PLC和變頻器相對傳統繼電器來說優點的分析

馬志學 張天成

摘要：本文章主要探究PLC和變頻器相對傳統繼電器來說優點，經過大量考察和資料查詢，PLC和變頻器在各方面都優于傳統的繼電器。

關鍵詞：PLC;變頻器;傳統繼電器

近幾年來我國國民經濟持續高速發展，但能源不足成了影響其發展的瓶頸。在新聞媒體上不止一次看到這樣的信息：“我國單位產出能源消耗大大高于發達國家和世界平均水平。據計算，2003年，我國單位國內生產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?！睌底质强菰锏?，但反映出的現實是驚人的。這組數據說明了一個問題，中國能源利用率太低，低到了制約國民經濟發展的嚴重地步。作為一個制造行業的技術人員，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境問題，直接威脅到我們的生存質量。因此我們絕不能置身事外，我們要盡可能的為節約能源做點貢獻。

而變頻器的發展和應用給我們的節能帶來的很好地方法，變頻器可以從多個方面節約電能，比如，第一軟啟動，一般交流電電機啟動電流為電機額定電流的幾倍，而變頻電機調速后的電機電流不會超過額定電流。第二節約設計冗余，一般的設計都會留有很大的冗余，從而形成很大的浪費，但是變頻器就可以把冗余降下來，從而節約電能消耗。第三可以調速節約電能等。

PLC控制與變頻器的連接，包括兩種輸入信號的控制。第一種信號是開關指令信號的輸入，變頻器的輸入信號包括對運行/停止、正轉/反轉、衛東等運行狀態進行操作的開關型指令信號，在使用繼電器接點時，常常因為接觸不良而帶來誤操作;使用晶體管進行連接時，則需要考慮晶體管本身的電壓、電流容量等因素，保證系統的可靠性。在涉及變頻器的輸入信號電路時還應該注意，當輸入信號電路連接不當時，有時也會造成變頻器的誤動作。例如，當輸入信號電路采用繼電器等感性負載時，繼電器開閉產生的浪涌電流帶來的噪聲可能會引起變頻器的誤操作，應盡量避免。當輸入開關信號進入變頻器時，有時會發生外部電源和變頻器從控制電源之間的串擾。正確連接是利用PLC電源，將外部晶體管的集電極經過二極管接到PLC。第二種是數值信號的輸入，當變頻器和PLC的電壓信號范圍不同時，如變頻器的輸入信號為0～10v，而PLC的輸出電壓信號范圍為0～5v時;或PLC的一側的輸出信號電壓范圍為0～10V，而變頻器的數去信號范圍為0～5v時，由于變頻器和晶體管的允許電壓、電流等因素的限制，需要串聯的方式接入限流電阻及分壓方式，以保證進行開閉是不超過plc和變頻器相應的容量。此外，在連接時還應注意將布線分開，保證主電路一側的噪聲不傳達到控制電路。通常變頻器也通過接線端子向外部輸出相應的監測模擬信號。

與傳統的繼電器相比，變頻器的應用優點主要體現在以下方面：

一邏輯方面，普通繼電器主要使用硬線邏輯，根據繼電器觸點的串并聯方式及延遲繼電器的滯后動作整合成控制邏輯，連線相對比較復雜，布線后體積大，自身消耗大。而PLC是程序存儲控制器，邏輯方面以控制的方法儲存在PLC內存中，邏輯方面僅與程序有一定的關系，當需要改變控制對象或改變生產流程，只需要修改程序即可，不必進行大量的硬件改造，所以在靈活方面和擴展方面有所加強。

二速度方面，繼電器控制是根據機械觸點的動作來實現，觸點的通斷動作主要以毫秒為單位，而且會產生觸點的顫動等問題。PLC由程序指令控制半導體電路來實現控制，控制速度非?？?。單個程序的執行僅以微妙為計量單位。并且PLC內部有嚴格同步，觸點顫動的問題根本不會發生，這大大提高了運行速度和運行穩定性。

三限時方面，繼電器的控制邏輯是根據時間繼電器的滯后動作進行限時控制?？赡軙a生定時精度不足，定時時間會被周圍環境的溫度和溫度變化改變，時間調整起來相對繁瑣。PLC則使用半導體集成電路作為定時器，時基脈沖有晶體管振蕩器產生，精度高、反應快。定時器的定時范圍一般在0.1s至若干秒。若干分鐘甚至更長。定時時間無法被周圍溫度和溫度變化改變，調好之后，不會變化。PLC也會提供計數功能，而一般普通的繼電器則無法實現計數功能。

四可靠方面，繼電器的接點在通斷時會被產生的電弧擊打，導致對其使用壽命產生影響。而PLC是以集成電路為基本元件的電子設備，內部處理依靠程序判定，使用壽命無限延長。而且以現在的技術水平，PLC工作時間數萬小時，幾乎不會出現任何故障。PLC還有自我檢查和監控的功能，能夠實時監測自己的工作狀況，可以及時顯示出來，然后傳達給工作人員，還能動態的監測控制程序的執行狀況，給當場調整和維修提供便捷條件。

五設計方面，一個控制項目，如果使用普通繼電器來完成，那么從設計階段，到施工階段，再到調試階段，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來完成一個項目，可以先進行整體系統的設計，施工階段，調試階段，包括PLC的程序設計幾乎可以同步進行，周期較短，如果出現一些突發狀況，可以在現場進行調試、維護，不會影響之前的布局。

PLC與變頻器用于風機等設備驅動控制場合，是比較小型企業的控制方式，改善了設備的工作效率，提高了生產工藝需求，節省了部分人力，程序設計簡單明了，重要的是可以減少設備維護及維修費用，降低了停產周期，直接和間接效益明顯。

參考文獻

桂井誠（日），電工實用手冊【M】，北京：科學出版社，2006.

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

作者簡介：馬志學（1999-），男，籍貫：河北保定，民族：漢族，學歷：本科，現在廊坊師范學院在讀，方向：電氣工程及其自動化。

（廊坊師范學院?河北?廊坊?065000）