课题4

常用低压电器的安装与维修
3.输入输出模块 I/O模块是可编程控制器与生产过程相联系的桥梁。输入模 块的任务是将被控对象或被控生产过程的各种变量进行采集送入 CPU处理，输出模块的任务是将PLC运算处理产生的控制输出送 到被控设备或生产现场，驱动各种执行机构动作。 4.编程器 编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到PLC的用户 程序存储器中。编程器不仅能对程序进行写入、读出、修改，还 能对PLC的工作状态进行监控，同时也是用户与PLC之间进行人 机对话的界面。
四、工艺要求
（一）PLC可编程控制器的安装步骤
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1.详细阅读PLC的使用说明书，了解其性能指标，明确安装 环境。 2.分析控制过程，明确控制要求，搞清软、硬件的对应关系。 3.根据PLC型号、所用外围电器元件的多少及布线特点，综 合设计配电柜的大小和形状，并根据PLC及外围电器元件位置预 PLC 留安装孔和通风孔。 4.初步安装相关的外围电器设备。 5.PLC机体固定。 （1）螺钉直接固定法 （2）DIN轨道固定法
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2.对电动机正反转控制等需要互锁控制的场合，除了在 PLC程序设计接点互锁外，外部器件的接线也必须采取电气互 锁措施，以确保电气系统的安全运行。 3.针对供电不稳定和紧急停止的需要，PLC外部负载还应 具有失电压保护、过电流保护、过电压保护和紧急制动等措施， 以确保系统可靠运行。 4.在安装、装配和拆卸PLC各单元（如：电源单元、I/O单 元、CPU单元等）前，在连接系统电缆或导线前，在连接或断 开连接器前，都必须关断加在PLC上的电源。
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图16-3
PLC的电源、地线接线图 的电源、 的电源
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（2）地线接线 PLC的接地最好采用专用接地，也可与其他设备公共接地， 但禁止与其他设备串联接地，接地线应尽可能短，长度不要超 过20m，截面积应大于2mm²。
a)
b) 图16-4 PLC的接地方式 的接地方式
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图16-1 PLC的螺钉直接固定法 的螺钉直接固定法
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图16-2
三菱机型PLC的DIN轨道固定法 的 三菱机型 轨道固定法
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（二）PLC可编程控制器的布线与接线 1.控制柜与现场设备间的接线 （1）电源线、动力线和信号线（包括直流信号线、交流信号 线和模拟量信号线）都分开布线，分别用电缆敷设。 （2）各种电缆在与控制柜和现场设备连接处最好使用接插件。 （3）电缆的屏蔽要良好，如在电缆两端的接线处，屏蔽层应 尽量多地覆盖电缆芯线，电缆屏蔽层应单端接地，控制柜的外 壳也应妥善接地等。 （4）电缆应分类编号，要求排放整齐、美观。
PLC可编程控制器的安装环境应符合要求；布线方法应符 合要求；电源线、接地线、输入线、输出线等应符合相关规程 要求。 1.PLC的安装合理，电源电压的选用与PLC的机型相匹配。
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2.电源线及输入、输出线、接地线的连接应正确；接线端 子的螺钉应紧固；压接端子接触良好；导线与端子接触可靠； 端子板连接器的装配不应有松动；系统中各单元的装配应正确 和牢固等。 3.各装置间的I/O连接电缆应连接正确并锁紧；各单元间的 I/O 连接电缆应连接正确并锁紧。
PLC可编程控制器的安装布线
二、项目使用设备、工具、材料 项目使用设备、工具、
PLC可编程控制器、万用表、常用电工工具、导线若干
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三、项目要求
1.PLC安装前期准备。 2.PLC的安装。 3.选用与PLC型号匹配的电源并接线。。 4.选用合适的接地措施。 5.输入端的接线。 6.输出端的接线。
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（三）PLC的工作原理 1.PLC可编程控制器程序执行的三个阶段 （1）输入扫描阶段 PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号，并将输入 信号存入输入映象区，此时输入映象寄存器被刷新。在程序执 行阶段和输出刷新阶段中，输入映象寄存器与外界隔离，其内 容保持不变，直至下一个扫描周期的输入扫描阶段，才被重新 读入的输入信号刷新。可见，PLC在执行程序和处理数据时， 使用上一个采样周期输入映象区中的数据，使执行整个用户过 程中使用的输入原始数据完全相同。
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（1）电源接线 一般PLC可编程控制器的输入端和输出端不采用同一种电 源。在可能的情况下，对可编程序控制器系统的输入装置、输 出负载、CPU和扩展I/O单元可采用单独的电源供电。但在电源 干扰特别严重或对可靠性要求很高的场合，可以安装带屏蔽层 的独立隔离变压器，PLC的基本单元和扩展单元必须共用一个 电源开关，以便两者同时上电和同时断电，PLC最好采用稳压 电源供电，且电源种类及I/O电压等级要与产品说明书中相符。 在PLC的面板上有3个对应的电源接线端子和一个零线接线 端子。实际接线时只能选择其中的一种电源接入对应的电源端 子。为了安全起见，交流电源一般需经刀开关、熔断器后再送 入PLC。
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（2）程序执行阶段 在执行用户程序过程中PLC按用户以梯形图方式编写的程序 顺序，以从上到下，从左到右的步序语句逐个扫描。若遇到程序 跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。当指 令中涉及到输入、输出状态时，PLC从输入映象区中取出相应的 当前状态，然后进行由程序确定的逻辑运算或其他数字运算，最 后根据程序中的有关指令将运算结果存入相应的输出映象区中的 有关单元，这个结果在整个程序执行完以后才会送到输出端口上。 （3）输出更新阶段 在执行完用户程序以后，PLC进行输出刷新，将输出映象区 中的内容同时送入输出锁存器，然后由锁存器通过I/O模块输出， 使输出端子上的信号变为本次工作周期运算结果的实际输出。
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（4）输出端接线 输出端接线是由输出负载与电源串联接在PLC的输出端和 与其对应的COM上，PLC的输出设备通常为继电器、接触器、 电动机、电磁阀及信号灯等。依靠输出设备执行PLC输出的控制 信号源。当PLC的输出继电器闭合时，面板上的输出指示灯亮， 相应的输出回路接通；反之，面板上的输出指示灯灭，相应的输 出回路断开。电源的类型和电压等级由PLC的输出方式和负载共 同决定。PLC的常用输出方式有继电器输出、晶体管输出、可控 硅输出。继电器输出方式要求负载电源一般为交流220V或直流 24V；晶体管输出方式要求负载电源一般为直流5～24V；可控硅 输出方式要求负载电源一般为交流100～120V或直流200～240V。
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CPU的整个扫描由两部分组成，执行用户程序称程序扫描， 读输入改输出称为I/0刷新，程序扫描和I/O刷新是分开进行的。 用于完成扫描工作的时间称扫描时间，整个扫描时间包括程序 扫描时间和I/O刷新时间。程序扫描时间长短取决于用户程序的 长短和程序中指令类型，还受其他因素影响。PLC在一个扫描 周期中，输入扫描和输出刷新的时间是固定的，其随机器类型 的不同而有所不同。小型PLC的扫描时间为10～20ms。 PLC进行相邻两次输入扫描之间的时间间隔称为一个工作周 期，工作周期长短除受扫描周期影响外，还受编程器键入响应 和进行自诊断所用时间的影响，前者所用时间起决定性作用， 所以输出对输入的响应速度主要看扫描时间的长短。
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图16-8 PLC的输出接线图 的输出接线图
三菱机型PLC输出接线图举例 图16-9 三菱机型 输出接线图举例
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（5）PLC各单元间的接线 PLC的基本单元与各扩展单元、编程器、写入器以及个人 电脑之间的连接比较简单，它们之间都有标准的通信接口。接 线时，先断开PLC的电源，将扁平电缆一端插入对应的插座即 可。 （6）检查、复核、整理。 （三）必要的保护措施和安全注意事项 1.为了防止负载短路损坏输出单元，可在PLC输出线路上 安装熔断器，有条件的情况下在每个回路中都装上熔断器。熔 断器的规格应根据输出电流值加以选择。央处理器CPU CPU主要用来解释并执行用户及系统程序，通过运行用户 及系统程序完成所有控制、处理、通信以及所赋予的其他功能， 控制整个系统协调一致地工作。
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2.存储器模块 随机存取存储器RAM用于存储PLC内部的输入、输出信息， 并存储内部继电器(软继电器)、移位寄存器、数据寄存器、定时 器/计数器以及累加器等的工作状态，还可存储用户正在调试和 修改的程序以及各种暂存的数据、中间变量等。 只读存储器ROM用于存储系统程序。其中EPROM主要用来 存放PLC的操作系统和监控程序，如果用户程序已完全调试好， 也可将程序固化在EPROM中，而EEPROM主要用来存放用户程 序。
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图16-10
PLC的基本构成 的基本构成
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(二)PLC的分类 1.按容量分类 分为“小”、“中”、“大”三种类型。小型PLC的I/O点 总数一般小于或等于256点。通常用作代替继电接触器控制的工 业控制机，用于机床、机械生产控制和小规模生产过程控制；中 型PLC的I/O点总数通常从256点至2048点，内存在8K以下；大 型PLC的I/O点数一般在2048点以上。 2.按硬件结构分类 分为整体式PLC、模块式PLC、叠装式PLC三类。
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5.在PLC通电状态下，不能拆卸任何单元、不能触及任一 端子或端子板，防止电击。 6.不要在PLC通电时或断电后立即触及电源，防止电击。 7.固定PLC的螺钉不宜拧得太紧或太松。太紧会造成PLC的 PLC PLC 安装孔涨裂或“滑丝”，太松则PLC工作时会产生振动或噪音。
五、检测标准
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图16-11
PLC执行用户程序的三个阶段 执行用户程序的三个阶段
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以上三个阶段构成PLC工作的一个周期，PLC按工作周期 方式周而复始地循环工作，完成对被控对象的控制作用。在两 个工作周期之间，PLC进行编程器键入响应及自诊断等。 2.PLC的扫描方式 将PLC读取输入，执行程序和更改输出的过程称为扫描。 用户通过编程器或其他输入设备将用户程序输入PLC，并 存入用户存储器中。PLC开始运行时，CPU根据系统监控程序 规定的顺序，通过扫描采用周期循环方式完成下列操作：读取 各输入点的状态或数据、执行用户程序、更新各输出点状态、 编程器键入响应以及自诊断。