【導讀】PLC在工業(yè)現場(chǎng)實(shí)際使用的過(guò)程中,由于工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境較惡劣,接線(xiàn)工作量較大,難免會(huì )有接線(xiàn)錯誤,往往會(huì )將有功率限制的I/O端口,誤接短路,造成端口過(guò)流燒毀,因此,PLC的每個(gè)I/O端口都很有必要設計過(guò)流保護措施,本文TE的專(zhuān)家給出了基于工業(yè)現場(chǎng)中的PLC的保護方案。
PLC即Programmable logic Controller,意為可編程邏輯控制器,它是一種數字運算操作的電子控制系統,專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境應用而設計,具有極高的抗干擾能力和和可靠性。它采用一類(lèi)可編程的存儲器,用于其內部存儲程序,執行邏輯運算順序控制及定時(shí)計數等面向用戶(hù)的指令,并通過(guò)數字或模擬量輸入/輸出控制各種類(lèi)型的生產(chǎn)操作過(guò)程。
PLC的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)就是I/O多,這就意味著(zhù)PLC的適應能力強,即使用戶(hù)因為產(chǎn)品更新?lián)Q代等因素,造成控制流程圖改變了,通常也只要修改控制流程圖,無(wú)需修改PLC硬件的接線(xiàn),因此PLC在工業(yè)控制現場(chǎng)得到了極大的應用。
從組成結構形式上可以將PLC分為兩類(lèi):一類(lèi)是一體化整體式PLC,其特點(diǎn)是電源、 中央處理單元、I/O接口都集成在一個(gè)機殼內。另一類(lèi)是標準模板式結構化的PLC,其特點(diǎn)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(gè)完整的PLC應用系統。
PLC在工業(yè)現場(chǎng)實(shí)際使用的過(guò)程中,由于工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境較惡劣,接線(xiàn)工作量較大,難免會(huì )有接線(xiàn)錯誤,往往會(huì )將有功率限制的I/O端口,誤接短路,造成端口過(guò)流燒毀,因此,PLC的每個(gè)I/O端口都很有必要設計過(guò)流保護措施,放置自恢復保險絲PPTC在每個(gè)I/O端口處,以避免誤接短路事故的發(fā)生。這樣,如果調試人員不小心在I/O端口短路,自恢復保險絲PPTC將會(huì )立刻啟動(dòng)保護,限制了I/O端口整個(gè)回路的工作電流,保護了PLC的主板。當故障排除,自恢復保險絲PPTC又很快自動(dòng)恢復到低阻值狀態(tài),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,對于輸入端口,又分數字量輸入端口和模擬量輸入端口。對于PLC電流模擬量輸入端口,還需注意過(guò)壓保護。因為在電流模擬量I/O口中,有一個(gè)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(shí),電流通過(guò)I/O端口250歐姆電阻后,在PLC內部形成1~5V的電壓信號。由于PLC的DC電源通常為24V,PLC測試或者在現場(chǎng)調試的時(shí)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(méi)有保護的話(huà),250歐姆取樣電阻長(cháng)時(shí)間接24V電源,在取樣電阻上的功耗就會(huì )大量增加(由公式V2/R決定),這樣取樣電阻就會(huì )損壞。一個(gè)可能的保護解決方案就是電路中增加一個(gè)Zener管(或者TVS管)和取樣電阻并聯(lián),由Zener管來(lái)保護取樣電阻。但是隨之而來(lái)的問(wèn)題就是,Zener管(或者TVS管)它們是瞬態(tài)電壓抑制器,對于瞬態(tài)電壓,它們有良好的保護特性,但是對于長(cháng)時(shí)的過(guò)壓保護,它們也無(wú)能為力。TE connectivity的PPTC+Zener或者PolyZen可以提供一個(gè)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(guò)壓保護元件,能夠和內部的PPTC過(guò)流保護元件起協(xié)同保護作用。在出現持續的高功率狀態(tài)(過(guò)壓事件)時(shí), 由于PPTC和Zener器件之間無(wú)縫的熱耦合性能,PolyZen器件中的PPTC可以感測Zener管的溫度,當Zener管處于長(cháng)時(shí)間過(guò)壓而溫度增加時(shí),PPTC的溫度也會(huì )升高,由于PPTC是一個(gè)正溫度系數的溫度敏感電阻,PPTC電阻會(huì )溫度的增加迅速從低電阻狀態(tài)轉變到高電阻狀態(tài),限制了電流并保護了Zener管。