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TE專家支招:如何保護(hù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的PLC?

發(fā)布時(shí)間:2015-03-13 來(lái)源:TE 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】PLC在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用的過(guò)程中,由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較惡劣,接線工作量較大,難免會(huì)有接線錯(cuò)誤,往往會(huì)將有功率限制的I/O端口,誤接短路,造成端口過(guò)流燒毀,因此,PLC的每個(gè)I/O端口都很有必要設(shè)計(jì)過(guò)流保護(hù)措施,本文TE的專家給出了基于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的PLC的保護(hù)方案。
 
PLC即Programmable logic Controller,意為可編程邏輯控制器,它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子控制系統(tǒng),專門為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì),具有極高的抗干擾能力和和可靠性。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器,用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序,執(zhí)行邏輯運(yùn)算順序控制及定時(shí)計(jì)數(shù)等面向用戶的指令,并通過(guò)數(shù)字或模擬量輸入/輸出控制各種類型的生產(chǎn)操作過(guò)程。
 
PLC的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是I/O多,這就意味著PLC的適應(yīng)能力強(qiáng),即使用戶因?yàn)楫a(chǎn)品更新?lián)Q代等因素,造成控制流程圖改變了,通常也只要修改控制流程圖,無(wú)需修改PLC硬件的接線,因此PLC在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)得到了極大的應(yīng)用。
 
從組成結(jié)構(gòu)形式上可以將PLC分為兩類:一類是一體化整體式PLC,其特點(diǎn)是電源、 中央處理單元、I/O接口都集成在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)。另一類是標(biāo)準(zhǔn)模板式結(jié)構(gòu)化的PLC,其特點(diǎn)是電源模板、中央處理單元模板、I/O模板等在結(jié)構(gòu)上是相互獨(dú)立的,可根據(jù)具體的應(yīng)用要 求,選擇合適的模板,安裝在固定的機(jī)架或?qū)к壣?,?gòu)成一個(gè)完整的PLC應(yīng)用系統(tǒng)。
 
PLC在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用的過(guò)程中,由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較惡劣,接線工作量較大,難免會(huì)有接線錯(cuò)誤,往往會(huì)將有功率限制的I/O端口,誤接短路,造成端口過(guò)流燒毀,因此,PLC的每個(gè)I/O端口都很有必要設(shè)計(jì)過(guò)流保護(hù)措施,放置自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC在每個(gè)I/O端口處,以避免誤接短路事故的發(fā)生。這樣,如果調(diào)試人員不小心在I/O端口短路,自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC將會(huì)立刻啟動(dòng)保護(hù),限制了I/O端口整個(gè)回路的工作電流,保護(hù)了PLC的主板。當(dāng)故障排除,自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC又很快自動(dòng)恢復(fù)到低阻值狀態(tài),PLC又可以正常工作。
 
PLC使用中,I/O端口分?jǐn)?shù)字量和模擬量端口,對(duì)于輸入端口,又分?jǐn)?shù)字量輸入端口和模擬量輸入端口。對(duì)于PLC電流模擬量輸入端口,還需注意過(guò)壓保護(hù)。因?yàn)樵陔娏髂M量I/O口中,有一個(gè)取樣電阻,通常為高精度的250 歐姆,當(dāng)PLC輸入電流比如4~20mA的電流信號(hào)時(shí),電流通過(guò)I/O端口250歐姆電阻后,在PLC內(nèi)部形成1~5V的電壓信號(hào)。由于PLC的DC電源通常為24V,PLC測(cè)試或者在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)候,調(diào)試者很容易將24V電源接到PLC的模擬量輸入I/O端口,如果沒(méi)有保護(hù)的話,250歐姆取樣電阻長(zhǎng)時(shí)間接24V電源,在取樣電阻上的功耗就會(huì)大量增加(由公式V2/R決定),這樣取樣電阻就會(huì)損壞。一個(gè)可能的保護(hù)解決方案就是電路中增加一個(gè)Zener管(或者TVS管)和取樣電阻并聯(lián),由Zener管來(lái)保護(hù)取樣電阻。但是隨之而來(lái)的問(wèn)題就是,Zener管(或者TVS管)它們是瞬態(tài)電壓抑制器,對(duì)于瞬態(tài)電壓,它們有良好的保護(hù)特性,但是對(duì)于長(zhǎng)時(shí)的過(guò)壓保護(hù),它們也無(wú)能為力。TE connectivity的PPTC+Zener或者PolyZen可以提供一個(gè)完整的解決方案。
 
TE公司的PolyZen器件集成了齊納二極管精密過(guò)壓保護(hù)元件,能夠和內(nèi)部的PPTC過(guò)流保護(hù)元件起協(xié)同保護(hù)作用。在出現(xiàn)持續(xù)的高功率狀態(tài)(過(guò)壓事件)時(shí), 由于PPTC和Zener器件之間無(wú)縫的熱耦合性能,PolyZen器件中的PPTC可以感測(cè)Zener管的溫度,當(dāng)Zener管處于長(zhǎng)時(shí)間過(guò)壓而溫度增加時(shí),PPTC的溫度也會(huì)升高,由于PPTC是一個(gè)正溫度系數(shù)的溫度敏感電阻,PPTC電阻會(huì)溫度的增加迅速?gòu)牡碗娮锠顟B(tài)轉(zhuǎn)變到高電阻狀態(tài),限制了電流并保護(hù)了Zener管。
 
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