郑州继飞机电设备有限公司

过载保护自动化控制柜-河南自动化控制柜-继飞机电 ：

PLC控制系统设计时应注意以下几点。

一、可编程序控制器（PLC）及编程器的选购：

目前市场上的PLC产品众多，除国产品牌以外，国外的品牌有：日本OMRON、MITSUBISHI、FUJI、IDEC、HITACHI、松下，德国的西门子，韩国的LG等，如何选购PLC产品呢？

1. 系统

首先应确定系统用PLC单机控制还是用PLC形成网络，由此计算输入、输出（I/O）点数，并且在选购PLC时要在实际需要点数的基础上预留10%的余量。

2. 确定负载类型

根据PLC输出端所带负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出还是晶体管输出，或是晶闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式对系统的稳定运行是很重要的。

3. 执行速度

存储容量与指令的执行速度是PLC选型的重要指标，一般存储量越大、速度越快的PLC价格就越高，尽管国外各厂家产品大体相同，但也有一定区别。

4. 'COM'点的选择

不同的PLC产品，其'COM'点的数量是不一样的，有的一个'COM'点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带1个或2个输出点。当负载的种类多且电流大时，采用一个'COM'点带1-2个输出点的产品，当负载种类少数量多时，采用一个'COM'点带4-8个输出点产品。

5. 合理选用PLC产品

因为各生产厂家的开发软件不同，系统地兼容性也是选购时的重点，目前还没有发现完全兼容的产品，应根据系统合理选用PLC产品。

6. 编程器的选购

PLC编程可采取三种方式：一是用一般的手持式编程器，它只能用厂家规定的语句表中的语句编程。正中方式易于现场调试并且体积小成本低，但它的效率低适应机种类型少，过载保护自动化控制柜，比较适用于系统容量小、用量少的系统中。二是图形编程器编程，这种方式采用图形方式编程，方便直观，一般电气人员短期就可以应用自如，但编程器价格较高。三是用IBM及其兼容个人计算机+PLC软件包编程，这是常用的一种方式，但大部分软件包价格昂贵。

7.产品质量

尽量选用大公司的产品，因为其产品质量有保障，且技术支持好，一般售后服务也较好，有利于以后产品的扩展与软、硬件升级。

二、输入、输出回路的设计

1.电源回路

PLC供电一般为AC85-240V（也有DC24V），适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1：1隔离变压器等）

2.PLC上DC24V电源的使用

各公司PLC产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时应注意容量，同时做好防短路措施（因为该电源的过载或短路将影响PLC的运行）。

3.外部DC24V电源

若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC上的DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源；但该电源的'一'端不要与PLC的DC24V电源的'一'以及'COM'端相连，否则会影响PLC的运行。

4.输入的灵敏度

各生产厂家对PLC的输入电压和电流都有规定，当输入元件的输入电流大于PLC的入电流或有漏电流时，就会有误动作，降低灵敏度。所以应适用弱电流输入并对漏电流采取防护措施，并且选用输入为供漏型输入的PLC。

5. 对感性负载处理

在输入、输出端接感性负载时，要在负载两端并联一个冲击抑制器或二极管，二极管的阴极与电压㈩极侧连接。

6. 外部互锁与接地

利用PLC控制电机正反转等正、反工作时，为避免PC的异常动作引起事故及机械损坏，应在外部组成一个连锁回路。

接地：GR端子是大地接地端子。用防止感应电的专用接地线（截面积2mm2以上的电线）采用第三种接地方式（接地电阻100Ω以下）。

LG是噪音滤波器中性端子，若因噪音大而产生误动作，或为了防止电ji，GR短接，采用第三种接地方式。接地线的长度在20m以内为宜。

接地线与其它设备共用或与建筑物的金属结构连接会适得其反，受到恶劣影响。

7. PLC外部驱动电路

对于PLC输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路，可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路。

另外PLC的输入输出布线也有一定要求，请参照各公司的使用说明书。

三、扩展模块的选用

对于小的系统，如80点以内的系统，一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块数量都有限制，当扩展仍不能满足需要时，可采用网络结构。同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编程时要注意。当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，请参阅相关技术手册。

四、 PLC的网络设计

当用PLC进行网络设计时，其难度比PLC单机控制大得多，首先应选用自己比较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则不能适应实时要求，造成系统崩溃。另外对通信接口，通信协议、数据传送速度等也要考虑。

后还要向PLC的厂家寻求网络设计和软件支持及详细技术资料，至于选用几层工作站，依照系统大小而定。

五、 软件编制

在编制软件前，应首先熟悉所选用的PLC产品说明书，定做自动化控制柜，待熟悉后再编程。若采用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可以减少出错，速度也快，编成完成后先空运转，待各个动作正常后，再在设备上调试。自动化控制柜

电子工业的不断发展，让今天的处理器、电路板及元器件尺寸不停的缩小，这些技术慢慢的作用于PLC，使其更稳定、可靠及坚固，并带来了功能的进一步提升，比如更快速的处理器，可扩充的内存能力及新的特色通讯机制等。

　　为响应市场需求，许多特性和功能正在从高往低端PLC迁移。例如，我们可以预期未来的小型PLC将拥有更多gao端PLC的特性，而中gao端PLC也将提供更小、更紧凑的解决方案，以满足客户的需求。

　　同时，PLC也因内存成本和尺寸的减少而获益。这些优势极大地提升本地化数据存储能力，允许将PLC用在之前需要昂贵的数据抓取系统的应用场合。这也为其他功能的实现带来可能性，比如产品信息的板载存储，以便于加快故障排除。

　　今天的PLC也从USB技术中受益匪浅，使得联网、编程及对控制系统的监控变得容易。随着USB技术的持续进步，以及更小的迷你USB连接器的出现，你可以期待在更多的小型PLC上看到这种通讯选项。

　　另外一个的例子是，从快速变化的消费类电子世界快速渗透到工业市场的非易失性便携存储设备。通过在一个小小的封装里面提供大量的附加存储空间，它们给PLC的用户带来了非常大的好处。这些可能的选项包括USB装置，河南自动化控制柜，SD卡，miniSD以及MicroSD卡等，从而为终用户、机械制造商及系统集成商增加高达32GB的额外存储空间。

　　PLC和PAC的融合

　　许多工业控制器供应商还在以PAC和PLC之间的异同为卖点，但是未来的自动化工程师考虑他们的系统时，可能不会关心到底是何许名字，他们只会专注于性能和实际的功能。就像这两种设备的定义和特性不断演变样，PLC和PAC将会彼此融合发展。

　　基于这种演变，在低端和gao端市场会出现大量的机会。随着硬件技术的进步，先进的功能将进入低端处理器。这将反过来推动供应商将更多功能和选择融入高duan产品中。

　　高速处理器和更多的存储空间将会促进高功能的应用，比如运动控制、视觉系统的集成及多种通讯协议的协同支持。当然，PLC也将依旧保持其简单的特性来吸引更多用户。

　　在PAC与PLC相互融合期间，我们可以看到这两种产品自身不断地完善和进步。PAC可以允许用户在传统意义的工业自动化的领域进行拓展，鼓励供应商研发新的产品来满足客户的需求。

　　这些需求向产品设计者发起挑战：迫使他们寻找新的方向，如支持现有的元器件构建一个新的系统以满足严酷的工业环境。未来的挑战将包括提供可连接性，存储的扩展能力，以及控制器处理能力的提升，以应对日益复杂的应用，同时还要求维持甚至降低终产品的成本。

　　梯形语言：不说再见

　　50年前，硬接线的继电器逻辑被梯形语言替代，这种语言为熟悉继电器逻辑的技术人员和工程人员带来了便利，但是它也有其局限性，尤其是在过程控制及数据处理应用中。

　　IEC61131-3提供了对于工业控制器的另一种编程语言，但是梯形语言还是有其自身的优势，并且一直显示着它的魅力。虽然对于过程控制来说，有连续功能图示，结构化的文本对于数据处理也是不错的，其他的IEC语言也有自己的优点。但是梯形语言仍将是PLC编程语言。

　　供应商及他们的客户采购内置梯形语言逻辑编程的PLC，并使用此类的PLC控制大量的基础设备。也有大量的工程师、技术员、电器工程师及维护工人倾向于梯形语言这种简单的编程技术。不论硬件如何发展，这种语言还会作为PLC的工业标准持续很久。

　　虽然梯形逻辑语言可以作为简单的机器控制的基石，但功能块编程技术可以减少代码数量，尤其是需要将PLC代码融入统一编程环境的时候。

　　统一的编程环境

　　将PLC、运动控制及人机界面(HMI)的编程结合到一个统一的环境，是未来几年的一种趋势。将PLC和HMI集成在同一机架上可能会成为下一个趋势，不管显示器是包含在组件中还是作为外部选项。无论同样的处理器还是集成到PLCI/O机架的HMI模块，当前的技术都能够支持这两种方式的组态。

　　有一个编程环境对于大多数用户来说是理想的，只要不是太复杂。这些模块结合的好处包括减少学习周期和研发时间。但是，如果这个编程环境并不是设计合理，那么将会变得笨重的和不易操作。

　　拥有统一的编程环境的重要一步是确保设备之间可以共享同一个标签名数据库。标签名是在程序和过程之间的重要连接。建立数据库是一项耗时的工程，减少这些重复的任务会缩短整体研发时间并减少错误几率。

　　迎接无线的时代

　　在过去的几十年特别是90年代早期，在工业应用领域出现了大量的不同的通讯网络和协议。随着时间的推移，这些不同的选择逐渐剩下几。跟消费类电子PC与其外设一样，这种趋势将会持续，未来会聚焦于可以自我配置的即插即用方案。

　　其实并没有必要去关注这些通讯技术是否能达到真正的实时，因为以太网和其他许多工业控制网络的原始速度是远远快于绝大多数应用的需求的。

　　关于本地存储设备和其他装置的通用接口，USB虽可用，但是有其限制。USB是即插即用的，但是给USB集成硬件和软件是需要设备供应商额外投入的。正因如此，工业硬件供应商的缓慢变化，如条码识别器和电子称等硬件供应商在短期内仍将采用RS232接口。

　　目前，高PLC的通讯接口可以适应多种协议。预计未来随着用户需求的标准化，这种情况有望得到改观，可能仅仅只有以太网和无线形式，或者再加上一种可能的选项工业蓝牙。

　　这是一个无线的时代，但是，在我们看到商业和工业无线通讯协议的大融合之前，工业应用确实需要在更广范围内具有鲁棒性的无线技术，并确保数据的完整性。

　　在这个领域内，我们也看到了进步：从新的Wi-Fi(802.11n)，ZigBee(802.15.4)协议到点对点连接，网状连接及蓝牙和近场通讯的兴起，但是目前这些并没有成为执行关键任务的工厂底层适用的解决方案。未来在适合无线应用的远程终端设备(RTU)，或者一些非关键的监控应用(不要求实时控制)中，或将更广泛地采用无线技术。

　　全集成工厂

　　在PLC的未来引人注目的变化应该是实现企业资源规划(ERP)系统或其他高层级系统与工厂层的集成。在过去，主要的一体化任务是提取机器和过程数据，并将之向上传到那些高层级系统。未来，采用hooks和函数等的新技术将会简化这种集成。

　　鉴于此，控制器制造商在设计PLC解决方案时，需要更多地考虑用户的需求。这种方案不仅仅用于控制，同时还能够实现无缝操作，并提供数据给需要的用户。这可能包括提供通过浏览器或者移动app提供数据的接入，或者包括接入数据库的工具。

　　增强的通讯、提高的处理速度和更大的存储容量赋予PLC管理自己产生的数据的能力。这是PLC的自然发展趋势。

　　虽然形式、用途和性能将会有大幅度的变化，但是在未来，PLC这个名词依然会作为很多的工业自动化控制器的名字延续下去。PLC的尺寸会持续减小，硬件的发展也将为PLC带来新的特性和功能。软件和通讯能力的提升，将赋予PLC这个悠久的名字一个全新的定位——工业自动化平台。

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，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，缺相短路保自动化控制柜，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。