继电器控制转为PLC控制方法

PLC控制与继电器控制的比较【本次学习要求】1.理解这两种系统的不同之处；2.了解这两种控制系统各自的优缺点；3.掌握PLC的等效电路图。4.根据继电器电路图设计梯形图。一、系统框图和控制电路的比较输入部分（开关、按钮、限位开关、传感器等）控制部分（由用硬接线连接继电器、触点等组成的继电器控制电路实现逻辑控制功能）输出部分（接触器、电磁阀、指示灯等）被控对象继电器控制系统框图继电器控制电路特点：由交流接触器、中间继电器、时间继电器、主令控制器等电气原件组成的，按一定的时间、顺序来实现对拖动设备控制的电气电路。其优点是价格经济、能对单一设备实现精确控制但对于一些有时序、顺序控制的设备来说其控制线路较为复杂，并且容易受到环境条件影响。其次，由于它的控制线路较为复杂，各电器元件间容易产生连锁故障。KMQSFUKRM3~SB2SB1KMKMKR1用继电接触器实现电动机启/停控制输入部分（开关、按钮、限位开关、传感器等）控制部分（由存放在存储器中的用户程序实现多种控制功能）输出部分（接触器、电磁阀、指示灯等）被控对象PLC控制系统框图PLC逻辑控制电路特点：梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种：一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继以若干个输入指令（含LD指令），以建立逻辑条件。最后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。是用来表达PLC指令语句的一种逻辑电路图。PLC以其卓越的优势广泛应用于社会各个行业，其优点如下：1、PLC不需要大量的活动元件和连线电子元件。它的连线大大减少。与此同时，系统的维修简单，维修时间短。PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计。2、PLC有较高的易操作性。它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不容易发生操作的错误。3、PLC采用的编程语言有梯形图、功能表图和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程简单、应用而扩展。2用PLC实现电动机启/停控制PLC~SB1SB2KMX0X1Y0COMCOMKMFUFRM3~QSX0Y0X1Y0主电路控制电路用户程序二、PLC控制与继电器控制的优缺点动作过程：1、按下SB1，接触器KM1线圈得电，KM1辅助触头自锁，KM1主触头闭合，电机M正转。2、按下SB3，接触器KM1线圈失电，自锁接触分开，主触头断开，电机M停止运转。3、按下SB2，接触器KM2线圈得电，KM2辅助触头自锁，KM2主触头闭合，电机M反转。这个电路的缺点：若去掉KM1、KM2互锁的常闭点，合上QS后，按SB1→KM1得电→KM1常开自锁触头闭合→电机M运转。这时如果误按SB2→KM2得电→KM2常开触头闭合→则电源U、W相间短路→熔断器FU烧毁。结论：简单的接触器正反转电路，在没有互锁的条件下，存在安全隐患，会引发相间短路的危险。动作过程：按下SB1，给PLC输入点X0一个上升沿脉冲信号，PLC输出线圈Y0得电并保持，使得接触器KM1线圈得电，电机正转。按下SB2，给PLC输入点X1一个上升沿脉冲信号，PLC输出线圈Y1得电并保持，使得接触器KM2线圈得电，电机反转。按下SB3，给PLC输入点X2一个上升沿脉冲信号，PLC输出线圈Y0、Y1恢复失电状态，使得接触器KM1、KM2线圈恢复失电状态，电机停转。这个控制电路的优点：与继电器控制外部电路硬件相同的情况下，在PLC程序中Y0线圈电路串上X2停止、X1反转按钮、Y1反转线圈的常闭点，与Y1线圈互锁；Y1线圈电路串上X2停止、X2正转按钮、Y0正转线圈的常闭点，与Y0线圈互锁。这样不管怎么按SB1、SB2、SB3这三个按钮，都不会发生短路现象。用PLC控制——外部接线不变，改变用户程序，没有硬件成本。用继电器控制——要改变控制电路的实际接线，硬件成本较高。KMQFUKRM3~SB1SB2KMKHKM继电器控制接线PLC控制外部接线输入设备PLC~SB1SB2KRKM输出设备欲改变控制功能：主电路相同例如继电器继电器需硬接线连接触点个数有限PLC继电器用程序软连接触点个数无限PLC的用户程序改变——控制功能改变总结比较：继电器的接线改变——控制功能改变继电器控制速度毫秒级触点有抖动现象PLC半导体电路来实现控制，速度快，微秒级时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难•长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。•触点容易产生电弧，产生误操作，引起严重的后果。•对一装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。•在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。•继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。控制继电器存在的缺点1、功能强，性能价格比高一台小型plc内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。2、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、大规模的系统。可编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。plc有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。3、可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，plc用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少为继电器控制系统的1/10--1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。plc采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，plc已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。PLC控制的特点4、系统的设计、安装、调试工作量少plc用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。5、编程方法简单梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。6、维修工作量少，维修方便plc的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。plc或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据plc上的发光二极管或编程器提供的信息迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。7、体积小，能耗低对于复杂的控制系统，使用plc后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型plc的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2-1/10。plc的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。三、PLC的等效电路图等效电路图SB1SB2ST公共端公共端输入部分输出端子输入端子用户程序输出部分主电路KMFUFRM3~Q~KMY0PLCCOMX0X0X1X2≈X0Y0X1X2Y0COMX1X2KMPLC~SB1SB2STX0X1X2Y0COMCOM~KM线圈通电SB1闭合X0闭合接点闭合KMFUKHM3~QKM通电KM通电触点闭合电动机转触点闭合PLCCOMX0X0X1X2≈X0Y0X1X2Y0COMY0X1X2SB2STKMPLC~SB1SB2STX0X1X2Y0COMCOM~KM线圈断电X1断开接点断开KMFUKHM3~QKM通电KM断电触点断开电动停转触点断开PLCCOMX0X0X1X2≈X0Y0X1X2Y0COMY0X1X2SB2STKMPLC~SB1SB2STX0X1X2Y0COMCOMSB2闭合四、根据继电器电路图设计梯形图•可以根据继电器电路图来设计梯形图，即将继电器电路图“翻译”为具有相同功能的PLC的外部硬件接线图和梯形图，使用这种设计方法时应注意梯形图是PLC的程序，是一种软件，而继电器是由硬件元件组成的，梯形图和继电器电路有着本质区别。将继电器电路图转换为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的步骤如下：•1、了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理，这样才能做到在设计和调试控制系统时心中有数。•2、画出控制系统控制流程图。控制系统流程图能够直观、简洁的表示出整个系统各个控制节点的控制要求。确定被控系统必须完成的动作及完成这些动作的顺序，画出工艺流程图和动作顺序表。这种方式容易构思，是一种常用的程序表达式。•3、归纳输入和输出节点。确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的辅助继电器M和定时器T的元件号。对于PLC而言，必须了解哪些是输入量，用什么传感器来反映和传送输入信号；必须了解哪些是输入被控量，用什么执行元件或设备接收PLC送出的信号。•4、列出I/O分配表。确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的外部接线图。对输入和输出节点做出分配，列出I/O分配表。画出系统接线图。•5、根据上述对应关系画出梯形图。将如图所示的继电接触器控制系统中的控制电路转换为PLC梯形图，并画出相应的接线图I/O分配：FR:X400KM1:Y431SB1:X401KM2:Y432SB2:X402SB3:X403SQ1:X404SQ2:X405400X100M100M143YX401403XY431X404243Y243YX402Y432X405143Y400X100M100M143YX401403XY431X404243Y243YX402Y432X405143Y400X401X402X403X404X405X406XRUNCOM430Y431Y432Y433Y434Y435Y436YCOM20MREF1400X401X402X403X404X405X406XRUNCOM430Y431Y432Y433Y434Y435Y436YCOM20MREF1FRSB1SB2SB3SQ1SQ2KM1KM2400X401X402X403X404X405X406XRUNCOM430Y431Y432Y433Y434Y435Y436YCOM20MREF1400X401X402X403X404X405X406XRUNCOM430Y431Y432Y433Y434Y435Y436YCOM20MREF1FRSB1SB2SB3SQ1SQ2KM1KM2根据继电器电路图设计梯形图的注意事项•1、设计梯形图的基本原则。设计梯形图时，应力求电路结构清晰，易于理解。梯形图是一种软件，是PLC程序，编程时如果多用一些梯形图中的辅助元件（如M、T、C）和触点，不会增加硬件成本，对系统的运行速度几乎没有影响，唯一的代价是输入程序时要花费一些时间。•2、中间单元的设置。在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的复杂电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可以设置用该电路控制的辅助继电器。•3、复杂电路的等效。设计梯形图时以线圈为单位，用叠加法考虑继电器电路图中每个线圈分别受到哪些触点和电路的控制，然后将控制同一线圈的各条电路并联起来，从而画出等效的梯形图电路。•4、尽量减少PLC的输入信号和输出信号。PLC的价格与I/O点数有关，减少输入/输出信号的点数是降低硬件费用的主要措施。一般只需要同一输入器件的一个常开触点或常闭触点给PLC提供输入信号，在梯形图中，可以多次使用同一输入继电器的常开触点和常闭触点。•5、软件互锁与硬件互锁。除了在梯形图中设置对应的软件互锁外，还必须在PLC的输出回路设置硬件互锁。•6、梯形图电路的优化设计。•7、热继电器触点的处理。若是手动复位的热继