工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中PLC的保護(hù)解決方案

 PLC即Programmable logic Controller，意為可編程邏輯控制器，它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子控制系統(tǒng)，專門為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，具有極高的抗干擾能力和和可靠性。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算順序控制及定時(shí)計(jì)數(shù)等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬量輸入/輸出控制各種類型的生產(chǎn)操作過程。

PLC的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是I/O多，這就意味著PLC的適應(yīng)能力強(qiáng)，即使用戶因?yàn)楫a(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，無需修改PLC硬件的接線，因此PLC在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)得到了極大的應(yīng)用。

從組成結(jié)構(gòu)形式上可以將PLC分為兩類：一類是一體化整體式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(jī)殼內(nèi)。另一類是標(biāo)準(zhǔn)模板式結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)上是相互獨(dú)立的，可根據(jù)具體的應(yīng)用要 求，選擇合適的模板，安裝在固定的機(jī)架或?qū)к壣?，?gòu)成一個(gè)完整的PLC應(yīng)用系統(tǒng)。

PLC在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用的過程中，由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較惡劣，接線工作量較大，難免會(huì)有接線錯(cuò)誤，往往會(huì)將有功率限制的I/O端口，誤接短路，造成端口過流燒毀，因此，PLC的每個(gè)I/O端口都很有必要設(shè)計(jì)過流保護(hù)措施，放置自恢復(fù)保險(xiǎn)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(diào)試人員不小心在I/O端口短路，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC將會(huì)立刻啟動(dòng)保護(hù)，限制了I/O端口整個(gè)回路的工作電流，保護(hù)了PLC的主板。當(dāng)故障排除，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC又很快自動(dòng)恢復(fù)到低阻值狀態(tài)，PLC又可以正常工作。

PLC使用中，I/O端口分?jǐn)?shù)字量和模擬量端口，對(duì)于輸入端口，又分?jǐn)?shù)字量輸入端口和模擬量輸入端口。對(duì)于PLC電流模擬量輸入端口，還需注意過壓保護(hù)。因?yàn)樵陔娏髂M量I/O口中，有一個(gè)取樣電阻，通常為高精度的250 歐姆，當(dāng)PLC輸入電流比如4~20mA的電流信號(hào)時(shí)，電流通過I/O端口250歐姆電阻后，在PLC內(nèi)部形成1~5V的電壓信號(hào)。由于PLC的DC電源通常為24V，PLC測(cè)試或者在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)候，調(diào)試者很容易將24V電源接到PLC的模擬量輸入I/O端口，如果沒有保護(hù)的話，250歐姆取樣電阻長時(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(hù)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管來保護(hù)取樣電阻。但是隨之而來的問題就是，Zener管(或者TVS管)它們是瞬態(tài)電壓抑制器，對(duì)于瞬態(tài)電壓，它們有良好的保護(hù)特性，但是對(duì)于長時(shí)的過壓保護(hù)，它們也無能為力。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壓保護(hù)元件，能夠和內(nèi)部的PPTC過流保護(hù)元件起協(xié)同保護(hù)作用。在出現(xiàn)持續(xù)的高功率狀態(tài)(過壓事件)時(shí)， 由于PPTC和Zener器件之間無縫的熱耦合性能，PolyZen器件中的PPTC可以感測(cè)Zener管的溫度，當(dāng)Zener管處于長時(shí)間過壓而溫度增加時(shí)，PPTC的溫度也會(huì)升高，由于PPTC是一個(gè)正溫度系數(shù)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(zhuǎn)變到高電阻狀態(tài)，限制了電流并保護(hù)了Zener管。