PLC系統(tǒng)接口模塊的選取方法

趙建偉

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院,陜西 西安 710300)

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PLC系統(tǒng)接口模塊的選取方法

趙建偉

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院,陜西 西安 710300)

摘要：本文介紹了PLC系統(tǒng)接口模塊的選用原則及方法，開關量，模擬量及電源模塊的選用時應考慮的問題。

關鍵詞：PLC；接口；電源；開關；模擬

1I/O模塊的選擇

PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，其控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設備或工業(yè)生產(chǎn)過程，工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系時通過I/O接口模塊來實現(xiàn)的。

通過I/O接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些數(shù)據(jù)作為控制器對被控制對象進行控制的依據(jù)。同時，控制器又通過I/O接口模塊將控制器的處理結果送給被控設備或工業(yè)生產(chǎn)過程，驅(qū)動各種執(zhí)行機構來實現(xiàn)控制。外部設備或生產(chǎn)過程的信號能是標準電平，所以I/O接口模塊還需實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC從現(xiàn)場收集的信息機輸出給外部設備的控制信號都需經(jīng)過一定的距離，為了確保這些信息正確無誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。

1)確定I/O點數(shù)

I/O點數(shù)的確定要充分考慮到裕量，能方便地對功能進行擴充。對一個控制對象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，故I/O點數(shù)就可能有所不同。

2)開關量I/O標準的I/O接口用于同傳感器開關及控制設備進行數(shù)據(jù)傳送。典型的交流I/O信號為24~240v，直流I/O信號為5~24v。

(1)選擇開關量輸入模塊主要從以下方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與PLC輸入模塊距離的遠近來選擇電平的高低。一般，24v以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠，如12v電壓模塊一般不超過10m。距離較遠的設備選用高電平模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如32點輸入模塊，能允許同時接通的點數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時接通的點數(shù)不得超過總輸入點數(shù)的60%

(2)選擇開關量輸出模塊時，應從以下三個方面來考慮：一是輸出方式的選擇。輸出模塊由三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中，繼電器輸出價格便宜，使用范圍廣泛，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強，且有隔離作用。但繼電器有觸點，壽命較短，且響應速度較慢，適用于動作不頻繁的負載。晶閘管輸出和晶體管輸出都屬于無觸點開關輸出，適用于通斷頻繁的感性負載。二是輸出電流的選擇。模塊的輸出的電流必須大于負載電流的額定值，如果負載電流較大，則輸出模塊不能直接驅(qū)動時，應增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負載、熱敏電阻負載，考慮接通時有沖擊電流，要留有足夠的裕量。三是允許同時接通的輸出點數(shù)。在選用輸出點數(shù)時，不但要核算一個輸出點的能力，還要核算整個輸出模塊的滿負荷負載能力，即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流值。

若I/O設備有不同電源供電，則應當使用帶隔離公共線的接口電路

3)模擬量I/O

模擬量I/O接口是用來傳送傳感器產(chǎn)生的信號的。這些接口能測量流量、溫度和壓力等模擬量的數(shù)值，并用于控制電壓或電流輸出設備。PLC的典型接口量程，對于雙極性電壓為-10~+10v，單極性電壓為0~+10v，電流為4~20mA或10~50mA。

一些制造廠家有提供了一些特殊的模擬接口來接收低電平信號。一般地說，這類接口模塊能接收同一模塊上的不同類型熱電偶或RTD得混合信號。用戶應就具體條件向供銷商提出要求。

4)特殊功能I/O

在選擇一臺PLC時，用戶可能會面臨需要一些特殊類型的且不能用標準I/O實現(xiàn)的情況。用戶應當考慮供應商是否提供一些特殊的有助于最大限度減小控制作用的模塊。靈便模塊和特殊接口模塊都應考慮使用。有的模塊自身能夠處理一部分現(xiàn)場數(shù)據(jù)，從而CPU處理耗時任務中解脫出來。

5)智能式I/O

當前，PLC的生產(chǎn)廠家相繼推出了一些智能式的I/O模塊。所謂智能式I/O模塊，就是模塊本身帶有處理器，對輸入或輸出信號做預先規(guī)定的處理，將其處理結果送入CPU或直接輸出，這樣可提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器的容量。

智能式I/O模塊有溫度控制模塊、高速計數(shù)器、凸輪模擬器、帶速度補償?shù)耐馆喣M器、單回路或多回路的PID調(diào)節(jié)器、ASCI處理器、RS-232C/422接口模塊等。表8-1歸納了選擇I/O模塊的一半規(guī)則。

2電源模塊的選擇

電源模塊的選擇一般只需要考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一半規(guī)則：

(1)確定電源的輸入電壓

(2)將框架中每塊I/O所需的總背板電流相加，計算出I/O模塊所需的總背板電流值。

(3)I/O模塊所需的總背板電流值再加上一下各電流：

①框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值;

②當框架帶有遠程適配器模塊或擴展本地I/O適配器模塊時，應加上其最大電流值。

(4)如果框架中留有空槽用作將來擴展時，則應作一下處理：

①列出將來要擴展的I/O模塊所需的背板電流；

②將所有擴展的I/O模塊的總背板電流值與步驟(3)中計算得出的總背板電流值相加。

(5)在框架中是否有用于電源的空槽，否則，將電源裝到框架的外面。

(6)根據(jù)確定好的輸入電壓要求所需的總背板電流值，用戶手冊中選擇合適的電源模塊。

中圖分類號:TP273

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)04-0011-01

作者簡介：趙建偉，男，四川威遠人，高級工程師，主要從事為機電一體化技術方面的教學與研究工作。