浅谈可编程控制器安装接线注意问题

曹 翾，堵会晓

(平项山工业职业技术学院，河南平项山467001)

0 引言

可编程控制器(PLC)是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。但在使用时由于工业生产现场的工作环境恶劣，干扰源众多，如大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低频干扰，电焊机、电火花加工机床、电机的电刷等通过电磁耦合产生的工频干扰等，都会影响PLC的正常工作。尽管PLC是专门在现场使用的控制装置，在设计制造时已采取了很多措施，使它对工业环境比较适应，但是为了确保整个系统稳定可靠，还是应当尽量使PLC有良好的工作环境条件，正确安装操作外，注意安装和维护事项，并采取必要的抗干扰措施。

PLC的硬件主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。

对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内，其组成框图如图1所示;对于模块式PLC，各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上，其组成框图如图1所示。无论是哪种结构类型的PLC，都可根据用户需要进行配置与组合。

尽管整体式与模块式PLC的结构不尽相同，但各部分的功能作用是相同的。

需要安装的部分除了PLC外，还有电源、接地，需要接线的有:输入部分、输出部分。

1 PLC的安装接线注意事项

1.1 PLC安装注意问题

PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。PLC控制系统有良好的工作环境，可以有效地提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所:

(1)环境温度超过0～50℃的范围;

(2)相对湿度超过85%或者存在露水凝聚(由温度突变或其他因素所引起的);

(3)太阳光直接照射;

(4)有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等;

(5)有大量铁屑及灰尘;

(6)频繁或连续的振动，振动频率为10～55 Hz、幅度为0.5 mm(峰-峰);

(7)超过10 g(重力加速度)的冲击。

图1 PLC的基本结构

小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸;另一种是DIN(德国共和标准)轨道固定(适合西门子系列PLC)。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可靠，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30 mm以上间隔。如果周围环境超过55℃，要安装电风扇，强迫通风。

为了避免其他外围设备的电气干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200 mm的距离。

当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至永久损坏。

1.2 电源安装

电源是干扰进入PLC的主要途径。PLC系统的电源有两类:外部电源和内部电源。

·外部电源

是用来驱动PLC输出设备(负载)和提供输入信号的，又称用户电源，同一台PLC的外部电源可能有多种规格。外部电源的容量与性能由输出设备和PLC的输入电路决定。由于PLC的I/O电路都具有滤波、隔离功能，所以外部电源对PLC性能影响不大。因此，对外部电源的要求不高。

·内部电源

是PLC的工作电源，即PLC内部电路的工作电源。它的性能好坏直接影响到PLC的可靠性。因此，为了保证PLC的正常工作，对内部电源有较高的要求。一般PLC的内部电源都采用开关式稳压电源或原边带低通滤波器的稳压电源。

PLC供电电源为50 Hz、220 V±10%的交流电。

FX系列和FP系列可编程控制器有直流24 V输出接线端。该接线端可为输入传感(如光电开关或接近开关)提供直流24 V电源。

如果电源发生故障，中断时间少于10 ms，PLC工作不受影响。若电源中断超过10 ms或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。

对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1∶1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。

在干扰较强或可靠性要求较高的场合，应该用带屏蔽层的隔离变压器，对PLC系统供电。还可以在隔离变压器二次侧串接LC滤波电路。

1.2.1安装时注意的问题

(1)隔离变压器与PLC和I/O电源之间最好采用双绞线连接，以控制串模干扰;

(2)系统的动力线应足够粗，以降低大容量设备起动时引起的线路压降;

(3)PLC输入电路用外接直流电源时，最好采用稳压电源，以保证正确的输入信号。否则可能使PLC接收到错误的信号。

1.2.2远离高压

PLC不能在高压电器和高压电源线附近安装，更不能与高压电器安装在同一个控制柜内。在柜内PLC应远离高压电源线，二者间距离应大于200 mm。

1.2.3合理的布线

(1)I/O线、动力线及其它控制线应分开走线，尽量不要在同一线槽中布线。

(2)交流线与直流线、输入线与输出线最好分开走线。

(3)开关量与模拟量的I/O线最好分开走线，对于传送模拟量信号的I/O线最好用屏蔽线，且屏蔽线的屏敝层应一端接地。

(4)PLC的基本单元与扩展单元之间电缆传送的信号小、频率高，很容易受干扰，不能与其它的连线敷埋在同一线槽内。

(5)PLC的I/O回路配线，必须使用压接端子或单股线，不宜用多股绞合线直接与PLC的接线端子连接，否则容易出现火花。

(6)与PLC安装在同一控制柜内，虽不是由PLC控制的感性元件，也应并联RC或二极管消弧电路。

2 接线注意问题

2.1 输入接线

PLC一般接受行程开关、限位开关等输入的开关量信号。输入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的端口。输入接线，一般指外部传感器与输入端口的接线。

输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN管。输入器件接通时，输入端接通，输入线路闭合，同时输入指示的发光二极管亮。

输入端的一次电路与二次电路之间，采用光电耦合隔离。二次电路带RC滤波器，以防止由于输入触点抖动或从输入线路串入的电噪声引起PLC误动作。

若在输入触点电路串联二极管，在串联二极管上的电压应小于4 V。若使用带发光二极管的舌簧开关，串联二极管的数目不能超过两只。

另外，输入接线还应特别注意以下几点:

(1)输入接线一般不要超过30 m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。

(2)输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。

(3)可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度，应大于扫描周期的时间。

2.2 输出接线

(1)可编程控制器有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式。

(2)输出端接线分为独立输出和公共输出。当PLC的输出继电器或晶闸管动作时，同一号码的两个输出端接通。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。

(3)由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板，因此，应用熔丝保护输出元件。

(4)采用继电器输出时，承受的电感性负载大小影响到继电器的工作寿命，因此继电器工作寿命要求长。

(5)PLC的输出负载可能产生噪声干扰，因此要采取措施加以控制。

此外，对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得可编程控制器发生故障时，能将引起伤害的负载电源切断。

交流输出线和直流输出线不要用同一盘电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。