連云港S7-1200PLC西門子代理商原裝現貨

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1. 硬件設計概述

??(1) 硬件設計的重要性。PLC控制系統設計包括了硬件與軟件兩方面的內容。在控制系統的總體規劃(方案設計)完成，并且選定了對應的PLC型號與規格后，從工程設計的角度，就應該進入控制系統的技術設計階段，即進行系統的硬件與軟件設計。

??PLC控制系統的硬件設計，并非像某些人主觀想象的那樣：由于PLC具有靈活、通用的特點，全部控制要求均可以通過軟件解決，因此設計時只要進行PLC與輸入/輸出信號間的簡單連接即可。而是直接關系到控制系統的安全性、可靠性與生產制造成本等諸多重要問題。而且，硬件設計一旦完成，它不可以像軟件設計那樣可以隨時隨地進行修改，因此，它是決定控制系統設計成敗的關鍵問題，必須引起設計者的高度重視。

??雖然，PLC是專門為工業環境設計的控制裝置，其本身的安全性、可靠性已經得到了良好的保證，但如果外部條件不能滿足PLC的基本要求，同樣可能影響系統的正常運行，造成設備運行的不穩定，甚至危及設備與人身安全。因此，在系統硬件設計階段，就必須考慮到系統的安全性與可靠性，并始終將其放在*為重要的位置。

??硬件設計是對系統進行的原理、安裝、施工、調試、維修等方面的具體技術設計，設計必須認真、仔細確保全部圖樣與技術文件的完整、準確、齊全、系統、統一、并貫徹國際、國內有關標準。

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??(2) 硬件設計的基本內容。一般來說，PLC系統硬件設計應包括如下內容：

??1) 控制系統主回路設計、控制回路設計、安全電路、PLC輸入/輸出回路等方面的設計。

??2) 控制拒、操縱臺的機械結構設計。

??3) 控制柜、操縱臺的電器元件安裝設計。

??4) 電氣連接設計。

??以上內容中的主回路、控制回路、PLC輸入/輸出回路的設計是硬件設計的主要內容，屬于電氣控制原理設計的范疇，統一以"電氣原理圖"的形式體現設計思想與要求。

??電氣原理圖是系統軟件設計、安裝與連接設計、系統調試與維修的基礎，它完整地體現了系統的設計思想與要求，系統中所使用的任何電器元件及它們之間的連接要求、主要規格參數等，均在電氣原理圖上得到了全面、準確、系統的反映，因此，它是電氣控制系統*為重要的技術資料。

??電氣原理圖設計應遵循國際、國家或行業的標準與規范。在國外，一般來說，除涉及安全性、可靠性的準則決不可違背外，對其他方面的要求(如圖形符號、元器件代號等的表示方法)通常較靈活，因此，在閱讀進口設備圖紙時應注意。此外，電氣原理圖的具體繪制要求、讀圖方法等雖然是PLC系統設計中需要掌握的內容，但它們不屬于這里要介紹的范疇，需要時可參考有關標準與其他參考書。

??PLC電氣原理圖設計中，PLC的I/O連接設計相對來說是系統中較為簡單的部分，只需要根據PLC輸入/輸出的類型，按照PLC的連接要求進行連接即可。然而，控制系統的PLC外圍電路設計，往往是影響系統運行安全性、可靠性，決定系統成敗的關鍵，尤其應該引起設計者的重視。

??控制柜、操縱臺的機械結構設計，控制柜、操縱臺的電器元件安裝設計，電氣連接設計等屬于安裝與連接設計的范疇。設計的目的是用于指導、規范現場生產與施工，為系統安裝、調試、維修提供幫助，并提高系統的可靠性與標準化程度。

??2. 系統主回路設計

??(1) 主回路設計的內容。在電氣控制系統中，習慣上將高電壓、大電流的回路稱為主回路。在常見的PLC控制系統中，主回路通常包括如下部分：

??1) 電動機主回路，包括用于電動機通斷控制的接觸器、電動機保護的斷路器等。

??2) 各種動力驅動裝置的電源回路與動力回路，如驅動器電源輸入回路及其通斷控制的接觸器、保護斷路器、伺服電動機的電樞回路、直流電動機的勵磁回路等。

??3) 各種控制變壓器的一次側輸入回路，包括通斷控制的接觸器、保護斷路器等.

??4) 用于供給控制系統各部分主電源的電源輸入與控制回路，包括用于電源變壓器、穩壓器件以及用于電源回路控制的接觸器、保護斷路器等。

??PLC控制系統的主回路設計與其他電氣控制系統無原則性區別。但必須符合有關標準的規定，并結合PLC控制系統的自身特點，充分考慮系統的可靠性與安全性。

??(2) 電源總開關。根據EN60204-1(VDE0113第1部分)標準規定，為了使整個控制系統與電網隔離機械設備的電氣控制裝置必須安裝電源總開關。

??總開關的設計要求是：開關必須具有足夠的分斷能力，必須能夠分斷處于“堵轉”狀態的*大電動機的電流與其他所有用電設備和電動機的電流總和。

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??通過總開關，原則上應能斷開設備中的所有用電設備電源，例外的是，當設備安裝有需要在總電源切斷情況下使用的安全保護裝置，如維修用電源、維修用照明、設備安全防護的解鎖裝置等部件時，允許這部分的電源直接連接在設備進線上，可以不通過總開關分斷。但是，即便如此，以上電路仍然需要安裝獨立的短路保護器件(如斷路器等)。

??(3) 保護裝置的安裝。為了對設備主回路進行可靠、有效的保護，設備中每一個獨立的部件都必須安裝用于短路、過電流保護的保護器件(如斷路器等)，保護器件必須具有足夠的分斷能力，必須能夠可靠分斷被保護的用電設備或電動機。

??出于調試、維修的需要和對系統的可靠性與安全性的考慮，原則上對于不同類型的主回路，如電動機主回路、驅動主回路等，在每一部件獨立安裝保護器件的基礎上，還應對每一大類分類安裝總保護斷路器

??對于輸入/輸出點數、種類較多、構成復雜、控制要求較高的控制系統，當外部輸入/輸電信號共用電源時，應采用分組的形式進行供電，每組通過獨立的保護斷路器進行保護與通/斷控制。

??(4) 接地與抗干擾。從安全角度考慮，控制系統應安裝總接地母線，用于電位平衡與接地。與主回路連接的各種獨立電氣控制裝置，應有專門的、符合要求的接地連接線與設備接地母線進行連接，以防止干擾，提高可靠性。

??系統中容易產生干擾或是容易受到外部干擾的電氣控制裝置，如PLC、數控裝置(CNC)、伺服驅動器、變頻器等，應通過隔離變壓器、濾波電抗器等與電源進行連接，以抑制線路干擾。

??系統中的需要通斷的大功率負載，應在線路上安裝浪涌電壓吸收器，以抑制負載通斷產生的過電壓與干擾。

??(5) 輔助控制電源的設計。用于系統安全保護、緊急停機控制的裝置(如制動器、安全門保護等)的輔助電源，應確保不會因"急停"等操作而分斷。

??系統中可靠性要求較高的控制部件，如PLC的電源輸入、CNC的電源輸入等，當它們為直流DC24V供電時，應盡可能采用獨立的穩壓電源進行供電；當采用交流供電時，應安裝獨立的隔離變壓器，原則上不要與系統的其他控制電路與執行元件(如電磁閥、220V/24V控制回路等)共用電源。

??PLC輸入/輸出所需要的傳感器、開關、執行元件電源，應盡可能采用外部電源供電的形式，以防止由于外部線路故障引起PLC損壞。

??注意：在歐洲，目前已經對工業電氣控制設備的主回路實行3相AC400V與單相AC230V標準、以取代傳統的3相AC380V與單相AC220V標準，因此，在進行出口設備設計及進口設備維修時應加以注意

??3. 系統控制回路設計

??PLC控制系統中的控制回路，是指由繼電器、接觸器等低壓電器構成的強電控制回路。在常見的控制系統中，控制回路一般有AC220V(或AC230V)與DC24V兩種，其組成與作用如下。

??(1) AC220V控制回路。PLC控制系統中的AC220V(或AC230V)控制回路一般包括以下線路：

??1)用于電氣控制系統的AC220V(或AC230V)安全電路，如緊急分斷電路、安全門控制電路、"雙手控制”電路等。

??注意：國外相關安全標準的規定(如歐共體的EN418標準)對用于控制系統緊急分斷、安全防護門控制、夾具“雙手”控制等特殊場合的電路，均有具體、明確的要求，如線路必須通過機電式的結構元件執行，使用的控制元件觸點必須滿足"強制執行"條件，設計的電路必須具有"冗余"，操作元件必須具有保護等。

??2) 電氣控制裝置、電動機、設備的啟動/停止控制線路。

??3) 主回路中的AC220V(或AC230V)接觸器的通/斷控制電路。雖然，大部分PLC的輸出可以直接驅動AC220V(或AC230V)的負載，但考慮到系統的安全、可靠性及線路“互鎖”的需要，一般情況下，主回路的接觸器通/斷仍然以AC220V(或AC230V)控制電路進行控制的場合居多。

??4) 各種驅動裝置、控制裝置的AC22V。

??(2) DC24V控制回路。

??PLC控制系統中的DC24V控制回路一般包括以下控制線路：

??1) DC24V輔助繼電器感觸器接點控制回路。

??2) 用于電氣控制系統的DC24V緊急分斷電路與安全電路。3)DC24V電磁閥、電磁離合器等執行元件的驅動、控制線路。4)DC24V制動器、防護門連鎖控制線路等。

??(3) 控制回路的設計原則?？刂苹芈吩O計的基本要求與*高準則是必須保證系統運行的安全、可靠?？刂苹芈返脑O計不僅要考慮設備的正常運行情況，尤其是要考慮到當設備中的機械部件、電器元件發生故障以及出現誤操作、誤動作等情況下的緊急處理。無論出現何種情況，控制回路必須要能保證設備的安全、可靠停機，并且不會造成對操作、維修者人身與設備的傷害。

??在保證安全、可靠的前提下，控制回路的動作設計應盡可能簡捷、明了，方便操作與維修。電路中的元器件選擇盡可能統一、規范，生產廠家不宜過多，以方便采購供應與維修服務。控制回路的控制電壓應符合標準規定，電壓種類不宜過多，以降低生產制造成本，提高系統可靠性。下面將提供的主回路與控制回路設計示范實例，可以供讀者設計時參考。