談PLC改造繼電接觸器控制電路及問題分析

戴建友

摘要：隨著科學技術的迅猛發展，PLC以其可靠性極高、能經受惡劣環境的考驗，使用極方便的巨大優越性，迅速占領工業自控制領域。本文探討了如何應用PLC對繼電接觸器控制電路進行改造，詳細闡述了改造繼電接觸器控制電路的準備和程序設計，并以PLC改造正反轉串電阻降壓啟動控制電路為例來說明。

關鍵詞：PLC；改造；工作原理；掃描；周期；問題分析

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）03-0118-03

PLC（Programmable Logic Controller）是可編程控制器的英文縮寫，是以微處理器為核心，綜合了計算機技術、自動化技術與繼電器邏輯控制概念而開發的一代新型工業控制器。PLC將計算機的編程靈活、功能齊全、應用面廣等優點與繼電接觸器控制系統控制簡單、使用方便、價格便宜等優點結合起來，其本身又具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、抗干擾能力強、適應性強、維護方便、改造容易等優點，而傳統的繼電接觸器控制電路存在可靠性差、維修困難、改造復雜、工期長、費用高等缺點。因此，在工礦企業的各種機械設備和生產過程的自動控制系統中PLC得到廣泛應用，PLC控制系統已成為當代工業自動化的主要控制裝置。

PLC改造繼電接觸器控制電路的準備

主電路的確定 PLC改造繼電接觸器控制電路中，主電路是提供電動機電源的，仍由接觸器主觸頭控制，因此主電路基本保持不變。

輸入輸出（I/O）的確定 PLC輸入是用來接受生產過程的各種參數信號，一般用主令電器、速度繼電器等觸點作為輸入信號，電路如圖1a所示。當SB閉合時，X1有信號輸入，內部繼電器動作。如果輸入觸點改為常閉觸點，如圖1b所示，則PLC通入電源時，X1就有信號輸入，PLC內部繼電器就工作了。因此盡可能用常開觸點與PLC輸入端相連，否則PLC只要接入電源輸入部分就處于工作狀態。PLC的輸出是用來送出可編程控制器運算后得出的控制信息，從控制電路的對象來說主要是接觸器等，如圖1c所示。繪制輸入輸出（I/O）分配表，明確元件代號、作用、輸入輸出繼電器的編號等，如表1所示。

外部接線圖的確定 外部接線圖是把PLC的輸入、輸出、供電及控制元器件的接線關系畫清楚，是根據I/O分配表中的元件代號、作用、輸入輸出的編號來繪制的。

PLC改造繼電接觸器控制電路的程序設計

分析工作原理 詳細分析繼電接觸器控制的工作原理是用PLC程序設計的前提。如果對繼電接觸器控制電路的工作原理分析不全，功能不能完全地表達出來，用PLC改造成的控制程序就可能運行不正常，甚至不能運行。因此，首先要對控制線路的工作原理進行詳細分析。

確定控制要求 設計任何一個PLC控制系統，如同設計任何一種電氣控制系統一樣，其目的都是通過控制被控對象來實現工藝要求，提高生產效率和產品質量，最大限度地滿足工藝要求；在滿足工藝要求的前提下，力求使PLC控制系統簡單、經濟、實用及維修方便；保證控制系統的安全、可靠。

梯形圖設計 根據I/O分配表將繼電接觸器控制電路轉換成對應的梯形圖并進行優化。繪制梯形圖時應做到：（1）梯形圖的各種符號要以左母線為終點從左向右分行繪出。（2）觸點應畫在水平線上，不能畫在垂直分支線上。（3）不包含觸點的分支應放在垂直方向，不可水平方向設置，以便于識別和對輸出線圈的路徑控制。（4）如果有幾個電路塊并聯時，應將觸點的支路塊放在最上面。（5）遇到不可編程的梯形圖時，可根據信號流向對原梯形圖重新編排，以便于正確進行編程。

PLC改造繼電接觸器控制電路的實例

具體以PLC改造正反轉串電阻降壓啟動控制電路為例來說明。電氣原理圖如圖2所示。

分析工作原理 （1）能實現正反轉串電阻降壓啟動，并具有雙重聯鎖保護。按下正轉啟動按鈕SB1，接觸器KM1得電動作，電動機串電阻R降壓正轉啟動，同時KT線圈得電開始定時；當定時時間到，接觸器KM3得電動作，電阻R被短接，電動機M進入正常正轉運行。當按下反轉啟動按鈕SB2時，SB2常閉觸頭先斷開，接觸器KM1先失電，接觸器KM3也失電；SB2常開觸頭后閉合，接觸器KM2得電動作，電動機串電阻R降壓反轉啟動，同時KT線圈得電開始定時；當定時時間到，接觸器KM3得電動作，電阻R被短接，電動機M進入正常反轉運行。（2）按下停止按鈕SB3，接觸器線圈均失電，主電路電動機M停止。（3）若電動機過載時，KH常閉觸點分斷，接觸器線圈、時間繼電器線圈均失電，電動機M停止，起到保護作用。

輸入輸出（I/O）分配表 根據控制要求確定輸入輸出（I/O），輸入信號有4個，輸出信號有3個，如表2所示。

外部接線圖 在繼電接觸器控制電路中，停止按鈕SB3是常閉觸點、熱繼電器用常閉觸點，與PLC輸入端相連時停止按鈕應用常開觸點、熱繼電器KH觸點應用常開觸點，這樣當PLC主機通電后輸入端就不會直接有輸入信號，如圖3所示。

梯形圖設計 根據繼電接觸器控制電路圖2轉換對應的梯形圖如下頁圖4所示。

問題分析 （1）外部接線圖中停止按鈕SB3、熱繼電器過載保護觸點KH用常開觸點，相對應的X3、X4在梯形圖中應用常閉觸點，保證程序正常運行。（2）由于繼電接觸器系統是并行工作方式，即繼電器的所有觸點的動作是和其線圈通電或斷電同時發生的，而PLC是串行工作方式，即指令的分時掃描執行，同一個器件的線圈工作和它的各個觸點的動作并不同時發生，存在輸入輸出滯后，即工作過程分輸入處理階段、程序執行階段、輸出處理階段三個階段進行循環掃描。如圖5所示，輸入信號在第一個掃描周期的輸入處理階段之后出現，所以在第一個掃描周期內各數據鎖存器均為“0”狀態；在第二個掃描周期的輸入處理階段，輸入繼電器X0的輸入鎖存器變為“1”狀態，在程序執行階段Y1、Y2依次接通，輸出鎖存器都變為“1”狀態；在第三個掃描周期的程序執行階段，由于Y1的接通使Y0接通，Y0的輸出鎖存器驅動負載接通，響應延時最長可達兩個多掃描周期。實驗證明，圖4中當X1接收輸入信號時Y1接通同時T0得電計時，5s后Y3接通；當X2接收輸入信號時Y1失電Y2得電而Y3不能失電T0始終得電，不能實現串電阻啟動控制。整理優化后的梯形圖如圖6所示。

用PLC改造繼電接觸器控制電路可以解決控制電路接線復雜、觸點多、故障率高的問題，還可以實現集中控制，減少二次接線和投資費用，改造簡單。

參考文獻：

[1]史國生.可編程控制器系統與繼電接觸器系統工作原理的差別[J].電氣控制與可編程控制器技術，2004（2）.

[2]鐘肇新，范建東.可編程控制器原理及應用[M].廣州：華南理工大學出版，2004.

[3]王國海.可編程序控制器及其應用（第2版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

[4]李敬梅.電力拖動控制線路與技能訓練（第4版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

[5]周文煜，蘇國輝.PLC綜合應用技術[M].北京：機械工業出版社，2012.

（責任編輯：張維佳）endprint

摘要：隨著科學技術的迅猛發展，PLC以其可靠性極高、能經受惡劣環境的考驗，使用極方便的巨大優越性，迅速占領工業自控制領域。本文探討了如何應用PLC對繼電接觸器控制電路進行改造，詳細闡述了改造繼電接觸器控制電路的準備和程序設計，并以PLC改造正反轉串電阻降壓啟動控制電路為例來說明。

關鍵詞：PLC；改造；工作原理；掃描；周期；問題分析

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）03-0118-03

PLC（Programmable Logic Controller）是可編程控制器的英文縮寫，是以微處理器為核心，綜合了計算機技術、自動化技術與繼電器邏輯控制概念而開發的一代新型工業控制器。PLC將計算機的編程靈活、功能齊全、應用面廣等優點與繼電接觸器控制系統控制簡單、使用方便、價格便宜等優點結合起來，其本身又具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、抗干擾能力強、適應性強、維護方便、改造容易等優點，而傳統的繼電接觸器控制電路存在可靠性差、維修困難、改造復雜、工期長、費用高等缺點。因此，在工礦企業的各種機械設備和生產過程的自動控制系統中PLC得到廣泛應用，PLC控制系統已成為當代工業自動化的主要控制裝置。

PLC改造繼電接觸器控制電路的準備

主電路的確定 PLC改造繼電接觸器控制電路中，主電路是提供電動機電源的，仍由接觸器主觸頭控制，因此主電路基本保持不變。

輸入輸出（I/O）的確定 PLC輸入是用來接受生產過程的各種參數信號，一般用主令電器、速度繼電器等觸點作為輸入信號，電路如圖1a所示。當SB閉合時，X1有信號輸入，內部繼電器動作。如果輸入觸點改為常閉觸點，如圖1b所示，則PLC通入電源時，X1就有信號輸入，PLC內部繼電器就工作了。因此盡可能用常開觸點與PLC輸入端相連，否則PLC只要接入電源輸入部分就處于工作狀態。PLC的輸出是用來送出可編程控制器運算后得出的控制信息，從控制電路的對象來說主要是接觸器等，如圖1c所示。繪制輸入輸出（I/O）分配表，明確元件代號、作用、輸入輸出繼電器的編號等，如表1所示。

外部接線圖的確定 外部接線圖是把PLC的輸入、輸出、供電及控制元器件的接線關系畫清楚，是根據I/O分配表中的元件代號、作用、輸入輸出的編號來繪制的。

PLC改造繼電接觸器控制電路的程序設計

分析工作原理 詳細分析繼電接觸器控制的工作原理是用PLC程序設計的前提。如果對繼電接觸器控制電路的工作原理分析不全，功能不能完全地表達出來，用PLC改造成的控制程序就可能運行不正常，甚至不能運行。因此，首先要對控制線路的工作原理進行詳細分析。

確定控制要求 設計任何一個PLC控制系統，如同設計任何一種電氣控制系統一樣，其目的都是通過控制被控對象來實現工藝要求，提高生產效率和產品質量，最大限度地滿足工藝要求；在滿足工藝要求的前提下，力求使PLC控制系統簡單、經濟、實用及維修方便；保證控制系統的安全、可靠。

梯形圖設計 根據I/O分配表將繼電接觸器控制電路轉換成對應的梯形圖并進行優化。繪制梯形圖時應做到：（1）梯形圖的各種符號要以左母線為終點從左向右分行繪出。（2）觸點應畫在水平線上，不能畫在垂直分支線上。（3）不包含觸點的分支應放在垂直方向，不可水平方向設置，以便于識別和對輸出線圈的路徑控制。（4）如果有幾個電路塊并聯時，應將觸點的支路塊放在最上面。（5）遇到不可編程的梯形圖時，可根據信號流向對原梯形圖重新編排，以便于正確進行編程。

PLC改造繼電接觸器控制電路的實例

具體以PLC改造正反轉串電阻降壓啟動控制電路為例來說明。電氣原理圖如圖2所示。

分析工作原理 （1）能實現正反轉串電阻降壓啟動，并具有雙重聯鎖保護。按下正轉啟動按鈕SB1，接觸器KM1得電動作，電動機串電阻R降壓正轉啟動，同時KT線圈得電開始定時；當定時時間到，接觸器KM3得電動作，電阻R被短接，電動機M進入正常正轉運行。當按下反轉啟動按鈕SB2時，SB2常閉觸頭先斷開，接觸器KM1先失電，接觸器KM3也失電；SB2常開觸頭后閉合，接觸器KM2得電動作，電動機串電阻R降壓反轉啟動，同時KT線圈得電開始定時；當定時時間到，接觸器KM3得電動作，電阻R被短接，電動機M進入正常反轉運行。（2）按下停止按鈕SB3，接觸器線圈均失電，主電路電動機M停止。（3）若電動機過載時，KH常閉觸點分斷，接觸器線圈、時間繼電器線圈均失電，電動機M停止，起到保護作用。

輸入輸出（I/O）分配表 根據控制要求確定輸入輸出（I/O），輸入信號有4個，輸出信號有3個，如表2所示。

外部接線圖 在繼電接觸器控制電路中，停止按鈕SB3是常閉觸點、熱繼電器用常閉觸點，與PLC輸入端相連時停止按鈕應用常開觸點、熱繼電器KH觸點應用常開觸點，這樣當PLC主機通電后輸入端就不會直接有輸入信號，如圖3所示。

梯形圖設計 根據繼電接觸器控制電路圖2轉換對應的梯形圖如下頁圖4所示。

問題分析 （1）外部接線圖中停止按鈕SB3、熱繼電器過載保護觸點KH用常開觸點，相對應的X3、X4在梯形圖中應用常閉觸點，保證程序正常運行。（2）由于繼電接觸器系統是并行工作方式，即繼電器的所有觸點的動作是和其線圈通電或斷電同時發生的，而PLC是串行工作方式，即指令的分時掃描執行，同一個器件的線圈工作和它的各個觸點的動作并不同時發生，存在輸入輸出滯后，即工作過程分輸入處理階段、程序執行階段、輸出處理階段三個階段進行循環掃描。如圖5所示，輸入信號在第一個掃描周期的輸入處理階段之后出現，所以在第一個掃描周期內各數據鎖存器均為“0”狀態；在第二個掃描周期的輸入處理階段，輸入繼電器X0的輸入鎖存器變為“1”狀態，在程序執行階段Y1、Y2依次接通，輸出鎖存器都變為“1”狀態；在第三個掃描周期的程序執行階段，由于Y1的接通使Y0接通，Y0的輸出鎖存器驅動負載接通，響應延時最長可達兩個多掃描周期。實驗證明，圖4中當X1接收輸入信號時Y1接通同時T0得電計時，5s后Y3接通；當X2接收輸入信號時Y1失電Y2得電而Y3不能失電T0始終得電，不能實現串電阻啟動控制。整理優化后的梯形圖如圖6所示。

用PLC改造繼電接觸器控制電路可以解決控制電路接線復雜、觸點多、故障率高的問題，還可以實現集中控制，減少二次接線和投資費用，改造簡單。

參考文獻：

[1]史國生.可編程控制器系統與繼電接觸器系統工作原理的差別[J].電氣控制與可編程控制器技術，2004（2）.

[2]鐘肇新，范建東.可編程控制器原理及應用[M].廣州：華南理工大學出版，2004.

[3]王國海.可編程序控制器及其應用（第2版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

[4]李敬梅.電力拖動控制線路與技能訓練（第4版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

[5]周文煜，蘇國輝.PLC綜合應用技術[M].北京：機械工業出版社，2012.

（責任編輯：張維佳）endprint

摘要：隨著科學技術的迅猛發展，PLC以其可靠性極高、能經受惡劣環境的考驗，使用極方便的巨大優越性，迅速占領工業自控制領域。本文探討了如何應用PLC對繼電接觸器控制電路進行改造，詳細闡述了改造繼電接觸器控制電路的準備和程序設計，并以PLC改造正反轉串電阻降壓啟動控制電路為例來說明。

關鍵詞：PLC；改造；工作原理；掃描；周期；問題分析

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）03-0118-03

PLC（Programmable Logic Controller）是可編程控制器的英文縮寫，是以微處理器為核心，綜合了計算機技術、自動化技術與繼電器邏輯控制概念而開發的一代新型工業控制器。PLC將計算機的編程靈活、功能齊全、應用面廣等優點與繼電接觸器控制系統控制簡單、使用方便、價格便宜等優點結合起來，其本身又具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、抗干擾能力強、適應性強、維護方便、改造容易等優點，而傳統的繼電接觸器控制電路存在可靠性差、維修困難、改造復雜、工期長、費用高等缺點。因此，在工礦企業的各種機械設備和生產過程的自動控制系統中PLC得到廣泛應用，PLC控制系統已成為當代工業自動化的主要控制裝置。

PLC改造繼電接觸器控制電路的準備

主電路的確定 PLC改造繼電接觸器控制電路中，主電路是提供電動機電源的，仍由接觸器主觸頭控制，因此主電路基本保持不變。

輸入輸出（I/O）的確定 PLC輸入是用來接受生產過程的各種參數信號，一般用主令電器、速度繼電器等觸點作為輸入信號，電路如圖1a所示。當SB閉合時，X1有信號輸入，內部繼電器動作。如果輸入觸點改為常閉觸點，如圖1b所示，則PLC通入電源時，X1就有信號輸入，PLC內部繼電器就工作了。因此盡可能用常開觸點與PLC輸入端相連，否則PLC只要接入電源輸入部分就處于工作狀態。PLC的輸出是用來送出可編程控制器運算后得出的控制信息，從控制電路的對象來說主要是接觸器等，如圖1c所示。繪制輸入輸出（I/O）分配表，明確元件代號、作用、輸入輸出繼電器的編號等，如表1所示。

外部接線圖的確定 外部接線圖是把PLC的輸入、輸出、供電及控制元器件的接線關系畫清楚，是根據I/O分配表中的元件代號、作用、輸入輸出的編號來繪制的。

PLC改造繼電接觸器控制電路的程序設計

分析工作原理 詳細分析繼電接觸器控制的工作原理是用PLC程序設計的前提。如果對繼電接觸器控制電路的工作原理分析不全，功能不能完全地表達出來，用PLC改造成的控制程序就可能運行不正常，甚至不能運行。因此，首先要對控制線路的工作原理進行詳細分析。

確定控制要求 設計任何一個PLC控制系統，如同設計任何一種電氣控制系統一樣，其目的都是通過控制被控對象來實現工藝要求，提高生產效率和產品質量，最大限度地滿足工藝要求；在滿足工藝要求的前提下，力求使PLC控制系統簡單、經濟、實用及維修方便；保證控制系統的安全、可靠。

梯形圖設計 根據I/O分配表將繼電接觸器控制電路轉換成對應的梯形圖并進行優化。繪制梯形圖時應做到：（1）梯形圖的各種符號要以左母線為終點從左向右分行繪出。（2）觸點應畫在水平線上，不能畫在垂直分支線上。（3）不包含觸點的分支應放在垂直方向，不可水平方向設置，以便于識別和對輸出線圈的路徑控制。（4）如果有幾個電路塊并聯時，應將觸點的支路塊放在最上面。（5）遇到不可編程的梯形圖時，可根據信號流向對原梯形圖重新編排，以便于正確進行編程。

PLC改造繼電接觸器控制電路的實例

具體以PLC改造正反轉串電阻降壓啟動控制電路為例來說明。電氣原理圖如圖2所示。

分析工作原理 （1）能實現正反轉串電阻降壓啟動，并具有雙重聯鎖保護。按下正轉啟動按鈕SB1，接觸器KM1得電動作，電動機串電阻R降壓正轉啟動，同時KT線圈得電開始定時；當定時時間到，接觸器KM3得電動作，電阻R被短接，電動機M進入正常正轉運行。當按下反轉啟動按鈕SB2時，SB2常閉觸頭先斷開，接觸器KM1先失電，接觸器KM3也失電；SB2常開觸頭后閉合，接觸器KM2得電動作，電動機串電阻R降壓反轉啟動，同時KT線圈得電開始定時；當定時時間到，接觸器KM3得電動作，電阻R被短接，電動機M進入正常反轉運行。（2）按下停止按鈕SB3，接觸器線圈均失電，主電路電動機M停止。（3）若電動機過載時，KH常閉觸點分斷，接觸器線圈、時間繼電器線圈均失電，電動機M停止，起到保護作用。

輸入輸出（I/O）分配表 根據控制要求確定輸入輸出（I/O），輸入信號有4個，輸出信號有3個，如表2所示。

外部接線圖 在繼電接觸器控制電路中，停止按鈕SB3是常閉觸點、熱繼電器用常閉觸點，與PLC輸入端相連時停止按鈕應用常開觸點、熱繼電器KH觸點應用常開觸點，這樣當PLC主機通電后輸入端就不會直接有輸入信號，如圖3所示。

梯形圖設計 根據繼電接觸器控制電路圖2轉換對應的梯形圖如下頁圖4所示。

問題分析 （1）外部接線圖中停止按鈕SB3、熱繼電器過載保護觸點KH用常開觸點，相對應的X3、X4在梯形圖中應用常閉觸點，保證程序正常運行。（2）由于繼電接觸器系統是并行工作方式，即繼電器的所有觸點的動作是和其線圈通電或斷電同時發生的，而PLC是串行工作方式，即指令的分時掃描執行，同一個器件的線圈工作和它的各個觸點的動作并不同時發生，存在輸入輸出滯后，即工作過程分輸入處理階段、程序執行階段、輸出處理階段三個階段進行循環掃描。如圖5所示，輸入信號在第一個掃描周期的輸入處理階段之后出現，所以在第一個掃描周期內各數據鎖存器均為“0”狀態；在第二個掃描周期的輸入處理階段，輸入繼電器X0的輸入鎖存器變為“1”狀態，在程序執行階段Y1、Y2依次接通，輸出鎖存器都變為“1”狀態；在第三個掃描周期的程序執行階段，由于Y1的接通使Y0接通，Y0的輸出鎖存器驅動負載接通，響應延時最長可達兩個多掃描周期。實驗證明，圖4中當X1接收輸入信號時Y1接通同時T0得電計時，5s后Y3接通；當X2接收輸入信號時Y1失電Y2得電而Y3不能失電T0始終得電，不能實現串電阻啟動控制。整理優化后的梯形圖如圖6所示。

用PLC改造繼電接觸器控制電路可以解決控制電路接線復雜、觸點多、故障率高的問題，還可以實現集中控制，減少二次接線和投資費用，改造簡單。

參考文獻：

[1]史國生.可編程控制器系統與繼電接觸器系統工作原理的差別[J].電氣控制與可編程控制器技術，2004（2）.

[2]鐘肇新，范建東.可編程控制器原理及應用[M].廣州：華南理工大學出版，2004.

[3]王國海.可編程序控制器及其應用（第2版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

[4]李敬梅.電力拖動控制線路與技能訓練（第4版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

[5]周文煜，蘇國輝.PLC綜合應用技術[M].北京：機械工業出版社，2012.

（責任編輯：張維佳）endprint