西門子電源6EP1332-1SH43

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 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(shù)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(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)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(chǎn)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(shù)，采用嚴格的生產(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(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(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(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易學易用，深受工程技術(shù)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(shù)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。

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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(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電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化， 如刀開關的使用均會產(chǎn)生電網(wǎng)內(nèi)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(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(wǎng)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(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(chǎn)生諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導干擾，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(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械內(nèi)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(nèi)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(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(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運動控

    PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)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(gòu)，現(xiàn)在一般使用的運動控制模塊。如可驅(qū)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(chǎn)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(gòu)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(nèi)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(jié)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(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(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網(wǎng)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(diào)整設定。電流上升速率大，則起動轉(zhuǎn)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(diào)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(nèi)，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(wǎng)繼電保護特性選擇，可自由地無級調(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(diào)，將Us調(diào)到大于負載靜磨擦力矩，使負載能立即開始轉(zhuǎn)動。這時輸

出電壓從Us開始按一定的斜率上升(斜率可調(diào))，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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diào)整。對電網(wǎng)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(nèi)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(chǎn)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(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(diào)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(zhuǎn)數(shù)時，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的晶閘管，
為電動機正常運轉(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(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。