郑州继飞机电设备有限公司

金水区电气柜-低压电气柜-继飞机电 ：

电气控制柜设计制作：结构与工艺篇

PLC内部许多具有不同功能的元件，这些元件是由电子电路和存储器组成的。例如，输入继电器（X）是由输入电路和输入映像寄存器组成的，输出继电器（Y）是由输出电路和输出映像寄存器组成，定时器（T）、计数器 （C）、辅助继电器（M）、状态继电器（S）、数据寄存器（D）、变址寄存器（Ⅴ、Z）等都是由存储器组成的。

为了把它何与通常的硬件元件区分开，通常把这些元件称为软元件，它们是等效抽象的模拟的元件，并非实际的物理元件。以工作过程来看，只注重元件的功能，按元件的功能给予名称，并且每个元件都是有确定的地址编号。

1、输入继电器（X）；它与PLC的输入端子相连，是PLC接收外部开关信号的大门，PLC通过输入端子将外部信号状态读入并存储在输入映像寄存器中。与输入端子连接的输入继电器是光电隔离的电子继电器，在PLC程序中其动合触点、动断触点很多很多。

例如：FX2NPLC的输入继电器采用八进制地址编号，如Xo~X7、X10~X17、X20~X27等。 PLC输入信号的接线图参考下面图示。

如把启动按钮SB1信号和停止按钮SB2信号送入到PLC，分别把其一端接到Xo求X1，另一端接到输入端的CoM场，即可把对应的按钮开关信号送入PLC中。如果SB1按钮为0FF状态，则在PLC程序中的Xo的所有触点都是保持原有状态，即动合触点保持断开，动断触点保持闭合。如果SB1按钮为0N状态，则在pLC程序中的X0的所有触点都要动作，即动断触点断开，动合触点闭合。

2、输出继电器（Y）；输出继电器与PLC的输出端子相连，它是PLC向外部负载发送信号的窗口。输出继电器是用来将PLC的输出信号传送给输出单元，再由输出单元来驱动外部负载。在PLC程序中有输出继电器的线圈及其触点。 在程序中其线圈一般只出现一次，而其触点可以不受限制。其地址编号与输入继电器类似，采用八进制地址编号，如Y0~Y7、Y10~Y17、Y20~Y27等。

当PLC程序中的Y0线圈状态接通为0N时，则程序中Y0的所有触点就会动作，动合触点闭合，动断触点断开。并且在外围电路（见上图所示），Y0端子与C0M1端子会连通，则Y0所控制的负载HL1就会接通其工作电源而点亮。当程序中Y0的线圈断开为0FF时，程序中Y0的所有触点保持原来状态，动合触点断开，动断触点闭合。并且在外围电路中，Y0端子与C0M1端子会断开，则Y0所控制的负载HL1未接通，其工作电源控制的灯不亮。

学习PLC靠老师教一部分，主要靠自己动手，并且要系统的学习PLC的一系列知识。刚开始入门觉得有点难，等你尝到它的其中乐趣时，就会乐不思蜀。学习时一步一个脚印，由浅而深，由简单到复杂，技术没有捷径可走。

PLC的容量包括I／O点数和用户存储容量两个方面。

(一)I／O点数的选择

PLC平均的I／O点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的I／O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I／O点少，但必须留有一定的裕量。

通常I／O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10％~15％的裕量来确定。

(二) 存储容量的选择

用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25％之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。

PLC的I／O点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在I／O点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20％~30％的裕量。

存储容量（字节）＝开关量I／O点数×10 ＋ 模拟量I／O通道数×100

另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。

PLCI/O模块的选择步骤与原则

一般I／O模块的价格占PLC价格的一半以上。PLC的I／O模块有开关量I／O模块、模拟量I／O模块及各种特殊功能模块等。不同的I／O模块，其电路及功能也不同，直接影响PLC的应用范围和价格，应当根据实际需要加以选择。

（一）开关量I／O模块的选择

1. 开关量输入模块的选择

开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为PLC内部接受的低电压信号，并实现PLC内、外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面：

1）输入信号的类型及电压等级

开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流／直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。

开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。话?Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于传输距离较近场合，如5Ｖ输入模块远不得超过１０米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。

2）输入接线方式

开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式，

汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM）；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔，一般选用汇点式的。

3）注意同时接通的输入点数量

对于选用高密度的输入模块(如32点、48点等)，应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的60％。

4）输入门槛电平

为了提高系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也越远，具体可参阅PLC说明书。

2. 开关量输出模块的选择

开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面：

1）输出方式

开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。

继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，高低压开关电气柜，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。

对于频繁通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。

2）输出接线方式

开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式，

分组式输出是几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。

3）驱动能力

开关量输出模块的输出电流(驱动能力)必须大于PLC外接输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。

4）注意同时接通的输出点数量

选择开关量输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值，如一个220V／2A的８点输出模块，每个输出点可承受2A的电流，但输出公共端允许通过的电流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般来讲，同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的60％。

5)输出的上限电流与负载类型、环境温度等因素有关

开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的上限电流。另外，晶闸管的上限输出电流随环境温度升高会降低，在实际使用中也应注意。

（二）模拟量I／O模块的选择

模拟量I／O模块的主要功能是数据转换，并与PLC内部总线相连，同时为了安全也有电气隔离功能。模拟量输入（A／D）模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号转换成PLC内部可接受的数字量；模拟量输出(D／A)模块是将PLC内部的数字量转换为模拟量信号输出。

典型模拟量I／O模块的量程为-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根据实际需要选用， 同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。

一些PLC制造厂家还提供特殊模拟量输入模块，可用来直接接收低电平信号（如RTD、热电偶等信号）。

(三)特殊功能模块的选择

目前，PLC制造厂家相继推出了一些具有特殊功能的I／O模块，有的还推出了自带CPU的智能型I／O模块，如高速计数器、凸轮模拟器、位置控制模块、PID控制模块、通信模块等。

　一、查找故障的设备

　　 PLC的指示灯及机内设备，有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具，他能方便地插到PLC上面。在编程器上可以观察整个控制系统的状态，当您去查找PLC为核心的控制系统的故障时，作为一个习惯，您应带一个编程器或笔记本。

　　二、基本的查找故障顺序

　　提出下列问题，并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地更换各种模块，直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过更换模块来完成。 除了一把螺丝刀和一个万用电表外，并不需要特殊的工具，不需要示波器，精密电压表或特殊的测试程序。

　　1、PWR（电源）灯亮否？

　　如果不亮，在采用交流电源的框架的电压输入端（98-162VAC或195-252VAC）检查电源电压；对于需要直流电压的框架， 测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压，如果不是合适的AC或DC电源，则问题发生在PLC之外。如AC或DC电源电压正常，但PWR灯不亮，检查保险丝， 如必要的话，就更换CPU框架。

　　2、PWR（电源）灯亮否？

　　如果亮，检查显示出错的代码，对照出错代码表的代码定义，做相应的修正。

　　3、RUN（运行）灯亮否？

　　如果不亮，检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出错。如RUN灯不亮，而编程器并没插上，或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码，则需要更换CPU模块。

　　4、BATT（电池）灯亮否？

　　如果亮，则需要更换锂电池。由于BATT灯只是报警信号，即使电池电压过低，程序也可能尚没改变。更换电池以后，工控电气柜， 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错，在完成系统编程初始化后，将录在磁带上的程序重新装入PLC。

　　5、在多框架系统中，如果CPU是工作的，可用RUN`继电器来检查其它几个电源的工作。如果RUN继电器未闭合(高阻态)，按上面讲的第yi步检查AC或DC电源如AC或DC电源正常而继电器是断开的，则需要更换框架。

　　三、一般查找故障步骤

　　 其他步骤于用户的逻辑知识有关。下面的一些步骤，实际上只是较普通的，对于您遇到的特定的应用问题，尚修改或调整。查找故障的工具就是您的感觉和经验。首先，插上编程器，并将开关打到RUN位置，然后按下列步骤进行。

　　1、如果PLC停止在某些输出被激励的地方，一般是处于中间状态，则查找引起下一步操作发生的信号（输入，定时器，线川，低压电气柜，鼓轮控制器等）。 编程器会显示那个信号的ON/OFF状态。

　　2、如果输入信号，将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较，金水区电气柜，结果不一致，则更换输入模块。入发现在扩展框架上有多个模块要更换， 那么，在您更换模块之前，应先检查I/O扩展电缆和它的连接情况。

　　3、如果输入状态与输入模块的LED指示指示一致，就要比较一下发光二极管与输入装置（按钮、限位开关等）的状态。入二者不同，测量一下输入 模块，如发现有问题，需要更换I/O装置，现场接线或电源；否则，要更换输入模块。

　　5、如信号是线川，没有输出或输出与线川的状态不同，就得用编程器检查输出的驱动逻辑，并检查程序清单。检查应按从有到左进行， 找出第yi个不接通的触点，如没有通的那个是输入，就按第二和第三步检查该输入点，如是线川，就按第四步和第五步检查。要确认使主控继电器步影响逻辑操作。

　　6、如果信号是定时器，而且停在小于999.9的非零值上，则要更换CPU模块。

　　7、如果该信号控制一个计数器，首先检查控制复位的逻辑，然后是计数器信号。按上述2到5部进行。

　　四、更换系统的步骤

　　1、更换框架

　　（1）切断AC电源 ；如装有编程器，拔掉编程器 。

　　（2）从框架右端的接线端板上，拔下塑料盖板，拆去电源接线。

　　（3）拔掉所有的I/O模块。如果原先在安装时有多个工作回路的话，不要搞乱IU/O的接线，并记下每个模块在框架中的位置，以便重新插上时不至于搞错。

　　（4）如果CPU框架，拔除CPU组件和填充模块。将它放在安全的地方，以便以后重新安装.

　　（5）卸去底部的二个固定框架的螺丝，松开上部二个螺丝，但不用拆掉。

　　（6）将框架向上推移一下，然后把框架向下拉出来放在旁边。

　　（7）将新的框架 从顶部螺丝上套进去，

　　（8）装上底部螺丝，将四个螺丝都拧紧。

　　（9）插入I/O模块，注意位置要与拆下时一致。

　　如果模块插错位置，将会引起控制系统危险的或错误的操作，但不会损坏模块。

　　（10）插入卸下的CPU和填充模块。

　　（11）在框架右边的接线端上重新接好电源接线，再盖上电源接线端的塑料盖。

　　（12）检查一下电源接线是否正确，然后再通上电源。仔细地检查整个控制系统的工作，确保所有的I/O模块位置正确，程序没有变化。

　　2、CPU模块的更换

　　（1）切断电源，如插有编程器的话，把编程器拔掉。

　　（2）向中间挤压CPU模块面板的上下紧固扣，使它们脱出卡口。

　　（3）把模快从槽中垂直拔出。

　　（4）首先将印刷线路板对准底部导槽。将新的CPU模块插入底部导槽。

　　（5）轻微的晃动CPU模块，使CPU模块对准顶部导槽。

　　（6）把CPU模块插进框架，直到二个弹性锁扣扣进卡口。

　　（7）重新插上编程器，并通电。

　　（8）在对系统编程初始化后，把录在磁带上的程序重新装入。检查一下整个系统的操作。

　　3、I/O模块的更换

　　（1）切断框架和I/O系统的电源。

　　（2）卸下I/O模块接线端上塑料盖。拆下有故障模块的现场接线。

　　（3）如果CPU上装着EPROM存储器，把EPROM拔下，装在新的CPU上。　

　　（4）垂直向上拔出i/o模块。