TE專家支招:如何保護工業現場中的PLC?
發布時間:2015-03-13 來源:TE 責任編輯:sherryyu
【導讀】PLC在工業現場實際使用的過程中,由於工業現場環境較惡劣,接線工作量較大,難免會有接線錯誤,往往會將有功率限製的I/O端口,誤接短路,造成端口過流燒毀,因此,PLC的每個I/O端口都很有必要設計過流保護措施,本文TE的專家給出了基於工業現場中的PLC的保護方案。
PLC即Programmable logic Controller,意(yi)為(wei)可(ke)編(bian)程(cheng)邏(luo)輯(ji)控(kong)製(zhi)器(qi),它(ta)是(shi)一(yi)種(zhong)數(shu)字(zi)運(yun)算(suan)操(cao)作(zuo)的(de)電(dian)子(zi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong),專(zhuan)門(men)為(wei)在(zai)工(gong)業(ye)環(huan)境(jing)應(ying)用(yong)而(er)設(she)計(ji),具(ju)有(you)極(ji)高(gao)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)和(he)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)。它(ta)采(cai)用(yong)一(yi)類(lei)可(ke)編(bian)程(cheng)的(de)存(cun)儲(chu)器(qi),用(yong)於(yu)其(qi)內(nei)部(bu)存(cun)儲(chu)程(cheng)序(xu),執(zhi)行(xing)邏(luo)輯(ji)運(yun)算(suan)順(shun)序(xu)控(kong)製(zhi)及(ji)定(ding)時(shi)計(ji)數(shu)等(deng)麵(mian)向(xiang)用(yong)戶(hu)的(de)指(zhi)令(ling),並(bing)通(tong)過(guo)數(shu)字(zi)或(huo)模(mo)擬(ni)量(liang)輸(shu)入(ru)/輸出控製各種類型的生產操作過程。
PLC的一個顯著特點就是I/O多,這就意味著PLC的適應能力強,即使用戶因為產品更新換代等因素,造成控製流程圖改變了,通常也隻要修改控製流程圖,無需修改PLC硬件的接線,因此PLC在工業控製現場得到了極大的應用。
從組成結構形式上可以將PLC分為兩類:一類是一體化整體式PLC,其特點是電源、 中央處理單元、I/O接口都集成在一個機殼內。另一類是標準模板式結構化的PLC,其特點是電源模板、中央處理單元模板、I/O模板等在結構上是相互獨立的,可根據具體的應用要 求,選擇合適的模板,安裝在固定的機架或導軌上,構成一個完整的PLC應用係統。
PLC在工業現場實際使用的過程中,由於工業現場環境較惡劣,接線工作量較大,難免會有接線錯誤,往往會將有功率限製的I/O端口,誤接短路,造成端口過流燒毀,因此,PLC的每個I/O端口都很有必要設計過流保護措施,放置自恢複保險絲PPTC在每個I/O端口處,以避免誤接短路事故的發生。這樣,如果調試人員不小心在I/O端口短路,自恢複保險絲PPTC將會立刻啟動保護,限製了I/O端口整個回路的工作電流,保護了PLC的主板。當故障排除,自恢複保險絲PPTC又很快自動恢複到低阻值狀態,PLC又可以正常工作。
PLC使用中,I/O端口分數字量和模擬量端口,對於輸入端口,又分數字量輸入端口和模擬量輸入端口。對於PLC電流模擬量輸入端口,還需注意過壓保護。因為在電流模擬量I/O口中,有一個取樣電阻,通常為高精度的250 歐姆,當PLC輸入電流比如4~20mA的電流信號時,電流通過I/O端口250歐姆電阻後,在PLC內部形成1~5V的電壓信號。由於PLC的DC電源通常為24V,PLC測試或者在現場調試的時候,調試者很容易將24V電源接到PLC的模擬量輸入I/O端口,如果沒有保護的話,250歐姆取樣電阻長時間接24V電源,在取樣電阻上的功耗就會大量增加(由公式V2/R決定),這樣取樣電阻就會損壞。一個可能的保護解決方案就是電路中增加一個Zener管(或者TVS管)和取樣電阻並聯,由Zener管來保護取樣電阻。但是隨之而來的問題就是,Zener管(或者TVS管)它們是瞬態電壓抑製器,對於瞬態電壓,它們有良好的保護特性,但是對於長時的過壓保護,它們也無能為力。TE connectivity的PPTC+Zener或者PolyZen可以提供一個完整的解決方案。
TE公司的PolyZen器件集成了齊納二極管精密過壓保護元件,能夠和內部的PPTC過流保護元件起協同保護作用。在出現持續的高功率狀態(過壓事件)時, 由於PPTC和Zener器件之間無縫的熱耦合性能,PolyZen器件中的PPTC可以感測Zener管的溫度,當Zener管處於長時間過壓而溫度增加時,PPTC的溫度也會升高,由於PPTC是一個正溫度係數的溫度敏感電阻,PPTC電阻會溫度的增加迅速從低電阻狀態轉變到高電阻狀態,限製了電流並保護了Zener管。
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