1、第2章 PLC的接线,本章主要讲述日本OMRON公司C200HX/HG/HE系列PLC的底板、电源、CPU、I/O单元、RS232通信电缆和安装环境等内容。 C200H是C200HX/HG/HE的简称，它是中型机C200H/C200HS的后续机型。机的模块有电源单元、CPU单元、基本I/O单元、特殊功能单元和通信单元，所有模块通过其底部的总线插头安装在CPU底板或I/O扩展底板上。,2.1 底板、电源与CPU,C200系列为完全模块化PLC，多个模块安装在底板上，多个机架用电缆连接在一起，可以组成一个PLC系统。 2.1.1 底板 用于安装CPU、电源、I/O单元和其他特殊单元的，底板分为两类
2、。,1）CPU底板：该底板上装有CPU、电源和I/O单元。CPU底板分为3槽、5槽、8槽和10槽。 2）I/O扩展底板：该底板上没有CPU，只有电源和I/O单元。该底板也分为3槽、5槽、8槽和10槽。只有使用专用的连接电缆与CPU底板连接才能工作。一个CPU底板可扩展多个I/O底板，但是CPU底板与最后一个I/O扩展底板之间的距离必须小于12m。 注意槽的序号，因为这些序号就是标准I/O单元的地址，底板上的槽是从左向右排序，最左边的槽是0槽。,2.1.2 电源,用于向CPU和I/O单元提供电源，有直流和交流两种输入。如果可能，输入、输出负载、CPU和I/O扩展单元分别采用独立的电源供电。 1P
3、A204S电源单元 该电源单元采用交流输入，可以连接100-120V或200-240V。 使用时，若使用的是200-240V电源，则100-120V电源端子开路。 该电源可以输出直流24V，以用于PLC的外电路。电源范围可在19.2-28.8V，输出电流为0.8A。,接线时，在电源单元和供电电源之间应连接1：1的隔离变压器，该变压器的副边不接地，这样可以减小PLC和大地之间的噪声，还可以保证人员的安全。 接线时，GR端子应该接地，注意接地线电阻不大于100，接地线要用直径2mm2以上的导线，接地线长度不要超过20m。而LG端子是电源过滤器（噪声滤波器）的中间抽头，一般不要求接地，但当干扰很大时
4、，可以将该端子与GR连接在一起接地。但最好不要将PLC和PLC的设备共用一个接地点，也不能将PLC的地线接到一个建筑物的大型金属结构上。,2. 电源中断问题,PLC内装了一个时序电路，该电路可以处理电源瞬时断电或欠压产生的误动作。对于不大于10ms的短暂电源故障不予处理，如果电源中断10-25ms，且提供给CPU的工作电压低于额定值的85%时，则该电路使PLC停止工作，输出自动断开，当恢复到85%以上时，该电路使PLC自动恢复运行。,3. 电源输入电压波动电源电压为100-120V的交流电源，允许波动85-132V。电源电压为200-240V的交流电源，允许波动170-264V。电源电压为24
5、V的直流电源，允许波动19.2-28V。,2.1.3 CPU,1.CPU的技术指标 C200H系列PLC共有11种CPU型号，技术指标如下：(1) 用户程序存储器用于存放梯形图，该存储器容量越大越好。 (2) 数据存储器存放梯形图运行过程中和PLC运行过程中的数据。 (3) 扩展存储器用于扩展用户存储器和数据存储器的容量。,(4) 基本指令执行时间执行一条基本指令所需要的时间。(5) I/O点数可以连接的I/O点数。点数越多，价格越高。(6) I/O机架: 允许扩展的I/O机架。可连接2或3个I/O扩展机架，这取决于CPU的型号。下页图为CPU机架带3个I/O扩展机架。CPU机架由CPU底板、
6、CPU单元、电源单元和I/O单元组成，I/O扩展机架由I/O扩展底板、电源单元和I/O单元组成。这两种机架的槽数最多有10个，还有3、5、8槽的。,C200H基本I/O单元的I/O地址分配规则是：C200H的I/O点为5位数，前3位为通道号，其中第1位为机架号，CPU主机架为0，最靠近主机架的I/O扩展机架为1，最后一个为3；接着确定单元的槽位号，从机架的最左边开始依次为00，01，09（3槽机架槽位号00-02，5槽机架00-04，8槽机架00-07，10槽机架00-09）；最后2位是I/O点在单元上的编号。,例如，10槽的CPU机架上，最靠近CPU单元是16点输入单元，则输入点的编号范围为
7、IR00900-IR00915若在机架上装有特殊功能单元或通信单元，在分配地址时，和空槽一样处理，占用槽位号，但不占用通道号，即该槽位号所对应的通道并不被特殊功能单元或通信单元占用，该通道可作为内部工作字使用。,特殊功能单元的通道与它所占据的槽位号无关，而要根据设定的单元号N来确定。其单位号范围是0-9、A-F，各单元的单位号N不能重复，最多可用16个特殊单元。根据单元号，每一个特殊功能单元分配有10个IR通道，通道号为100+N10 109+N10(N=0-9)或 400+N10 409+N10(N=A-F)每一个单元还在内存工作区中分配100个DM字，字号为 DM 1000+N100 DM
8、 1099+N100。,(7) 支持高密度I/O单元的最大数量单个I/O单元上有大量I/O端子的单元为高密度I/O单元，CPU支持的高密度单元数量是有限的。(8) 支持特殊I/O单元的最大数量有特殊功能的单元称为特殊I/O单元。(9) RS232CCPU上是否有串行通信口。究竟选择哪一种CPU，需考虑综合性能、价格和可扩展性等诸多因素。,C200HE-CPU42-E基本配置的技术指标如下 用户存储器容量7.2K字； 数据存储器容量6K字； 指令执行时间最小0.3s； 支持的最大I/O点数880点； 可扩展2个I/O机架； 可支持10个高密度I/O单元和10个特殊I/O单元； 具有RS232C串
9、行通信口，还可以扩展通信板。,下图为C200H的一种CPU单元面板图,CPU单元上有内存卡（存储器）的插槽，可插接多种存储器盒。外设端口接外围设备如编程器等。有些机的CPU单元有RS232C口。在CPU上有一个通信板的插槽，插上通信板后，极大地增强了机的通信联网功能。CPU上的DIP开关设定PC的工作方式。,下图为机与外围设备通信的示意图,2. DIP开关 用于设置CPU，可设置内容为: 引脚1： ON:允许写入用户存储器; OFF:禁止写入用户存储器; 引脚2：ON:通电时，外扩存储盒的内容自动读出写入RAM。OFF:不自动读出; 引脚3：ON:编程器用英文显示信息; OFF:用日文显示.
10、引脚4：ON:允许用户设置扩展指令; OFF:使用扩展指令的默认设置. 引脚5：ON:用户设置通信参数; OFF:使用默认通信参数. 引脚6：ON:编程器采用扩展装段模式; OFF:采用标准模式.,3. 一般设置(指DIP开关的一般设置) 引脚1: 在PLC正式运行时，应置为OFF； 引脚2: 选择OFF，有扩展存储器时，可确认是否需要自动读出； 引脚3: 选择ON，编程器用英文显示信息； 引脚4: 选择OFF，一般不设置扩展指令； 引脚5: 选择OFF，使用默认通信参数； 引脚6: 选择OFF，编程器使用标准模式；,4. CPU中的电池 正常情况下可以使用5年，当ALARM 灯闪烁，应在一周
11、内更换电池。,2.2 I/O单元PLC的对外功能主要是通过各类接口模块的外接线，实现对工业设备或生产过程的检测和控制。输入输出单元：是PLC与工业控制现场各类信号连接的部分。通过各种I/O单元模块，PLC既可检测到所需的过程信息，又可将处理结果传送给外部过程，驱动各种执行机构，实现工业生产过程的控制。输入接口：用来接受生产过程的各种参数(输入信号)。,输出接口：用来送出可编程控制器运算后得出的控制信息（输出信号），并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。实际生产中的信号电平多种多样，外部执行机构所需的电平也是多种多样的，而PLC的CPU所处理的只能是标准电平，正是通过I/O接口实现了这种信
12、号电平的转换。为了适应各种各样的过程信号，相应有许多种I/O接口模块。例如：数字量输入模块，数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块等。这些模块中又包含了各种不同信号电平的模块。,可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口单元：开关量输入接口：其作用是把现场的开关量信号变成可编程控制器内部处理的标准信号。开关量输入接口按可接纳的外部信号电源的类型不同，分为直流输入单元和交流输入单元。开关量输出接口：作用是把可编程控制器内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号。开关量输出接口按可编程控制器机内使用的器件不同，分为继电器型、晶体管型和可控硅型。,2-2-1 I/O单元的一般问题1输
13、入单元可以连接的设备 （1） 无源触点输出设备 即按钮或是继电器的常开或常闭触点。PLC输入单元的输入电路是一个光耦，故在触点和PLC的输入电路之间需要串联一个电源。,INDC 输入单元 COM,直流输入触点与PLC的连接,（2）三极管作为开关的输出设备 三极管的集电极和发射极之间也可以作为开关使用，当三极管导通时，相当于开关闭合，当三极管截止时，相当于开关断开。,IN DC 输入单元 COM,PNP管,IN DC输入单元 COM,NPN管,（3）具有二极管输出电桥的设备,若与PLC连接的设备具有二极管电桥输出电路，采用如下连接方式,（4）输入漏电流当使用非触点输出设备时，由于开关元件是晶体管
14、、晶闸管等元件，这些元件会由于自身的问题或电路设计的问题，即使在截止时，也会有一个小电流流过，该电流可能由如下原因引起： 1. 元件自身的漏电流，如三极管的反向漏电流ICEO；2. 控制电路设计不好，元件没有可靠截止； 当该电流大于1.3mA，就可能引起PLC输入电路发生误动作。此时可在PLC输入端并联一个旁路电阻。,旁路电阻Ri计算方法如下： 1）采用分流公式，可求得Ii 2）也可查PLC输入回路特性表， 3）根据下列公式计算：,并联旁路电阻的方法,2输出单元,PLC的输出设备，有数十毫瓦的指示灯，也有几十千瓦的大容量电动机。但PLC内部的集成电路（IC）不能用来直接驱动这些回路，因此，从运
15、算部分输出的IC回路信号要先传送给晶体管或继电器构成的输出部分，即输出模块，输出模块可直接驱动指示灯或小型继电器；对大容量的电机或高压设备，要通过中间继电器或电磁开关等进行电压或功率放大后才能驱动。,2输出单元,开关量输出单元的作用是把可编程控制器内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号。开关量输出接口按可编程控制器机内使用的器件不同，分为继电器型、晶体管型和可控硅型。（1）输出短路保护输出端子的短路，会损坏输出元件或电路板，使用中应在输出回路中串联保险丝。,（2）晶体管输出的残余电压：采取分压措施若晶体管输出单元输出的残余电压大于TTL电路的标准低电平时，可在晶体管输出单元与TTL电
16、路间增加分压电路。（3）晶体管输出的漏电流：采取分流措施晶体管输出电路在OFF状态时，会有0.1mA左右的漏电流，当负载是晶闸管时，可能引起误动作，此时可在负载两端并联一个电阻。,电阻R计算方法为：其中Uon为负载接通时的电压，I为漏电流，R为旁路电阻。 若为可控硅，则在交流时100V，输出漏电流为2mA；交流时200V，输出漏电流为5mA。,（4）输出开启电流有些负载在刚通电时的电流是正常工作电流的数倍，称为负载的开启电流。,上图是预先给负载一个小电流，约为额定电流的1/3；下图则是在输出单元与负载之间串联了一个电阻，这就可以减小输出单元开启时流过负载的电流。,（5）吸收感性负载的反电势一个
17、感性负载连接到输出单元时，须在负载上并联一个浪涌吸收器或二极管，这样由负载产生的反电势就被吸收了。,图中，二极管的耐压应该至少是负载电源电压的3倍，电流至少应该是1A。,（6）互锁电路对控制电机或其它一些正反转的电路，为了防止正反转输出同时接通造成电源短路，可采用互锁电路。,2-2-2 输入单元端子的接线,1直流输入单元 （1） DC输入单元ID211 （2） DC输入单元ID212,2. 交流输入单元（1）交流输入单元IA121、IA122（2）交流输入单元IA221、IA222,ID211单元的输入电路,输入单元ID211的参数,ID212单元的输入电路,输入单元ID212的参数(实验室选
18、用的型号),交流输入单元IA121单元的输入电路,3. AC/DC输入单元(1) AC/DC输入单元IM211(2) AC/DC输入单元IM212,2-2-3 输出单元端子的接线,1触点输出单元 在继电器触点接有感性负载时，应该增加灭弧电路。,吸收浪涌电流的阻容方法,阻容灭弧电路,二极管方法,二极管方法只用于直流电源。这种方法触点断开和负载复位之间的延迟会比阻容方法大。二极管的反向耐压值应为电源电压值的3倍，二极管的正向电流应等于或大于负载电流。,吸收浪涌电流的二极管方法,压敏电阻具有的恒压特性可防止触点间产生高压。,吸收浪涌电流的压敏电阻方法,压敏电阻方法,压敏电阻和转折二极管一般用于高压大
19、功率电路，瞬间能吸收几十安至几百安的电流，而稳压二极管一般用于低压小功率电路,2晶体管输出单元,晶体管输出单元具有动作速度快、通断动作次数多的特点，所以在需要动作速度快或通断动作次数多的场合，就应该使用晶体管输出单元。,（1）具有熔丝熔断检测的晶体管输出单元OD411,熔丝熔断指示,熔丝用于在过载时保护晶体管，其在由过流引起的过热之前能迅速断开电路。熔丝熔断时，熔丝熔断指示灯亮。可通过检测该单元地址的08位是否为ON来判断熔丝是否断。,（2）无熔丝熔断检测电路的晶体管输出单元OD211 该单元无熔丝熔断检测电路，故当没有输出时，需要检查熔丝。,（3）没有熔丝保护的晶体管输出单元OD216 由于
20、无熔丝保护，若通过检查确认该单元无输出时就需要更换单元。,3双向晶闸管输出单元 可以在交流高电压下高速切换负载电流，由于无触点，寿命很长。（1） OA222V,双向晶闸管输出单元,双向晶闸管,双向晶闸管是由N-P-N-P-N五层半导体材料制成的，对外引出三个电极。双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联，但只有一个控制极。 双向晶闸管与单向晶闸管一样，也具有触发控制特性。不过，它的触发控制特性与单向晶闸管有很大的不同，这就是无论在阳极和阴极间接入何种极性的电压，只要在它的控制极上加上一个触发脉冲，也不管这个脉冲是什么极性的，都可使双向晶闸管导通。,双向晶闸管,单向晶闸管和双向晶闸管的区别： 可
21、控硅（SCR）国际通用名称为Thyristor，中文简称晶闸管。它能在高电压、大电流条件下工作，具有耐压高、容量大、体积小等特点，广泛应用于电力、电子线路中。 可控硅分单向可控硅、双向可控硅。单向可控硅有阳极A、阴极中、控制极G三个引脚。双向可控硅有第一阳极A1（T1），第二阳极A2（T2）、控制极G三个引脚。,单向晶闸管和双向晶闸管的区别： 单向，就是经过可控硅的电流单向流动。所以当电流反向时候，可控硅就不通，即其两端的电路断开了。所以它的用途之一就是用来稳流。 双向可控硅，无论电流流向如何都导通，可以用来稳压. 可控硅最主要的作用之一就是稳压稳流。,例如，PLC在一个锅炉车间中，在300m
22、外的给煤车间有10个开关量需要输入到PLC，另有8个开关量需要从PLC输出到车间，这就需要在锅炉车间安装B7A接口单元，在给煤车间安装B7A连接终端。具体传输距离取决于供电方式和信号速率。独立电源供电的B7A接口单元和独立供电的B7A连接终端连接如下图所示。,2-2-6 其他单元指一些特殊单元，例如：高速计数器单元用于对高速脉冲信号进行计数。,当用计算机进行梯形图编程，并把编译好的梯形图程序下载到PLC中去时，可在PLC与计算机之间连接一条电缆，使PLC的RS232串行口和计算机的RS232串行口连接起来。连接好电缆后，在计算机上运行专用软件，即可和PLC间进行通信，对PLC进行读出数据与写入
23、、程序下载等。 欧姆龙的PLC C200HE的RS232接口引脚分配,2-3 PLC与计算机之间RS232通信,欧姆龙的PLC C200HE的RS232接口引脚分配表,电缆连接图如下：,PLC的RS232口,计算机的RS232口,通信规格为： 通信方法：半双工 同步方法：启动停止 波特率：1200b/s 2400b/s 4800b/s 9600b/s 19200b/s 传输方法：点对点； 传输距离：最大15m.,2-4 PLC的安装环境 1PLC不能安装的环境 环境温度小于0C或高于55C。环境温度急剧变化或有凝露；环境湿度太低或太高时；有腐蚀或易燃气体；尘埃或氯化物过多的环境；使PLC遭受冲击和震动的环境；阳光直射；接触水、油或化学试剂的环境。,2-4 PLC的安装环境 2PLC的冷却 为确保PLC不致过热，机架之间应有净空距离并采用风扇进行冷却。安装PLC的机架之间应该有足够的空间用来供I/O布线，但是不应该防碍散热。一般，两个机架之间的距离应该为70-120mm. 若环境温度过高或PLC安装在封闭的机箱内，就需要安装风扇冷却。,3防止噪声干扰 不要把PLC安装在装有高压设备的控制屏上，PLC安装位置至少离电源线200mm。 4PLC的安装方向 一般要求垂直安装，使面板上的字能够正确阅读。,
