PLC和變頻器相對傳統(tǒng)繼電器來說優(yōu)點的分析

馬志學(xué) 張?zhí)斐?/p>

摘要：本文章主要探究PLC和變頻器相對傳統(tǒng)繼電器來說優(yōu)點，經(jīng)過大量考察和資料查詢，PLC和變頻器在各方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的繼電器。

關(guān)鍵詞：PLC;變頻器;傳統(tǒng)繼電器

近幾年來我國國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，但能源不足成了影響其發(fā)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(chǎn)出能源消耗大大高于發(fā)達國家和世界平均水平。據(jù)計算，2003年，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)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。”數(shù)字是枯燥的，但反映出的現(xiàn)實是驚人的。這組數(shù)據(jù)說明了一個問題，中國能源利用率太低，低到了制約國民經(jīng)濟發(fā)展的嚴(yán)重地步。作為一個制造行業(yè)的技術(shù)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(huán)境問題，直接威脅到我們的生存質(zhì)量。因此我們絕不能置身事外，我們要盡可能的為節(jié)約能源做點貢獻。

而變頻器的發(fā)展和應(yīng)用給我們的節(jié)能帶來的很好地方法，變頻器可以從多個方面節(jié)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(diào)速后的電機電流不會超過額定電流。第二節(jié)約設(shè)計冗余，一般的設(shè)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(jié)約電能消耗。第三可以調(diào)速節(jié)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(guān)指令信號的輸入，變頻器的輸入信號包括對運行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、衛(wèi)東等運行狀態(tài)進行操作的開關(guān)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(tǒng)的可靠性。在涉及變頻器的輸入信號電路時還應(yīng)該注意，當(dāng)輸入信號電路連接不當(dāng)時，有時也會造成變頻器的誤動作。例如，當(dāng)輸入信號電路采用繼電器等感性負(fù)載時，繼電器開閉產(chǎn)生的浪涌電流帶來的噪聲可能會引起變頻器的誤操作，應(yīng)盡量避免。當(dāng)輸入開關(guān)信號進入變頻器時，有時會發(fā)生外部電源和變頻器從控制電源之間的串?dāng)_。正確連接是利用PLC電源，將外部晶體管的集電極經(jīng)過二極管接到PLC。第二種是數(shù)值信號的輸入，當(dāng)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(cè)的輸出信號電壓范圍為0～10V，而變頻器的數(shù)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(lián)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(yīng)的容量。此外，在連接時還應(yīng)注意將布線分開，保證主電路一側(cè)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(yīng)的監(jiān)測模擬信號。

與傳統(tǒng)的繼電器相比，變頻器的應(yīng)用優(yōu)點主要體現(xiàn)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(jù)繼電器觸點的串并聯(lián)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(fù)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(nèi)存中，邏輯方面僅與程序有一定的關(guān)系，當(dāng)需要改變控制對象或改變生產(chǎn)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(jù)機械觸點的動作來實現(xiàn)，觸點的通斷動作主要以毫秒為單位，而且會產(chǎn)生觸點的顫動等問題。PLC由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，控制速度非常快。單個程序的執(zhí)行僅以微妙為計量單位。并且PLC內(nèi)部有嚴(yán)格同步，觸點顫動的問題根本不會發(fā)生，這大大提高了運行速度和運行穩(wěn)定性。

三限時方面，繼電器的控制邏輯是根據(jù)時間繼電器的滯后動作進行限時控制。可能會產(chǎn)生定時精度不足，定時時間會被周圍環(huán)境的溫度和溫度變化改變，時間調(diào)整起來相對繁瑣。PLC則使用半導(dǎo)體集成電路作為定時器，時基脈沖有晶體管振蕩器產(chǎn)生，精度高、反應(yīng)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(diào)好之后，不會變化。PLC也會提供計數(shù)功能，而一般普通的繼電器則無法實現(xiàn)計數(shù)功能。

四可靠方面，繼電器的接點在通斷時會被產(chǎn)生的電弧擊打，導(dǎo)致對其使用壽命產(chǎn)生影響。而PLC是以集成電路為基本元件的電子設(shè)備，內(nèi)部處理依靠程序判定，使用壽命無限延長。而且以現(xiàn)在的技術(shù)水平，PLC工作時間數(shù)萬小時，幾乎不會出現(xiàn)任何故障。PLC還有自我檢查和監(jiān)控的功能，能夠?qū)崟r監(jiān)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(tài)的監(jiān)測控制程序的執(zhí)行狀況，給當(dāng)場調(diào)整和維修提供便捷條件。

五設(shè)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(shè)計階段，到施工階段，再到調(diào)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(tǒng)的設(shè)計，施工階段，調(diào)試階段，包括PLC的程序設(shè)計幾乎可以同步進行，周期較短，如果出現(xiàn)一些突發(fā)狀況，可以在現(xiàn)場進行調(diào)試、維護，不會影響之前的布局。

PLC與變頻器用于風(fēng)機等設(shè)備驅(qū)動控制場合，是比較小型企業(yè)的控制方式，改善了設(shè)備的工作效率，提高了生產(chǎn)工藝需求，節(jié)省了部分人力，程序設(shè)計簡單明了，重要的是可以減少設(shè)備維護及維修費用，降低了停產(chǎn)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(xué)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(xué)（1999-），男，籍貫：河北保定，民族：漢族，學(xué)歷：本科，現(xiàn)在廊坊師范學(xué)院在讀，方向：電氣工程及其自動化。

（廊坊師范學(xué)院?河北?廊坊?065000）