一种用于接触器的多功能plc接口模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于接触器的多功能PLC接口模块，包括第一保护电路、整流电路、开关电路、第二保护电路、稳压电路、第一逻辑电路、隔离电路以及第二逻辑电路；第一保护电路与输入电源相连，还与整流电路相连；整流电路与开关电路及稳压电路相连；开关电路还与第一逻辑电路及第二保护电路相连；第二保护电路还与接触器线圈相连；稳压电路还与第一逻辑电路相连，及与隔离电路相连；隔离电路还与第二逻辑电路相连，及与第一逻辑电路相连；第一逻辑电路还包括A10端及A11端；第二逻辑电路还包括ON端、OFF端以及COM端。实施本实用新型实施例，其结构简单，可实现接触器的多功能控制，并可克服并网时电压瞬间跌落的现象，实现低电压穿越功能。
【专利说明】—种用于接触器的多功能PLC接口模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及接触器【技术领域】和PLC【技术领域】，尤其涉及一种用于接触器的多功能PLC接口模块。
【背景技术】
[0002]接触器是工业生产中广泛使用的低压电器元件，供远距离接通和分断电路之用。日常使用的通用电磁式接触器通过通断线圈电流来控制接触器的动作，从而达到接通或分断电路的目的。线圈电压通常为交流或直流，电压110-400伏，最高到690伏，其控制线路为强电控制线路，电器元件为强电元件，控制系统元件众多、线路复杂。
[0003]随着智能化时代的到来，微电子技术和数字化控制的不断发展，用电领域迫切希望能够通过数字化控制的电子器件直接控制接触器的动作，达到用微电子技术实现强电控制线路控制的作用，进而达到计算机控制通断电路的目的。
[0004]大容量接触器由于控制容量大,PLC (Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)输出容量小，PLC无法直接控制大容量接触器，为了实现小容量电子器件控制大容量接触器的目的，PLC接口模块由此应运而生。PLC接口模块位于PLC控制器和接触器之间，起到转换控制作用，其接受PLC控制器的指令，再控制接触器动作，从而实现用微电子技术控制强电控制线路的目的。
[0005]现有技术中，PLC接口模块仅适用于PLC对接触器的控制，功能单一；
[0006]此外，随着绿色能源的开发，在风力发电和光伏发电的大量使用中，需要克服并网电压瞬间跌落的现象，要求配电系统具有“低电压穿越(LVRT)功能”，接触器采用现有技术中的PLC接口模块，缺少低电压穿越功能。
【发明内容】
[0007]本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于接触器的多功能PLC接口模块，其结构简单，可实现接触器的多功能控制，并可克服并网时电压瞬间跌落的现象，实现低电压穿越功能。
[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种用于接触器的多功能PLC接口模块，包括第一保护电路、整流电路、开关电路、第二保护电路、稳压电路、第一逻辑电路、隔离电路以及第二逻辑电路；其中，
[0009]所述第一保护电路的输入端与输入电源相连，输出端与所述整流电路的输入端相连；
[0010]所述整流电路的输出端与所述开关电路的第一输入端及所述稳压电路的输入端相连；
[0011]所述开关电路的第二输入端与所述第一逻辑电路的输出端相连，输出端与所述第二保护电路的输入端相连；
[0012]所述第二保护电路的输出端与接触器线圈相连；
[0013]所述稳压电路的第一输出端与所述第一逻辑电路的第一输入端相连,第二输出端与所述隔离电路的第一输入端相连；
[0014]所述隔离电路的第二输入端与所述第二逻辑电路的输出端相连，输出端与所述第一逻辑电路的第二输入端相连；
[0015]所述第一逻辑电路还包括第三输入端AlO及第四输入端All ；
[0016]所述第二逻辑电路还包括第一输入端0N、第二输入端OFF以及第三输入端COM。
[0017]其中，所述PLC接口模块还包括设置于所述输入电源与所述第一保护电路之间且用于所述输入电源的电压瞬间跌落时可继续供电的低电压穿越辅助模块。
[0018]其中，所述PLC接口模块还包括设置于所述低电压穿越辅助模块与所述第一保护电路之间的急停开关。
[0019]其中，当所述第一逻辑电路的第三输入端AlO及第四输入端Al I均断开，且所述第二逻辑电路(8)的第一输入端ON与PLC控制器的一继电器或晶体管的输出端相连,第二输入端OFF与所述PLC控制器的另一继电器或晶体管的输出端相连，及第三输入端COM接所述PLC控制器的公共端时，实现对所述接触器线圈的控制。
[0020]其中，当所述第一逻辑电路的第三输入端AlO及第四输入端All均断开，且所述第二逻辑电路的第一输入端ON与一常开按钮相连并连接直流电源，第二输入端OFF与另一常闭按钮相连并连接所述直流电源，及第三输入端COM接零时，实现对所述接触器线圈的控制。
[0021 ] 其中，当所述第一逻辑电路的第三输入端AlO及第四输入端Al I均断开，且所述第二逻辑电路的第一输入端ON与第二输入端OFF短接后与一开关相连并连接直流电源，以及第三输入端COM接零时，实现对所述接触器线圈的控制。
[0022]其中，当所述第一逻辑电路的第三输入端AlO与第四输入端All之间通过位置开关或转换开关或继电器或控制装置相连，且所述第二逻辑电路的第一输入端0N、第二输入端OFF及第三输入端COM均悬空时，实现对所述接触器线圈的控制。
[0023]其中，当所述第一逻辑电路的第三输入端AlO与第四输入端All之间短接，且所述第二逻辑电路的第一输入端0N、第二输入端OFF及第三输入端COM均悬空，以及所述第一保护电路与所述输入电源之间设有一开关时，实现对所述接触器线圈的控制。
[0024]实施本实用新型实施例，具有如下有益效果:
[0025]1、在本实用新型实施例中，PLC接口模块其结构简单，且可实现PLC控制器控制、有源主令电器控制、无源主令电器控制及电源端控制等多种控制功能综合在一起；
[0026]2、在本实用新型实施例中，由于PLC接口模块增加一个低电压穿越辅助模块，该低电压穿越辅助模块当外部输入电源有电时贮存电源，当外部输入电源电压瞬间跌落时低电压穿越辅助模块在一定时间内可继续向PLC接口模块继续供电，从而实现接触器的低电压穿越。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本实用新型的范畴。
[0028]图1为本实用新型实施例提供的用于接触器的多功能PLC接口模块的一结构示意图；
[0029]图2为本实用新型实施例提供的用于接触器的多功能PLC接口模块应用场景的立体结构示意图；
[0030]图3为图2中PLC控制器控制方式的端子线路连接示意图；
[0031]图4为图2中有源主令电器控制中按钮方式的端子线路连接示意图；
[0032]图5为图2中有源主令电器控制中开关方式的端子线路连接示意图；
[0033]图6为图2中无源主令电器控制方式的端子线路连接示意图；
[0034]图7为图2中电源端控制方式的端子线路连接示意图；
[0035]图8为图3至图7中各控制方式对应线圈控制逻辑波形示意图；
[0036]图9为本实用新型实施例提供的用于接触器的多功能PLC接口模块的另一结构示意图；
[0037]图9a?9c为图9中用于接触器的多功能PLC接口模块的应用场景的电路连接示意图。
【具体实施方式】
[0038]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
[0039]如图1所示，本实用新型实施例中，为一种用于接触器的多功能PLC接口模块，包括第一保护电路1、整流电路2、开关电路3、第二保护电路4、稳压电路5、第一逻辑电路6、隔离电路7以及第二逻辑电路8 ;其中，
[0040]第一保护电路I的输入端与输入电源相连，输出端与整流电路2的输入端相连；
[0041]整流电路2的输出端与开关电路3的第一输入端Kl及稳压电路5的输入端Wl相连；
[0042]开关电路3的第二输入端K2与第一逻辑电路6的输出端相连,输出端K3与第二保护电路4的输入端相连；
[0043]第二保护电路4的输出端与接触器线圈相连；
[0044]稳压电路5的第一输出端W2与第一逻辑电路6的第一输入端BI相连,第二输出端W3与隔离电路7的第一输入端Gl相连；
[0045]隔离电路7的第二输入端G2与第二逻辑电路8的输出端相连，输出端G3与第一逻辑电路6的第二输入端B2相连；
[0046]第一逻辑电路6还包括第三输入端AlO及第四输入端All ；
[0047]第二逻辑电路8还包括第一输入端0N、第二输入端OFF以及第三输入端COM。
[0048]在本实用新型实施例中，第一保护电路I实现对PLC接口模块的保护，防止输入电源线路浪涌过电压，第二保护电路4实现防止输出线圈过电压对PLC接口模块的破坏；整流电源2将交流电转换为直流电，实现交直流控制电源通用的功能；稳压电源5提供PLC接口模块内部电子线路直流电源；第一逻辑电路6和第二逻辑电路8均为电子元件组成的电路，不包含存储器和运算芯片，其根据逻辑波形图的要求，对输入端AlO、Al 1、ON、OFF及COM的输入状态进行判断，确定是否向开关电路3输出电压信号；开关电路3根据第一逻辑电路6和第二逻辑电路8的判断，确定接通或关断输出端线圈电路；隔离电路7对PLC接口模块内电源和外部PLC输入的电源或有源控制的电源进行隔离，仅能通过信号，防止电源间的干扰和外部电磁干扰，提高PLC接口模块工作的可靠性。
[0049]如图2所示，为本实用新型实施例中，一种用于接触器的多功能PLC接口模块的立体结构示意图，可实现PLC控制器控制、有源主令电器控制、无源主令电器控制及电源端控制等多种控制功能；其中，A1、A2接输入电源其对应第一保护电路I的输入端，Wl和W2 (未图示)接接触器线圈其对应第二保护电路4的输出端，A10、A11对应第一逻辑电路6的第三输入端AlO及第四输入端All，ON、OFF及COM对应第二逻辑电路8的第一输入端0N、第二输入端OFF及第三输入端COM。
[0050](I)实现PLC接口模块的PLC控制器控制:如图3所示，将A10、All端开路(即断开)，将Al、A2接220伏交流或110伏直流电源(即输入电源，此时线圈规格与输入电源匹配)，将Wl、W2接接触器线圈，将ON端接PLC控制器的晶体管(或继电器)输出端，OFF端接于PLC控制器的另一晶体管(或继电器)输出端，COM端接GND (即PLC控制器的公共端)，电压为+24伏，其中，COM端为公共端，ON端为启动、OFF端为停止端。
[0051 ] 当PLC接口模块ON端和OFF端均有电时，线圈(Wl、W2 )有电，当OFF端无电时，线H(ffl>W2)无电。
[0052]应当说明的是，PLC接口模块ON端、OFF端有电是指电压达到+15?33V DC,电流1mA (+24V), ON端和OFF端无电是指电压下降到+0?5V DC。
[0053](2)实现PLC接口模块的有源主令电器控制，其包括按钮和开关两种方式
[0054](a)按钮方式，如图4所示，将A10、A11端开路(即断开)，将A1、A2接220伏交流或110伏直流电源(即输入电源，此时线圈规格与输入电源匹配)，将Wl、W2接接触器线圈，将ON端接一个常开按钮的一端，OFF端接另一个常闭按钮的一端，COM端接GND (即接零)，每个按钮的另一端接+24伏直流电压，其中，COM端为公共端，ON端为启动端、OFF端为停止端。
[0055]当按下“启动”按钮时，PLC接口模块ON端和OFF端均有电，线圈(Wl、W2 )有电，当按下“停止”按钮时，OFF端无电，线圈(Wl、W2 )无电。
[0056](b)开关方式，如图5所示，将AlO、All端开路(即断开)，将Al、A2接220伏交流或110伏直流电源(即输入电源，此时线圈规格与输入电源匹配)，将W1、W2接接触器线圈，将ON端、OFF端之间短路后接开关的一端，COM端接GND (即接零)，开关的另一端接+24伏直流电压，其中，COM端为公共端，ON端为启动端，OFF端停止端。
[0057]当接通开关(即启动)时，PLC接口模块ON端和OFF端均有电，线圈(W1、W2)有电，当断开开关(即停止)时，OFF端无电，线圈(W1、W2)无电。
[0058](3)实现PLC接口模块的无源主令电器控制:如图6所示，将A10、A11端接入主令电器，如:位置开关、转换开关、继电器、控制装置等，将Al、A2接220伏交流或110伏直流电源(即输入电源，此时线圈规格与输入电源匹配)，将W1、W2接接触器线圈，将0N、0FF、C0M端开路(即悬空)，电压为+24伏。
[0059]当主令电器接通时，线圈(W1、W2)有电，当主令电器断开时，线圈(W1、W2)无电。
[0060]由于A10、All端电压较低，内阻大，主令电器在接通时必须具有较低的接触电阻，当主令电器远距离控制时，为防止误动作，线路电容应小于6微法。
[0061]应当说明的是，A1、A11接通时为PLC接口模块的优先控制，此时ON、OFF、COM端的控制无效，但当A10、All开路时，ON、OFF、COM端的控制有效，因此，在进行无源主令电器控制控制时，ON、OFF、COM端必须悬空。
[0062](4)实现PLC接口模块的电源端控制:如图7所示，将AlO、Al I端接通路(即短路)，以及将ON、OFF、COM开路(S卩悬空)，将Wl、W2接接触器线圈，将Al、A2通过停止及启动开关与输入电源相接，输入电源220伏交流或110伏直流电源(此时线圈规格与输入电源匹配)。
[0063]当启动开关接通时，线圈有电，当急停开关断开时线圈无电。
[0064]应当说明的是，PLC接口模块输入端Al、A2、ON、OFF、COM、A10、All与输出端Wl、W2的逻辑关系(主要逻辑关系):
[0065]I)切换电源Al端、A2端对线圈Wl端、W2端电压的作用:
[0066]A、在所有情况下，断开Al端、A2端电源都将使线圈断电；
[0067]B、电源加电时，只有在AlO端与All端短路，或者ON端、OFF端同时有电，线圈才有电。
[0068]2) AlO端、All端对线圈电压的作用:
[0069]只有AlO端、All端开路时，ON端、OFF端是否有电才对线圈电压起作用。
[0070]3) OFF端对线圈电压的作用:
[0071]A、当AlO端、All端开路时，OFF端断电将使线圈断电；
[0072]B、当AlO端、All端开路时，当电源和ON端都有电时，OFF端通电将使线圈通电。
[0073]4) ON端对线圈电压的作用:
[0074]A、当AlO端、All端开路时，ON端断电不改变线圈通电状态；
[0075]B、当AlO端、All端开路时，当电源和OFF端都有电时，ON端通电将使线圈通电。
[0076]据此，编制出各端口对应于PLC接口模块线圈控制逻辑波形图，如图8所示，其中，因为AlO端与All端短路时，ON端、OFF端的状态对线圈的状态不起作用，在此不在图8中显示。应当注意的是，各控制端为触发控制，触发产生或不产生线圈逻辑状态的改变。触发产生的逻辑关系是唯一的，而静止状态的关系不是唯一的，比如ON为0，OFF为1，Al、A2为1，A10、A11开路时，线圈W1W2可能为“O”(如图8中第11线右)，也可能为“I” (如图8中第15线右)。
[0077]逻辑波形图的读法为:从上到下连一直线，某端口上下有连线的表示状态发生改变，否则状态没改变。以第八根线为例，OFF发生了改变，线圈也发生了改变，说明，在Al、A2、ON通电，A1、A11开路的状态下，OFF端的电位由低变高时，线圈的电位也由低变高，SP控制线圈通电，接触器启动。
[0078]我们也可根据线圈状态的改变，来查找使线圈状态发生改变的逻辑关系。
[0079]其中，“O”、“ I”状态说明:
[0080]I)、ON、OFF端接PLC控制器输出端，或有源主令开关输出端，为+24V DC。
[0081]1:高电位 +15 ?33V DC, O:低电位 +0 ?5V DC ;
[0082]2)。Al、A2电源端Uc，交流或直流，110V或220V，与接触器线圈规格配套。
[0083]1:高电位 85% ?110%Uc，0:低电位 +0 ?5%Uc ；
[0084]3)。A10、A11无源主令控制端，不加电压，只有开路和短路两种状态，
[0085]1:开路，A10、A11端间有电压，O:短路，A10、A11端间O电压；
[0086]4)。线圈端Us，接接触器控制线圈。模块输出端。直流输出，规格与电源电压Uc匹配。
[0087]1:高电位 85% ?110%Us，0:低电位 +0 ?5%Us
[0088]为了实现接触器的低电压穿越，如图9所示，PLC接口模块还包括设置于输入电源与第一保护电路I之间且用于输入电源的电压瞬间跌落时可继续供电的低电压穿越辅助模块9，当电网电压失压时，低电压穿越辅助模块9可以使PLC接口模块第一保护电路I的电压保持低电压穿越规程规定的时间，从而实现低电压穿越，其各输入端连接方式及实现的控制方式，如图9a至9c所示，在此不再赘述。应当说明的是，在实现低电压穿越时，接触器需配专用线圈。
[0089]在正常操作情况下，由于PLC接口模块的存在，低电压穿越辅助模块9不会影响正常的接触器快速动作的性能，在低电压穿越期间，PLC控制、有源主令电器控制、无源主令电器控制对线圈的控制仍有效，即在必要时，不受低电压穿越辅助模块的约束，仍可使接触器快速释放。
[0090]为了安全起见，基于上述控制，低电压穿越辅助模块9与第一保护电路I之间设有急停开关10，在紧急情况下可以切断电源，以使W1、W2接接触器线圈立即失电，从而使接触器快速分断。
[0091]实施本实用新型实施例，具有如下有益效果:
[0092]1、在本实用新型实施例中，PLC接口模块其结构简单，且可实现PLC控制器控制、有源主令电器控制、无源主令电器控制及电源端控制等多种控制功能综合在一起；
[0093]2、在本实用新型实施例中，由于PLC接口模块增加一个低电压穿越辅助模块，该低电压穿越辅助模块当外部输入电源有电时贮存电源，当外部输入电源电压瞬间跌落时低电压穿越辅助模块在一定时间内可继续向“PLC接口模块”继续供电，从而实现接触器的低电压穿越。
[0094]以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种用于接触器的多功能PLC接口模块，其特征在于，包括第一保护电路(I)、整流电路(2)、开关电路(3)、第二保护电路(4)、稳压电路(5)、第一逻辑电路(6)、隔离电路(7)以及第二逻辑电路(8);其中， 所述第一保护电路(I)的输入端与输入电源相连，输出端与所述整流电路(2)的输入端相连； 所述整流电路(2)的输出端与所述开关电路(3)的第一输入端及所述稳压电路(5)的输入端相连； 所述开关电路(3)的第二输入端与所述第一逻辑电路(6)的输出端相连，输出端与所述第二保护电路(4)的输入端相连； 所述第二保护电路(4)的输出端与接触器线圈相连； 所述稳压电路(5)的第一输出端与所述第一逻辑电路(6)的第一输入端相连,第二输出端与所述隔离电路(7)的第一输入端相连； 所述隔离电路(7)的第二输入端与所述第二逻辑电路(8)的输出端相连，输出端与所述第一逻辑电路(6)的第二输入端相连； 所述第一逻辑电路(6)还包括第三输入端AlO及第四输入端All ； 所述第二逻辑电路(8)还包括第一输入端ON、第二输入端OFF以及第三输入端COM。
2.如权利要求1所述的PLC接口模块，其特征在于，所述PLC接口模块还包括设置于所述输入电源与所述第一保护电路(I)之间且用于所述输入电源的电压瞬间跌落时可继续供电的低电压穿越辅助模块(9)。
3.如权利要求2所述的PLC接口模块，其特征在于，所述PLC接口模块还包括设置于所述低电压穿越辅助模块(9)与所述第一保护电路(I)之间的急停开关(10)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的PLC接口模块，其特征在于，当所述第一逻辑电路(6)的第三输入端AlO及第四输入端All均断开，且所述第二逻辑电路(8)的第一输入端ON与PLC控制器的一继电器或晶体管输出端相连，第二输入端OFF与所述PLC控制器的另一继电器或晶体管的输出端相连，及第三输入端COM接所述PLC控制器的公共端时，实现对所述接触器线圈的控制。
5.如权利要求1至3中任一项所述的PLC接口模块，其特征在于，当所述第一逻辑电路(6)的第三输入端AlO及第四输入端All均断开，且所述第二逻辑电路(8)的第一输入端ON与一常开按钮相连并连接直流电源，第二输入端OFF与另一常闭按钮相连并连接所述直流电源，及第三输入端COM接零时，实现对所述接触器线圈的控制。
6.如权利要求1至3中任一项所述的PLC接口模块，其特征在于，当所述第一逻辑电路(6)的第三输入端AlO及第四输入端All均断开，且所述第二逻辑电路(8)的第一输入端ON与第二输入端OFF短接后与一开关相连并连接直流电源，以及第三输入端COM接零时，实现对所述接触器线圈的控制。
7.如权利要求1至3中任一项所述的PLC接口模块，其特征在于，当所述第一逻辑电路(6)的第三输入端AlO与第四输入端All之间通过位置开关或转换开关或继电器或控制装置相连，且所述第二逻辑电路(8)的第一输入端0N、第二输入端OFF及第三输入端COM均悬空时，实现对所述接触器线圈的控制。
8.如权利要求1至3中任一项所述的PLC接口模块，其特征在于，当所述第一逻辑电路(6)的第三输入端AlO与第四输入端All之间短接，且所述第二逻辑电路(8)的第一输入端ON、第二输入端OFF及第三输入端COM均悬空，以及所述第一保护电路(I)与所述输入电源之间设有一开关时，实现对所述接触器线圈的控制。
【文档编号】G05B19/05GK204086919SQ201420546291
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】邓时省, 张华兵, 张奇建 申请人:浙江兆正机电有限公司