用PLC代替繼電器系統的設計方法

楊 艷

【摘 要】隨著PLC 應用技術的日益普及推廣,PLC已經成為工業控制領域推廣速度最快、應用范圍最廣的一種控制設備,于是各高校機電類專業都開設了與此相關的課程。由于PLC 采用梯形圖的編程語言是以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言,所以很多工廠,在用PLC 進行系統改造時,常常將原有的繼電器圖直接翻譯成PLC梯形圖。本文針對用PLC代替繼電器系統的設計方法進行總結,并進行案例解析。

【關鍵詞】繼電器控制系統PLC梯形圖

【中圖分類號】C94 【文獻標識碼】A 【文章編號】1673-8209(2009)11-0-01

用PLC代替繼電器控制系統是PLC產生的基礎,其目的是采用PLC的軟件結構代替原來的繼電器控制結構,是在繼電器控制結構的基礎上進行PLC程序設計。為了適應社會要求,對“將繼電器圖翻譯成PLC 梯形圖”成了高校PLC教學的重要課題。

1 PLC改造繼電器控制系統的基本步驟

用PLC改造繼電器控制系統的基本步驟如圖1所示。主要步驟包括:(1)分析原繼電器控制系統的工作原理和各元件的作用,分離出輸入信號和輸出控制對象。統計所需要的I/O點數,選擇合適的PLC類型。(2)對所有的輸入信號及輸出控制對象分配PLC的輸入/輸出地址, 編制出輸入/輸出分配表或者畫出輸入/輸出端子的接線圖, 必要時,也可列出中間信號的地址分配表。(3)寫出繼電器電路圖的邏輯函數關系式, 并根據地址分配表, 用PLC的地址代替電器元件符號, 得到的邏輯函數關系式, 畫出梯形圖。(4)將程序輸入到PLC, 并進行測試, 以排除程序中的錯誤有仿真軟件的, 可先在仿真軟件上測試。(5)在PLC軟硬件設計和現場施工完成后, 就可以進行整個系統的聯機調試, 調試中發現的問題要逐一排除, 直至調試成功。

2 用PLC改造繼電器控制系統的注意事項

用PLC改造繼電器控制系統應注意以下幾點:(1)線圈必須放在梯形圖的最右邊;(2)串聯電路中的單個觸點放在關系式右邊, 并聯電路中的單個觸點放在并聯的下面;(3)合理設置中間單元以簡化電路;(4)時間繼電器的觸點出現了種狀態時, 須采用一中間繼電器來處理瞬動觸點;(5)原來為常閉的輸入信號, 在進入PLC前, 要改成常開或將內部的邏輯取反;(6)外部硬件聯鎖電路必須保留;(7)PLC的外部負載最大只能為AC220V或DC24V,如負載超出此范圍,應將接觸器線圈換成以下的或設置外部中間繼電器。

3 用PLC改造一個帶點動的繼電器控制電路

但是,由于繼電器控制系統和PLC控制系統工作方式的不同, 參照原有的繼電器控制系統翻譯過來的電路有時會有與繼電器接觸控制系統不同的動作結果,甚至有時候會造成按轉化過來的梯形圖沒辦法進行硬件連接的情況。

繼電器控制系統是以“并行”方式工作的, 即同一電路的各組觸點同步動作, 其邏輯運算過程是并行的。繼電器線圈從通電到觸點的閉合或打開, 有一段吸合時間;而線圈斷電時, 從線圈斷電到觸點打開, 有一段釋放時間。(通常觸點的通斷時間為15ms/ 次)正是因為這些時間,造成了某些繼電器控制電路中存在了“觸點競爭”問題?！坝|點競爭”是繼電接觸器控制電路設計時應該避免的。有時甚至會因操作時用不用力把按鈕按到底都會導致控制結果不一樣。而在PLC控制系統中,是不能同時去執行多個操作的,它只能按分時工作的原理,每一時刻執行一個操作,隨著時間的延伸,一個動作接一個動作順序地進行。這種分時操作過程,稱為掃描過程。它是分三個階段——輸入刷新階段、程序執行階段、輸出刷新階段“串行”工作的,以掃描的方式,循環地、連續地、順序地逐條執行程序。并且PLC中軟觸點的動作可以認為是瞬間的(掃描速度為1.6us/步)并能將本次動作的結果記憶到下次掃描運算為止。也就是說它有記憶功能。這種運行方式當然不存在“觸點競爭”問題、也不存在操作用不用力的問題。所以按實際繼電器控制線路轉化為PLC梯形圖,有時會出現相反的結果,即控制效果會隨之改變。下圖2為一例,一個帶點動的繼電器控制電路,在轉化為PLC梯形圖后出現了不同的結果。

照原繼電器控制系統并遵循PLC的編程原則,按照表1的輸入點分配表得到圖3所示的梯形圖電路。

在圖3中,點動時,PLC的掃描過程如表2示。由表2可知:按下SB3,對應的X2閉合,執行程序使Y0為“1”,該結果被放入輸出映象器中,一方面驅動KM,另一方面用于下一次掃描程序運算。當點動結束,松開SB3后,則X2常閉觸點閉合,這時,由于Y0仍保持通電狀態,使得程序執行的結果Y0仍然是“1”,達不到目的。因此,上述電路轉化為PLC梯形圖后控制效果也隨之改變了。

解決方案圖4:按下SB2,對應的X2閉合,雖然執行程序使Y0為“1”,該結果被放入輸出映象器中,但同時內部繼電器R0的線圈得電,R0的常閉觸點切斷Y0的自鎖回路,從而實現了點動。

4 結語

PLC的功能強大、可靠性高、使用方便,是當代工業自動化的主要設備之一;用PLC取代舊的繼電器控制系統,可有效地提高控制系統的可靠性和經濟效益。利用邏輯函數將繼電器電路圖轉換為梯形圖的設計方法,一方面不用改動控制面板,保持了系統原有的外部特性,操作人員不用改變長期形成的操作習慣另一方面基本不用重新設計控制程序,縮短了設計、安裝和調試時間。但在改造比較復雜的、特殊的繼電器控制系統,只要掌握好內在的規律,就能更好地運用梯形圖完成各種控制,在編程中就會避免一些不應有的錯誤,能快捷、準確地編出功能更強、更好的程序。

參考文獻

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