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你不得不知知识点——零基础入门学习PLC硬件

时间:2020-11-24 14:00:19

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你不得不知知识点——零基础入门学习PLC硬件

参考网址:

1./p/88022819

2./d/04/495234_1.shtml

3./d/694220.html

4.http://www./service/answer/solution.aspx?Q_ID=26258&cid=1028

5.http://www./service/answer/solution.aspx?Q_ID=48411&cid=1029

6./service/answer/solved/132440.html

7./apollo/jsshow-321935.html

8./sp/zhihu/99/1445792271721330.htm

9.http://www./service/answer/solution.aspx?Q_ID=91152&cid=1029

10.http://www./service/answer/solution.aspx?Q_ID=87414&cid=1029

11.西门子官网论坛:http://www./service/answer/Default.aspx

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话不多说,让我们开始正题吧~

1.如何区分NPN传感器和PNP传感器

图1 NPN型三极管

图2 PNP型三极管

(1)PNP传感器又叫“源型输入”,电流是从端子里流出来的,就是高电平有效。若集电极输入DC 24V且基极为低电平,则输出DC 24V。

图3 PNP传感器示意图

(2)NPN传感器又叫“漏型输入”,电流是从端子里流进去的,就是低电平有效。基极为高电平,则集电极与发射极导通,由于发射极接地,因此输出端电压为的0V。

图4 NPN传感器示意图

2.PNP传感器和NPN传感器各自优缺点

PNP传感器

优点:

一般欧美公司会使用它,相对而言,它的抗干扰能力更强一些,因为它的传感器输出信号电压是24V,24V电压相比0V电压更难被其他电源干扰。所以PNP传感器使用起来更稳定一些,对外界电源的要求不高。

缺点:

PNP信号线触碰地线,则导致短路进而引起上一级电源跳闸或者传感器损坏

NPN传感器

优点:

NPN传感器输出信号是0V,0V优点是对地后不会短路。所以NPN的信号线因某些原因触碰地线,也不会导致上一级开关电源的跳闸或者损坏,因此适应性上更强一点,可以更好的保护系统。

缺点:

NPN

传感器输出信号是0V,易被干扰。

3.按照PLC接线方式区分传感器类型

PLC的PNP接法:

公共端是0V时,PLC的接法是PNP,这时PLC只能接收PNP传感器的信号,对于NPN传感器没有任何反应。而对于干结点传感器[1],一般来说只需要将传感器的公共端接成24V,就可以连接到PNP的PLC上。

图5 PLC的PNP接法局部示意图

file:///C:/Users/PC/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.png

PLC的NPN接法:

公共端是24V时,PLC的接法是NPN,这时PLC只能接收NPN传感器的信号,对于PNP传感器没有任何反应。而对于干结点传感器[1],一般来说只需要将传感器的公共端接成0V,就可以连接到PNP的PLC上。

图6 PLC的NPN接法局部示意图

[1]干结点:干结点意思是没有正负极分。与他相对应为湿节点,分正负极。file:///C:/Users/PC/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.png

4.为什么PNP接法的COM接电源负,而NPN接法的COM接电源正?

答:电压差。

PLC需要检测到电压差才能确认检测到输入信号,而输入信号只有一根线,那么电压差的另一端就是公共端,它就是为了和输入信号作对比。

因此,PNP接法的COM(0V)需要输入信号高电平(如:DC24V)才可以激活。同理,NPN接法的COM(24V)需要输入信号低电平(0V)才可以激活。

5.若需要同时使用PNP和NPN传感器,则如何做呢?

使用继电器过渡:

PNP接法的PLC连接不同传感器

图7 PNP接法的PLC连接不同传感器

file:///C:/Users/PC/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.png

NPN接法的PLC连接不同传感器

图8 NPN接法的PLC连接不同传感器

但是这种方法有一些缺点,那就是一些信号无法过渡,比如说编码器等等,还有就是因为继电器需要吸合时间,会导致PLC扫描输入信号出现一些延迟,这对于特定的情况是不允许的。file:///C:/Users/PC/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.png

一个PLC使用不同的公共端

因此我建议大家使用第二种方法,那就是一个PLC使用不同的公共端,对于西门子S7系列PLC而言,所有的PLC都具有拓展模块的功能,而且每一块模块上都有单独的公共端,因此可以将拓展模块的公共端接成需要的模式,从而实现同时接受NPN和PNP传感器的功能。

6.详细阐述PNP型和NPN型PLC区别

在工业控制领域一般受限于国外PLC类型的选择,选择了日系PLC和德系PLC就选择了两种不同的控制接口,对于这两种接口,很多时候我们对其概念很模糊,在这里将详细阐述两者的区别。

日系PLC的接口一般为NPN型(漏型输出),即集电极开路输出方式,由于日本人比较谨慎,免责申明做的比较好,所以它一般喜欢控制地GND,电源是你给的,烧了东西算你的。如图X所示。

图9 PNP型晶体管 图10 NPN型晶体管

file:///C:/Users/PC/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.png

file:///C:/Users/PC/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.png

更清楚一些表达的话,我们可以利用晶体管的形式来理解的更为深刻一些。

file:///C:/Users/PC/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.png

file:///C:/Users/PC/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.png

图11 西门子PLC输出图12 三菱PLC输出

从上图我们可以看出,西门子对安全的把控在电源上做足了文章,所以西门子PLC内部电路上对电源的抗干扰及滤波相对来说做的比较实在一些,而三菱PLC则由于把Power留给了客户去提供,这部分电源对于绝大部分客户来讲,根本不会做抗干扰及滤波部分的考虑。我更喜欢西门子系列PLC,不是因为他在电路上的稳定性,在软件上也更胜一筹。但很多时候我们会由于成本的压力而选择日系,所以就出现了德系和日系混合使用的局面,两者的接口不同,我们怎么来进行相互之间的转换呢?留给PNP与NPN的相互转换话题。

工业控制很多时候我们就是要理解清楚接口的概念,然后才能进行更好的控制。对接口理解的深浅,决定了在控制上的水平。

7.S7-300

继电器输出和晶体管输出有什么不同?

各自优缺点?

1.继电器输出和晶体管输出不同点

(1)负载电压、电流类型不同。

负载类型:晶体管只能带动直流负载,而继电器可以带动交、直流负载。

电流:流过晶体管电流一般比较小(0.2A-0.3A),继电器可达2A。

电压:晶体管可接DC 24V(一般最大在DC 30V),继电器可接DC 24V 或AC 220V。

(2)负载能力不同。

晶体管带负载的能力小于继电器带负载能力。用晶体管有时需要加其他东西带动大负载(如继电器、固态继电器等)。

(3)晶体管过载能力小于继电器过载能力

一般来说,存在冲击电流较大时(灯泡、感性负载等),晶体管过载能力较小,需要降额更多。

(4)晶体管相应速度快于继电器

继电器输出型是CPU驱动继电器线圈令触点吸合,使外部电源通过闭合的触点驱动外部负载,其开路漏电流为零,响应时间慢(约10ms)。

晶体管输出型原理是CPU通过光耦使晶体管通断,以控制外部直流负载,响应时间快(约0.2ms甚至更小)。晶体管输出一般用于高速输出,如伺服/步进等,用于动作频率高的输出。

(5)额定工作情况下,继电器有动作次数寿命,晶体管只有老化没有使用次数限制

继电器是机械原件所以有动作寿命,晶体管是电子元件,只有老化没有使用次数限制。继电器的每分钟开关次数也是有限制的,而晶体管则没有。

2.继电器输出和晶体管输出各自优缺点

继电器——机械开关

优点:交流、直流负载都可以驱动;负载额定电流大;无电磁干扰。

缺点:触点有机械磨损,且有寿命,一般100万次。动作频率不能太高,触点动作有机械噪音。

晶体管——电子开关

优点:动作频率可达到几百KHz,无触点,动作时无机械噪音。因此不存在机械寿命说法。

缺点:只能接直流负载(一般DC 30V以下),电流比较小;容易受电磁干扰。

8.PLC

型号详解。如:

6ES7 321-1BH01-0XA0

6ES

自动化系统系列

7

7为S7系列,5为S5系列

3

2为200系列,3为300系列,4为400系列

2

1为CPU,2为DI/DO,3为AI/AO,4为通讯模块,5为功能模块

1

1为输入,2为输出,3为输入输出(对于数字量)

1

功能等级(数越大功能越强)

B

B为晶体管,H为继电器,F为交流。如果是模拟量K是通用型,P为温度信号

H

H为16点,L为32点,F为8点,D为4点,B为2点

01

版本号。0.1版本

0XA0

后缀,用于描述特殊功能

9.若不考虑输出脉冲,PLC该选择晶体管型号还是继电器型号。另,晶体管/继电器型号CPU在性价比上有什么区别?继电器型号检查和维修会不会比晶体管更复杂?

答:(1)继电器PLC虽然比晶体管型+外置继电器的总价格低(继电器为施耐德等进口型),而且接线还省事。但是从使用角度看,继电器输出的PLC远不如晶体管。

(2)继电器在PLC内部,晶体管也一样。不存在谁更方便。

a.继电器可以接想要电压驱动负载,比如110V、220V、24V、12V等。如果为晶体管驱动,那么决定只能用24V,如果要驱动220V的电压,则需要接中间继电器转换,其他电压也是一样需要中间继电器转换。

b. 继电器的寿命看触点,根据实际现场一般可以进行通断10万次,而晶体管可以通断100万次。继电器可以驱动最大5A的负载,而晶体管只能驱动最大0.5A的负载。

c. 设计方面:如果实际驱动电磁阀线圈,固态继电器等,那就用晶体管的PLC,如果是大功率的或者需要隔离的信号还是用继电器来驱动,这个继电器可以驱动多样电压。如果一个PLC要驱动多组电压还是用继电器的吧,晶体管需要中间继电器转换的。

d. 继电器型的响应时间比晶体管的要慢点。继电器和晶体管都会坏的,你要拆开PLC的盖,自己可以跟换继电器或者三极管。

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