PLC改造继电接触器控制电路及问题分析
可编程控制技术 (PLC) 指的是一种借助计算机技术、自动控制技术以及通信技术融合为一体实现的控制技术。随着PLC技术的改进与创新, PLC的功能模块也不断的增加与完善, 尤其是能够有效的提高控制电路的运行效率, 对数据进行实时的交换与通信。它能够分析数据, 然后将数据传递给其他电子设备或是计算机进行处理, 这是PLC通信功能独有的特点。
一、利用PLC技术改造继电接触器控制电路设计需确定事项
(一) 控制电路中主电路的确定
在PLC改造继电接触器控制电路中, 主电路仍然由接触器主触头控制并且为控制系统提供电动机电源, 为此, 主电路在改造之后基本保持不变。
(二) 控制电路中输入与输出的确定
利用PLC改造继电接触器控制电路, 主要是用来接收生产过程中的系统中各个参数的信号, 一般输入信号主要采用的是速度继电器或主令电器等触点。如图1-a所示, 当开关SB闭合时, 在X1处有信号输入, 内部继电器动作, 但若将输入的触点换成常闭触点时, 如图1-b所示, PLC电源接通, X1处有信号输入时, 内部电路开始正常工作。故而, 在正常情况下应让PLC的输入端与常开触点相连接, 否则, PLC内部继电器将始终处于工作状态。
在设计PLC控制电路时, 需要明确PLC的输出应该是可编程逻辑控制器进行运算后得到的控制信息, 控制电路主要是用于控制继电接触器, 如图1-c所示。同时, 还需要明确的是控制电路中I/O的编号、元件代号及其在电路中的作用, 画出相应的I/O分配表, 如表1所示。
(三) 控制电路中外部接线图的确定
在设计PLC改造继电接触器控制电路时, 还需要确定电路的外部接线图, 包括PLC的输入输出、电源系统与各个元器件的接线关系, 这样在后期对电路进行分析时容易理解, 也为电路的调试与修改提供了便利。
二、利用PLC技术改造继电接触器控制电路的设计流程
(一) 控制电路的工作原理分析
利用PLC技术对继电接触器控制电路进行改造, 首先需要设计人员对整个控制电路的工作原理进行详细的分析与把握, 如果无法正确的把握工作原理, 那么在进行程序设计时就会导致控制电路中某些那功能无法完全的表示出来, 从而导致控制电路无法正常的运行。
(二) 控制电路的控制要求分析
在设计PLC控制电路时, 还需要分析其控制要求。在工业领域中控制电路的主要用途是为了能够生产出符合质量与工艺要求的产品, 因此, 利用PLC技术改造后的控制电路不仅要满足生产效率与质量的需求, 同时还需要满足企业生产产品的工艺需求。并且还要力求PLC控制系统的操作简单、经济实用、维修方便、安全性与可靠性高等多方面的控制要求。
(三) 控制电路的梯形图设计
在掌握了整个控制电路的工作原理及其相关控制要求的基础上, 设计人员根据I/O分配表将继电接触器控制电路转换成相应的梯形图进行优化与修改。在设计梯形图的过程中要注意以下几个原则:梯形图的各种符号应该以左母线作为终点, 并且从左向右的分行进行绘制;控制系统中的各个触点应该绘制在水平线上, 而不能放置在垂直的分支线上;对于不包含触点的各个分支, 应该放在垂线的方向上, 这样可以有效的对各个信号进行识别。如果遇到需要将几个电路进行并联的情况时, 应该将各个触点的支路块放在图形的最上面;如果遇到不可编程的梯形图设计时, 可以根据系统中信号的流向, 对已有梯形图上进行重新的编排与设计, 从而使其能够进行正确的编程。
三、PLC改造继电接触器控制电路实例及相关问题分析
下面以PLC改造正反转串电阻降压启动控制电路对其设计步骤及相关问题进行分析, 其控制电路图如图2所示。
(一) 控制电路工作原理
利用PLC改造后的控制电路, 能够实现正反转串电阻降压启动, 并且具有双重连锁保护的功能。
当打开正转启动按钮SB1时, 接触器KM1被接通, 电动机中的电阻R开始进行正转启动, 同时线圈KT接通后, 开始对控制电路进行定时, 当定时时间结束时, 接触器KM3接通, 电阻R被短路, 电动机M开始正转工作。
当正转启动按钮SB2打开时, 接触器KM1和KM3因失电而断开, 电动机中的电阻R开始反转启动, 同时线圈KT接通后, 开始对控制电路进行定时, 当定时时间结束时, 接触器KM3接通, 电阻R被短路, 电动机M开始反转工作。
当停止按钮SB3打开时, 接触器KM1和KM3均因失电而断开, 电动机M停止工作。
当电动机M的负载过大时, 接触器KM1和KM3、线圈KT均因失电而断开, 同时迫使电动机M停止工作, 从而可以对控制电路起到保护作用。
(二) I/O分配表
根据PLC改造后的控制电路要求, 确定电路I/O信号及其作用分配表。
(三) 外部接线图
在PLC改造继电接触器控制电路中, 停止按钮SB3是常闭触点, 这样当PLC控制电路接通电源后输入端就不会产生输入信号。其外部接线图如图3所示。
(四) 梯形图设计
根据I/O分配表与控制电路的工作原理构建相应的梯形图, 如图4所示。值得注意的是, 由于继电接触器的控制电路在进行正常工作时, 是处于并行的模式, 这也就表示电路中触点的工作状态与线圈的通电状态是同步的。
但是, PLC在工作运行时处于串行的模式, 即电路中每个线圈的工作状态与它的各个触点之间的工作状态是异步进行, 存在一定的时间延迟。在控制电路的工作过程中, 通常其循环扫描的整个流程分为三个阶段进行, 包括信号的输入处理阶段、程序的执行阶段与信号的输出阶段。其中, 在信号的第一个扫描周期时间内, 输入信号在输入处理阶段之后产生, 在第一个扫描周期内电路中各个的数据的锁存器状态都处于“0”。在第二个扫描周期阶段, 输入继电器中数据的锁存器状态从“0”跳为“1”, 致使程序执行阶段中的YI和Y2的数据锁存器状态也随之发生变化, 从“0”跳为“1”。在第三个扫描周期阶段, 仍然处于控制系统的程序阶段, 由于Y1接通后开始工作, 使得Y0也被接通, 并且促使其输出数据的锁存器的驱动负载也被相应的接通, 这样就使得信号的接收产生可长达两个多周期的系统相应的延时。经过电路实现与调试发现, 这样的改造继电接触器控制电路仍然存在一些问题, 如在梯形图4中, 当当X1接收到输入信号后, Y1接通, T0通电, 开始计时, 在经过5s后才得以接通;当X2接收到输入信号后, Y1失电, Y2得电, T始终处于通电状态, 而Y3无法失电, 从而不能实现PLC串电阻的启动控制。故而将其梯形图进行优化, 如图5所示。
四、结语
综上所述, 利用PLC技术对继电接触器控制电路进行改造, 有效的改善了原控制电路中存在的可靠性比较低、电路改造过程十分冗余复杂、系统发生故障率高等多方面的问题, 不仅实现了对电路的集中控制, 而且降低了控制系统的投资费用, 促进了控制系统精确性与稳定性的提高, 为工业领域的发展贡献了一份力量。
摘要：随着工业领域与科学技术的飞速发展, PLC技术以其操作便捷、编程灵活、可靠性高及抗干扰能力强等多方面的优势, 在工业领域的发展中发挥了巨大的作用。由于现有的继电接触器的控制系统存在投入费用较高、系统设计周期较长、后期维护与调试困难、控制电路的改造与更新比较复杂、运行效率比较低等多方面的问题, 为了解决上述问题, 将PLC技术引入到继电接触器控制电路中, 将两者的优势有效的结合与发挥, 促使控制电路的精确性与可靠性得到极大程度的提升, 拓展了继电接触器控制电路的使用范围。
关键词：PLC技术,继电接触器控制电路,工作原理,问题分析,可靠性
参考文献
[1] 王宏亮.谈PLC改造继电接触器控制电路及问题[J].工程技术:全文版, 2017 (3) :00238-00239.
[2] 戴建友.谈PLC改造继电接触器控制电路及问题分析[J].职业教育研究, 2014 (3) :118-120.
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