西門子電源6EP1332-1SH43

 1. 可編程控制器的定義

    可編程控制器,，簡稱PLC（Programmable logic Controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的*工業(yè)控制裝置,。在1987年電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：

    “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器,，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算,、順序運(yùn)算,、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(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),。"

    2. PLC的特點(diǎn)

    2.1可靠性高，抗干擾力

    高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能,。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,，內(nèi)部電路采取了*的抗干擾技術(shù),，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均*時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí),。一些使用冗余CPU的PLC的平均*工作時(shí)間則更長,。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng),，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比,，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低,。此外,，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息,。在應(yīng)用軟件中,，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù),。這樣,，整個(gè)系統(tǒng)具有*的可靠性也就不奇怪了。

    PLC發(fā)展到今天,，已經(jīng)形成了大,、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品,?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外,，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn),，使PLC滲透到了位置控制,、溫度控制,、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展,，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易,。

    2.3易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡

    PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備,。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受,。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近,，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路,、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門,。

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PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源及途徑

（1）強(qiáng)電干擾：PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓,。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化， 如刀開關(guān)的使用均會產(chǎn)生電網(wǎng)內(nèi)部的擾動,。

刀開關(guān)也就是我們通常所說的閘刀開關(guān),，是一種接通和分?jǐn)嘟恢绷麟娐坊蜃鞲綦x開關(guān)用的手動開關(guān)裝置。操作浪涌,、大型電力設(shè)備起停,、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等,，都通過輸電線路傳到電源原邊,。

（2）柜內(nèi)干擾：控制柜內(nèi)的高壓電器，大的電感性負(fù)載,，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾,。

來自信號線引入的干擾：與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外,，總會有外部干擾信號侵入,。

    此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器

變送器是將物理測量信號或普通電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出或能夠以通訊協(xié)議方式輸出的設(shè)備。供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾,這往往被忽視,；

    二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾,，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的,。由信號引入干擾會引起I／O信號工作異常和測量精度大大降低,，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。

（3）來自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾：接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一,。正確的接地,，既能抑制電磁干擾的影響,，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地,，反而會引入嚴(yán)重的干擾信號,，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。

（4）來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾：主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生,，如邏輯電路

邏輯電路是包含邏輯關(guān)系的數(shù)字電路,， 以二進(jìn)制為原理、實(shí)現(xiàn)數(shù)字離散信號的傳遞,，邏輯運(yùn)算和操作的電路,。基本的邏輯電路是常見的門電路,，門電路為與電路,、或電路和非電路。相互輻射及其對模擬電路的影響,，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。

（5）變頻器干擾：一是變頻器啟動及運(yùn)行過程中產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾,，引起電網(wǎng)電壓畸變,，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出會產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾,，影響周邊設(shè)備的正常工作,。

    2.4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小,，維護(hù)方便,，容易改造

  PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線,，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短,，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能,。這很適合多品種,、小批量的生產(chǎn)場合。

    2.5體積小,，重量輕,，能耗低

    以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm,，重量小于150g,，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部,，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備,。

    3. PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

    目前,，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油,、化工,、電力、建材,、機(jī)械制造,、汽車、輕紡,、交通運(yùn)輸,、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類,。

    3.1開關(guān)量的邏輯控制

    這是PLC基本,、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,，實(shí)現(xiàn)邏輯控制,、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制,，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線,。如注塑機(jī)、印刷機(jī),、訂書機(jī)械,、組合機(jī)床、磨床,、包裝生產(chǎn)線,、電鍍流水線等。

    3.2模擬量控制

   在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中,，有許多連續(xù)變化的量,，如溫度、壓力,、流量,、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量,，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換,。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制,。

    3.3運(yùn)動控

    PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制,。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用的運(yùn)動控制模塊,。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊,。**上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械,、機(jī)床,、機(jī)器人、電梯等場合,。

    3.4過程控制

啟動器是一種集電機(jī)軟起動,、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置,，國外稱為Soft Starter,。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。運(yùn)用不同的方法,，控制三相反并聯(lián)閘管的導(dǎo)通角,，使被控電機(jī)的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實(shí)現(xiàn)不同的功能,。
啟動方式 
運(yùn)用串接于電源與被控電機(jī)之間的軟起動器,，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升,，直至起動結(jié)束,，賦予電機(jī)全電壓，即為軟起動,，在軟起動過程中，電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩逐漸增加,，轉(zhuǎn)速也逐漸增加,。軟起動一般有下面幾種起動方式。

斜坡升壓軟起動
這種起動方式,，不具備電流閉環(huán)控制,，僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，使之與時(shí)間成一定函數(shù)關(guān)系增加,。其缺點(diǎn)是,，由于不限流，在電機(jī)起動過程中,，有時(shí)要產(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞,，對電網(wǎng)影響較大，實(shí)際很少應(yīng)用,。

斜坡恒流軟起動
這種起動方式是在電動機(jī)起動的初始階段起動電流逐漸增加,，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定（t1至t2階段），直至起動完畢。起動過程中,，電流上升變化的速率是可以根據(jù)電動機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定,。電流上升速率大，則起動轉(zhuǎn)矩大,，起動時(shí)間短,。該起動方式是應(yīng)用多的起動方式，尤其適用于風(fēng)機(jī),、泵類負(fù)載的起動,。

階躍起動
開機(jī)，即以短時(shí)間,，使起動電流迅速達(dá)到設(shè)定值,，即為階躍起動。通過調(diào)節(jié)起動電流設(shè)定值,，可以達(dá)到快速起動效果,。

脈沖沖擊起動
在起動開始階段，讓晶閘管在極短時(shí)間內(nèi),，以較大電流導(dǎo)通一段時(shí)間后回落,，再按原設(shè)定值線性上升，連入恒流起動,。該起動方法,，在一般負(fù)載中較少應(yīng)用，適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合,。軟起動與傳統(tǒng)減壓起動方式的不同之處在哪里,？籠型電機(jī)傳統(tǒng)的減壓起動方式有Y-q 起動、自耦減壓起動,、電抗器起動等,。這些起動方式都屬于有級減壓起動，存在明顯缺點(diǎn),，即起動過程中出現(xiàn)二次沖擊電流,。軟起動與傳統(tǒng)減壓起動方式的不同之處是：（1）無沖擊電流。軟起動器在起動電機(jī)時(shí),，通過逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角,，使電機(jī)起動電流從零線性上升至設(shè)定值。（2）恒流起動,。軟起動器可以引入電流閉環(huán)控制,，使電機(jī)在起動過程中保持恒流，確保電機(jī)平穩(wěn)起動,。（3）根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇,，可自由地?zé)o級調(diào)整至的起動電流。

電壓雙斜坡起動
在起動過程中，電機(jī)的輸出力矩隨電壓增加,，在起動時(shí)提供一個(gè)初始的起動電壓Us,，Us根據(jù)負(fù)載可調(diào)，將Us調(diào)到大于負(fù)載靜磨擦力矩,，使負(fù)載能立即開始轉(zhuǎn)動,。這時(shí)輸

出電壓從Us開始按一定的斜率上升(斜率可調(diào))，電機(jī)不斷加速,。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓Ur時(shí),，電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟起動器在起動過程中自動檢測達(dá)速電壓,，當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí),，使輸出電壓達(dá)到額定電壓。

限流起動
就是電機(jī)的起動過程中限制其起動電流不超過某一設(shè)定值(Im)的軟起動方式,。其輸出電壓從零開始迅速增長,，直到輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im，然后保持輸出電流I這種起動方式的優(yōu)點(diǎn)是起動電流小,，且可按需要調(diào)整,。對電網(wǎng)影響小，其缺點(diǎn)是在起動時(shí)難以知道起動壓降,，不能充分利用壓降空間,。

突跳起動
在起動開始階段，讓晶閘管在極短的時(shí)間內(nèi)全導(dǎo)通后回落,，再按原設(shè)定的值線性上升,，進(jìn)入恒流起動，該起動方法適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合,。

節(jié)能原理
電動機(jī)屬感性負(fù)載,，電流滯后電壓，大多數(shù)用電器都屬此類

,。為了提高功率因數(shù)須用容性負(fù)載來補(bǔ)償，并電容或用同步電動機(jī)補(bǔ)償,。降低電動機(jī)的激磁電流也可提高功率因數(shù)（HPS2節(jié)能功能,，在輕載時(shí)降低電壓，使激磁電流降低,，使COS∮提高）,。 節(jié)能運(yùn)行模式：輕載時(shí)降低電壓減少了激磁電流，電機(jī)電流分為有功分量和無功分量（激磁分量）提高COS∮,。

運(yùn)行模式
當(dāng)電動機(jī)負(fù)載輕時(shí),，軟啟動器在選擇節(jié)能功能的狀態(tài)下，PF開關(guān)熱撥至Y位，在電流反饋的作用下,，軟啟動器自動降低電動機(jī)電壓,。減少了電動機(jī)電流的勵(lì)磁分量。從而提高了電動機(jī)的功率因數(shù)（COS∮）,。（國產(chǎn)軟啟動器多無此功能）在接觸器旁路狀態(tài)下無法實(shí)現(xiàn)此功能,。TPF開關(guān)提供了節(jié)能功能的兩種反應(yīng)時(shí)間；正常,、慢速,。節(jié)能運(yùn)行模式：自動節(jié)能運(yùn)行。（正常,、慢速兩種反應(yīng)速度）空載節(jié)能40%,，負(fù)載節(jié)能5%。

保護(hù)功能
(1)過載保護(hù)功能：軟起動器引進(jìn)了電流控制環(huán),，因而隨時(shí)跟蹤檢測電機(jī)電流的變化狀況,。通過增加過載電流的設(shè)定和反時(shí)限控制模式，實(shí)現(xiàn)了過載保護(hù)功能,，使電機(jī)過載時(shí)

,，關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報(bào)警信號。

(2)缺相保護(hù)功能：工作時(shí),，軟起動器隨時(shí)檢測三相線電流的變化,，一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護(hù)反應(yīng),。

(3)過熱保護(hù)功能：通過軟起動器內(nèi)部熱繼電器檢測晶閘管散熱器的溫度,，一旦散熱器溫度超過允許值后自動關(guān)斷晶閘管，并發(fā)出報(bào)警信號,。(4)其它功能：通過電子電路的組合,，還可在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)其它種種聯(lián)鎖保護(hù)。

軟啟動器工作原理

軟起動器(軟啟動器)是一種集電機(jī)軟起動,、軟停車,、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國外稱為Soft Starter,。
軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器,，將其接入電源和電動機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路,。
使用軟啟動器啟動電動機(jī)時(shí),，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機(jī)逐漸加速,，直到晶閘管全導(dǎo)通,，
電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上,，實(shí)現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流,，避免啟動過流跳閘,。
待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動過程結(jié)束,，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管,，
為電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額 定電壓，以降低晶閘管的熱損耗,，延長軟啟動器的使用壽命,，提高其工作效率，
又使電網(wǎng)避免了諧波污染,。軟啟動器同時(shí)還提供軟停車功能,，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低,，
轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零,，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。

保護(hù)功能
(1)過載保護(hù)功能：軟起動器引進(jìn)了電流控制環(huán),，因而隨時(shí)跟蹤檢測電機(jī)電流的變化狀況,。
通過增加過載電流的設(shè)定和反時(shí)限控制模式，實(shí)現(xiàn)了過載保護(hù)功能,，使電機(jī)過載時(shí) ,，關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報(bào)警信號。 
(2)缺相保護(hù)功能：工作時(shí),，軟起動器隨時(shí)檢測三相線電流的變化,，一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護(hù)反應(yīng),。 
(3)過熱保護(hù)功能：通過軟起動器內(nèi)部熱繼電器檢測晶閘管散熱器的溫度,，一旦散熱器溫度超過允許值后自動關(guān)斷晶閘管，并發(fā)出報(bào)警信號,。 
(4)其它功能：通過電子電路的組合,，還可在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)其它種種聯(lián)鎖保護(hù)。