2.5 用PLC改造电气控制系统应注意的问题

通过前面的介绍可以知道，继电器电路是用低压电器的接线表达逻辑控制关系的，PLC则是使用梯形图来表达这种关系的。在简单逻辑控制场合，继电器电路与梯形图的结构非常相似，但是继电器电路和PLC有着许多不同之处。我们在用PLC改造继电器电路的时候既要保证程序的正确性，避免出现逻辑冲突；又要保证运行中的安全性和程序的高效性，故在改造过程中应注意以下几个问题。

2.5.1 继电器响应的滞后性

由于PLC的输出电流比较小，在电动机的控制过程中是通过其输出继电器去控制接触器的线圈，再通过接触器的主触点去控制电动机。由于PLC内部程序运行的速度快，而外围的接触器响应的时间相对比较慢，所以对于在主电路上不能同时吸合的接触器，除了要在软件上做联锁外，在其线圈回路中也必须进行硬联锁，否则由于接触器响应的滞后性可能将导致几个接触器同时吸合而导致事故的发生。

2.5.2 充分理解PLC的工作方式

继电器电路是属于“并行”工作方式，忽略电磁滞后和机械滞后，同一个继电器的所有触点的动作和它的线圈通电或断电都是同时发生的，并且并行支路只要满足条件都可以同时工作。但在PLC中是“串行”工作方式，一条线圈回路中如有多条并联支路，它的执行是按照先进行逻辑运算后得出结果的方式运行的，而并不是像继电器电路一样，并联支路只要有一条接通其线圈就可动作。由于指令的分时扫描执行，同一器件的触点动作也是有先后顺序的。

例一：在点动连续混合控制中，梯形图如图2-48所示。

图2-48是根据继电器电路直接改造过来的点动连续混合控制，其中X1是连续运行按钮，X2是点动按钮，X3为停止按钮。继电控制中运行正常，但根据其逻辑关系改成梯形图后，在调试过程中可以发现按下点动的按钮X2后，Y0依然保持自锁，没有点动功能。其原因在于，当按下X2后，X2常开触点闭合，经逻辑运算得出结果，Y0得电，Y0常开触点闭合。当松开X2后，X2常闭触点复位，经逻辑运算，Y0在上个机器周期中是得电的，故此时其常开触点继续保持闭合，而X2的常闭触点已经闭合，故最终得出结果Y0依旧保持得电。因此，像这类继电器电路改造成梯形图后虽然在逻辑关系上没有变化，但由于继电控制和PLC控制在运行方式上存在着不同，为了达到其控制要求必须修改梯形图。修改后的梯形图如图2-49所示。

图2-48 点动连续混合控制梯形图

例二：如图2-50所示是正、反转双重联锁串电阻起动控制电路，用PLC进行改造。

该电路的工作过程是：按下正转起动按钮SB₂后，电动机串电阻正向起动，延时一段时间后，KM₃得电切除电阻R，电动机全压运行。按下正转起动按钮SB₃后，电动机串电阻反向起动，延时一段时间后，KM₃得电切除电阻R。根据其逻辑关系改造后的梯形图如图2-51所示。

图2-49 修改后的梯形图

图2-51是根据继电器电路直接改造过来的梯形图，其逻辑关系完全和图2-50相对应。其中，X1是停止按钮，X2是正转起动按钮，X3为反转起动按钮。但在调试过程中发现在电动机正转运行时（Y1得电），直接按下反转起动按钮X3后，Y3不得电，而Y2直接得电，即从正转直接切换成反转时，没有串电阻这个环节。分析其原因：按下X3后由于其常闭触点断开，所以Y1断电，X3的常开触点闭合，Y2得电，当程序扫描到T0回路时，因Y1常开触点断开，而Y2常开触点闭合，经逻辑运算，其结果T0保持得电，故T0的常开触点保持闭合，所以Y3不断开，通过主电路短接电阻，也就没有了串电阻起动这个过程。要解决这个问题，只需在按下X3时使T0通路断开一下，在其通路中再串入一个X3的常闭触点即可。修改后的梯形图如图2-52所示。

图2-50 正、反转双重联锁串电阻起动控制电路

图2-51 根据其逻辑关系改造后的梯形图

图2-52 修改后的梯形图

2.5.3 关于中间单元的设置

在梯形图中，若多个线圈都受某一组串联或关联触点的控制，为了简化梯形图，在梯形图中可设置用该组电路控制的辅助继电器，再利用该辅助继电器的常开触点去控制各个线圈。如在例二中的X0和X1的触点串联组。

2.5.4 常闭触点提供的输入信号的处理

设计输入电路时，应尽量采用常开触点，但如果是用于保护的电器，为了安全，其输入信号必须采用常闭触点。用常闭触点提供输入信号，则在梯形图中对应触点类型应与继电_-接触式电路中的触点的类型相反。如例二中的热继电器即FR。

2.5.5 热继电器的使用

如果热继电器属于自动复位型，其常闭触点提供的过载信号必须通过PLC的输入电路提供给PLC，并在梯形图中通过程序的设计来实现过载保护。如果热继电器属于手动复位型，其常闭触点可以接在PLC的输入回路中，也可以直接接在PLC的输出回路的公共线上。

2.5.6 尽量减少PLC的输入和输出点数

PLC的价格与PLC的I/O点数有关，减少PLC的I/O点数是降低硬件成本的主要措施。

1）某些器件的触点如果只在继电-接触式电路中出现一次，并且与PLC输出端的负载串联（如手动复位的热继电器的常闭触点），可以不必将它们作为PLC的输入信号，而是将它们放在PLC外部的输出回路中，与相应的外部负载串联。

2）继电-接触式控制系统中某些相对独立且比较简单的部分，可以用继电器电路控制，这样同时减少了所需的PLC的输入和输出点数。

2.5.7 外部负载的额定电压

PLC的继电器输出模块和双向晶闸管输出模块一般只能驱动额定电压为AC 220V的负载，如果系统原来的交流接触器或继电器的线圈电压为AC 380V，应将线圈换成AC 220V，或在PLC外部设置中间继电器。