PLC控制柜设计原理电装布局、接线图和原理图，电气人建议收藏
1.按图接线，这条说是最高准则也不为过。首先，在接线之前就必须先仔细阅读图纸，充分领会设计者的意图，而不是根据个人所谓丰富经验接线，如果发现不明之处或者矛盾之处应该第一时间与设计师联系确认，直到无误后，接线施工。
2.接线顺序要清晰明了，流程简单具有可检查性。这一条在实际中能做到的很少，基本都是线头一接，盒子一盖完事。
3.多多学习接线技巧,善于灵活运用专业工具。例如：
A： 单芯线剥皮后直接压入，多芯线用冷压端子，不建议搪锡；
Q： PLC的扩展模块比较多时，公共端和供电端的接线是如何处理的，是通过每个PLC模块上的端子直接并联至下一个模块上，还是接至端子上，在端子排上短接呢？
A： 我们在现场维护设备，希望供电电源在端子上分配短接后分别引入用户点（用线号管或在端子上做好标记指明去处），这样直观明了，相互之间影响小，不希望从一点并到另一点，不希望一个端子下接两根以上的线。对于电源端子排，喜欢使用带保险的端子或端子上下之间可以断开连接的那种，查找短路故障时非常方便。
01
PLC内外部电路
1.外部电路接线
图1是电动机全压起动控制的接触器电气控制线路，控制逻辑由交流接触器KM线圈、指示灯HL1、HL2、热继电器常闭触头FR、停止按钮SB2、起动按钮SB1及接触器常开辅助触头KM通过导线连接实现。
合上QS后按下起动按钮SB1，则线圈KM通电并自锁，接通指示灯HL1所在支路的辅助触头KM及主电路中的主触头， HL1亮、电动机M起动；按下停止按钮SB2，则线圈KM断电，指示灯HL1灭，M停转。
▲图1 电动机全压起动电气控制线路
图2是采用SIEMENS的一款S7系列PLC实现电动机全压起动控制的外部接线图。主电路保持不变，热继电器常闭触头FR、停止按钮SB2、起动按钮 SB1等作为PLC的输入设备接在PLC的输入接口上，而交流接触器KM线圈、指示灯HL1、HL2等作为PLC的输出设备接在PLC的输出接口上。按制逻辑通过执行按照电动机全压控制要求编写并存入程序存储器内的用户程序实现。
▲图2 电动机全压起动PLC控制接线图
2.建立内部I/O映像区
在PLC存储器内开辟了I/O映像存储区，用于存放I/O信号的状态，分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器，此外PLC其它编程元件也有相对应的映像存储器，称为元件映像寄存器。
I/O映像区的大小由PLC的系统程序确定，对于系统的每一个输入点总有一个输入映像区的某一位与之相对应，对于系统的每一个输出点也都有输出映像区的某一位与之相对应，且系统的输入输出点的编址号与I/O映像区的映像寄存器地址号也对应。
PLC工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映像区对应的位上，运算结果存放到输出映像区对应的位上，PLC在执行用户程序时所需描述输入继电器的等效触头或输出继电器的等效触头、等效线圈状态的数据取用于I/O映像区，而不直接与外部设备发生关系。
I/O映像区的建立使PLC工作时只和内存有关地址单元内所存的状态数据发生关系，而系统输出也只是给内存某一地址单元设定一个状态数据。这样不仅加快了程序执行速度，而且使控制系统与外界隔开，提高了系统的抗干扰能力。
3.内部等效电路
图3是PLC的内部等效电路，以其中的起动按钮SB1为例，其接入接口I0.0与输入映像区的一个触发器I0.0相连接，当SB1接通时，触发器 I0.0就被触发为“1”状态，而这个“1”状态可被用户程序直接引用为I0.0触头的状态，此时I0.0触头与SB1的通断状态相同，则SB1接通，I0.0触头状态为“1”，反之SB1断开，I0.0触头状态为“0”；
由于I0.0触发器功能与继电器线圈相同且不用硬连接线，所以I0.0触发器等效为PLC内部的一个I0.0软继电器线圈，直接引用I0.0线圈状态的I0.0触头就等效为一个受I0.0线圈控制的常开触头（或称为动合触头）。
▲图3 PLC内部等效电路
同理，停止按钮SB2与PLC内部的一个软继电器线圈I0.1相连接，SB2闭合，I0.1线圈的状态为“1”，反之为“0”，而继电器线圈I0.1的状态被用户程序取反后引用为I0.1触头的状态，所以I0.1等效为一个受I0.1线圈控制的常闭触头（或称动断触头）。而输出触头Q0.0、Q0.1则是PLC内部继电器的物理常开触头，一旦闭合，外部相应的KM线圈、指示灯HL1就会接通。PLC输出端有输出电源用的公共接口COM。
02
PLC控制系统
用PLC实现电动机全压起动电气控制系统，其主电路基本保持不变，而用PLC替代电气控制线路。
1.PLC控制系统构成
图4是电动机全压起动的PLC控制系统基本构成图，可将之分成输入电路、内部控制电路和输出电路三个部分。
▲图4 PLC控制系统基本构成框图
输入电路
输入电路的作用是将输入控制信号送入PLC，输入设备为按钮SB1、SB2及FR常闭触头。外部输入的控制信号经PLC输入到对应的一个输入继电器，输入继电器可提供任意多个常开触头和常闭触头，供PLC内容控制电路编程使用。
输出电路
输出电路的作用是将PLC的输出控制信号转换为能够驱动KM线圈和HL1指示灯的信号。PLC内部控制电路中有许多输出继电器，每个输出继电器除了 PLC内部控制电路提供编程用的常开触头和常闭触头外，还为输出电路提供一个常开触头与输出端口相连，该触头称为内部硬触头，是一个内部物理常开触头。通过该触头驱动外部的KM线圈和HL1指示灯等负载，而KM线圈再通过主电路中KM主触头去控制电动机M的起动与停止。驱动负载的电源由外电部电源提供，PLC的输出端口中还有输出电源用的COM公共端。
内部控制电路
内部控制电路由按照被控电动机实际控制要求编写的用户程序形成，其作用是按照用户程序规定的逻辑关系，对输入、输出信号的状态进行计算、处理和判断，然后得到相应的输出控制信号，通过控制信号驱动输出设备：电动机M、指示灯HL1等。
用户程序通过个人计算机通信或编程器输入等方式，把程序语句全部写到PLC的用户程序存储器中。用户程序的修改只需通过编程器等设备改变存储器中的某些语句，不会改变控制器内部接线，实现了控制的灵活性。
2.PLC控制梯形图
梯形图是一种将PLC内部等效成由许多内部继电器的线圈、常开触头、常闭触头或功能程序块等组成的等效控制线路。图5是PLC梯形图常用的等效控制元件符号。
▲图5 梯形图常用等效控制元件符号 a)线圈 b)常开触头 c)常闭触头
图6是电动机全压起动的PLC控制梯形图，由FR常闭触头、SB2常闭按钮、KM常开辅助触头与SB1常开按钮的并联单元、KM线圈等零件对应的等效控制元件符号串联而成。电动机全压起动控制梯形在形式上类似于接触器电气控制线路图，但也与电气控制线路图存在许多差异。
▲图6 电动机全压起动控制梯形图
梯形图中继电器元件物理结构不同于电气元件
PLC梯形图中的线圈、触头只是功能上与电气元件的线圈、触头等效。梯形图中的线圈、触头在物理意义上只是输入、输出存储器中的一个存储位，与电气元件的物理结构不同。
梯形图中继电器元件的通断状态不同于电气元件
梯形图中继电器元件的通断状态与相应存储位上的保存的数据相关，如果该存储位的数据为“1”，则该元件处于“通”状态，如果该位数据为“0”，则表示处于“断”状态。与电气元件实际的通断状态不同。
梯形图中继电器元件状态切换过程不同于电气元件
梯形图中继电器元件的状态切换只是PLC对存储位的状态数据的操作，如果PLC对常开触头等效的存储位数据赋值为“1”，就完成动合操作过程，同样如对常闭触头等效的存储位数据赋值为“0”，就可完成动断操作过程，切换操作过程没有时间延时。而电气元件线圈、触头进行动合或动断切换时，必定有时间延时，且一般要经过先断开后闭合的操作过程。
梯形图中继电器所属触头数量与电气元件不同
如果PLC 从输入继电器I0.0相应的存储位中取出了位数据“0”，将之存入另一个存储器中的一个存储位，被存入的存储位就成了受I0.0继电器控制的一个常开触头，被存入的数据为“0”；如在取出位数据“0”之后先进行取反操作，再存入一个存储器的一个存储位，则该位存入的数据为“1”，该存储位就成了受继电器 I0.0控制的一个常闭触头。
只要PLC内部存储器足够多，这种位数据转移操作就可无限次进行，而每进行一次操作，就可产生一个梯形图中的继电器触头，由此可见，梯形图中继电器触头原则上可以无限次反复使用。
但是PLC内部的线圈通常只能引用一次，如需重复使用同一地址编号的线圈应慎之又慎。与PLC不同的是电气元件中触头数量是有限的。
梯形图每一行画法规则为从左母线开始，经过触头和线圈（或功能方框），终止于右母线。一般并联单元画在每行的左侧、输出线圈则画在右侧，其余串联元件画在中间。
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电气柜和PLC程序都做好后如何开始调试？记住这七点很重要
原创不易，请勿抄袭！
很多电气的新手在做完电气柜以及程序等设计环节后，不清楚调试应如何开始，或者一些人因为不适当的调试方法导致了PLC烧毁等等问题，那么设计完的电气系统应该如何调试？可依照以下七步。
1、按照图纸检查回路（未送电状态下）
一般PLC系统的图纸包含柜内图纸和柜外图纸两部分；柜内图纸指柜子内部的接线图；柜外图纸是所有接出电气柜的接线图。这一部分需要检查的是；1图纸设计是否合理，包括各种元器件的容量等等。2根据图纸检查元器件是否严格按照图纸连接。
在这一过程中，最需要注意的地方就是检查电源，1确保回路没有短路。2确保强弱电没有混合到一起；因为PLC电源为24v，一旦因为接线错误导致220V接进PLC里，很容易将PLC或者拓展模块烧毁。
2、检查PLC外部回路，也就是俗称的“打点”
电源确认完毕后送电，测试输入输出点，这就是俗称的“打点”，测试IO点需要挨个测试，包括操作按钮，急停按钮，操作指示灯以及气缸及其限位开关等等，具体方法是一人在现场侧操作按钮等，另一人在PLC测监控输入输出信号；对于大型系统应该建立测试表，即测试后做好标记。如果发现在施工过程中有接线错误的地方需要立即处理。
这一步应该注意的是需要将程序备份后清空PLC里面的程序或者将程序禁用，避免因测试导致设备的动作。
3、检查机械结构并测试电机类负载
这一步需要检查机械结构是否紧固等等，电机类负载是否做好相应保护，避免因意外导致的事故，检查完毕后需要手动去测试设备运行，如正反转电机类，需要测试线路是否完好并带电试车，变频器类设置相应参数并进行电机优化，静态识别或者动态识别等。
这里需要注意的是对于一些特殊负载，比如说垂直类上下移动的负载需要由专业人员进行，以免因控制不当导致测试事故。
4、调试手动模式/半自动模式以及相关逻辑关系
IO点和负载侧都测试以后，接下来要进行的就是手动模式下的调试。这里的手动模式也可以叫做半自动模式，不是用手直接去按动电磁阀或接触器等，而是指通过按钮或者HMI的按钮等去驱动设备，是与自动状态对应的。手动模式的测试可以将自动模式按照人的意愿分解，方便测试程序。
这一环节最重要的是要测试安全功能，即在设备运行状态下测试急停，安全光栅等等的安全功能是否起到相应作用。
5、根据生产工艺调试自动模式
在完成半自动调试后，可进一步调试自动工作。这一环节是最重要的，需要根据生产工艺测试各种连锁，包括逻辑连锁，安全连锁等，而且要多测试几个工作循环，以确保系统能正确无误地连续工作。
6、特殊工艺的测试
PLC系统里除了逻辑控制，还有很多拓展出来的功能，比如说PID控制等，当这些逻辑调试基本完成后，可着手调试模拟量、脉冲量控制。最主要的是选定合适控制参数。一般讲，这个过程是比较长的。要耐心调，参数也要作多种选择，再从中选出最优者。有的PLC，它的PID参数可通过自整定获得。但这个自整定过程，也是需要相当的时间才能完成的。
7、完成上述所有的步骤
整个调试基本算是完成了。接下来就到了预生产的步骤了，预生产是生产前的工作检测，在该阶段可以配合生产进行一些特殊的测试，比如说生产节奏是否满足，带载情况下安全功能还能否起作用等等，一般连续生产一定时间后就可以交工了。
新手尤其需要注意电源，记得我在多年前调试第一个项目的时候，因为施工单位将大皮带的拉绳开关的220V触点和24V触点接错了（皮带的拉绳开关为安全装置，两组触点，一组为220V断开控制回路，另一组为24V进入PLC），导致烧毁了一个数字量输入模板，后来就长记性了，再调试的时候一定分清220和24，就再也没出现过问题。
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