用PLC代替繼電器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

楊 艷

【摘 要】隨著PLC 應(yīng)用技術(shù)的日益普及推廣,PLC已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域推廣速度最快、應(yīng)用范圍最廣的一種控制設(shè)備,于是各高校機(jī)電類專業(yè)都開設(shè)了與此相關(guān)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(chǔ)的形象編程語言,所以很多工廠,在用PLC 進(jìn)行系統(tǒng)改造時(shí),常常將原有的繼電器圖直接翻譯成PLC梯形圖。本文針對(duì)用PLC代替繼電器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行總結(jié),并進(jìn)行案例解析。

【關(guān)鍵詞】繼電器控制系統(tǒng)PLC梯形圖

【中圖分類號(hào)】C94 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1673-8209(2009)11-0-01

用PLC代替繼電器控制系統(tǒng)是PLC產(chǎn)生的基礎(chǔ),其目的是采用PLC的軟件結(jié)構(gòu)代替原來的繼電器控制結(jié)構(gòu),是在繼電器控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)。為了適應(yīng)社會(huì)要求,對(duì)“將繼電器圖翻譯成PLC 梯形圖”成了高校PLC教學(xué)的重要課題。

1 PLC改造繼電器控制系統(tǒng)的基本步驟

用PLC改造繼電器控制系統(tǒng)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(tǒng)的工作原理和各元件的作用,分離出輸入信號(hào)和輸出控制對(duì)象。統(tǒng)計(jì)所需要的I/O點(diǎn)數(shù),選擇合適的PLC類型。(2)對(duì)所有的輸入信號(hào)及輸出控制對(duì)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(shí),也可列出中間信號(hào)的地址分配表。(3)寫出繼電器電路圖的邏輯函數(shù)關(guān)系式, 并根據(jù)地址分配表, 用PLC的地址代替電器元件符號(hào), 得到的邏輯函數(shù)關(guān)系式, 畫出梯形圖。(4)將程序輸入到PLC, 并進(jìn)行測(cè)試, 以排除程序中的錯(cuò)誤有仿真軟件的, 可先在仿真軟件上測(cè)試。(5)在PLC軟硬件設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工完成后, 就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試, 調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除, 直至調(diào)試成功。

2 用PLC改造繼電器控制系統(tǒng)的注意事項(xiàng)

用PLC改造繼電器控制系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)線圈必須放在梯形圖的最右邊;(2)串聯(lián)電路中的單個(gè)觸點(diǎn)放在關(guān)系式右邊, 并聯(lián)電路中的單個(gè)觸點(diǎn)放在并聯(lián)的下面;(3)合理設(shè)置中間單元以簡(jiǎn)化電路;(4)時(shí)間繼電器的觸點(diǎn)出現(xiàn)了種狀態(tài)時(shí), 須采用一中間繼電器來處理瞬動(dòng)觸點(diǎn);(5)原來為常閉的輸入信號(hào), 在進(jìn)入PLC前, 要改成常開或?qū)?nèi)部的邏輯取反;(6)外部硬件聯(lián)鎖電路必須保留;(7)PLC的外部負(fù)載最大只能為AC220V或DC24V,如負(fù)載超出此范圍,應(yīng)將接觸器線圈換成以下的或設(shè)置外部中間繼電器。

3 用PLC改造一個(gè)帶點(diǎn)動(dòng)的繼電器控制電路

但是,由于繼電器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)工作方式的不同, 參照原有的繼電器控制系統(tǒng)翻譯過來的電路有時(shí)會(huì)有與繼電器接觸控制系統(tǒng)不同的動(dòng)作結(jié)果,甚至有時(shí)候會(huì)造成按轉(zhuǎn)化過來的梯形圖沒辦法進(jìn)行硬件連接的情況。

繼電器控制系統(tǒng)是以“并行”方式工作的, 即同一電路的各組觸點(diǎn)同步動(dòng)作, 其邏輯運(yùn)算過程是并行的。繼電器線圈從通電到觸點(diǎn)的閉合或打開, 有一段吸合時(shí)間;而線圈斷電時(shí), 從線圈斷電到觸點(diǎn)打開, 有一段釋放時(shí)間。(通常觸點(diǎn)的通斷時(shí)間為15ms/ 次)正是因?yàn)檫@些時(shí)間,造成了某些繼電器控制電路中存在了“觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)”問題。“觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)”是繼電接觸器控制電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該避免的。有時(shí)甚至?xí)虿僮鲿r(shí)用不用力把按鈕按到底都會(huì)導(dǎo)致控制結(jié)果不一樣。而在PLC控制系統(tǒng)中,是不能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作的,它只能按分時(shí)工作的原理,每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作,隨著時(shí)間的延伸,一個(gè)動(dòng)作接一個(gè)動(dòng)作順序地進(jìn)行。這種分時(shí)操作過程,稱為掃描過程。它是分三個(gè)階段——輸入刷新階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段“串行”工作的,以掃描的方式,循環(huán)地、連續(xù)地、順序地逐條執(zhí)行程序。并且PLC中軟觸點(diǎn)的動(dòng)作可以認(rèn)為是瞬間的(掃描速度為1.6us/步)并能將本次動(dòng)作的結(jié)果記憶到下次掃描運(yùn)算為止。也就是說它有記憶功能。這種運(yùn)行方式當(dāng)然不存在“觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)”問題、也不存在操作用不用力的問題。所以按實(shí)際繼電器控制線路轉(zhuǎn)化為PLC梯形圖,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)相反的結(jié)果,即控制效果會(huì)隨之改變。下圖2為一例,一個(gè)帶點(diǎn)動(dòng)的繼電器控制電路,在轉(zhuǎn)化為PLC梯形圖后出現(xiàn)了不同的結(jié)果。

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

在圖3中,點(diǎn)動(dòng)時(shí),PLC的掃描過程如表2示。由表2可知:按下SB3,對(duì)應(yīng)的X2閉合,執(zhí)行程序使Y0為“1”,該結(jié)果被放入輸出映象器中,一方面驅(qū)動(dòng)KM,另一方面用于下一次掃描程序運(yùn)算。當(dāng)點(diǎn)動(dòng)結(jié)束,松開SB3后,則X2常閉觸點(diǎn)閉合,這時(shí),由于Y0仍保持通電狀態(tài),使得程序執(zhí)行的結(jié)果Y0仍然是“1”,達(dá)不到目的。因此,上述電路轉(zhuǎn)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(duì)應(yīng)的X2閉合,雖然執(zhí)行程序使Y0為“1”,該結(jié)果被放入輸出映象器中,但同時(shí)內(nèi)部繼電器R0的線圈得電,R0的常閉觸點(diǎn)切斷Y0的自鎖回路,從而實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)動(dòng)。

4 結(jié)語

PLC的功能強(qiáng)大、可靠性高、使用方便,是當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要設(shè)備之一;用PLC取代舊的繼電器控制系統(tǒng),可有效地提高控制系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。利用邏輯函數(shù)將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換為梯形圖的設(shè)計(jì)方法,一方面不用改動(dòng)控制面板,保持了系統(tǒng)原有的外部特性,操作人員不用改變長(zhǎng)期形成的操作習(xí)慣另一方面基本不用重新設(shè)計(jì)控制程序,縮短了設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試時(shí)間。但在改造比較復(fù)雜的、特殊的繼電器控制系統(tǒng),只要掌握好內(nèi)在的規(guī)律,就能更好地運(yùn)用梯形圖完成各種控制,在編程中就會(huì)避免一些不應(yīng)有的錯(cuò)誤,能快捷、準(zhǔn)確地編出功能更強(qiáng)、更好的程序。

參考文獻(xiàn)

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