课题四 PLC可编程控制器的安装布线与维护.ppt

常用低压电器的安装与维修,项目十六PLC可编程控制器的安装布线项目十七PLC可编程控制器的维护与检修,课题四PLC可编程控制器的安装布线与维护,常用低压电器的安装与维修,,,,项目十六PLC可编程控制器的安装布线,一、能力目标1.熟悉PLC可编程控制器的安装环境，掌握PLC可编程控制器的安装方法。2.掌握PLC可编程控制器的布线原则、方法。二、项目使用设备、工具、材料PLC可编程控制器、万用表、常用电工工具、导线若干,常用低压电器的安装与维修,,,三、项目要求1.PLC安装前期准备。2.PLC的安装。3.选用与PLC型号匹配的电源并接线。。4.选用合适的接地措施。5.输入端的接线。6.输出端的接线。四、工艺要求（一）PLC可编程控制器的安装步骤,常用低压电器的安装与维修,,,1.详细阅读PLC的使用说明书，了解其性能指标，明确安装环境。2.分析控制过程，明确控制要求，搞清软、硬件的对应关系。3.根据PLC型号、所用外围电器元件的多少及布线特点，综合设计配电柜的大小和形状，并根据PLC及外围电器元件位置预留安装孔和通风孔。4.初步安装相关的外围电器设备。5.PLC机体固定。（1）螺钉直接固定法（2）DIN轨道固定法,常用低压电器的安装与维修,,,,图16-1PLC的螺钉直接固定法,常用低压电器的安装与维修,,,,图16-2三菱机型PLC的DIN轨道固定法,常用低压电器的安装与维修,,,（二）PLC可编程控制器的布线与接线1.控制柜与现场设备间的接线（1）电源线、动力线和信号线（包括直流信号线、交流信号线和模拟量信号线）都分开布线，分别用电缆敷设。（2）各种电缆在与控制柜和现场设备连接处最好使用接插件。（3）电缆的屏蔽要良好，如在电缆两端的接线处，屏蔽层应尽量多地覆盖电缆芯线，电缆屏蔽层应单端接地，控制柜的外壳也应妥善接地等。（4）电缆应分类编号，要求排放整齐、美观。,常用低压电器的安装与维修,,,2.控制柜内部的接线主要指PLC的电源、接地、输入、输出、通信等接线端子到各输出端子板或柜内其他电器元件之间的连接。要求各种类型的电源线、控制线、信号线、输入线、输出线都应分开布线，最好采用线槽走线；信号线与电源线应尽量不要平行敷设；所有导线要分类编号，排列整齐；PLC的所有接线端子最好采用标准接插件统一连接到端子板上，以便于检修；不同的接线端子，其接线应遵循各自的接线特点。,常用低压电器的安装与维修,,,（1）电源接线一般PLC可编程控制器的输入端和输出端不采用同一种电源。在可能的情况下，对可编程序控制器系统的输入装置、输出负载、CPU和扩展I/O单元可采用单独的电源供电。但在电源干扰特别严重或对可靠性要求很高的场合，可以安装带屏蔽层的独立隔离变压器，PLC的基本单元和扩展单元必须共用一个电源开关，以便两者同时上电和同时断电，PLC最好采用稳压电源供电，且电源种类及I/O电压等级要与产品说明书中相符。在PLC的面板上有3个对应的电源接线端子和一个零线接线端子。实际接线时只能选择其中的一种电源接入对应的电源端子。为了安全起见，交流电源一般需经刀开关、熔断器后再送入PLC。,常用低压电器的安装与维修,,,,图16-3PLC的电源、地线接线图,常用低压电器的安装与维修,,,（2）地线接线PLC的接地最好采用专用接地，也可与其他设备公共接地，但禁止与其他设备串联接地，接地线应尽可能短，长度不要超过20m，截面积应大于2mm。,,abc图16-4PLC的接地方式a）专用接地；b）共用接地；c）串联接地,常用低压电器的安装与维修,,,（3）输入端接线,,图16-5三菱机型PLC输入接线举例,常用低压电器的安装与维修,,,,,图16-6欧姆龙机型PLC的输入接线图图16-7传感器类输入电路的处理方法,常用低压电器的安装与维修,,,注意尽可能用常开触点进行信号输入，这样使PLC程序中的接点状况（常开或常闭）与继电接触器控制电路图中的一致。若有些信号只能用常闭触点输入，应注意将程序中相应元件的接点做相应修改。若使用接近开关、光电开关作输入信号源，由于这类传感器的漏电流较大，可能出现错误的输入信号，可在输入端并联旁路电阻，以减少输入电阻，如图16-7所示。,常用低压电器的安装与维修,,,（4）输出端接线输出端接线是由输出负载与电源串联接在PLC的输出端和与其对应的COM上，PLC的输出设备通常为继电器、接触器、电动机、电磁阀及信号灯等。依靠输出设备执行PLC输出的控制信号源。当PLC的输出继电器闭合时，面板上的输出指示灯亮，相应的输出回路接通；反之，面板上的输出指示灯灭，相应的输出回路断开。电源的类型和电压等级由PLC的输出方式和负载共同决定。PLC的常用输出方式有继电器输出、晶体管输出、可控硅输出。继电器输出方式要求负载电源一般为交流220V或直流24V；晶体管输出方式要求负载电源一般为直流5～24V；可控硅输出方式要求负载电源一般为交流100～120V或直流200～240V。,常用低压电器的安装与维修,,,,,图16-8PLC的输出接线图图16-9三菱机型PLC输出接线图举例,常用低压电器的安装与维修,,,（5）PLC各单元间的接线PLC的基本单元与各扩展单元、编程器、写入器以及个人电脑之间的连接比较简单，它们之间都有标准的通信接口。接线时，先断开PLC的电源，将扁平电缆一端插入对应的插座即可。（6）检查、复核、整理。（三）必要的保护措施和安全注意事项1.为了防止负载短路损坏输出单元，可在PLC输出线路上安装熔断器，有条件的情况下在每个回路中都装上熔断器。熔断器的规格应根据输出电流值加以选择。,常用低压电器的安装与维修,,,2.对电动机正反转控制等需要互锁控制的场合，除了在PLC程序设计接点互锁外，外部器件的接线也必须采取电气互锁措施，以确保电气系统的安全运行。3.针对供电不稳定和紧急停止的需要，PLC外部负载还应具有失电压保护、过电流保护、过电压保护和紧急制动等措施，以确保系统可靠运行。4.在安装、装配和拆卸PLC各单元（如电源单元、I/O单元、CPU单元等）前，在连接系统电缆或导线前，在连接或断开连接器前，都必须关断加在PLC上的电源。,常用低压电器的安装与维修,,,5.在PLC通电状态下，不能拆卸任何单元、不能触及任一端子或端子板，防止电击。6.不要在PLC通电时或断电后立即触及电源，防止电击。7.固定PLC的螺钉不宜拧得太紧或太松。太紧会造成PLC的安装孔涨裂或“滑丝”，太松则PLC工作时会产生振动或噪音。五、检测标准PLC可编程控制器的安装环境应符合要求；布线方法应符合要求；电源线、接地线、输入线、输出线等应符合相关规程要求。1.PLC的安装合理，电源电压的选用与PLC的机型相匹配。,常用低压电器的安装与维修,,,2.电源线及输入、输出线、接地线的连接应正确；接线端子的螺钉应紧固；压接端子接触良好；导线与端子接触可靠；端子板连接器的装配不应有松动；系统中各单元的装配应正确和牢固等。3.各装置间的I/O连接电缆应连接正确并锁紧；各单元间的连接电缆应连接正确并锁紧。六、相关知识（一）PLC的一般结构1.中央处理器CPUCPU主要用来解释并执行用户及系统程序，通过运行用户及系统程序完成所有控制、处理、通信以及所赋予的其他功能，控制整个系统协调一致地工作。,常用低压电器的安装与维修,,,2.存储器模块随机存取存储器RAM用于存储PLC内部的输入、输出信息，并存储内部继电器软继电器、移位寄存器、数据寄存器、定时器/计数器以及累加器等的工作状态，还可存储用户正在调试和修改的程序以及各种暂存的数据、中间变量等。只读存储器ROM用于存储系统程序。其中EPROM主要用来存放PLC的操作系统和监控程序，如果用户程序已完全调试好，也可将程序固化在EPROM中，而EEPROM主要用来存放用户程序。,常用低压电器的安装与维修,,,3.输入输出模块I/O模块是可编程控制器与生产过程相联系的桥梁。输入模块的任务是将被控对象或被控生产过程的各种变量进行采集送入CPU处理，输出模块的任务是将PLC运算处理产生的控制输出送到被控设备或生产现场，驱动各种执行机构动作。4.编程器编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到PLC的用户程序存储器中。编程器不仅能对程序进行写入、读出、修改，还能对PLC的工作状态进行监控，同时也是用户与PLC之间进行人机对话的界面。,常用低压电器的安装与维修,,,,图16-10PLC的基本构成,常用低压电器的安装与维修,,,二PLC的分类1.按容量分类分为“小”、“中”、“大”三种类型。小型PLC的I/O点总数一般小于或等于256点。通常用作代替继电接触器控制的工业控制机，用于机床、机械生产控制和小规模生产过程控制；中型PLC的I/O点总数通常从256点至2048点，内存在8K以下；大型PLC的I/O点数一般在2048点以上。2.按硬件结构分类分为整体式PLC、模块式PLC、叠装式PLC三类。,常用低压电器的安装与维修,,,（三）PLC的工作原理1.PLC可编程控制器程序执行的三个阶段（1）输入扫描阶段PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号，并将输入信号存入输入映象区，此时输入映象寄存器被刷新。在程序执行阶段和输出刷新阶段中，输入映象寄存器与外界隔离，其内容保持不变，直至下一个扫描周期的输入扫描阶段，才被重新读入的输入信号刷新。可见，PLC在执行程序和处理数据时，使用上一个采样周期输入映象区中的数据，使执行整个用户过程中使用的输入原始数据完全相同。,常用低压电器的安装与维修,,,（2）程序执行阶段在执行用户程序过程中PLC按用户以梯形图方式编写的程序顺序，以从上到下，从左到右的步序语句逐个扫描。若遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。当指令中涉及到输入、输出状态时，PLC从输入映象区中取出相应的当前状态，然后进行由程序确定的逻辑运算或其他数字运算，最后根据程序中的有关指令将运算结果存入相应的输出映象区中的有关单元，这个结果在整个程序执行完以后才会送到输出端口上。（3）输出更新阶段在执行完用户程序以后，PLC进行输出刷新，将输出映象区中的内容同时送入输出锁存器，然后由锁存器通过I/O模块输出，使输出端子上的信号变为本次工作周期运算结果的实际输出。,常用低压电器的安装与维修,,,,,图16-11PLC执行用户程序的三个阶段,常用低压电器的安装与维修,,,以上三个阶段构成PLC工作的一个周期，PLC按工作周期方式周而复始地循环工作，完成对被控对象的控制作用。在两个工作周期之间，PLC进行编程器键入响应及自诊断等。2.PLC的扫描方式将PLC读取输入，执行程序和更改输出的过程称为扫描。用户通过编程器或其他输入设备将用户程序输入PLC，并存入用户存储器中。PLC开始运行时，CPU根据系统监控程序规定的顺序，通过扫描采用周期循环方式完成下列操作读取各输入点的状态或数据、执行用户程序、更新各输出点状态、编程器键入响应以及自诊断。,常用低压电器的安装与维修,,,CPU的整个扫描由两部分组成，执行用户程序称程序扫描，读输入改输出称为I/0刷新，程序扫描和I/O刷新是分开进行的。用于完成扫描工作的时间称扫描时间，整个扫描时间包括程序扫描时间和I/O刷新时间。程序扫描时间长短取决于用户程序的长短和程序中指令类型，还受其他因素影响。PLC在一个扫描周期中，输入扫描和输出刷新的时间是固定的，其随机器类型的不同而有所不同。小型PLC的扫描时间为10～20ms。PLC进行相邻两次输入扫描之间的时间间隔称为一个工作周期，工作周期长短除受扫描周期影响外，还受编程器键入响应和进行自诊断所用时间的影响，前者所用时间起决定性作用，所以输出对输入的响应速度主要看扫描时间的长短。,常用低压电器的安装与维修,,,（四）PLC的安装环境1.温度PLC使用的环境温度0℃～55℃范围以内，安装时应远离发热量大的元件，且四周要有足够的散热空间，控制柜上、下部应有通风的百叶窗。2.湿度为了保证PLC的绝缘性能，使用环境的相对湿度一般应小于85％无凝露。3.振动应使PLC远离强烈振动源，否则需采取相应的减振措施。,常用低压电器的安装与维修,,,4.空气如果空气中有大量铁屑和灰尘，或者有腐蚀性、易燃性的气体，则应在温度允许时，将PLC封闭安装，或者将PLC安装在环境较好的控制室内。（五）PLC在控制柜中安装时的注意事项（1）为了提供足够的通风空间，保证PLC正常的工作温度，基本单元与扩展单元之间留30mm以上间隙；为了避免电磁干扰，各PLC单元与其他电器元件之间要留100mm以上间隙。（2）安装时PLC应远离变压电源线和高压设备，PLC与动力线的间距应大于0.2m。高压线、动力线等应避免与输入输出线平行布置。,常用低压电器的安装与维修,,,（3）安装时远离加热器、变压器、大功率电阻等发热源，必要时安装风扇。（4）远离产生电弧的开关、继电器等设备。（5）不应与产生较大振动、冲击的接触器放在同一面板上。（6）PLC附近的高频设备应有良好的接地措施。（7）输入输出模板应放在易于更换的位置。（六）PLC安装的基本原则（1）安全安装牢固，接线正确，可靠；导线无破损，无毛刺，线头无碰壳、无裸露；有接地或接零、短路、过载、过压、欠压等安全保护措施；有紧急停车装置。,常用低压电器的安装与维修,,,（2）规范安装、布线符合电气安装标准。（3）美观布线、走线简洁、明了、有序、整齐；走线尽可能使用汇线槽；不同类型的导线使用不同的颜色；为区分导线，必须在每根导线上标上线号；多根导线汇合时要用线扎紧或用胶带固定。（4）经济以能满足控制要求为准，尽可能少用电器，布线尽可能简短；避免损坏元器件，减少浪费。（七）PLC输入、输出端接线注意事项,常用低压电器的安装与维修,,,（1）当PLC的输入端或输出端接有感性元件时，应在直流感性元件两端并联续流二极管，在交流感性元件两端并联阻容吸收电路，以抑制电路断开时电弧对PLC的影响。续流二极管可选额定电流为lA、额定电压大于电源电压3倍的二极管，阻容吸收电路的电阻取51～120Ω，电容C取0.1～0.47μF，电容的额定电压应大于电源峰值电压。（2）切不可将输入COM端和输出COM端相接在一起。（3）输入、输出线要分开敷设，不可用同一根电缆。交流输出线与直流输出线不要用同一根电缆，输出线应远离高压线和动力线，避免并行。,常用低压电器的安装与维修,,,（4）输入线一般不要超过30m。如果环境干扰少、电压降不太大时，可适当长一些。PLC的输出接线端一般采用公共输出形式少数20点以下的小型PLC采用独立输出形式，即几个输出端子构成一组共用一个COM端。不同组的COM端，内部并联在一起。不同组可以采用不同的电源；同一组中必须采用同一电源。,,图16-12PLC输入或输出端接有感性元件时的电路处理方法,常用低压电器的安装与维修,,,项目十七PLC可编程控制器的维护与检修,一、能力目标1.掌握PLC可编程控制器的日常维护和定期检查。2.学习PLC可编程控制器的检修方法、技能。二、项目使用设备、工具、材料PLC可编程控制器、双踪示波器、多路输出的直流稳压电源、数字万用表、信号发生器、常用电工工具,常用低压电器的安装与维修,,,三、项目要求1.学会对PLC可编程控制器的日常维护和定期检查。2.了解PLC可编程控制器的自诊断内容及步骤。3.学习PLC可编程控制器的故障查找方法和检修方法、步骤。四、工艺要求（一）日常维护1.日常清洁与巡查经常用干抹布和皮老虎对PLC的表面及导线间除尘去污，保持PLC工作环境的整洁和卫生；经常巡视、检查PLC的工作环境、工作状况、自诊断指示信号、编程器的监控信息及控制系统的运行情况，并做好记录，发现问题及时处理。,常用低压电器的安装与维修,,,2.编程器的使用编程器是PLC日常维护的重要内容。3.锂电池的更换更换电池的方法如下先给PLC充电1min以上，然后在3min之内电池更换完毕，具体操作步骤为（1）准备好一个新的锂电池。（2）断开PLC的交流电源。（3）打开存储单元盖板，拔下备份电池插头。（4）在3min内从支架上取下旧电池，快速换上新电池。（5）盖上电池盖板。（6）接通PLC电源。,常用低压电器的安装与维修,,,表17-1定期检查一览表,常用低压电器的安装与维修,,,（二）定期检查（三）PLC的故障诊断与排除,,图17-1PLC控制系统的故障分布,常用低压电器的安装与维修,,,,1.故障的自诊断PLC具有一定的自诊断能力，无论PLC自身故障还是外部设备故障，绝大部分都可由PLC的面板故障指示灯来判断故障部位，能够大大提高故障诊断的速度和准确性。（1）电源指示灯POWER当PLC的工作电源接通并符合额定电压要求时，该灯亮；否则，说明电源有故障。（2）运行指示灯RUN当编程器面板上的“PROGRAM/MONITOR”开关打在“MONITOR”位置非编程状态，该灯亮；否则，则说明PLC接线不正确或者CPU芯片、RAM芯片有问题。,常用低压电器的安装与维修,,,（3）锂电池电压指示灯BATTV锂电池电压正常时，该灯一直不亮；否则，说明锂电池的电压已经下降到额定值以下，提醒维修人员要在一周内更换锂电池。（4）程序出错指示灯CPUE当PLC的硬件和软件都正常时，该灯不亮；当发生故障时，该灯有两种发光情况①若该灯闪烁，说明可能发生以下错误a.程序出错，如程序语法错误、程序线路错误、定时器或计数器的常数丢失或超值等。,常用低压电器的安装与维修,,,b.锂电池电压不足。c.由于噪声干扰或线间短路等引起的PLC内“求和”检查错误。②若该灯一直常亮，则说明可能发生以下错误a.由于外来浪涌电压瞬时加到PLC时，引起程序执行出错。b.程序执行时间大于0.15s，引起监视器动作。（5）输入指示灯有多少个输入端子，就有多少个输入指示灯。当PLC的输入端加上正常的输入时，输入指示灯应该亮；若正常输入而灯不亮或未加输入而灯亮，说明输入电路有故障。,常用低压电器的安装与维修,,,（6）输出指示灯有多少个输出端子就有多少个输出指示灯。按照控制程序，当某个输出继电器通电时，该继电器的输出指示灯就应该亮，若某输出继电器指示灯亮而该路负载不动作，或输出继电器线圈未得电而指示灯亮，说明输出电路有问题，可能是输出触点因过载、短路而烧坏。2.故障检查流程（1）总体检查根据总体检查的情况，先找出故障点的大方向，然后逐步细化，以找出具体的故障。PLC系统的检查是按照电源系统报警I/O口工作环境的顺序逐一搜索故障区域。,常用低压电器的安装与维修,,,（2）电源系统的检查（3）系统运行异常检查（4）系统报警检查（5）输入输出检查作I/O检查时首先应从导线、端子等入手。在系统发生故障后，首先考虑是否是电源故障外，着重应考虑是否为I/O故障。尤其是在系统正常运行过程中，突然发生故障而中止工作或报警时更是如此。（6）工作环境的检查3.常见故障的处理,常用低压电器的安装与维修,,,表17-2CPU模板常见故障处理,常用低压电器的安装与维修,,,表17-3输人模板常见故障处理,常用低压电器的安装与维修,,,表17-4输出模板常见故障处理,常用低压电器的安装与维修,,,续表17-4输出模板常见故障处理,常用低压电器的安装与维修,,,（四）PLC系统的检修电子设备的检修主要包括印刷电路板的拆卸、故障元件位置的确定、故障元件的更换、对修理的印刷电路板作测试。其中最困难的是故障元件的定位。故障模板检修步骤1.检修前的准备工作（1）资料准备（2）备件准备（3）技术准备技术准备主要是对维修人员提出的要求，主要包括①熟悉图纸，了解系统的整体功能，弄清每块板的功能，甚至每个元件的作用。,常用低压电器的安装与维修,,,②熟练掌握各种测试设备和工具的使用方法。③积累维修经验，作好每次的维修记录包括故障现象，故障定位过程，故障处理方法，修理后的测试或使用情况，对每种故障情况进行分析及统计，逐步积累维修设备的经验。④提高基础知识水平，自学有关电路、电子学和计算机硬软件方面的知识，经常参加一些专题讲座和学习班，在有条件的情况下，可到大专院校或研究所进行一段时间的进修等。2.检修的一般步骤（1）故障电路板的拆卸作好在修理好故障插件后可以保证恢复到原状态的所有工作。（2）目测故障,常用低压电器的安装与维修,,,（3）用万用表检查直流电压（4）故障元件位置的确定确定故障元件位置的方法主要有两种一是利用常规的测试仪器，根据被测电路板的电路图和功能要求，逐一缩小可疑的区域，最后找出故障元件；另一种方法是使用专用的仪器如逻辑分析仪等和设备进行故障元件的定位。①故障区域的确定对简单的串联系统可采用从前向后或从后向前的测试过程，逐一将故障的可疑区域缩小。为了加快测试过程，还可采用二分法测试。如果系统不是一个简单的串行系统，而是一个具有反馈的复杂系统，则定位故障区域比较困难，有效的方法是将反馈环断开，把它当成一个串联系统进行故障区域的确定。,常用低压电器的安装与维修,,,在作具体测试时，可以先测直流信号，再测交流信号。因为直流测试时，常可不施加信号只施加电源，测试方便，直流电压的量测精度也较高。通常通过直流测试，可检查60％～70％的故障。②故障元件位置的确定为了确定故障元件，常采用以下方法a.替换法在备件充足而且替换容易实现的前提下，将故障区域内的器件逐一用完好的同一类器件替换，直到确定全部的故障元件。b.预猜法先根据故障现象和测量数据，猜测有故障的器件，然后设计一个方案去验证这个猜测是否正确。,常用低压电器的安装与维修,c.分析法根据测量数据作定量分析，以便从中提取有益于确定故障元件的信息。分析法的关键在于考虑问题的周密性，要将故障的全部可能性都考虑到，否则容易产生误诊断，无法查出真正的故障点。（5）故障元件的替换用好器件替换故障元件时应注意以下三点①故障元件拆卸时，首先要注意原器件管脚的插接方向，其次在焊下故障元件时注意不要损坏印制电路板和其它元件。②替换元件的选择尽首先选用与被替换元件完全一致的器件，其次考虑使用参数，体积外形管脚基本相同的元器件代替。注意在替换前还需进行测试，确保替换元件的性能良好。,常用低压电器的安装与维修,③替换元件安装时，必须进行仔细的校核。需要焊接的必须做清洁处理并挂锡，防止虚焊。元件需要成型的应仿原器件形状。如焊接面积很大，则应使用大功率的烙铁焊接，且焊点尽量呈半球形。（6）检修后的测试和运行五、检测标准观察各种指示灯显示应正常，输出负载工作正常。,