继电器控制电路的PLC改造应用

摘要：随着电气自动控制技术的广泛应用，以可编程序控制器作为电脑程式控制核心与继电接触器控制电路相结合的自动控制电器，因其强大的功能成为现代工业控制的技术支柱。教学中，就如何提高学生的学习兴趣、引导学生学好可编程序控制技术，是电气专业教师应该直面的问题。本文通过对带直流能耗制动的继电控制线路改用PLC来实现控制，阐述了PLC控制系统程序设计的步骤和常用的编程方法，说明用PLC实现电力拖动线路控制，同一个控制要求会有多种解决思路及方案。

关键词：继电器；控制；PLC；程序

TM571.61

可编程序控制器（Programmadie Logic Controller）简称PLC，是在继电控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用自动控制装置，它所展示的灵活的线路设计方法和强大的功能使其在工业控制系统中的应用越来越广泛。如何利用PLC改造继电控制电路，并较好地解决设计、安装与调试问题；以延时带直流能耗制动的Y―启动控制电路为例说明改造步骤，如图1所示：

分析原控制系统原理

1.Y―启动运转

先合上电源开关QS，按下启动按钮SB2，KM1线圈得电，电动机M的定子绕组接成Y形降压启动。同时KT线圈也得电，延时后电动机M定子绕组接成形全压运行，KM2联锁触头分断对KM3联锁，且使KT线圈失电，KT延时触头复位。

2.能耗制动停转

按下停止按钮SB1，SB1常闭触头先分断，电动机M暂失电并惯性运转，KM1，KM2联锁触头复位。SB1常开触头后闭合，KM4线圈得电，其联锁触头分断对KM1联锁，主触头闭合接入直流电，M定子绕组接成Y形能耗制动。当M停转后，松开停止按钮SB1，KM4、KM3线圈先后失电，各触头复位，能耗制动结束。

一、 设计保证原电路正常运行的PLC控制程序

下面以三菱FX2ND48MR型PLC为例，说明如何设计改造后的控制程序。

1.I/O接口分配如下表所示。（表1）

2.PLC的I/O口接线图如图2。

3.工作过程的分析

根据工作原理分析整个动作过程分四个状态：Y形启动，形运行，制动，停止。每个状态所动作的元件如表（表2）

动作流程：按下启动按钮 Y形启动，KM1、KM3（Y3、Y2）得电 一定时间后（3秒）形运行，KM1、KM2（Y3、Y1）得电。

按下停止按钮 KM1、KM2（Y3、Y1）失电，到KM4、KM3（Y0、Y2）得电，电动机接入直流电进行制动松开停止按钮 KM4、KM3（Y0、Y2）失电，所有触头复位，停止。

4.设计梯形图

可采用经验法，即根据控制要求，凭平时积累的经验，利用一些典型的基本控制原理、条件要求和逻辑关系来完成程序设计。梯形图如图3所示。

也可用顺序控制设计法，按步进控制来设计程序。首先将生产过程分解成若干个步骤，每一步都对应控制过程中的一个控制任务，都应有完成相应控制任务的输出执行机构和转移到下一工步的转移条件。根据控制要求，首先绘制用状态来描述控制的状态流程图（如图4所示）然后把状态流程图转换成梯形图（如图5所示）。采用步进指令编程大大提高工作效率，并给调试、修改程序带来很大的方便。

采用功能指令编程，根据控制要求，将输出动作的状态变为常数即将输出控制的开关状态接通为1，断开为0。系统运行每个状态的开关信号看成二进制数，再把二进数转换成十进制常数，使用功能指令把常荡送到输出端显示出来。先将输出每个状态的动作顺序变常数如下表：（表3）

从上表得到电动机在Y形状态运行是1100，转换成十进制数是12； 形状态运行是1010， 转换成十进制数是10；停止状态输出是0101；转换成十进制数是5；按以上分析设计梯形图如下（图6）

5.安装与调试

设计元件布置图如图7，接线时，要分清楚接线端子“N”端（零线）和“接地”端。为了有效地减少干扰，应给PLC专用接地线，接地点应与电动机接地点分开，若做不到这一点，也必须将PLC与电动机公共接地，禁止与电动机串联接地，可先装主线路导线，用2.5mm2的塑料软铜线；再装PLC输出线路，用1.5mm2的塑料软铜线；最后装PLC输入线路，用0.75mm2的塑料软铜线。

调试程序时，应先不接负载（电动机M），当程序运行正常后，再接上负载通电试车，直至系统正常运转。

结束语：

利用PLC实现继电器控制的关健就是：程序设计，也是最难的问题；掌握好PLC编程方法，了解系统工作过程及控制要求，难题容易解决。随着大规模微电子技术的飞速发展及智能化技术的不断应用，PLC控制的发展前景必定越来越广阔。作为电气专业教师，在教学过程中要善于把有关知识进行必要的联系，努力培养学生对电路的理解能力、感悟能力、跨越式思维能力和灵活解决问题的技巧，使教与学都能适应社会发展和科技进步的需要。

参考文献：《可编程控制器及其应用》 中国劳动社会保障出版社，2008