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PLC電纜設(shè)計(jì)與鋪設(shè)-電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)

一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境都比較惡劣。例如，現(xiàn)場(chǎng)的各種動(dòng)力線會(huì)通過(guò)電磁耦合產(chǎn)生干擾;電焊機(jī)、火焰切割機(jī)和中動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生高頻火花電流造成干擾;高速電子開關(guān)的接通和關(guān)斷將產(chǎn)生高次諧波，從而形成高頻干擾;大功率機(jī)械設(shè)備的啟停、負(fù)載的變化將引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，產(chǎn)生低頻干擾，這些干擾都會(huì)通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連的電纜引入可編程控制器組成的系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)的安全可靠工作。所以合理地設(shè)計(jì)、選擇和鋪設(shè)電纜在可編程控制器系統(tǒng)中十重要，

??對(duì)可編程控制器組成的系統(tǒng)而言，電纜包括供電系統(tǒng)的動(dòng)力電纜及各種開關(guān)量、模擬量高速脈沖、遠(yuǎn)程通信等信號(hào)電纜。一般情況下，對(duì)系統(tǒng)供電系統(tǒng)的動(dòng)力電纜和距離比較近的開關(guān)量信號(hào)使用的電纜無(wú)特殊要求;對(duì)模擬量信號(hào)、高速脈沖信號(hào)以及開關(guān)量比較遠(yuǎn)時(shí)，為防止干擾信號(hào)，系統(tǒng)的控制精度，通常選用雙層屏蔽電纜;對(duì)通信用的電纜一般采用廠家提供的電纜，也可采用帶屏蔽的雙絞線電纜。電纜屏蔽層的可靠接地。

??傳輸線之間的相互干擾是數(shù)字控制系統(tǒng)中較難解決的問(wèn)題，這些干擾主要來(lái)自傳輸導(dǎo)線間分布電容、電感引起的電磁耦合。防止這種干擾的有效方法，使信號(hào)線遠(yuǎn)離動(dòng)力線或電網(wǎng):將動(dòng)力線、控制線和信號(hào)線嚴(yán)格分開，分別布線。無(wú)論是在可編程控制器控制柜中的接線，還是在控制柜與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的接線，都注意防止動(dòng)力線、控制線和信號(hào)線之間的干擾。

??PLC輸出端的保護(hù)

??當(dāng)可編程控制器的輸出負(fù)載為電感性負(fù)載時(shí)，為了防止負(fù)載關(guān)斷產(chǎn)生的高電壓對(duì)可編程控制器輸出點(diǎn)的損害，應(yīng)對(duì)輸出點(diǎn)加以保護(hù)電路，保護(hù)電路的主要作用是抑制高電壓的產(chǎn)生:

??當(dāng)負(fù)載為交流感性負(fù)載時(shí)，可在負(fù)載兩端并聯(lián)壓敏電阻，或者并聯(lián)阻容吸收電路。如圖9-23(a)所示，阻容吸收電路可選0.5W、100~120Ω的電阻和0.1pF的電容;當(dāng)負(fù)載為直流感性負(fù)載時(shí)，可在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管或齊納二極管(可滿足更快的關(guān)斷速度要求)加以抑制，如圖9-23(b)所示，續(xù)流二極管可選額宗電流為1A左右的二極管。

??圖9-23 PLC輸出端的保護(hù)

PLC幾種結(jié)構(gòu)形式及其特點(diǎn)

　　1 ． 單元式

　　單元式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊。它將所有的電路都裝入一個(gè)模塊內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)整體，這樣體積小巧、成本低、安裝方便。

FX2 系列可編程控制器由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊適配器等四種產(chǎn)品構(gòu)成。僅用基本單元或?qū)⑸鲜龈鞣N產(chǎn)品組合起來(lái)使用均可。

　 　基本單元（ M ）：內(nèi)有 CPU 與存貯器，為裝置。

　　擴(kuò)展單元（ E ） : 要增加I／O點(diǎn)數(shù)時(shí)使用的裝置。

　　可利用擴(kuò)展模塊，以 8 為單位增加輸入／輸出點(diǎn)數(shù)。也可只增加輸入點(diǎn)數(shù)或只增加輸出點(diǎn)數(shù)，因而使輸入／輸出的點(diǎn)數(shù)比率改變。

　　2 ．模塊式

　　模塊式可編程控制器采用搭積木的方式組成系統(tǒng)，在一塊基板上插上 CPU 、電源、I／O模塊及特殊功能模塊，構(gòu)成一個(gè)總I／O點(diǎn)數(shù)很多的大規(guī)模綜合控制系統(tǒng)。

　　這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)是 CPU 為立的模塊 , 輸入、輸出也是立模塊。

　　3 ．疊裝式

　　它的結(jié)構(gòu)也是各種單元、 CPU 自成立的模塊，但安裝不用基板，僅用電纜進(jìn)行單元間聯(lián)接，且各單元可以一層層地疊裝。

　　FX2 系列 PLC 是單元式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)。

PLC技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，立即引起了全世界的廣泛關(guān)注，1069年首先將其進(jìn)行商品化并推向市場(chǎng)的是關(guān)國(guó)《江西》LD公司：1971年，在引進(jìn)美國(guó)技術(shù)后，目本課制出了自己的第一份PLC：1973年，德國(guó)SIEMENS公司也研制出了歐洲第一章PLC：1974年，法國(guó)隨之也研制出了PLC。

??到了20世紀(jì)70年代中期，PLC開始采用微處理器。PLC的功能也由Zui初的邏輯運(yùn)算拓展到其有數(shù)據(jù)處理功能，并得到了更為廣泛的應(yīng)用。由于當(dāng)時(shí)的PLC難能已經(jīng)不再局限于邏輯處理的范疇，為此，PLC也隨之改稱為可編程序控制器(ProgrammableController，簡(jiǎn)稱PC)。

??1560年，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(National Electronic ManwfactureAssoclation，簡(jiǎn)稱NEMA)對(duì)可編程序控制器進(jìn)行了如下定義：

??“可編程序控制器是一種帶有指令存儲(chǔ)器，數(shù)字或模擬輸入/輸出接口;以位運(yùn)算為主;能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能;面向機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制裝置"。并將其統(tǒng)一命名為ProgrammableController(PC)。

??可編程控制器(Programmable Conroller)簡(jiǎn)稱PC，個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)也稱PC，為了避免混淆，人們?nèi)粤?xí)慣于將Zui初多用于邏輯控制而發(fā)展起來(lái)的可編程控制器具作PLC(ProgrammableLogicController).

??國(guó)際電工委員會(huì)在1987年頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中也對(duì)PLC作了定義："PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器.用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的編人和編出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)”。

??定義中有以下幾點(diǎn)值得注意。

??①PLC是"數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置"，其中帶有"可以編制程序的存儲(chǔ)器"，可以進(jìn)行“邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算”工作，可以認(rèn)為PLC具有計(jì)算機(jī)的基本特征。事實(shí)上，民C無(wú)論從內(nèi)部構(gòu)造，功能及工作原理上看都不循不扣的是一種計(jì)算機(jī)。

??②PLC是“為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用”而設(shè)計(jì)。工業(yè)環(huán)境和一般辦公環(huán)境有較大的區(qū)別，PLC具有特殊的構(gòu)造，使它能在高粉塵、高噪聲、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化剛烈的環(huán)境下正常工作;為了能控制“機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程”，它又要能“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體”;這些都是個(gè)人計(jì)算機(jī)不可能做到的。因此PLC又不是普通的計(jì)算機(jī)，它是一種能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境下使用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。

??PLC能控制“各種類型”的工業(yè)設(shè)備及生產(chǎn)過(guò)程。它“易于擴(kuò)展其功能”，它的程序能根據(jù)控制對(duì)象的不同要求，讓使用者“可以編制程序”。也就是說(shuō)，PLC較之以前的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，如單片機(jī)等工業(yè)控制系統(tǒng)，具有更大的靈活性，它可以方便地應(yīng)用在各種場(chǎng)合，它又是一種通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。

??通過(guò)以上定義還可以了解到，相對(duì)于一般意義上的計(jì)算機(jī)，PLC并不僅僅具有計(jì)算機(jī)的內(nèi)核，它還配置了許多使其適用于工業(yè)控制的器件。它實(shí)質(zhì)上是經(jīng)過(guò)了一次開發(fā)的工業(yè)控制用計(jì)算機(jī)。但是，從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，它是一種通用機(jī)，但不經(jīng)過(guò)二次開發(fā)，它就不能在任何具體的工業(yè)設(shè)備上使用。不過(guò)，自其誕生以來(lái)，電氣工程技術(shù)人員感受Zui深刻的也正是PLC二次開發(fā)編程十分容易。它在很大程度上使得工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)從專業(yè)設(shè)計(jì)院走進(jìn)了廠礦企業(yè)，變成了普通工程技術(shù)人員甚至普通電氣工人都力所能及的工作。再加上其體積小、可靠性高、杭干擾能力強(qiáng)、控制功能完善、適應(yīng)性強(qiáng)、安裝接線簡(jiǎn)單等眾多顯著優(yōu)點(diǎn)，PLC在其問(wèn)世后的短短四十余年中便獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在工業(yè)控制中得到了極其廣泛的應(yīng)用，已躍屬現(xiàn)代工業(yè)四大支柱(PLC、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、CAD/CAM)之首位。

??更簡(jiǎn)單地說(shuō)，PLC就是一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的全稱是Programmable LogicController(可編程邏輯控制器PLC)。如果說(shuō)融人人們?nèi)粘Ｉ畹挠?jì)算機(jī)是通用級(jí)電腦的話，那么PLC則是專業(yè)級(jí)的，是業(yè)界備受推崇的工業(yè)控制器。PLC和計(jì)算機(jī)一樣，也是由中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(Mem-ory)及輸入/輸出單元(1/O)三大部分組成的，但它又不同于一般的計(jì)算機(jī)，更適合工業(yè)控制。圖1-1所示為PLC用于電動(dòng)機(jī)控制。