描述
PLC控制系统与电器控制系统相比,有许多相似之处,也有许多不同。不同之处主要在以下几个方面:
1)从控制方法上看,电器控制系统控制逻辑采用硬件接线,利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑,其连线多且复杂、体积大、功耗大,系统构成后,想再改变或增加功能较为困难。另外,继电器的触点数量有限,所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。而PLC采用了计算机技术,其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中,要改变控制逻辑只需改变程序,因而很容易改变或增加系统功能。系统连线少、体积小、功耗小,而且PLC所谓“软继电器”实质上是存储器单元的状态,所以“软继电器”的触点数量是无限的,PLC系统的灵活性和可扩展性好。
2)从工作方式上看,在继电器控制电路中,当电源接通时,电路中所有继电器都处于受制约状态,即该吸合的继电器都同时吸合,不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合,这种工作方式称为并行工作方式。而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行,所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中,受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序,这种工作方式称为串行工作方式。
3)从控制速度上看,继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制,工作频率低,机械触点还会出现抖动问题。而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制的,速度快,程序指令执行时间在微秒级,且不会出现触点抖动问题。
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从PLC控制系统与电器控制系统比较可知,PLC的用户程序(软件)代替了继电器控制电路(硬件)。因此,对于使用者来说,可以将PLC等效成是许许多多各种各样的“软继电器”和“软接线”的集合,而用户程序就是用“软接线”将“软继电器”及其“触点”按一定要求连接起来的“控制电路”。
为了更好的理解这种等效关系,下面通过一个例子来说明。如图1所示为三相异步电动机单向起动运行的电器控制系统。其中,由输入设备SB1、SB2、FR的触点构成系统的输入部分,由输出设备KM构成系统的输出部分。
图1三相异步电动机单向运行电器控制系统
a)主电路b)控制电路
如果用PLC来控制这台三相异步电动机,组成一个PLC控制系统,根据上述分析可知,系统主电路不变,只要将输入设备SB1、SB2、FR的触点与PLC的输入端连接,输出设备KM线圈与PLC的输出端连接,就构成PLC控制系统的输入、输出硬件线路。而控制部分的功能则由PLC的用户程序来实现,其等效电路如图2所示。
图2PLC的等效电路
图中,输入设备SB1、SB2、FR与PLC内部的“软继电器”X0、X1、X2的“线圈”对应,由输入设备控制相对应的“软继电器”的状态,即通过这些“软继电器”将外部输入设备状态变成PLC内部的状态,这类“软继电器”称为输入继电器;同理,输出设备KM与PLC内部的“软继电器”Y0对应,由“软继电器”Y0状态控制对应的输出设备KM的状态,即通过这些“软继电器”将PLC内部状态输出,以控制外部输出设备,这类“软继电器”称为输出继电器。
因此,PLC用户程序要实现的是:如何用输入继电器X0、X1、X2来控制输出继电器Y0。当控制要求复杂时,程序中还要采用PLC内部的其它类型的“软继电器”,如辅助继电器、定时器、计数器等,以达到控制要求。
要注意的是,PLC等效电路中的继电器并不是实际的物理继电器,它实质上是存储器单元的状态。单元状态为“1”,相当于继电器接通;单元状态为“0”,则相当于继电器断开。因此,我们称这些继电器为“软继电器”。