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    PLC 数字信号接线技术

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    leizuofa

    在过程工厂中,开/关控制是通过 PLC 或 DCS 完成的。

    下图是一个离散/数字(开/关)电路的概述,显示了从电源到传感器再到 PLC 的整个过程。

    PLC 数字信号接线技术

    1.gif

    在上图中,液位开关安装在容器上。 该开关由 PLC 数字输入模块监控。 该电路通过仪表电源面板中的断路器 (CB2) 供电。

    主电源被输送至编组面板,电源在此被分开,为多个装有保险丝的电路供电。 熔断器 03FU 是主断路熔断器,其余熔断器是配电熔断器。 保险丝 06FU 为我们的电路供电。

    热(带电)电线 06A 作为多芯电缆中的一根电线传递至现场接线盒 (FJB)。 该电缆有时称为主电缆或主电缆,在现场接线盒 (FJB) 处断开,在此示例中,两根非屏蔽双绞线电缆被馈送到终端设备 LSH-47。

    这样就留下了一名备用导体。 热线 06A 击中 A 型触点的 + 端子并跳线至 H 端子,为液位开关的电子器件供电。

    继电器触点上的线号变为 06B。 该电线将信号反馈回 FJB,在 FJB 中信号通过多芯本垒电缆传回终端柜。

    在那里,信号和中性点配对并传递到 PLC 模块。 请注意,标记为 02N 的返回中性线(因为它是 CB2 的返回线)被分成 PLC 和液位开关。

    注意:连接 PLC 系统时始终建议使用双绞线。 双绞线电缆具有出色的抗噪声能力,这在连接高阻抗负载(例如 PLC/DCS I/O 模块上的负载)时特别有用。

    高阻抗负载对噪声特别敏感,因为伴随的电流非常低,并且实际完成的工作量也很小。

    简而言之,就是这样。 以下是关于 PLC/DCS 信号接线相关连接问题的评论。

    A. 下沉和采购

    术语“灌电流”和“拉电流”用于描述电路中特定组件与功率流的关系。 这些术语实际上源于晶体管逻辑时代。

    对于本次讨论,晶体管可以被认为是一个简单的开关(下图)。

    2.png

    DC(+)为直流正极端子,DCC 为直流公共端

    这种类型的晶体管需要在其集电极(上侧)上有一个小电阻来限制电流

    在案例 1 的例子中,

    电阻器已就位,负载与晶体管的发射极串联。 当晶体管导通时,电流流经电阻、晶体管,然后流经负载。

    该电路并未被广泛使用,因为电流在内部电路中分流,导致可用于驱动负载的功率减少,并导致 I/O 模块的温度升高。

    案例2

    这提供了一种更典型的源电路,其中 PLC 输出通过关闭来切换满负载电流以驱动负载。 当输出打开时,晶体管导通,导致大部分电流通过它分流,使负载饥饿,从而使其断电。

    这种配置的缺点是,负载上将继续存在小漏电流,因为一定量的电流将继续流过负载,但通常不足以使负载保持通电状态。 然而,在故障排除时,会在断电负载上检测到小电压。

    在案例 3 的例子中,

    负载是集电极电阻。 当晶体管导通时,负载通电。 从电路板电子器件的角度来看,这是一个更好的配置,因为大部分热量都由负载散发。

    这种配置的缺点是“切换中性线”是违反直觉的,并且可能不安全,因为当负载断电时,负载的正极和负极端子上都存在全电压。

    由于这些原因,情况 2 已发展成为最常见的输出配置。 这种灌/源概念可以扩展到任何电路。

    b. 电路保护(熔断器)

    大多数 I/O 模块都有内部熔断器。 然而,这对用户来说并不意味着那么多。 虽然内部保险丝确实限制了模块本身的损坏,但在大多数情况下,模块仍然必须发送到工厂进行维修。 因此,最终结果对用户来说是相同的——模块损坏。

    因此,最好在每个 I/O 点添加外部保险丝,其额定值略低于模块电路板上保险丝的额定值。 虽然这限制了模块可以直接驱动的负载大小,但内部保险丝和模块受到保护。

    注意:如果内部装有保险丝的离散输出嵌入到互锁链中,或者它们位于依赖常闭触点来启动安全操作的电路中,则应使用另一种类型的未保险丝模块。

    或者可以部署中间继电器。 I/O 点可能正常工作(例如,关闭其触点,并向程序报告已关闭它们),但由于内部保险丝熔断而仍然无法通电。

    C. 数字输入 (DI) 电路

    数字输入 (DI) 模块持续扫描其输入点是否存在电压。 如果存在电压,则将 1 写入存储位置。 如果没有电压,则此处写入 0。

    所需的电压类型和幅度是区分 DI 模块与其他模块的两个因素。

    大多数DI点具有高阻抗,从而最大限度地减少吸收的电流量,因此对配电系统的影响相对较小。

    每个数字输入点都可以被视为一盏灯,要么开要么关。 DI 模块可以点对点电气隔离,也可以通过 I/O 公共端内部总线进行分组。

    如今大多数模块都是分组的,因为分组可以实现更高的密度。 正如我们所见,在分组配置中,每个模块最多 32 个点的点密度很常见。

    下图显示了两个不同的 DI 模块。 第一个模块内部连接电路的 DC(+) 侧。 然后,I/O 点将电源传输至现场设备。

    这种类型的模块称为采购模块。 这种配置很不寻常。 通常不会在现场切换公共端。

    3.gif

    如果模块内部连接电路的直流公共端,则该模块被视为漏极模块。

    I/O 点完成了直流公共端的路径。 这种配置用于绝大多数情况,因为它允许在将电源分配到现场设备之前在电源附近单独熔断每个 I/O 点。

    在任何一种情况下,电流都会以相同的方向流过现场安装的开关。

    d. 数字输出 (DO) 电路

    继电器触点被视为输出设备,因为它们会迫使其他设备在改变状态时做出反应。 PLC 数字输出可以被认为是继电器触点。

    在很多情况下,他们就是这样。 在其他情况下,开关元件可以是某种固态器件。 即使在这种情况下,只要设计者记得考虑漏电流,继电器类比就有效。

    DO 模块打开和关闭电压以导致外部设备改变状态。 这些模块要么是“隔离的”,要么是“非隔离的”。 如果模块是非隔离的,那么它要么是漏型,要么是源型。

    1. 隔离式 DO 电路

    隔离 DO 电路是一种可以在 I/O 点之间隔离电源的电路。 源没有内部总线。 费用是每个点两个终端,所以很贵。

    4.gif

    湿功率有 3 个来源,点 1、2、4、5 和 6 与点 3 以及点 7 和 8 隔离。

    在此示例中,交流信号被馈送到点 3,而直流信号则馈送到其余点。 这样做展示了可能性。 在实践中,如果可能的话,最好将交流和直流信号分开。

    2. 非隔离DO电路

    与 DI PLC 模块一样,点密度是 DO 模块的一个重要特性。 从图中的隔离模块可以看出,隔离是有代价的。

    16 端子模块的点密度仅为 8,因为每个点需要两个端子。 通过内部公共总线,可以显着提高点密度。

    然而,结果是非隔离模块给设计人员带来了限制。 必须对电源进行管理。 在大多数情况下,这不是问题,因为将 PLC I/O 电源扩展到现场设备是可行的。

    但是,如果现场设备必须发出自己的信号,则必须在电路中添加中间继电器以提供隔离

    5.gif

    上图显示了两种不同的数字输出模块。 第一个内部总线连接电路的 DC(+) 侧。 然后,I/O 点提供一条通电路径,使其成为一个供电模块。

    如果模块连接电路的直流公共端(如上图示例 1 所示),则该模块被视为漏极模块。 I/O 点完成了公共路径。

    由于公共端开关,这种类型的模块目前很少使用。 示例 2 更为常见,因为它在电流方面将开关动作置于负载之前。

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