PLC控制櫃設計原理電裝布局、接線圖和原理圖

1.根據接線圖，這也是最高的标準了。首先，布線前一定要仔細閱讀圖紙，充分理解設計師的意圖，而不是根據個人所謂的豐富經驗進行布線。如發現有歧義或矛盾，應第一時間與設計方聯系确認，并進行接線施工，直至正确爲止。

　　2.接線順序要清晰明了，過程要簡單可驗證。這個在實踐中能做的很少。基本上，線頭是連接的，盒子是蓋着的。

　　3.多學習接線技巧，善于靈活運用專業工具。示例:

　　問:我們做PLC機櫃的時候，有很多接線闆和端子。如果我們處理不當，就會出現松動和毛刺。我們是應該直接剝掉線皮壓進去，用别針還是貼錫？

　　a:單芯線剝皮後直接壓制，多芯線使用冷壓端子，不建議錫襯；

　　問:當PLC的擴展模塊很多時，如何處理公共端和電源端的連接，是通過每個PLC模塊上的端子直接并聯到下一個模塊，還是連接到端子上，在端子闆上短路？

　　答:我們在現場維護設備，希望在終端上分布短路後，分别将電源引入到用戶點(用線管或在終端做标記表示目的地)，直觀明了，相互影響不大。我們不想從一個點連接到另一個點，也不想在一個端子下連接兩條以上的電線。對于電源端子闆，我喜歡用帶保險的端子或者上下端子可以斷開的端子。發現短路故障非常方便。

一、可編程控制器内部和外部電路

　　1.外部電路布線

　　圖1是電機全電壓啓動控制接觸器的電氣控制電路。控制邏輯由交流接觸器KM線圈、指示燈HL1和HL2、熱繼電器常閉觸點FR、停止按鈕SB2、啓動按鈕SB1和接觸器常開輔助觸點KM通過導線連接實現。

　　接通QS并按下啓動按鈕SB1後，線圈KM通電自鎖，指示燈HL1所在支路的輔助觸點KM與主回路中的主觸點接通，HL1點亮，電機M啓動；當按下停止按鈕SB2時，線圈KM将被切斷，指示燈HL1将被關閉，M将停止旋轉。

　　圖2是西門子S7系列PLC實現電機全壓啓動控制的外部接線圖。主電路保持不變。熱繼電器常閉觸點FR、停止按鈕SB2、啓動按鈕SB1等。都連接到PLC的輸入接口作爲PLC的輸入設備，而交流接觸器的KM線圈、指示燈HL1、HL2等。作爲可編程邏輯控制器的輸出設備連接到可編程邏輯控制器的輸出接口。邏輯是通過執行根據電機總電壓控制要求編寫并存儲在程序存儲器中的用戶程序來實現的。

　　2.建立内部輸入/輸出圖像區域

　　在可編程控制器存儲器中，打開輸入輸出圖像存儲區，存儲輸入輸出信号的狀态，分别稱爲輸入圖像寄存器和輸出圖像寄存器。此外，其他PLC編程元件也有相應的圖像存儲器，稱爲元件圖像寄存器。

　　輸入輸出映射區的大小由可編程邏輯控制器的系統程序決定。對于系統的每一個輸入點，總有一個輸入映射區的位與之對應，對于系統的每一個輸出點，也有一個輸出映射區的位與之對應，系統的輸入輸出點的尋址号也對應着I/O映射區的映射寄存器的地址号。

　　PLC工作時，采集的輸入信号狀态存儲在輸入映射區的對應位，運算結果存儲在輸出映射區的對應位。PLC執行用戶程序時，在I/O映射區使用描述輸入繼電器等效觸點或輸出繼電器等效觸點和等效線圈狀态所需的數據，與外部設備沒有直接關系。

　　I/O映射區的建立，使得PLC隻使用存儲在内存地址單元中的狀态數據工作，系統輸出隻爲内存的某個地址單元設置一個狀态數據。這不僅加快了程序的執行速度，還将控制系統與外界隔離開來，提高了系統的抗幹擾能力。

　　3.内部等效電路

　　圖3是PLC的内部等效電路。以開始按鈕SB1爲例，其訪問接口I0.0與輸入映射區的一個觸發器I0.0相連。當SB1開啓時，觸發器I0.0被觸發爲“1”狀态，用戶程序可以直接引用爲I0.0觸點的狀态。此時，如果I0.0觸點的通斷狀态與SB1的通斷狀态相同，則SB1導通。

　　由于I0.0觸發器具有與繼電器線圈相同的功能，不需要硬連接線，所以I0.0觸發器相當于PLC内部的一個I0.0軟繼電器線圈，直接指I0.0線圈狀态的I0.0觸點相當于一個由I0.0線圈控制的常開觸點(或動觸點)。

　　同樣，停止按鈕SB2與PLC中的一個軟繼電器線圈I0.1連接，SB2閉合，則I0.1線圈的狀态爲“1”，否則爲“0”，而繼電器線圈I0.1的狀态則由用戶程序反相，引用爲I0.1觸點的狀态，因此I0.1相當于一個由I0.1線圈控制的常閉觸點(或稱動态斷線觸點)。而輸出觸點Q0.0和Q0.1是PLC内部繼電器的物理常開觸點。一旦關閉，相應的外部KM線圈和指示燈HL1将被連接。PLC的輸出有一個輸出電源的公共接口COM。

　　二、可編程控制器控制系統

　　用PLC實現電機全壓啓動的電控系統，其主電路基本不變，而用PLC代替電控電路。

　　1.1的組成。可編程控制器控制系統

　　圖4是電機全電壓啓動PLC控制系統的基本結構圖，可分爲輸入電路、内部控制電路和輸出電路三部分。

　　輸入電路

　　輸入電路用于向PLC發送輸入控制信号，輸入裝置爲按鈕SB1、SB2、FR常閉觸點。外部控制信号通過PLC輸入到相應的輸入繼電器。輸入繼電器可以提供任意數量的常開觸點和常閉觸點，用于可編程邏輯控制器内容控制電路的編程。

　　輸出電路

　　輸出電路的作用是将PLC的輸出控制信号轉換成能驅動KM線圈和HL1指示燈的信号。PLC内部控制電路中有很多輸出繼電器。每個輸出繼電器不僅提供常開觸點和常閉觸點用于PLC内部控制電路的編程，還提供常開觸點用于輸出電路與輸出端口的連接。這種接觸稱爲内部硬接觸，是一種内部物理常開接觸。該觸點驅動KM線圈、HL1指示燈等外部負載，KM線圈通過主電路中的KM主觸點控制電機M的啓停。驅動負載的電源由外部電源提供，PLC的輸出端口也有輸出電源的COM公共端。

　　内部控制電路

　　内部控制電路由根據被控電機的實際控制要求編寫的用戶程序構成。其功能是根據用戶程序指定的邏輯關系，對輸入輸出信号的狀态進行計算、處理和判斷，然後得到相應的輸出控制信号，驅動電機M、指示燈HL1等輸出裝置。

　　用戶程序通過個人計算機通訊或程序員輸入将所有程序語句寫入PLC的用戶程序存儲器。用戶程序的修改隻需要通過編程器等設備改變内存中的一些語句，不需要改變控制器的内部接線，實現了控制的靈活性。

　　2.可編程控制器控制梯形圖

　　梯形圖是一種等效控制電路，其中PLC内部相當于許多内部繼電器、常開觸點、常閉觸點或功能程序塊的線圈。圖5是PLC梯形圖中常用的等效控制元件的符号。

　　a)線圈b)常開觸點c)常閉觸點

　　圖6是電機全壓啓動的PLC控制梯形圖，由FR常閉觸點、SB2常閉按鈕和KM常開輔助觸點、SB1常開按鈕并聯單元、KM線圈等部件對應的等效控制元件符号串聯而成。電動機的全壓起動控制梯在形式上與接觸器的電氣控制電路圖相似，但與電氣控制電路圖有許多不同。

　　梯形圖中繼電器元件的物理結構不同于電氣元件。

　　PLC梯形圖中的線圈和觸點隻是功能上等同于電氣元件的線圈和觸點。在物理意義上，梯形圖中的線圈和觸點隻是輸入輸出存儲器中的一個存儲位，不同于電氣元件的物理結構。

　　梯形圖中繼電器元件的通斷狀态不同于電氣元件的通斷狀态。

　　梯形圖中繼電器元件的通斷狀态與存儲在相應存儲位中的數據有關。如果存儲位的數據爲“1”，則該元件處于導通狀态，如果該位的數據爲“0”，則該元件處于截止狀态。不同于電氣元件的實際通斷狀态。

　　梯形圖中繼電器元件的切換過程不同于電氣元件的切換過程。

　　在梯形圖中，繼電器元件的狀态切換隻是PLC對存儲位狀态數據的操作。如果PLC給常開觸點的等效存儲位數據賦值“1”，則開關操作過程完成。同樣，如果常閉觸點的等效存儲位數據被賦值爲“0”，則開關操作過程将無時間延遲地完成。但電器元件的線圈和觸點在接通或斷開時，必然有一個時間延遲，一般要經過先開後合的操作過程。

　　梯形圖中繼電器的觸點數量不同于電氣元件的觸點數量。

　　如果PLC從輸入繼電器I0.0的相應存儲位中取出位數據“0”，并存儲在另一個存儲器的存儲位中，則存儲的存儲位成爲由I0.0繼電器控制的常開觸點，存儲的數據爲“0”；如果位數據“0”被檢索然後存儲在存儲器的存儲位中，則存儲在該位中的數據是“1”，并且該存儲位成爲由繼電器10.0控制的常閉觸點

　　隻要PLC内部有足夠的内存，這個位數據傳輸操作就可以無限期地進行，每次操作都可以在梯形圖中生成一個繼電器觸點，說明梯形圖中的繼電器觸點原則上可以無限期地重複使用。

　　但是PLC内部的線圈隻能引用一次，如果要重複使用相同地址号的線圈，要小心。與PLC不同，電氣元件中的觸點數量是有限的。

　　梯形圖每一行的繪制規則是從左母線開始，經過觸點和線圈(或功能塊)，到右母線結束。一般每行左側畫并聯單元，右側畫輸出線圈，中間畫其他串聯元件。