談PLC改造繼電接觸器控制電路及問題分析

戴建友

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC以其可靠性極高、能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，使用極方便的巨大優(yōu)越性，迅速占領(lǐng)工業(yè)自控制領(lǐng)域。本文探討了如何應(yīng)用PLC對(duì)繼電接觸器控制電路進(jìn)行改造，詳細(xì)闡述了改造繼電接觸器控制電路的準(zhǔn)備和程序設(shè)計(jì)，并以PLC改造正反轉(zhuǎn)串電阻降壓?jiǎn)?dòng)控制電路為例來說明。

關(guān)鍵詞：PLC；改造；工作原理；掃描；周期；問題分析

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5727（2014）03-0118-03

PLC（Programmable Logic Controller）是可編程控制器的英文縮寫，是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與繼電器邏輯控制概念而開發(fā)的一代新型工業(yè)控制器。PLC將計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)與繼電接觸器控制系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，其本身又具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、維護(hù)方便、改造容易等優(yōu)點(diǎn)，而傳統(tǒng)的繼電接觸器控制電路存在可靠性差、維修困難、改造復(fù)雜、工期長(zhǎng)、費(fèi)用高等缺點(diǎn)。因此，在工礦企業(yè)的各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC得到廣泛應(yīng)用，PLC控制系統(tǒng)已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要控制裝置。

PLC改造繼電接觸器控制電路的準(zhǔn)備

主電路的確定 PLC改造繼電接觸器控制電路中，主電路是提供電動(dòng)機(jī)電源的，仍由接觸器主觸頭控制，因此主電路基本保持不變。

輸入輸出（I/O）的確定 PLC輸入是用來接受生產(chǎn)過程的各種參數(shù)信號(hào)，一般用主令電器、速度繼電器等觸點(diǎn)作為輸入信號(hào)，電路如圖1a所示。當(dāng)SB閉合時(shí)，X1有信號(hào)輸入，內(nèi)部繼電器動(dòng)作。如果輸入觸點(diǎn)改為常閉觸點(diǎn)，如圖1b所示，則PLC通入電源時(shí)，X1就有信號(hào)輸入，PLC內(nèi)部繼電器就工作了。因此盡可能用常開觸點(diǎn)與PLC輸入端相連，否則PLC只要接入電源輸入部分就處于工作狀態(tài)。PLC的輸出是用來送出可編程控制器運(yùn)算后得出的控制信息，從控制電路的對(duì)象來說主要是接觸器等，如圖1c所示。繪制輸入輸出（I/O）分配表，明確元件代號(hào)、作用、輸入輸出繼電器的編號(hào)等，如表1所示。

外部接線圖的確定 外部接線圖是把PLC的輸入、輸出、供電及控制元器件的接線關(guān)系畫清楚，是根據(jù)I/O分配表中的元件代號(hào)、作用、輸入輸出的編號(hào)來繪制的。

PLC改造繼電接觸器控制電路的程序設(shè)計(jì)

分析工作原理 詳細(xì)分析繼電接觸器控制的工作原理是用PLC程序設(shè)計(jì)的前提。如果對(duì)繼電接觸器控制電路的工作原理分析不全，功能不能完全地表達(dá)出來，用PLC改造成的控制程序就可能運(yùn)行不正常，甚至不能運(yùn)行。因此，首先要對(duì)控制線路的工作原理進(jìn)行詳細(xì)分析。

確定控制要求 設(shè)計(jì)任何一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，如同設(shè)計(jì)任何一種電氣控制系統(tǒng)一樣，其目的都是通過控制被控對(duì)象來實(shí)現(xiàn)工藝要求，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，最大限度地滿足工藝要求；在滿足工藝要求的前提下，力求使PLC控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用及維修方便；保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。

梯形圖設(shè)計(jì) 根據(jù)I/O分配表將繼電接觸器控制電路轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的梯形圖并進(jìn)行優(yōu)化。繪制梯形圖時(shí)應(yīng)做到：（1）梯形圖的各種符號(hào)要以左母線為終點(diǎn)從左向右分行繪出。（2）觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支線上。（3）不包含觸點(diǎn)的分支應(yīng)放在垂直方向，不可水平方向設(shè)置，以便于識(shí)別和對(duì)輸出線圈的路徑控制。（4）如果有幾個(gè)電路塊并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將觸點(diǎn)的支路塊放在最上面。（5）遇到不可編程的梯形圖時(shí)，可根據(jù)信號(hào)流向?qū)υ菪螆D重新編排，以便于正確進(jìn)行編程。

PLC改造繼電接觸器控制電路的實(shí)例

具體以PLC改造正反轉(zhuǎn)串電阻降壓?jiǎn)?dòng)控制電路為例來說明。電氣原理圖如圖2所示。

分析工作原理 （1）能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)串電阻降壓?jiǎn)?dòng)，并具有雙重聯(lián)鎖保護(hù)。按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)串電阻R降壓正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，同時(shí)KT線圈得電開始定時(shí)；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，接觸器KM3得電動(dòng)作，電阻R被短接，電動(dòng)機(jī)M進(jìn)入正常正轉(zhuǎn)運(yùn)行。當(dāng)按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，SB2常閉觸頭先斷開，接觸器KM1先失電，接觸器KM3也失電；SB2常開觸頭后閉合，接觸器KM2得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)串電阻R降壓反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，同時(shí)KT線圈得電開始定時(shí)；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，接觸器KM3得電動(dòng)作，電阻R被短接，電動(dòng)機(jī)M進(jìn)入正常反轉(zhuǎn)運(yùn)行。（2）按下停止按鈕SB3，接觸器線圈均失電，主電路電動(dòng)機(jī)M停止。（3）若電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，KH常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，接觸器線圈、時(shí)間繼電器線圈均失電，電動(dòng)機(jī)M停止，起到保護(hù)作用。

輸入輸出（I/O）分配表 根據(jù)控制要求確定輸入輸出（I/O），輸入信號(hào)有4個(gè)，輸出信號(hào)有3個(gè)，如表2所示。

外部接線圖 在繼電接觸器控制電路中，停止按鈕SB3是常閉觸點(diǎn)、熱繼電器用常閉觸點(diǎn)，與PLC輸入端相連時(shí)停止按鈕應(yīng)用常開觸點(diǎn)、熱繼電器KH觸點(diǎn)應(yīng)用常開觸點(diǎn)，這樣當(dāng)PLC主機(jī)通電后輸入端就不會(huì)直接有輸入信號(hào)，如圖3所示。

梯形圖設(shè)計(jì) 根據(jù)繼電接觸器控制電路圖2轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的梯形圖如下頁(yè)圖4所示。

問題分析 （1）外部接線圖中停止按鈕SB3、熱繼電器過載保護(hù)觸點(diǎn)KH用常開觸點(diǎn)，相對(duì)應(yīng)的X3、X4在梯形圖中應(yīng)用常閉觸點(diǎn)，保證程序正常運(yùn)行。（2）由于繼電接觸器系統(tǒng)是并行工作方式，即繼電器的所有觸點(diǎn)的動(dòng)作是和其線圈通電或斷電同時(shí)發(fā)生的，而PLC是串行工作方式，即指令的分時(shí)掃描執(zhí)行，同一個(gè)器件的線圈工作和它的各個(gè)觸點(diǎn)的動(dòng)作并不同時(shí)發(fā)生，存在輸入輸出滯后，即工作過程分輸入處理階段、程序執(zhí)行階段、輸出處理階段三個(gè)階段進(jìn)行循環(huán)掃描。如圖5所示，輸入信號(hào)在第一個(gè)掃描周期的輸入處理階段之后出現(xiàn)，所以在第一個(gè)掃描周期內(nèi)各數(shù)據(jù)鎖存器均為“0”狀態(tài)；在第二個(gè)掃描周期的輸入處理階段，輸入繼電器X0的輸入鎖存器變?yōu)椤?”狀態(tài)，在程序執(zhí)行階段Y1、Y2依次接通，輸出鎖存器都變?yōu)椤?”狀態(tài)；在第三個(gè)掃描周期的程序執(zhí)行階段，由于Y1的接通使Y0接通，Y0的輸出鎖存器驅(qū)動(dòng)負(fù)載接通，響應(yīng)延時(shí)最長(zhǎng)可達(dá)兩個(gè)多掃描周期。實(shí)驗(yàn)證明，圖4中當(dāng)X1接收輸入信號(hào)時(shí)Y1接通同時(shí)T0得電計(jì)時(shí)，5s后Y3接通；當(dāng)X2接收輸入信號(hào)時(shí)Y1失電Y2得電而Y3不能失電T0始終得電，不能實(shí)現(xiàn)串電阻啟動(dòng)控制。整理優(yōu)化后的梯形圖如圖6所示。

用PLC改造繼電接觸器控制電路可以解決控制電路接線復(fù)雜、觸點(diǎn)多、故障率高的問題，還可以實(shí)現(xiàn)集中控制，減少二次接線和投資費(fèi)用，改造簡(jiǎn)單。

參考文獻(xiàn)：

[1]史國(guó)生.可編程控制器系統(tǒng)與繼電接觸器系統(tǒng)工作原理的差別[J].電氣控制與可編程控制器技術(shù)，2004（2）.

[2]鐘肇新，范建東.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].廣州：華南理工大學(xué)出版，2004.

[3]王國(guó)海.可編程序控制器及其應(yīng)用（第2版）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.

[4]李敬梅.電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練（第4版）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.

[5]周文煜，蘇國(guó)輝.PLC綜合應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

（責(zé)任編輯：張維佳）endprint

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC以其可靠性極高、能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，使用極方便的巨大優(yōu)越性，迅速占領(lǐng)工業(yè)自控制領(lǐng)域。本文探討了如何應(yīng)用PLC對(duì)繼電接觸器控制電路進(jìn)行改造，詳細(xì)闡述了改造繼電接觸器控制電路的準(zhǔn)備和程序設(shè)計(jì)，并以PLC改造正反轉(zhuǎn)串電阻降壓?jiǎn)?dòng)控制電路為例來說明。

關(guān)鍵詞：PLC；改造；工作原理；掃描；周期；問題分析

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5727（2014）03-0118-03

PLC（Programmable Logic Controller）是可編程控制器的英文縮寫，是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與繼電器邏輯控制概念而開發(fā)的一代新型工業(yè)控制器。PLC將計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)與繼電接觸器控制系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，其本身又具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、維護(hù)方便、改造容易等優(yōu)點(diǎn)，而傳統(tǒng)的繼電接觸器控制電路存在可靠性差、維修困難、改造復(fù)雜、工期長(zhǎng)、費(fèi)用高等缺點(diǎn)。因此，在工礦企業(yè)的各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC得到廣泛應(yīng)用，PLC控制系統(tǒng)已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要控制裝置。

PLC改造繼電接觸器控制電路的準(zhǔn)備

主電路的確定 PLC改造繼電接觸器控制電路中，主電路是提供電動(dòng)機(jī)電源的，仍由接觸器主觸頭控制，因此主電路基本保持不變。

輸入輸出（I/O）的確定 PLC輸入是用來接受生產(chǎn)過程的各種參數(shù)信號(hào)，一般用主令電器、速度繼電器等觸點(diǎn)作為輸入信號(hào)，電路如圖1a所示。當(dāng)SB閉合時(shí)，X1有信號(hào)輸入，內(nèi)部繼電器動(dòng)作。如果輸入觸點(diǎn)改為常閉觸點(diǎn)，如圖1b所示，則PLC通入電源時(shí)，X1就有信號(hào)輸入，PLC內(nèi)部繼電器就工作了。因此盡可能用常開觸點(diǎn)與PLC輸入端相連，否則PLC只要接入電源輸入部分就處于工作狀態(tài)。PLC的輸出是用來送出可編程控制器運(yùn)算后得出的控制信息，從控制電路的對(duì)象來說主要是接觸器等，如圖1c所示。繪制輸入輸出（I/O）分配表，明確元件代號(hào)、作用、輸入輸出繼電器的編號(hào)等，如表1所示。

外部接線圖的確定 外部接線圖是把PLC的輸入、輸出、供電及控制元器件的接線關(guān)系畫清楚，是根據(jù)I/O分配表中的元件代號(hào)、作用、輸入輸出的編號(hào)來繪制的。

PLC改造繼電接觸器控制電路的程序設(shè)計(jì)

分析工作原理 詳細(xì)分析繼電接觸器控制的工作原理是用PLC程序設(shè)計(jì)的前提。如果對(duì)繼電接觸器控制電路的工作原理分析不全，功能不能完全地表達(dá)出來，用PLC改造成的控制程序就可能運(yùn)行不正常，甚至不能運(yùn)行。因此，首先要對(duì)控制線路的工作原理進(jìn)行詳細(xì)分析。

確定控制要求 設(shè)計(jì)任何一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，如同設(shè)計(jì)任何一種電氣控制系統(tǒng)一樣，其目的都是通過控制被控對(duì)象來實(shí)現(xiàn)工藝要求，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，最大限度地滿足工藝要求；在滿足工藝要求的前提下，力求使PLC控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用及維修方便；保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。

梯形圖設(shè)計(jì) 根據(jù)I/O分配表將繼電接觸器控制電路轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的梯形圖并進(jìn)行優(yōu)化。繪制梯形圖時(shí)應(yīng)做到：（1）梯形圖的各種符號(hào)要以左母線為終點(diǎn)從左向右分行繪出。（2）觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支線上。（3）不包含觸點(diǎn)的分支應(yīng)放在垂直方向，不可水平方向設(shè)置，以便于識(shí)別和對(duì)輸出線圈的路徑控制。（4）如果有幾個(gè)電路塊并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將觸點(diǎn)的支路塊放在最上面。（5）遇到不可編程的梯形圖時(shí)，可根據(jù)信號(hào)流向?qū)υ菪螆D重新編排，以便于正確進(jìn)行編程。

PLC改造繼電接觸器控制電路的實(shí)例

具體以PLC改造正反轉(zhuǎn)串電阻降壓?jiǎn)?dòng)控制電路為例來說明。電氣原理圖如圖2所示。

分析工作原理 （1）能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)串電阻降壓?jiǎn)?dòng)，并具有雙重聯(lián)鎖保護(hù)。按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)串電阻R降壓正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，同時(shí)KT線圈得電開始定時(shí)；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，接觸器KM3得電動(dòng)作，電阻R被短接，電動(dòng)機(jī)M進(jìn)入正常正轉(zhuǎn)運(yùn)行。當(dāng)按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，SB2常閉觸頭先斷開，接觸器KM1先失電，接觸器KM3也失電；SB2常開觸頭后閉合，接觸器KM2得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)串電阻R降壓反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，同時(shí)KT線圈得電開始定時(shí)；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，接觸器KM3得電動(dòng)作，電阻R被短接，電動(dòng)機(jī)M進(jìn)入正常反轉(zhuǎn)運(yùn)行。（2）按下停止按鈕SB3，接觸器線圈均失電，主電路電動(dòng)機(jī)M停止。（3）若電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，KH常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，接觸器線圈、時(shí)間繼電器線圈均失電，電動(dòng)機(jī)M停止，起到保護(hù)作用。

輸入輸出（I/O）分配表 根據(jù)控制要求確定輸入輸出（I/O），輸入信號(hào)有4個(gè)，輸出信號(hào)有3個(gè)，如表2所示。

外部接線圖 在繼電接觸器控制電路中，停止按鈕SB3是常閉觸點(diǎn)、熱繼電器用常閉觸點(diǎn)，與PLC輸入端相連時(shí)停止按鈕應(yīng)用常開觸點(diǎn)、熱繼電器KH觸點(diǎn)應(yīng)用常開觸點(diǎn)，這樣當(dāng)PLC主機(jī)通電后輸入端就不會(huì)直接有輸入信號(hào)，如圖3所示。

梯形圖設(shè)計(jì) 根據(jù)繼電接觸器控制電路圖2轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的梯形圖如下頁(yè)圖4所示。

問題分析 （1）外部接線圖中停止按鈕SB3、熱繼電器過載保護(hù)觸點(diǎn)KH用常開觸點(diǎn)，相對(duì)應(yīng)的X3、X4在梯形圖中應(yīng)用常閉觸點(diǎn)，保證程序正常運(yùn)行。（2）由于繼電接觸器系統(tǒng)是并行工作方式，即繼電器的所有觸點(diǎn)的動(dòng)作是和其線圈通電或斷電同時(shí)發(fā)生的，而PLC是串行工作方式，即指令的分時(shí)掃描執(zhí)行，同一個(gè)器件的線圈工作和它的各個(gè)觸點(diǎn)的動(dòng)作并不同時(shí)發(fā)生，存在輸入輸出滯后，即工作過程分輸入處理階段、程序執(zhí)行階段、輸出處理階段三個(gè)階段進(jìn)行循環(huán)掃描。如圖5所示，輸入信號(hào)在第一個(gè)掃描周期的輸入處理階段之后出現(xiàn)，所以在第一個(gè)掃描周期內(nèi)各數(shù)據(jù)鎖存器均為“0”狀態(tài)；在第二個(gè)掃描周期的輸入處理階段，輸入繼電器X0的輸入鎖存器變?yōu)椤?”狀態(tài)，在程序執(zhí)行階段Y1、Y2依次接通，輸出鎖存器都變?yōu)椤?”狀態(tài)；在第三個(gè)掃描周期的程序執(zhí)行階段，由于Y1的接通使Y0接通，Y0的輸出鎖存器驅(qū)動(dòng)負(fù)載接通，響應(yīng)延時(shí)最長(zhǎng)可達(dá)兩個(gè)多掃描周期。實(shí)驗(yàn)證明，圖4中當(dāng)X1接收輸入信號(hào)時(shí)Y1接通同時(shí)T0得電計(jì)時(shí)，5s后Y3接通；當(dāng)X2接收輸入信號(hào)時(shí)Y1失電Y2得電而Y3不能失電T0始終得電，不能實(shí)現(xiàn)串電阻啟動(dòng)控制。整理優(yōu)化后的梯形圖如圖6所示。

用PLC改造繼電接觸器控制電路可以解決控制電路接線復(fù)雜、觸點(diǎn)多、故障率高的問題，還可以實(shí)現(xiàn)集中控制，減少二次接線和投資費(fèi)用，改造簡(jiǎn)單。

參考文獻(xiàn)：

[1]史國(guó)生.可編程控制器系統(tǒng)與繼電接觸器系統(tǒng)工作原理的差別[J].電氣控制與可編程控制器技術(shù)，2004（2）.

[2]鐘肇新，范建東.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].廣州：華南理工大學(xué)出版，2004.

[3]王國(guó)海.可編程序控制器及其應(yīng)用（第2版）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.

[4]李敬梅.電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練（第4版）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.

[5]周文煜，蘇國(guó)輝.PLC綜合應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

（責(zé)任編輯：張維佳）endprint

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC以其可靠性極高、能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，使用極方便的巨大優(yōu)越性，迅速占領(lǐng)工業(yè)自控制領(lǐng)域。本文探討了如何應(yīng)用PLC對(duì)繼電接觸器控制電路進(jìn)行改造，詳細(xì)闡述了改造繼電接觸器控制電路的準(zhǔn)備和程序設(shè)計(jì)，并以PLC改造正反轉(zhuǎn)串電阻降壓?jiǎn)?dòng)控制電路為例來說明。

關(guān)鍵詞：PLC；改造；工作原理；掃描；周期；問題分析

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5727（2014）03-0118-03

PLC（Programmable Logic Controller）是可編程控制器的英文縮寫，是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與繼電器邏輯控制概念而開發(fā)的一代新型工業(yè)控制器。PLC將計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)與繼電接觸器控制系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，其本身又具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、維護(hù)方便、改造容易等優(yōu)點(diǎn)，而傳統(tǒng)的繼電接觸器控制電路存在可靠性差、維修困難、改造復(fù)雜、工期長(zhǎng)、費(fèi)用高等缺點(diǎn)。因此，在工礦企業(yè)的各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC得到廣泛應(yīng)用，PLC控制系統(tǒng)已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要控制裝置。

PLC改造繼電接觸器控制電路的準(zhǔn)備

主電路的確定 PLC改造繼電接觸器控制電路中，主電路是提供電動(dòng)機(jī)電源的，仍由接觸器主觸頭控制，因此主電路基本保持不變。

輸入輸出（I/O）的確定 PLC輸入是用來接受生產(chǎn)過程的各種參數(shù)信號(hào)，一般用主令電器、速度繼電器等觸點(diǎn)作為輸入信號(hào)，電路如圖1a所示。當(dāng)SB閉合時(shí)，X1有信號(hào)輸入，內(nèi)部繼電器動(dòng)作。如果輸入觸點(diǎn)改為常閉觸點(diǎn)，如圖1b所示，則PLC通入電源時(shí)，X1就有信號(hào)輸入，PLC內(nèi)部繼電器就工作了。因此盡可能用常開觸點(diǎn)與PLC輸入端相連，否則PLC只要接入電源輸入部分就處于工作狀態(tài)。PLC的輸出是用來送出可編程控制器運(yùn)算后得出的控制信息，從控制電路的對(duì)象來說主要是接觸器等，如圖1c所示。繪制輸入輸出（I/O）分配表，明確元件代號(hào)、作用、輸入輸出繼電器的編號(hào)等，如表1所示。

外部接線圖的確定 外部接線圖是把PLC的輸入、輸出、供電及控制元器件的接線關(guān)系畫清楚，是根據(jù)I/O分配表中的元件代號(hào)、作用、輸入輸出的編號(hào)來繪制的。

PLC改造繼電接觸器控制電路的程序設(shè)計(jì)

分析工作原理 詳細(xì)分析繼電接觸器控制的工作原理是用PLC程序設(shè)計(jì)的前提。如果對(duì)繼電接觸器控制電路的工作原理分析不全，功能不能完全地表達(dá)出來，用PLC改造成的控制程序就可能運(yùn)行不正常，甚至不能運(yùn)行。因此，首先要對(duì)控制線路的工作原理進(jìn)行詳細(xì)分析。

確定控制要求 設(shè)計(jì)任何一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，如同設(shè)計(jì)任何一種電氣控制系統(tǒng)一樣，其目的都是通過控制被控對(duì)象來實(shí)現(xiàn)工藝要求，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，最大限度地滿足工藝要求；在滿足工藝要求的前提下，力求使PLC控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用及維修方便；保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。

梯形圖設(shè)計(jì) 根據(jù)I/O分配表將繼電接觸器控制電路轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的梯形圖并進(jìn)行優(yōu)化。繪制梯形圖時(shí)應(yīng)做到：（1）梯形圖的各種符號(hào)要以左母線為終點(diǎn)從左向右分行繪出。（2）觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支線上。（3）不包含觸點(diǎn)的分支應(yīng)放在垂直方向，不可水平方向設(shè)置，以便于識(shí)別和對(duì)輸出線圈的路徑控制。（4）如果有幾個(gè)電路塊并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將觸點(diǎn)的支路塊放在最上面。（5）遇到不可編程的梯形圖時(shí)，可根據(jù)信號(hào)流向?qū)υ菪螆D重新編排，以便于正確進(jìn)行編程。

PLC改造繼電接觸器控制電路的實(shí)例

具體以PLC改造正反轉(zhuǎn)串電阻降壓?jiǎn)?dòng)控制電路為例來說明。電氣原理圖如圖2所示。

分析工作原理 （1）能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)串電阻降壓?jiǎn)?dòng)，并具有雙重聯(lián)鎖保護(hù)。按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)串電阻R降壓正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，同時(shí)KT線圈得電開始定時(shí)；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，接觸器KM3得電動(dòng)作，電阻R被短接，電動(dòng)機(jī)M進(jìn)入正常正轉(zhuǎn)運(yùn)行。當(dāng)按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，SB2常閉觸頭先斷開，接觸器KM1先失電，接觸器KM3也失電；SB2常開觸頭后閉合，接觸器KM2得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)串電阻R降壓反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，同時(shí)KT線圈得電開始定時(shí)；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，接觸器KM3得電動(dòng)作，電阻R被短接，電動(dòng)機(jī)M進(jìn)入正常反轉(zhuǎn)運(yùn)行。（2）按下停止按鈕SB3，接觸器線圈均失電，主電路電動(dòng)機(jī)M停止。（3）若電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，KH常閉觸點(diǎn)分?jǐn)啵佑|器線圈、時(shí)間繼電器線圈均失電，電動(dòng)機(jī)M停止，起到保護(hù)作用。

輸入輸出（I/O）分配表 根據(jù)控制要求確定輸入輸出（I/O），輸入信號(hào)有4個(gè)，輸出信號(hào)有3個(gè)，如表2所示。

外部接線圖 在繼電接觸器控制電路中，停止按鈕SB3是常閉觸點(diǎn)、熱繼電器用常閉觸點(diǎn)，與PLC輸入端相連時(shí)停止按鈕應(yīng)用常開觸點(diǎn)、熱繼電器KH觸點(diǎn)應(yīng)用常開觸點(diǎn)，這樣當(dāng)PLC主機(jī)通電后輸入端就不會(huì)直接有輸入信號(hào)，如圖3所示。

梯形圖設(shè)計(jì) 根據(jù)繼電接觸器控制電路圖2轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的梯形圖如下頁(yè)圖4所示。

問題分析 （1）外部接線圖中停止按鈕SB3、熱繼電器過載保護(hù)觸點(diǎn)KH用常開觸點(diǎn)，相對(duì)應(yīng)的X3、X4在梯形圖中應(yīng)用常閉觸點(diǎn)，保證程序正常運(yùn)行。（2）由于繼電接觸器系統(tǒng)是并行工作方式，即繼電器的所有觸點(diǎn)的動(dòng)作是和其線圈通電或斷電同時(shí)發(fā)生的，而PLC是串行工作方式，即指令的分時(shí)掃描執(zhí)行，同一個(gè)器件的線圈工作和它的各個(gè)觸點(diǎn)的動(dòng)作并不同時(shí)發(fā)生，存在輸入輸出滯后，即工作過程分輸入處理階段、程序執(zhí)行階段、輸出處理階段三個(gè)階段進(jìn)行循環(huán)掃描。如圖5所示，輸入信號(hào)在第一個(gè)掃描周期的輸入處理階段之后出現(xiàn)，所以在第一個(gè)掃描周期內(nèi)各數(shù)據(jù)鎖存器均為“0”狀態(tài)；在第二個(gè)掃描周期的輸入處理階段，輸入繼電器X0的輸入鎖存器變?yōu)椤?”狀態(tài)，在程序執(zhí)行階段Y1、Y2依次接通，輸出鎖存器都變?yōu)椤?”狀態(tài)；在第三個(gè)掃描周期的程序執(zhí)行階段，由于Y1的接通使Y0接通，Y0的輸出鎖存器驅(qū)動(dòng)負(fù)載接通，響應(yīng)延時(shí)最長(zhǎng)可達(dá)兩個(gè)多掃描周期。實(shí)驗(yàn)證明，圖4中當(dāng)X1接收輸入信號(hào)時(shí)Y1接通同時(shí)T0得電計(jì)時(shí)，5s后Y3接通；當(dāng)X2接收輸入信號(hào)時(shí)Y1失電Y2得電而Y3不能失電T0始終得電，不能實(shí)現(xiàn)串電阻啟動(dòng)控制。整理優(yōu)化后的梯形圖如圖6所示。

用PLC改造繼電接觸器控制電路可以解決控制電路接線復(fù)雜、觸點(diǎn)多、故障率高的問題，還可以實(shí)現(xiàn)集中控制，減少二次接線和投資費(fèi)用，改造簡(jiǎn)單。

參考文獻(xiàn)：

[1]史國(guó)生.可編程控制器系統(tǒng)與繼電接觸器系統(tǒng)工作原理的差別[J].電氣控制與可編程控制器技術(shù)，2004（2）.

[2]鐘肇新，范建東.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].廣州：華南理工大學(xué)出版，2004.

[3]王國(guó)海.可編程序控制器及其應(yīng)用（第2版）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.

[4]李敬梅.電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練（第4版）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.

[5]周文煜，蘇國(guó)輝.PLC綜合應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

（責(zé)任編輯：張維佳）endprint