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）,是指以計算機技術為基礎的*工業(yè)控制裝置,。在1987年電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：

    “PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算,、順序運算、計時,、計數(shù)和算術運算等操作的指令,，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程,。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,，易于擴展其功能的原則而設計。"

    2. PLC的特點

    2.1可靠性高,，抗干擾力

    高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能,。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造,，內部電路采取了*的抗干擾技術,，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的F系列PLC平均*時間高達30萬小時,。一些使用冗余CPU的PLC的平均*工作時間則更長,。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng),，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比,，電氣接線及開關接點已減少到數(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)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中,，應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以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣,，整個系統(tǒng)具有*的可靠性也就不奇怪了,。

    PLC發(fā)展到今天，已經形成了大,、中,、小各種規(guī)模的系列化產品?？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)運算能力,，可用于各種數(shù)字控制領域,。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通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展,，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易,。

    2.3易學易用,，深受工程技術人員歡

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

西門子電源6EP1332-1SH43@
PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源及途徑

（1）強電干擾：PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網供電,。由于電網覆蓋范圍廣,，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓。尤其是電網內部的變化,， 如刀開關的使用均會產生電網內部的擾動,。

刀開關也就是我們通常所說的閘刀開關，是一種接通和分斷交直流電路或作隔離開關用的手動開關裝置,。操作浪涌,、大型電力設備起停,、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態(tài)沖擊等,，都通過輸電線路傳到電源原邊,。

（2）柜內干擾：控制柜內的高壓電器，大的電感性負載,，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換為標準電信號輸出或能夠以通訊協(xié)議方式輸出的設備。供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾,這往往被忽視,；

    二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾,，即信號線上的外部感應干擾，這是很嚴重的,。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,，嚴重時將引起元器件損傷。

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

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

邏輯電路是包含邏輯關系的數(shù)字電路， 以二進制為原理,、實現(xiàn)數(shù)字離散信號的傳遞,，邏輯運算和操作的電路?；镜倪壿嬰娐肥浅Ｒ姷拈T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行過程中產生諧波對電網產生傳導干擾,，引起電網電壓畸變,，影響電網的供電質量；二是變頻器的輸出會產生較強的電磁輻射干擾，影響周邊設備的正常工作,。

    2.4系統(tǒng)的設計,、建造工作量小，維護方便,，容易改造

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

    2.5體積小，重量輕,，能耗低

    以超小型PLC為例,，新近出產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械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備,。

    3. PLC的應用領域

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

    3.1開關量的邏輯控制

    這是PLC基本,、廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,，實現(xiàn)邏輯控制,、順序控制，既可用于單臺設備的控制,，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機,、訂書機械,、組合機床、磨床,、包裝生產線,、電鍍流水線等。

    3.2模擬量控制

   在工業(yè)生產過程當中,，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,，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換,。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制,。

    3.3運動控

    PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制,。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構,，現(xiàn)在一般使用的運動控制模塊,。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。**上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能,，廣泛用于各種機械,、機床、機器人,、電梯等場合,。

    3.4過程控制

啟動器是一種集電機軟起動、軟停車,、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置,，國外稱為Soft Starter。它的主要構成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路,。運用不同的方法,，控制三相反并聯(lián)閘管的導通角，使被控電機的輸入電壓按不同的要求而變化,，就可實現(xiàn)不同的功能,。
啟動方式 
運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其內部晶閘管的導通角,，使電機輸入電壓從零以預設函數(shù)關系逐漸上升,，直至起動結束,，賦予電機全電壓，即為軟起動,，在軟起動過程中,，電機起動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加,。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,，僅調整晶閘管導通角,，使之與時間成一定函數(shù)關系增加。其缺點是,，由于不限流,，在電機起動過程中，有時要產生較大的沖擊電流使晶閘管損壞,，對電網影響較大,，實際很少應用。

斜坡恒流軟起動
這種起動方式是在電動機起動的初始階段起動電流逐漸增加,，當電流達到預先所設定的值后保持恒定（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)電動機負載調整設定,。電流上升速率大，則起動轉矩大,，起動時間短,。該起動方式是應用多的起動方式，尤其適用于風機,、泵類負載的起動,。

階躍起動
開機，即以短時間,，使起動電流迅速達到設定值,，即為階躍起動。通過調節(jié)起動電流設定值,，可以達到快速起動效果,。

脈沖沖擊起動
在起動開始階段，讓晶閘管在極短時間內,，以較大電流導通一段時間后回落,，再按原設定值線性上升，連入恒流起動,。該起動方法,，在一般負載中較少應用,，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,，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時,，通過逐漸增大晶閘管導通角,，使電機起動電流從零線性上升至設定值。（2）恒流起動,。軟起動器可以引入電流閉環(huán)控制,，使電機在起動過程中保持恒流，確保電機平穩(wěn)起動,。（3）根據(jù)負載情況及電網繼電保護特性選擇,，可自由地無級調整至的起動電流。

電壓雙斜坡起動
在起動過程中,，電機的輸出力矩隨電壓增加,，在起動時提供一個初始的起動電壓Us，Us根據(jù)負載可調,，將Us調到大于負載靜磨擦力矩,，使負載能立即開始轉動。這時輸

出電壓從Us開始按一定的斜率上升(斜率可調),，電機不斷加速,。當輸出電壓達到達速電壓Ur時，電機也基本達到額定轉速,。軟起動器在起動過程中自動檢測達速電壓,，當電機達到額定轉速時，使輸出電壓達到額定電壓,。

限流起動
就是電機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設定值(Im)的軟起動方式,。其輸出電壓從零開始迅速增長，直到輸出電流達到預先設定的電流限值Im,，然后保持輸出電流I這種起動方式的優(yōu)點是起動電流小,，且可按需要調整。對電網影響小,，其缺點是在起動時難以知道起動壓降,，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間內全導通后回落,，再按原設定的值線性上升,，進入恒流起動，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
電動機屬感性負載,，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)須用容性負載來補償,，并電容或用同步電動機補償。降低電動機的激磁電流也可提高功率因數(shù)（HPS2節(jié)能功能,，在輕載時降低電壓,，使激磁電流降低，使COS∮提高）,。 節(jié)能運行模式：輕載時降低電壓減少了激磁電流,，電機電流分為有功分量和無功分量（激磁分量）提高COS∮。

運行模式
當電動機負載輕時,，軟啟動器在選擇節(jié)能功能的狀態(tài)下,，PF開關熱撥至Y位，在電流反饋的作用下,，軟啟動器自動降低電動機電壓,。減少了電動機電流的勵磁分量。從而提高了電動機的功率因數(shù)（COS∮）,。（國產軟啟動器多無此功能）在接觸器旁路狀態(tài)下無法實現(xiàn)此功能,。TPF開關提供了節(jié)能功能的兩種反應時間；正常,、慢速,。節(jié)能運行模式：自動節(jié)能運行。（正常,、慢速兩種反應速度）空載節(jié)能40%,，負載節(jié)能5%。

保護功能
(1)過載保護功能：軟起動器引進了電流控制環(huán),，因而隨時跟蹤檢測電機電流的變化狀況,。通過增加過載電流的設定和反時限控制模式，實現(xiàn)了過載保護功能,，使電機過載時

,，關斷晶閘管并發(fā)出報警信號。

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

(3)過熱保護功能：通過軟起動器內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斷晶閘管,，并發(fā)出報警信號。(4)其它功能：通過電子電路的組合,，還可在系統(tǒng)中實現(xiàn)其它種種聯(lián)鎖保護,。

軟啟動器工作原理

軟起動器(軟啟動器)是一種集電機軟起動、軟停車,、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置,，國外稱為Soft Starter。
軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調壓器,，將其接入電源和電動機定子之間。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時,，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速,，直到晶閘管全導通,，
電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動,，降低啟動電流,，避免啟動過流跳閘。
待電機達到額定轉數(shù)時,，啟動過程結束,，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，
為電動機正常運轉提供額 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,，
又使電網避免了諧波污染,。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反,，電壓逐漸降低,，
轉數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉矩沖擊,。

保護功能
(1)過載保護功能：軟起動器引進了電流控制環(huán),，因而隨時跟蹤檢測電機電流的變化狀況。
通過增加過載電流的設定和反時限控制模式,，實現(xiàn)了過載保護功能,，使電機過載時 ,，關斷晶閘管并發(fā)出報警信號。 
(2)缺相保護功能：工作時,，軟起動器隨時檢測三相線電流的變化,，一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護反應,。 
(3)過熱保護功能：通過軟起動器內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斷晶閘管，并發(fā)出報警信號,。 
(4)其它功能：通過電子電路的組合,，還可在系統(tǒng)中實現(xiàn)其它種種聯(lián)鎖保護。