PLC的供電系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)
邁梓工控 / 2021-12-28
1．PLC電源設(shè)計(jì)
一般而言，PLC的基本電源一般有使用ACIOOV/240V與DC24V兩種類型。
當(dāng)PLC采川ACIOOV/240V供電時(shí)，通常允許輸入電源電壓的波動(dòng)范圍為-15%～+10%。如：選擇額定輸入電壓為AC100V時(shí)，通常允許輸入電壓的變化范圍為AC85～110V;選擇額定輸入電壓為AC240V時(shí)，允許的變化范圍為AC200—AC264V。PLC對(duì)外部交流電源的頻率要求較低，允許的頻率變化范圍通常為±3Hz，即選擇額定輸入頻率為50Hz時(shí)，允許輸入頻率的變化范圍為47～53Hz;選擇額定輸入頻率為60Hz時(shí)，允許變化范圍為57～63Hz。
當(dāng)PLC使用DC24V電源時(shí)，一般允許輸入電壓的變化范圍為一l5%～+20%(即DC20.4～28.8V，如SIEMENS PLC)，部分PLC可以達(dá)到-35%—+30%（即DC15.6～31.2V，如三菱Q系列PLC）。與其他計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比，它對(duì)輸入電源的要求相對(duì)較低，通常容易滿足要求。
但為了保證PLC的正常工作，抑制線路干擾，對(duì)于交流AC100V/240V供電的PLC，原則上應(yīng)在電源輸入回路加入隔離變壓器、浪涌吸收器或者采取穩(wěn)壓措施。PLC輸入電源要與設(shè)備動(dòng)力電源、交流控制回路電源、交流輸出電源分離配線，并具有獨(dú)立的保護(hù)回路與獨(dú)立的隔離變壓器。
對(duì)于直流DC24V供電的PLC，原則上應(yīng)采用穩(wěn)壓電源供電：至少應(yīng)通過三相橋式整流、濾波后進(jìn)行供電；一般不能使用僅通過單相橋式整流的直流電源直接對(duì)PLC進(jìn)行供電。PLC輸入電源要與設(shè)備直流動(dòng)力電源、直流控制回路電源、直流輸出電源分離配線，并具有獨(dú)立的保護(hù)回路，在系繞組成較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)使用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源單獨(dú)對(duì)PLC供電。
當(dāng)系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)時(shí)，電源模塊的容量應(yīng)保證滿足PLC系統(tǒng)對(duì)電源容量的要求，電源模塊的額定輸出容量應(yīng)大于系統(tǒng)中全部組成模塊所消耗的功率總和，并且留有20%～30%的余量。
2. 1/0裝置外部電源
I/O外部電源是指用于PLC源輸入模塊、PLC輸出模塊、輸入傳感器（如接近開關(guān)等）、輸出執(zhí)行元件的電源。
用于PLC輸入信號(hào)的外部電源一般為DC24V。由于輸入信號(hào)的電壓波動(dòng)可能直接影響到PLC輸入狀態(tài)的變化，故對(duì)其要求較高，原則上應(yīng)采用穩(wěn)壓電源供電；至少應(yīng)通過三相橋式整流、濾波后進(jìn)行供電；不能使用僅通過單相橋式整流的直流電源，以防止輸入信號(hào)采樣的錯(cuò)誤。
用于PLC輸出信號(hào)的外部電源與PLC的輸出形式與負(fù)載要求有關(guān)，可以是交流，也可以是直流。特別在當(dāng)采用繼電器接點(diǎn)輸出時(shí)，電源要求完全取決于負(fù)載。
通常情況下，PLC對(duì)輸出電源的要求要低于輸入電源。如：對(duì)于直流24V中間繼電器、電磁閥類負(fù)載，一般可以使用單相橋式整流的直流電源，但是，當(dāng)PLC的輸出需要作為系統(tǒng)其他控制裝置：如CNC等）的輸入時(shí)，必須根據(jù)后者的要求選擇輸出電源。
3．PLC總供電系統(tǒng)
總供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須根據(jù)控制對(duì)象的性質(zhì)、技術(shù)要求、系統(tǒng)的組成情況、使用環(huán)境條件等進(jìn)行具體分析，本章后述部分給出了PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)實(shí)例，可以供讀者參考。
作為PLC總供電系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)原則，應(yīng)注意如下幾個(gè)方面：
①在系統(tǒng)中，與PLC有關(guān)的全部電源，均可以通過設(shè)備的總電源開關(guān)進(jìn)行分?jǐn)啵瑢?shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的隔離。
②PLC作為系統(tǒng)主要的控制裝置，原則上應(yīng)在設(shè)備總電源接通后，無須其他啟動(dòng)操作，即可以立即投入工作，以便控制系統(tǒng)對(duì)控制對(duì)象實(shí)施有效的監(jiān)控。
③對(duì)于同時(shí)使用基本單元與擴(kuò)展單元的控制系統(tǒng)，擴(kuò)展單元的電源應(yīng)先于基本單元或同時(shí)接通，以便基本單元對(duì)擴(kuò)展單元實(shí)施有效的監(jiān)控。
④用于PLC輸入信號(hào)的外部電源，可以與PLC基本電源共用，但回路中必須安裝獨(dú)立的保護(hù)器件（如斷路器等）。
⑤當(dāng)用于PLC輸入信號(hào)的外部電源獨(dú)立設(shè)置時(shí)，此電源應(yīng)在設(shè)備總電源接通后，立即投入工怍，以便PLC通過輸入信號(hào)對(duì)設(shè)備的現(xiàn)行狀態(tài)實(shí)施有效的監(jiān)控。
⑥用于PLC輸出信號(hào)的外部電源，可以與輸入電源共用或進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置。對(duì)于組成復(fù)雜、執(zhí)行元件較多的控制系統(tǒng)，可根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)電源。
⑦當(dāng)PLC輸出使用公用外部電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)輸出對(duì)象的不同，分類設(shè)置多路保護(hù)（如斷路器等），且每一類輸出的電源接通次序應(yīng)有所區(qū)別。設(shè)計(jì)應(yīng)保證PLC的各類輸出電源的通斷，受強(qiáng)電控制回路“互鎖”條件的約束與控制。
⑧用于系統(tǒng)中的其他控制回路用電源，在電壓相同時(shí)（如DC24V控制回路），可以與PLC的輸入或輸出電源共用，但必須安裝有獨(dú)立的保護(hù)元件（如斷路器等）。
