù)控制等場(chǎng)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(jì) ,采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu) ,主要由 CPU、存儲(chǔ)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(chǔ)中預(yù)先編制的控制程序，通過(guò)輸入接口采入現(xiàn)場(chǎng)信息，執(zhí)行邏輯或數(shù)值運(yùn)算，進(jìn)而通過(guò)輸出接口控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)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(jì)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(tái) PLC 至少有一個(gè) 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(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù) 據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)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(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路，與通用計(jì)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(duì)外功能，主要是通過(guò)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(hào)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(kāi)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(shí)，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(guò)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(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這一點(diǎn)是和計(jì)算機(jī)工作原理一致的。因此， PLC 的工作原理是建立在計(jì)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(shí)， CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描。如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第 一條指令開(kāi)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(kāi)始下一輪新的掃描。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。周而復(fù)始。 PLC 的掃描工作過(guò)程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段 ，并進(jìn)行周期性循環(huán)。 電源開(kāi)關(guān)和按鈕的選擇 開(kāi)關(guān)是用于接通和斷開(kāi)電路的電器。常用的開(kāi)關(guān)有刀開(kāi)關(guān)、鐵殼開(kāi)關(guān)、組合開(kāi)關(guān)和自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)。隨著社會(huì)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(kāi)斷正?；芈窏l件下的電流，并能關(guān)合在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開(kāi)斷異?；芈窏l件（包括短路條件）下的電流的開(kāi)關(guān)裝置。斷路器可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)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(kāi)關(guān)與過(guò)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(jiàn)的有 按操作方式分：有電動(dòng)操作、儲(chǔ)能操作和手動(dòng)操作 ； 按結(jié)構(gòu)分：有萬(wàn)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(dòng)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(jí)別和分?jǐn)嗄芰?從 大到小依次是：框架式 （ 萬(wàn)能式 ） 斷路器；塑殼式斷路器；小型斷路器 。 (1)框架式 （ 萬(wàn)能式 ） 斷路器 智能型 萬(wàn)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(lái)分配電能和保護(hù)線路及電源設(shè)備免受過(guò)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(dòng)作精確，避免不必要的停電，提高供電可靠性 。 萬(wàn)能式斷路器用來(lái)分配電能和保護(hù)線路及電源設(shè)備的過(guò)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(dòng)機(jī)的過(guò)載和短路。在正常條件下還可作為電動(dòng)機(jī)的不頻繁起動(dòng)之 用。 圖 36 萬(wàn)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(lái)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(cè)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(lái)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(kāi)關(guān)或支路開(kāi)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(kāi)關(guān)的位置，成為低壓配電系統(tǒng)的主要開(kāi)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(dòng)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(guò)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(chǎng)所。 圖 38 正泰小型斷路器 DZ4760 按鈕開(kāi)關(guān) 是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用十分廣泛的 主令電器 。在電氣自動(dòng)控制電路中，用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)以控制 接觸器 、 繼電器 、電磁起動(dòng)器等。 按鈕開(kāi)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(hào)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(duì)常閉觸頭和常開(kāi)觸頭，有的產(chǎn)品可通過(guò)多個(gè)元件的串聯(lián)增加觸頭對(duì)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(kāi)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(dòng)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(duì)于一般的按鈕開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)主要是使操作者能夠清晰的觀察按鈕的動(dòng)作狀態(tài)，這種按鈕一般有指示燈電源。 另一種常見(jiàn)按鈕主要運(yùn)用于機(jī)床一級(jí)流水線上，這便是我們所說(shuō)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(jiǎn)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(shí)候人們可以通過(guò)快速按下此按鈕來(lái)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(guò)載保護(hù)。 根據(jù)電流超過(guò)規(guī)定值一段時(shí)間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開(kāi)；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(guò)電流 的保護(hù)器，是應(yīng)用最普遍的保護(hù)器件之一。 對(duì)熔斷器的選擇要求是： 在電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，熔斷器不應(yīng)熔斷；在出現(xiàn)短路時(shí)，應(yīng)立即熔斷；在電流發(fā)生正常變動(dòng)（如電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程）時(shí)，熔斷器不應(yīng)熔斷；在用電設(shè)備持續(xù)過(guò)載時(shí)，應(yīng)延時(shí)熔斷。對(duì)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(shí)，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(dòng)機(jī)的熔斷器，一般是考慮它們的過(guò)載保護(hù)，這時(shí)，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(dòng)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(dòng)機(jī)，除過(guò)載保護(hù)外， 包裝生產(chǎn)線的 PLC 控制 16 還應(yīng)考慮短路時(shí)分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?。若短路電流較小時(shí)，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(shí)的分?jǐn)嗄芰?。?dāng)短路電流較大時(shí)， 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(shí)，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(wú)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(guò)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(kāi)斷正常電流及規(guī)定的過(guò)載電流的開(kāi)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(guò)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，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(kāi)觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。 它的控制對(duì)象主要是電動(dòng)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(shí)，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將動(dòng)鐵芯吸 包裝生產(chǎn)線的 PLC 控制 17 合，由于觸頭系統(tǒng)是動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的，因此動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)觸片同時(shí)運(yùn)行，觸點(diǎn)閉合，從而接通電源 。當(dāng)線圈斷電時(shí)，吸力消失，動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離，使主觸頭斷開(kāi)，切斷電源。 由于控制系統(tǒng)的主電路中有兩臺(tái)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(gè)電動(dòng)機(jī)的功率情況，系統(tǒng)選擇的型號(hào)為 CJX2D09。 市場(chǎng)上有多種接觸器，在這里我們運(yùn)用國(guó)產(chǎn) CJX2D09 型號(hào)交流接觸器。 圖 313 國(guó)產(chǎn) CJX2D09 圖 314 西門子 3TF 系列交流接觸器 市場(chǎng)上還有一種常見(jiàn)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(shù)脂，耐弧好，不會(huì)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(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制 電路 斷開(kāi)，從而使接觸器失電， 主電路 斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn) 電動(dòng)機(jī) 的過(guò)載保護(hù)。繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(tái)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過(guò)程中，若機(jī)械出現(xiàn)不正常的