发布时间 : 星期三 文章160kW矿井提升机交流电控系统-控制电路设计更新完毕开始阅读
同济大学继续教育学院毕业设计（论文）
2.4 可编程控制器控制系统与继电器控制系统的比较 2.4.1 可编程控制器控制与继电器控制的区别
可编程控制器（PLC）的梯形图与继电器控制线路图十分相似，主要原因是可编程控制器（PLC）的梯形图在绘制上沿用了继电器控制的电路元件符号和术语，仅个别之处有些不同。同时，信号的输入/输出形式及控制功能基本上也是相同的，但PLC的控制与继电器的控制又有根本的不同之处，主要表现在以下几个方面。
（1）控制逻辑
继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联。及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另外，继电器触点数目有限，每个只有4-8对触点。因此灵活性和扩展性很差。而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需要改变程序即可，故称为“软接线”，因此灵活性和扩展性都很好。
（2）工作方式
电源接通时，继电器控制线路中各继电器同时都处于受控状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合，它属于并行工作方式。而PLC的控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描过程中，属于串行工作方式。
（3）可靠性和可维护性
继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。
（4）控制速度
继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外，机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级，且不会出现抖动。
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（5）定时控制
继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一般来说，时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，且易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难等问题。PLC使用半导体集成电路做定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，且定时时间不受环境的影响，定时范围一般从0．1ms到若干天或更长。用户可根据需要在程序中设置定时值，然后由软件来控制定时时间。
（6）设计和施工
使用继电器控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难。工程越大，这一点就越突出。而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计(包括梯形图设计)可以同时进行，周期短，且调试都很方便。从以上几个方面的比较可知，PLC在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、通用性强、设计施工周期短，而且体积小、功耗低、调试、使用维护方便。
2.4.2 可编程控制器控制系统与继电器控制系统相比的优点
（1）可靠性高、抗干扰能力强
硬件和软件两方面采用了屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等措施，使可编程控制器具有很强的抗干扰能力,无故障时间长达(3-5)*104小时以上。
（2）编程简单、直观
可编程控制器面向用户、面向现场，采用的是面向控制过程的梯形图语言。 （3）适应性强，应用灵活
可编程控制器是通过程序实现控制的，当控制要求发生改变时，只要修改程序即可，由于可编程控制器产品已标准化、系列化、模块化，因此能方便的灵活的进行系统配置，组成规模不同、功能不同的控制系统，适应能力强，即可控制一台单机一条生产线，又可以控制一个复杂的群控系统，即可以现场控制，又可以远距离控制。
（4）功能完善，接口功能强
目前的可编程控制器具有数字量和模拟量的输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、通信、人机对话、自检、记录和显示等功能，使设备控制水平大大提高，接口功率驱动极大的方便了用户，可以将可编程控制器与各种不同的现象设备顺利联结，输出接口在大多数情况下也可以直接与各种传统的继电器、接触器及电磁
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阀等联接。
（5）维修方便、维修工作量小
PLC有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能。PLC对于其内部工作状态、通信状态、异常状态和I/0点的状态均有显示。工作人员通过它可以查处故障原因，便于迅速处理。
2.5 S7-200系列PLC 2.5.1 S7-200系列PLC概述
目前，在中国市场上最具竞争力的西门子公司、三菱公司、欧姆龙公司、AB公司所推出的PLC均为从小到大全系列的产品，可以满足各种各样的要求。西门子系列的PLC，有S7-200：微型PLC，单机最大容量为256点：S7-300：小到中型PLC单机最大容量为l K点；S7-400：大到超大型PLC，单机可组态点数过万点。S7-200系列是西门子公司生产的小型PLC，其紧凑的结构、低廉的成本以及功能强大的指令集使得它广泛应用于各种集散自动化系统。它可以单机运行，可以进行输入/输出和功能模块的扩展。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
2.5.2 S7-200系列PLC特点
（1）极高的可靠性； （2）极丰富的指令集； （3）易于掌握； （4）便捷的操作；
（5）丰富的内置集成功能； （6）实时的特性； （7）强劲的通讯能力； （8）丰富的扩展模块；
2.6 可编程控制器软元件
软元件(软继电器)，用户使用的PLC中的每一个输入/输出、内部存储单元、定时
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器和计数器等都称为软元件。各元件有其不同的功能，有固定的地址。软元件的数量决定了可编程控制器的规模和数据处理能力，每一种PLC的软元件是有限的。
软元件是PLC内部的具有一定功能的器件，这些器件实际上是由电子电路和寄存器及存储器单元等组成。例如，输入/输出继电器是由输入电路和输入映像寄存器构成；输出继电器是由输出电路和输出映像寄存器构成；定时器和计数器也都是由特定功能的寄存器构成。它们都具有继电器特性，但没有机械性的触点。为了把这种元器件与传统电气控制电路中的继电器区别开来，我们把它们称为软元件或软继电器。这些软继电器的最大特点是其触点(包括常开触点和常闭触点)可以无限次使用，并且它们的寿命长。
2.7 可编程控制器的编程语言
可编程控制器是一种工业控制计算机，不仅有硬件，软件也必不可少，目前可编程控制器常用的编程语言有四种，梯形图编程语言，指令语句表语言，功能图编程语言，高级编程功能语言。
其中梯形图语言形象直观，类似电气控制系统中继电器控制电路图，逻辑关系明显；指令语句表编程语言虽然不如梯形图编程语言直观，但有键入方便的特点；功能图编程语言和高级编程语言需要比较多的硬件设备，工程当中特殊场合下不是经常用到。
2.8 本章小结
本章首先介绍了可编程控制器的概念、基本结构、工作原理、特点与应用。在此
基础上，把可编程控制器控制系统和继电器-接触器控制系统进行了比较，指出了两者的区别和可编程控制系统的优势。接着介绍了西门子S7-200系列PLC的应用与特点。最后了解了可编程控制器的软元件和编程语言。
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