PLC替代传统继电器控制系统的设计.pdf

收稿日期2005 -05 -27 作者简介 苗风东(1976- ) , 男, 山东德州人。安阳师范学院助教, 成都理工大学硕士研究生, 主要从事自动化研究。 PLC 替代传统继电器控制系统的设计 苗风东1, 2, 张玉峰1 (1. 安阳师范学院, 河南 安阳 455000; 2. 成都理工大学 应用核技术与自动化工程学院, 四川 成都 610059) 摘 要 分析了 PLC控制系统与传统式继电器控制系统的区别及特点, 指出用现代工业控制系统 PLC 代替传统的继 电器控制系统, 能够加速产品的更新换代, 提高自动化流水线的生产效率, 并提出了替代的一些具体设计方法和步骤。 关键词PLC; 现代工业控制系统; 继电器控制系统; 替代 中图分类号TP271 文献标识码A 文章编号 1671 -5330( 2006)02 -0027 -02 在传统的老设备控制系统中, 要完成一项控 制任务是由导线将电气元件连接起来, 通过中间 环节( 继电器控制线路) 来实现的, 这样的系统我 们称之为/ 继电器控制系统0。随着电气设备日新 月异的发展, 尤其是电子计算机的迅速发展, 工业 生产自动化控制系统中所有设备发生了深刻的变 化, PLC( 可编程序控制器) 就是这种变革中的产 物。它是取代传统继电器控制系统的新型工业控 制系统, 并且有着不可比拟的优点。 1 PLC 控制系统与传统继电器控制系统的 比较 PLC 控制系统是由 PLC 与用户输入、 输出设 备连接而成的, 它是在传统式继电器控制系统的 基础上发展而来的。图 1、 2 分别是继电器控制系 统和PLC 控制系统结构示意图。二者的区别主 要体现在以下几个方面: 1. 1 控制功能的实现 继电器控制系统通过许多继电器, 采用硬接 线的方式来完成控制功能。其接线多而复杂, 体 积大、 功耗大, 系统已经确定, 不易改变或增加其 功能。另外, 继电器触点数目有限, 每支只有 4 8 对触点, 因此灵活性和扩展性很差。而 PLC 控 制系统采用存储器逻辑, 通过编制的程序( 软接线 方式) 来实现控制功能, 只需改变存储在存储器中 程序就能改变其控制逻辑。其接线少、 体积小, 并 且PLC 中每支软继电器的触点数目在理论上无 限制, 因此其灵活性和扩展性很好。 1. 2 工作方式 当电源接通时, 继电器控制线路中各继电器 都处于受约状态。而 PLC 控制系统中, 各继电器 都处于周期性循环扫描接通之中, 从宏观上看, 每 个继电器受制约接通的时间是短暂的。 1. 3 控制速度 继电器控制系统依靠触点的机械动作实现控 制, 工作频率低, 触点的开闭动作一般在几十毫秒 数量级。另外, 机械触点还会出现抖动的问题。 而PLC 控制系统由程序指令控制半导体电路来 实现控制, 速度极快, 一般一条用户指令的执行时 间在微秒数量级。并且, PLC 内部还有严格的同 步, 不会出现抖动问题。 1. 4 限时控制 继电器控制系统利用时间继电器的滞后动作 进行限时, 定时精度不高, 并且有定时时间易受环 境温度和湿度变化的影响、 高速定时困难等问题。 PLC 控制系统使用半导体集成电路作定时器, 时 基脉冲由晶体振荡器产生, 精度相当高, 并且定时 时间不受环境的影响。用户可根据需要在程序中 设定定时值, 然后由软件和硬件计数器来控制定 时时间。 1. 5 计数及其他特殊功能 27 2006 年 安阳师范学院学报 PLC 控制系统能实现计数及其他特殊功能, 而继电器控制系统则不具备这些功能。 1. 6 可靠性和可维护性 继电器控制系统使用了大量的机械触点, 连 线多而复杂, 触点开闭时受到电弧的损害, 并有机 械磨损, 寿命短, 可靠性和可维护性很差。而 PLC 控制系统采用微电子技术, 大量的开关动作由无 触点的半导体电路来完成, 体积小, 寿命长, 可靠 性很高。并且其内部具有自诊断功能, 易于维护。 1. 7 设计和施工 使用继电器控制系统完成一项控制工程, 其 设计、 施工和调试必须依次进行, 周期长, 且修改 困难。而用PLC 控制系统完成一项控制工程, 在 系统设计完成以后, 现场施工和控制逻辑的设计 (包括梯形图设计) 可以同时进行, 周期短, 且调 试、 修改都很方便。 2 PLC 控制系统代替传统继电器控制系统 的设计方法、 步骤 2. 1 了解系统概况、 熟悉被控对象 充分了解、 熟悉被控设备 的工艺过程和机械功能状况, 分析继电器控制电路原理图, 掌握系统的性能、 结构及工作 原理, 为程序设计、 调试奠定 基础。 2. 2 确定 PLC 控制系统的输 入点数 在弄清继电器电路原理 图的基础上, 确定 PLC 的输入 信号和输出负载。为了方便、 清楚起见, 可将继电器控制原 理图中的输入、 输出器件进行 分类列表。通常情况下, 继电 器控制电路中的按钮、 行程开 关、 线路开关、 压力开关、 热继 电器触点等都作为 PLC 控制器的输入信号。编 制出输入信号一览表, 进而可以确定 PLC 的输入 点数, 画出其输入点分配和连接图。 2. 3 确定PLC 控制系统的输出点数 在继电器控制电路中的执行元件如交直流接 触器、 电磁阀、 电磁铁的线圈都是 PLC 控制系统 的输出负载, 其个数就是 PLC 控制系统的输出点 数, 画出其输出点分配和连接图。 2. 4 对继电器电路图中的中间继电器、 时间继电 器的处理 将继电器电路原理图中的中间继电器、 时间 继电器确定为 PLC 的内部辅助继电器 M( 或称位 存储器) 和定时器 T。老设备继电器控制系统的 中间继电器越多, 用 PLC 代替越经济。 2. 5 编制PLC 控制系统梯形图, 并写出相应的梯 形图指令表 根据继电器控制电路中的输入、 输出器件分 类列表、 输入点分配图和连接图、 输出点分配图和 连接图, 列出继电器控制系统与 PLC 控制系统器 件对照表。进而编制出 PLC 控制系统梯形图, 并 写出相应的梯形图指令表。图 3 为PLC 控制系统 替代继电器控制系统步骤框图。 3 结束语 随着微电子技术日新月异的发展, 可编程序 控制器产品技术不断成熟, 其低价性和高可靠性 尤为突出。 PLC 控制代替继电器控制已是大势所 趋, 成为工业自动化控制领域中的首选。 参考文献 1许廖. 工厂电气控制设备M . 北京: 机械工业出版 社, 1995. 2 宋德玉. 可编程序控制器原理及应用系统设计M . 北 京: 冶金工业出版社, 2001. 3于庆广. 可编程序控制器原理及系统设计M . 北京: 清华大学出版社, 2004. 4宋建成. 可编程序控制器原理及应用M . 北京: 科学 出版社, 2005. 5郭宗仁等. 可编程序控制器 应用系统设计及通信网 络技术M . 北京: 人民邮电出版社, 2004. The Research of Replacement of Modern Industrial Control System PLC with Traditional Relay Control System MIAO Feng -dong1, 2, ZHANG Yu -feng1 (1.Anyang Teachers College Anyang 455000;2. Chengdu University of Technology, Chengdu,610059, China) Abstract:This text analyzes the difference and character between the PLC. s control system and the traditional relay control system. It points out that replacement of modern industrial control system -PLC with traditional relay control system, which can boost the speed of the production. s update, improve the production. s efficiency in automati