首页 > 技术文章 > 工业PLC的保护解决方案
工业PLC的保护解决方案
来源:TE  时间:2015-06-17

PLC 即 Programmable logic Controller, 意为可编程逻辑控制器,它是一种数字运算操作的电子控制系统,专门为在工业环境应用而设计,具有极高的抗干扰能力和可靠性。它采用一类可编程的存储器,用 于其内部存储程序,执行逻辑运算顺序控制及定时计数等面向用户的指令,并通过数字或模拟量输入/输出控制各种类型的生产操作过程。

PLC 的一个显著特点就是 I/O 多,这就意味着 PLC 的适应能力强,即使用户因为产品更新换代等因素,造成控制流程图改变了,通常也只要修改控制流程图,无需修改 PLC 硬件的接线,因此 PLC 在工业控制现场得到了极大的应用。

从 组成结构形式上可以将 PLC 分为两类:一类是一体化整体式 PLC,其特点是电源、 中央处理单元、I/O 接口都集成在一个机壳内。另一类是标准模 板式结构化的 PLC,其特点是电源模板、中央处理单元模板、I/O 模板等在结构上是相互独立的,可根据具体的应用要求,选择合适的模板,安装在固定的 机架或导轨上,构成一个完整的 PLC 应用系统。

PLC 在工业现场实际使用的过程中,由于工业现场环境较恶劣,接线工作量较大,难免会有接线错误,往往会将有功率限制的 I/O 端口误接短路,造成端口过流烧毁,因此,PLC 的每个 I/O 端口都很有必要设计过流保护措施,放置自恢复保险丝 PPTC 在每个 I/O 端口处,以避免误接短路事故的发生。这样,如果调试人员不小心在 I/O 端口短路,自恢复保险丝 PPTC 将会立刻启动保护,限制 I/O 端口整个回路的工作电流,保护了 PLC 的主板。当故障排除,自恢复保险丝 PPTC 又很快自动恢复到低阻值状态,PLC 又可以正常工作。

PLC 使 用中,I/O 端口分为数字量和模拟量端口,对于输入端口,又分为数字量输入端口和模拟量输入端口。对于 PLC 电流模拟量输入端口,还需注意过压保 护。因为在电流模拟量 I/O 口中,有一个取样电阻,通常为高精度的 250 欧姆,当 PLC 输入电流(比如 4~20mA 的电流信号)时,电流 通过 I/O 端口 250 欧姆电阻后,在 PLC 内部形成 1~5V 的电压信号。由于 PLC 的 DC 电源通常为 24V,PLC 测试或者 在现场调试的时候,调试者很容易将 24V 电源接到 PLC 的模拟量输入 I/O 端口,如果没有保护的话,250 欧姆取样电阻长时间 接 24V 电源,在取样电阻上的功耗就会大量增加(由公式 V2/R 决定),这样取样电阻就会损坏。一个可能的保护解决方案就 是在电路中增加一个 Zener 管(或者 TVS 管)和取样电阻并联,由 Zener 管来保护取样电阻。但是随之而来的问题就是,Zener 管 (或者 TVS 管)是瞬态电压抑制器,对于瞬态电压有良好的保护特性,但是对于长时的过压保护,它们也无能为力。 TE connectivity 的 PPTC+Zener 或者 PolyZen 可以提供一个完整的解决方案。

TE 公 司的 PolyZen 器件集成了齐纳二极管精密过压保护元件,能够和内部的 PPTC 过流保护元件起协同保护作用。在出现持续的高功率状态(过压事 件)时, 由于 PPTC 和 Zener 器件之间无缝的热耦合性能,PolyZen 器件中的 PPTC 可以感测 Zener 管的温度, 当 Zener 管处于长时间过压而温度增加时,PPTC 的温度也会升高,由于 PPTC 是一个正温度系数的温度敏感电阻,PPTC 电阻会随着温度 的增加迅速从低电阻状态转变到高电阻状态,限制了电流并保护了 Zener 管。

关于更详细的工业 PLC 电路保护方案,您可以访问 TE 的门户网站或与 TE 电路保护部联系以获取技术支持。