PLC的外部环境要求、安装布线、I/O接线、外部安全及接地规范

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一、PLC的外部环境要求

为确保PLC的稳定运行，其外部环境需满足以下条件：

• 温度控制：PLC应安装在环境温度为0~55℃的场所，避免置于发热量大的元件下方，并确保四周有足够的通风散热空间。单元间应保持30mm以上的间隔，开关柜上下部应设有通风百叶窗，防止阳光直射。若环境温度超过55℃，需安装电风扇进行强制通风。
• 湿度管理：为保证PLC的绝缘性能，空气相对湿度应保持在85%以下（无凝露）。
• 防震措施：PLC应远离强烈震动源，避免10~55Hz的频繁或连续振动。在不可避免震动的情况下，应采取减震措施，如使用减震胶等。
• 空气质量：避免PLC处于含有腐蚀性和易燃气体（如氯化氢、硫化氢）的环境中。对于粉尘或腐蚀性气体较多的环境，应将PLC安装在封闭性良好的控制室或控制柜内，并配备空气净化装置。
• 电源稳定：PLC供电电源为50Hz、220V（允许波动范围为±10%）的交流电。对于高可靠性要求或电源干扰严重的环境，可安装带屏蔽层的1:1隔离变压器，或在电源输入端串接LC滤波电路以减少干扰。
  
  

二、PLC的安装与布线规范

• 线缆分离：动力线、控制线、PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双绞线连接。
• 远离干扰源：PLC应远离强干扰源，如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一开关柜内。
• 线缆敷设：PLC的输入与输出线缆最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻小于屏蔽层电阻的1/10。
• 专用线缆：PLC基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应单独敷设，防止外界信号干扰。
• 输出线设计：交流输出线和直流输出线不应使用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行敷设。
  
  

三、PLC的I/O端接线指南

• 输入接线：
  
  • 输入接线长度一般不超过30米，但在环境干扰小、电压降不大的情况下可适当延长。
  • 输入/输出线不能共用同一根电缆，应分开敷设。
  • 尽可能采用常开触点连接到输入端，以保持梯形图与继电器原理图的一致性。
    
• 输出接线：
  
  • 输出端接线分为独立输出和公共输出，同一组中的输出应使用相同类型和电压等级的电源。
  • 输出负载短路会烧毁印制电路板，因此应使用熔丝保护输出元件。
  • 使用继电器输出时，应考虑电感性负载对继电器使用寿命的影响。
  • PLC输出负载可能产生干扰，应采取相应措施进行保护，如直流输出的续流管保护、交流输出的阻容吸收电路等。
    
  
  

四、PLC的外部安全电路设计

为确保系统安全可靠运行，PLC外部应安装必要的保护电路：

• 急停电路：对于可能造成用户伤害的危险负载，应设计外部紧急停车电路，确保PLC故障时能可靠切断负载电源。
• 保护电路：可逆操作控制系统应设置外部电器互锁保护；往复运行及升降移动控制系统应设置外部限位保护电路。
• 自检功能辅助：虽然PLC具有监视定时器等自检功能，但在CPU故障时无法控制输出。因此，对于危险负载，需设计外电路进行防护。
• 电源过负荷防护：对易过负载的输入设备设置限流保护电路。
• 重大故障报警及防护：易发生重大事故的场所应设计外部报警及防护电路，确保控制系统在安全状态下运行。
  
  

五、PLC的接地规范

良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件：

• PLC的接地线应与机器接地端相接，截面积不小于2mm²，接地电阻小于100Ω。
• 扩展单元的接地点应与基本单元接在一起。
• 为抑制干扰，应给PLC接上专用地线，接地点与动力设备接地点分开；若无法分开，也应做到公共接地，禁止串连接地。
• 接地点应尽可能靠近PLC。
  

六、冗余系统与热备用系统应用

在石油、化工、冶金等行业的高可靠性要求系统中，可采用冗余系统或热备用系统来提高控制系统的可靠性：

• 冗余控制系统：由两套完全相同的系统组成，主CPU工作，备用CPU输出被禁止。当主CPU故障时，备用CPU自动投入运行，切换由冗余处理单元RPU控制。
• 热备用系统：两台CPU通过通讯接口连接，均处于通电状态。系统故障时，由主CPU通知备用CPU投入运行。虽然切换速度不如冗余系统快，但结构相对简单。