基于台达PLC的教学系统设计

吴新友

摘要：本文介绍了基于台达PLC教学系统的可靠性设计，分析了当前我校实验系统存在的问题，不能满足学生的教学实训要求，也不能满足维修人员对PLC的维护要求，PLC外围线路保护方面的不足与传统的相比较，针对存在不足，详细阐述了该系统的设计及在实际教学中的应用。总结实训系统使用、故障检修经验，该系统在教学中取得良好的效果，充分发挥台达PLC系统的优势功能。

关键词：PLC系统；可靠性；外围保护；多电源

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0008-02

我校机电工程分院机电一体化技术专业为分院重点专业，电子电气实训中心机电一体化实训室也是省级示范实训基地，而《电气控制与PLC技术》为本专业的核心课程，PLC技术为本专业的重中之重，为顺应国家对职业教育的发展，我实训中心引入了当下中小型企业使用非常广泛的台达DVP16ES2型号可编程控制器。

而机电类专业的实验室除了正常教学，还涉及技能考证，如维修电工中级与高级、技师与高级技师等级的劳动技能的考核与鉴定。电气控制与PLC课程中也引入了台达DVP16ES200T型号的可编程控制器。该类型PLC具有适用性强、通信方便、等优点。但在学校教学应用存在以下几方面的不足：PLC输入/输出端子易磨损、易烧坏、负载输出的电源单一、带负载能力弱、维护与检修难、输出负载为接触器或交流继电器时，不能直接驱动。以上不足成为影响专业教学，学生在实践操作中容易损坏PLC，也是教学改革中必须面对的问题。针对以上出现的不足，我对台达可编程控制器DVP16ES200T型号提出建设方案、电路可行性做出分析，也结合目前自动化应用实际生产中比较科学的方法，以及符合高职学生的实际情况做出一些应对，以满足学校的硬件教学资源使用需求。

1 系统总体设计方案

该类型PLC在本校教学应用存在以下几方面的问题与不足：（1）由于使用频率高，PLC所使用的电路板接线端子易损坏，PLC端子易磨损；（2）电路故障时，输入/输出触点极易烧坏；（3）负载输出的电源单一及带负载能力弱；（4）PLC外围系统发生故障时，维护与检修难；（5）输出负载为接触器或交流继电器时，不能直接驱动。

设计方案围绕着当前实际教学中存在的以上不足加以设计，解决不同供电电源负载供电、可编程控制器自身端口易损坏、带负载能力弱以及教学系统的维护等问题，设计方案如图1所示。

1.1 保护及扩展模块的选择

选用的是8路24V直流继电器模块，根据实际要求，设计出了PLC输出端口驱动24V直流继电器电路。 PLC输出信号送至光耦，再由光信号驱动三极管，再由三极管驱动继电器线圈。当线路发生短路故障，由于PLC内部信号与继电器电气隔离，损坏也只是外加继电器模块，从而保护了PLC，光耦保护电路如图2所示。

1.2 开关电源的选择

DVP16ES2自带输出直流电源24V，但为了给可编程控制器提供更稳定、可靠的电源，以及减少PLC模块体积，所以选用了DELTA公司的S/N：D024048AZL14510378型号开关电源，输入为：100-240V～1.2A，50-60Hz。输出为：24V-2A。此开关电源体积小、重量轻，该型号的电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的，因此稳压性能好，并具有短路保护功能。

2 现场终端的方案实施

将保护模块（8-24VDC）、空气开关（DZ47LE-32 C16）、开关电源（100-240V-1.2A 50-60Hz）、（DVP16ES32）等固定在基座上，原理图及布局图如图3所示。

2.1 模块系统的布局

该线路系统的设计，从元器件布置开始，所以合理布置器件非常重要。

2.2 线路接线要求

布线应符合系统设计所规定的电气原理图及布线图的要求。并进行硬线的连接，要求硬线排列整齐，横平竖直，尽量不跳线、美观。电线两端头接线，除了与插接件相连者外，必须采用接头压接。

2.3 模块号码管使用要求

每根电线两端必须有清晰牢固的线号，每个插头、插座，每个接线端子上或安装位置处必须有清晰牢固的代号标记。

2.4 技术性能

本教学系统工作电压可采用220V/380V，PLC控制电路工作AC电压220V，继电器模块DC电压24V。开关电源的主要参数为：AC输入100-240V～1.2A，50-60Hz。额定输出24V-2A。

工作环境：温度-10度～45度，相对湿度<85%（25度）。

外形尺寸：400mmX400mmX150mm。

2.5 选择工作电压等级

在实际使用过程中，电压等级的选择主要根据现场元件及负载来选择。每一路24V继电器的输出端是独立的，故可单独加独立电压，实训过程中常见的工作电压有直流5V、12V、24V、48V几种，常见交流工作电压有110V、220V、380V三种。

3 应用

本系统可用于当前我校的机电类专业的实验室中，工具体为：电气控制课堂/实训、PLC课堂/实训、维修电工技能考证等场合。

为了提高PLC实训系统的可靠性，我们要对于该系统故障和常见部位在硬件上设置保护，以负载出现短故障为例，当负载短路时，由于光耦电气隔离作用，使短路故障不會影响上一级，即可编程器件内部。

为了验证本模块可行性，采集了不同应用场合的效果反馈，采用不同电源及负载，都能很好的运行。已基本解决由于使用频率高，导致PLC本身接线端子易损坏的问题，如出现短路故障时，由先前的PLC内部继电器烧坏转成开关电源内部的熔断器断开或是外加24V直流继电器烧坏。负载输出的电源单一及带负载能力的问题已解决，能同时驱动多种不同电压的电源。验证过程主要应用场合有：电气控制课堂/实训、PLC课堂/实训、维修电工技能考证等场合。

4 结语

由于本系统采用模块化设计方案，当出现故障时，方便地为维修人员提供准确故障分析和解决思路。本系统符合我国现阶段电子电气、机电类专业的教学中，投入本校机电一体化实训室使用一年后，证明其稳定可靠，达到预设目的，该系统还可进一步实现使用在企业产品中，具有一定推广价值。

参考文献

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