PLC和變頻器相對(duì)傳統(tǒng)繼電器來說優(yōu)點(diǎn)的分析

馬志學(xué) 張?zhí)斐?/p>

摘要：本文章主要探究PLC和變頻器相對(duì)傳統(tǒng)繼電器來說優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過大量考察和資料查詢，PLC和變頻器在各方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的繼電器。

關(guān)鍵詞：PLC;變頻器;傳統(tǒng)繼電器

近幾年來我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，但能源不足成了影響其發(fā)展的瓶頸。在新聞媒體上不止一次看到這樣的信息：“我國單位產(chǎn)出能源消耗大大高于發(fā)達(dá)國家和世界平均水平。據(jù)計(jì)算，2003年，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的能源消耗比世界平均水平高2.2倍，比美國高2.3倍，比歐盟高4.5倍，比日本高8倍，比印度還高0.3?！睌?shù)字是枯燥的，但反映出的現(xiàn)實(shí)是驚人的。這組數(shù)據(jù)說明了一個(gè)問題，中國能源利用率太低，低到了制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的嚴(yán)重地步。作為一個(gè)制造行業(yè)的技術(shù)人員，國家能耗過高，電力資源不足，大力上馬電站又帶來一系列環(huán)境問題，直接威脅到我們的生存質(zhì)量。因此我們絕不能置身事外，我們要盡可能的為節(jié)約能源做點(diǎn)貢獻(xiàn)。

而變頻器的發(fā)展和應(yīng)用給我們的節(jié)能帶來的很好地方法，變頻器可以從多個(gè)方面節(jié)約電能，比如，第一軟啟動(dòng)，一般交流電電機(jī)啟動(dòng)電流為電機(jī)額定電流的幾倍，而變頻電機(jī)調(diào)速后的電機(jī)電流不會(huì)超過額定電流。第二節(jié)約設(shè)計(jì)冗余，一般的設(shè)計(jì)都會(huì)留有很大的冗余，從而形成很大的浪費(fèi)，但是變頻器就可以把冗余降下來，從而節(jié)約電能消耗。第三可以調(diào)速節(jié)約電能等。

PLC控制與變頻器的連接，包括兩種輸入信號(hào)的控制。第一種信號(hào)是開關(guān)指令信號(hào)的輸入，變頻器的輸入信號(hào)包括對(duì)運(yùn)行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、衛(wèi)東等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作的開關(guān)型指令信號(hào)，在使用繼電器接點(diǎn)時(shí)，常常因?yàn)榻佑|不良而帶來誤操作;使用晶體管進(jìn)行連接時(shí)，則需要考慮晶體管本身的電壓、電流容量等因素，保證系統(tǒng)的可靠性。在涉及變頻器的輸入信號(hào)電路時(shí)還應(yīng)該注意，當(dāng)輸入信號(hào)電路連接不當(dāng)時(shí)，有時(shí)也會(huì)造成變頻器的誤動(dòng)作。例如，當(dāng)輸入信號(hào)電路采用繼電器等感性負(fù)載時(shí)，繼電器開閉產(chǎn)生的浪涌電流帶來的噪聲可能會(huì)引起變頻器的誤操作，應(yīng)盡量避免。當(dāng)輸入開關(guān)信號(hào)進(jìn)入變頻器時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生外部電源和變頻器從控制電源之間的串?dāng)_。正確連接是利用PLC電源，將外部晶體管的集電極經(jīng)過二極管接到PLC。第二種是數(shù)值信號(hào)的輸入，當(dāng)變頻器和PLC的電壓信號(hào)范圍不同時(shí)，如變頻器的輸入信號(hào)為0～10v，而PLC的輸出電壓信號(hào)范圍為0～5v時(shí);或PLC的一側(cè)的輸出信號(hào)電壓范圍為0～10V，而變頻器的數(shù)去信號(hào)范圍為0～5v時(shí)，由于變頻器和晶體管的允許電壓、電流等因素的限制，需要串聯(lián)的方式接入限流電阻及分壓方式，以保證進(jìn)行開閉是不超過plc和變頻器相應(yīng)的容量。此外，在連接時(shí)還應(yīng)注意將布線分開，保證主電路一側(cè)的噪聲不傳達(dá)到控制電路。通常變頻器也通過接線端子向外部輸出相應(yīng)的監(jiān)測(cè)模擬信號(hào)。

與傳統(tǒng)的繼電器相比，變頻器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：

一邏輯方面，普通繼電器主要使用硬線邏輯，根據(jù)繼電器觸點(diǎn)的串并聯(lián)方式及延遲繼電器的滯后動(dòng)作整合成控制邏輯，連線相對(duì)比較復(fù)雜，布線后體積大，自身消耗大。而PLC是程序存儲(chǔ)控制器，邏輯方面以控制的方法儲(chǔ)存在PLC內(nèi)存中，邏輯方面僅與程序有一定的關(guān)系，當(dāng)需要改變控制對(duì)象或改變生產(chǎn)流程，只需要修改程序即可，不必進(jìn)行大量的硬件改造，所以在靈活方面和擴(kuò)展方面有所加強(qiáng)。

二速度方面，繼電器控制是根據(jù)機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)，觸點(diǎn)的通斷動(dòng)作主要以毫秒為單位，而且會(huì)產(chǎn)生觸點(diǎn)的顫動(dòng)等問題。PLC由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，控制速度非常快。單個(gè)程序的執(zhí)行僅以微妙為計(jì)量單位。并且PLC內(nèi)部有嚴(yán)格同步，觸點(diǎn)顫動(dòng)的問題根本不會(huì)發(fā)生，這大大提高了運(yùn)行速度和運(yùn)行穩(wěn)定性。

三限時(shí)方面，繼電器的控制邏輯是根據(jù)時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作進(jìn)行限時(shí)控制?？赡軙?huì)產(chǎn)生定時(shí)精度不足，定時(shí)時(shí)間會(huì)被周圍環(huán)境的溫度和溫度變化改變，時(shí)間調(diào)整起來相對(duì)繁瑣。PLC則使用半導(dǎo)體集成電路作為定時(shí)器，時(shí)基脈沖有晶體管振蕩器產(chǎn)生，精度高、反應(yīng)快。定時(shí)器的定時(shí)范圍一般在0.1s至若干秒。若干分鐘甚至更長。定時(shí)時(shí)間無法被周圍溫度和溫度變化改變，調(diào)好之后，不會(huì)變化。PLC也會(huì)提供計(jì)數(shù)功能，而一般普通的繼電器則無法實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。

四可靠方面，繼電器的接點(diǎn)在通斷時(shí)會(huì)被產(chǎn)生的電弧擊打，導(dǎo)致對(duì)其使用壽命產(chǎn)生影響。而PLC是以集成電路為基本元件的電子設(shè)備，內(nèi)部處理依靠程序判定，使用壽命無限延長。而且以現(xiàn)在的技術(shù)水平，PLC工作時(shí)間數(shù)萬小時(shí)，幾乎不會(huì)出現(xiàn)任何故障。PLC還有自我檢查和監(jiān)控的功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)自己的工作狀況，可以及時(shí)顯示出來，然后傳達(dá)給工作人員，還能動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)控制程序的執(zhí)行狀況，給當(dāng)場(chǎng)調(diào)整和維修提供便捷條件。

五設(shè)計(jì)方面，一個(gè)控制項(xiàng)目，如果使用普通繼電器來完成，那么從設(shè)計(jì)階段，到施工階段，再到調(diào)試階段，順序不能顛倒，而且周期較長，一旦成型，幾乎沒有辦法修改。相反，如果采用PLC來完成一個(gè)項(xiàng)目，可以先進(jìn)行整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，施工階段，調(diào)試階段，包括PLC的程序設(shè)計(jì)幾乎可以同步進(jìn)行，周期較短，如果出現(xiàn)一些突發(fā)狀況，可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)，不會(huì)影響之前的布局。

PLC與變頻器用于風(fēng)機(jī)等設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制場(chǎng)合，是比較小型企業(yè)的控制方式，改善了設(shè)備的工作效率，提高了生產(chǎn)工藝需求，節(jié)省了部分人力，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了，重要的是可以減少設(shè)備維護(hù)及維修費(fèi)用，降低了停產(chǎn)周期，直接和間接效益明顯。

參考文獻(xiàn)

桂井誠（日），電工實(shí)用手冊(cè)【M】，北京：科學(xué)出版社，2006.

程子華，劉小明。PLC原理與編程實(shí)例分析【M】，北京：國防出版社，2007.

作者簡(jiǎn)介：馬志學(xué)（1999-），男，籍貫：河北保定，民族：漢族，學(xué)歷：本科，現(xiàn)在廊坊師范學(xué)院在讀，方向：電氣工程及其自動(dòng)化。

（廊坊師范學(xué)院?河北?廊坊?065000）