PLC控制柜设计原理电装布局、接线图和原理图

1.根据接线图，这也是最高的标准了。首先，布线前一定要仔细阅读图纸，充分理解设计师的意图，而不是根据个人所谓的丰富经验进行布线。如发现有歧义或矛盾，应第一时间与设计方联系确认，并进行接线施工，直至正确为止。

　　2.接线顺序要清晰明了，过程要简单可验证。这个在实践中能做的很少。基本上，线头是连接的，盒子是盖着的。

　　3.多学习接线技巧，善于灵活运用专业工具。示例:

　　问:我们做PLC机柜的时候，有很多接线板和端子。如果我们处理不当，就会出现松动和毛刺。我们是应该直接剥掉线皮压进去，用别针还是贴锡？

　　a:单芯线剥皮后直接压制，多芯线使用冷压端子，不建议锡衬；

　　问:当PLC的扩展模块很多时，如何处理公共端和电源端的连接，是通过每个PLC模块上的端子直接并联到下一个模块，还是连接到端子上，在端子板上短路？

　　答:我们在现场维护设备，希望在终端上分布短路后，分别将电源引入到用户点(用线管或在终端做标记表示目的地)，直观明了，相互影响不大。我们不想从一个点连接到另一个点，也不想在一个端子下连接两条以上的电线。对于电源端子板，我喜欢用带保险的端子或者上下端子可以断开的端子。发现短路故障非常方便。

一、可编程控制器内部和外部电路

　　1.外部电路布线

　　图1是电机全电压启动控制接触器的电气控制电路。控制逻辑由交流接触器KM线圈、指示灯HL1和HL2、热继电器常闭触点FR、停止按钮SB2、启动按钮SB1和接触器常开辅助触点KM通过导线连接实现。

　　接通QS并按下启动按钮SB1后，线圈KM通电自锁，指示灯HL1所在支路的辅助触点KM与主回路中的主触点接通，HL1点亮，电机M启动；当按下停止按钮SB2时，线圈KM将被切断，指示灯HL1将被关闭，M将停止旋转。

　　图2是西门子S7系列PLC实现电机全压启动控制的外部接线图。主电路保持不变。热继电器常闭触点FR、停止按钮SB2、启动按钮SB1等。都连接到PLC的输入接口作为PLC的输入设备，而交流接触器的KM线圈、指示灯HL1、HL2等。作为可编程逻辑控制器的输出设备连接到可编程逻辑控制器的输出接口。逻辑是通过执行根据电机总电压控制要求编写并存储在程序存储器中的用户程序来实现的。

　　2.建立内部输入/输出图像区域

　　在可编程控制器存储器中，打开输入输出图像存储区，存储输入输出信号的状态，分别称为输入图像寄存器和输出图像寄存器。此外，其他PLC编程元件也有相应的图像存储器，称为元件图像寄存器。

　　输入输出映射区的大小由可编程逻辑控制器的系统程序决定。对于系统的每一个输入点，总有一个输入映射区的位与之对应，对于系统的每一个输出点，也有一个输出映射区的位与之对应，系统的输入输出点的寻址号也对应着I/O映射区的映射寄存器的地址号。

　　PLC工作时，采集的输入信号状态存储在输入映射区的对应位，运算结果存储在输出映射区的对应位。PLC执行用户程序时，在I/O映射区使用描述输入继电器等效触点或输出继电器等效触点和等效线圈状态所需的数据，与外部设备没有直接关系。

　　I/O映射区的建立，使得PLC只使用存储在内存地址单元中的状态数据工作，系统输出只为内存的某个地址单元设置一个状态数据。这不仅加快了程序的执行速度，还将控制系统与外界隔离开来，提高了系统的抗干扰能力。

　　3.内部等效电路

　　图3是PLC的内部等效电路。以开始按钮SB1为例，其访问接口I0.0与输入映射区的一个触发器I0.0相连。当SB1开启时，触发器I0.0被触发为“1”状态，用户程序可以直接引用为I0.0触点的状态。此时，如果I0.0触点的通断状态与SB1的通断状态相同，则SB1导通。

　　由于I0.0触发器具有与继电器线圈相同的功能，不需要硬连接线，所以I0.0触发器相当于PLC内部的一个I0.0软继电器线圈，直接指I0.0线圈状态的I0.0触点相当于一个由I0.0线圈控制的常开触点(或动触点)。

　　同样，停止按钮SB2与PLC中的一个软继电器线圈I0.1连接，SB2闭合，则I0.1线圈的状态为“1”，否则为“0”，而继电器线圈I0.1的状态则由用户程序反相，引用为I0.1触点的状态，因此I0.1相当于一个由I0.1线圈控制的常闭触点(或称动态断线触点)。而输出触点Q0.0和Q0.1是PLC内部继电器的物理常开触点。一旦关闭，相应的外部KM线圈和指示灯HL1将被连接。PLC的输出有一个输出电源的公共接口COM。

　　二、可编程控制器控制系统

　　用PLC实现电机全压启动的电控系统，其主电路基本不变，而用PLC代替电控电路。

　　1.1的组成。可编程控制器控制系统

　　图4是电机全电压启动PLC控制系统的基本结构图，可分为输入电路、内部控制电路和输出电路三部分。

　　输入电路

　　输入电路用于向PLC发送输入控制信号，输入装置为按钮SB1、SB2、FR常闭触点。外部控制信号通过PLC输入到相应的输入继电器。输入继电器可以提供任意数量的常开触点和常闭触点，用于可编程逻辑控制器内容控制电路的编程。

　　输出电路

　　输出电路的作用是将PLC的输出控制信号转换成能驱动KM线圈和HL1指示灯的信号。PLC内部控制电路中有很多输出继电器。每个输出继电器不仅提供常开触点和常闭触点用于PLC内部控制电路的编程，还提供常开触点用于输出电路与输出端口的连接。这种接触称为内部硬接触，是一种内部物理常开接触。该触点驱动KM线圈、HL1指示灯等外部负载，KM线圈通过主电路中的KM主触点控制电机M的启停。驱动负载的电源由外部电源提供，PLC的输出端口也有输出电源的COM公共端。

　　内部控制电路

　　内部控制电路由根据被控电机的实际控制要求编写的用户程序构成。其功能是根据用户程序指定的逻辑关系，对输入输出信号的状态进行计算、处理和判断，然后得到相应的输出控制信号，驱动电机M、指示灯HL1等输出装置。

　　用户程序通过个人计算机通讯或程序员输入将所有程序语句写入PLC的用户程序存储器。用户程序的修改只需要通过编程器等设备改变内存中的一些语句，不需要改变控制器的内部接线，实现了控制的灵活性。

　　2.可编程控制器控制梯形图

　　梯形图是一种等效控制电路，其中PLC内部相当于许多内部继电器、常开触点、常闭触点或功能程序块的线圈。图5是PLC梯形图中常用的等效控制元件的符号。

　　a)线圈b)常开触点c)常闭触点

　　图6是电机全压启动的PLC控制梯形图，由FR常闭触点、SB2常闭按钮和KM常开辅助触点、SB1常开按钮并联单元、KM线圈等部件对应的等效控制元件符号串联而成。电动机的全压起动控制梯在形式上与接触器的电气控制电路图相似，但与电气控制电路图有许多不同。

　　梯形图中继电器元件的物理结构不同于电气元件。

　　PLC梯形图中的线圈和触点只是功能上等同于电气元件的线圈和触点。在物理意义上，梯形图中的线圈和触点只是输入输出存储器中的一个存储位，不同于电气元件的物理结构。

　　梯形图中继电器元件的通断状态不同于电气元件的通断状态。

　　梯形图中继电器元件的通断状态与存储在相应存储位中的数据有关。如果存储位的数据为“1”，则该元件处于导通状态，如果该位的数据为“0”，则该元件处于截止状态。不同于电气元件的实际通断状态。

　　梯形图中继电器元件的切换过程不同于电气元件的切换过程。

　　在梯形图中，继电器元件的状态切换只是PLC对存储位状态数据的操作。如果PLC给常开触点的等效存储位数据赋值“1”，则开关操作过程完成。同样，如果常闭触点的等效存储位数据被赋值为“0”，则开关操作过程将无时间延迟地完成。但电器元件的线圈和触点在接通或断开时，必然有一个时间延迟，一般要经过先开后合的操作过程。

　　梯形图中继电器的触点数量不同于电气元件的触点数量。

　　如果PLC从输入继电器I0.0的相应存储位中取出位数据“0”，并存储在另一个存储器的存储位中，则存储的存储位成为由I0.0继电器控制的常开触点，存储的数据为“0”；如果位数据“0”被检索然后存储在存储器的存储位中，则存储在该位中的数据是“1”，并且该存储位成为由继电器10.0控制的常闭触点

　　只要PLC内部有足够的内存，这个位数据传输操作就可以无限期地进行，每次操作都可以在梯形图中生成一个继电器触点，说明梯形图中的继电器触点原则上可以无限期地重复使用。

　　但是PLC内部的线圈只能引用一次，如果要重复使用相同地址号的线圈，要小心。与PLC不同，电气元件中的触点数量是有限的。

　　梯形图每一行的绘制规则是从左母线开始，经过触点和线圈(或功能块)，到右母线结束。一般每行左侧画并联单元，右侧画输出线圈，中间画其他串联元件。