PLC和变频器相对传统继电器来说优点的分析

马志学 张天成

摘要：本文章主要探究PLC和变频器相对传统继电器来说优点，经过大量考察和资料查询，PLC和变频器在各方面都优于传统的继电器。

关键词：PLC;变频器;传统继电器

近几年来我国国民经济持续高速发展，但能源不足成了影响其发展的瓶颈。在新闻媒体上不止一次看到这样的信息：“我国单位产出能源消耗大大高于发达国家和世界平均水平。据计算，2003年，我国单位国内生产总值的能源消耗比世界平均水平高2.2倍，比美国高2.3倍，比欧盟高4.5倍，比日本高8倍，比印度还高0.3。”数字是枯燥的，但反映出的现实是惊人的。这组数据说明了一个问题，中国能源利用率太低，低到了制约国民经济发展的严重地步。作为一个制造行业的技术人员，国家能耗过高，电力资源不足，大力上马电站又带来一系列环境问题，直接威胁到我们的生存质量。因此我们绝不能置身事外，我们要尽可能的为节约能源做点贡献。

而变频器的发展和应用给我们的节能带来的很好地方法，变频器可以从多个方面节约电能，比如，第一软启动，一般交流电电机启动电流为电机额定电流的几倍，而变频电机调速后的电机电流不会超过额定电流。第二节约设计冗余，一般的设计都会留有很大的冗余，从而形成很大的浪费，但是变频器就可以把冗余降下来，从而节约电能消耗。第三可以调速节约电能等。

PLC控制与变频器的连接，包括两种输入信号的控制。第一种信号是开关指令信号的输入，变频器的输入信号包括对运行/停止、正转/反转、卫东等运行状态进行操作的开关型指令信号，在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误操作;使用晶体管进行连接时，则需要考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。在涉及变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时，有时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来的噪声可能会引起变频器的误操作，应尽量避免。当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器从控制电源之间的串扰。正确连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。第二种是数值信号的输入，当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10v，而PLC的输出电压信号范围为0～5v时;或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V，而变频器的数去信号范围为0～5v时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需要串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证进行开闭是不超过plc和变频器相应的容量。此外，在连接时还应注意将布线分开，保证主电路一侧的噪声不传达到控制电路。通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号。

与传统的继电器相比，变频器的应用优点主要体现在以下方面：

一逻辑方面，普通继电器主要使用硬线逻辑，根据继电器触点的串并联方式及延迟继电器的滞后动作整合成控制逻辑，连线相对比较复杂，布线后体积大，自身消耗大。而PLC是程序存储控制器，逻辑方面以控制的方法储存在PLC内存中，逻辑方面仅与程序有一定的关系，当需要改变控制对象或改变生产流程，只需要修改程序即可，不必进行大量的硬件改造，所以在灵活方面和扩展方面有所加强。

二速度方面，继电器控制是根据机械触点的动作来实现，触点的通断动作主要以毫秒为单位，而且会产生触点的颤动等问题。PLC由程序指令控制半导体电路来实现控制，控制速度非常快。单个程序的执行仅以微妙为计量单位。并且PLC内部有严格同步，触点颤动的问题根本不会发生，这大大提高了运行速度和运行稳定性。

三限时方面，继电器的控制逻辑是根据时间继电器的滞后动作进行限时控制。可能会产生定时精度不足，定时时间会被周围环境的温度和温度变化改变，时间调整起来相对繁琐。PLC则使用半导体集成电路作为定时器，时基脉冲有晶体管振荡器产生，精度高、反应快。定时器的定时范围一般在0.1s至若干秒。若干分钟甚至更长。定时时间無法被周围温度和温度变化改变，调好之后，不会变化。PLC也会提供计数功能，而一般普通的继电器则无法实现计数功能。

四可靠方面，继电器的接点在通断时会被产生的电弧击打，导致对其使用寿命产生影响。而PLC是以集成电路为基本元件的电子设备，内部处理依靠程序判定，使用寿命无限延长。而且以现在的技术水平，PLC工作时间数万小时，几乎不会出现任何故障。PLC还有自我检查和监控的功能，能够实时监测自己的工作状况，可以及时显示出来，然后传达给工作人员，还能动态的监测控制程序的执行状况，给当场调整和维修提供便捷条件。

五设计方面，一个控制项目，如果使用普通继电器来完成，那么从设计阶段，到施工阶段，再到调试阶段，顺序不能颠倒，而且周期较长，一旦成型，几乎没有办法修改。相反，如果采用PLC来完成一个项目，可以先进行整体系统的设计，施工阶段，调试阶段，包括PLC的程序设计几乎可以同步进行，周期较短，如果出现一些突发状况，可以在现场进行调试、维护，不会影响之前的布局。

PLC与变频器用于风机等设备驱动控制场合，是比较小型企业的控制方式，改善了设备的工作效率，提高了生产工艺需求，节省了部分人力，程序设计简单明了，重要的是可以减少设备维护及维修费用，降低了停产周期，直接和间接效益明显。

参考文献

桂井诚（日），电工实用手册【M】，北京：科学出版社，2006.

程子华，刘小明。PLC原理与编程实例分析【M】，北京：国防出版社，2007.

作者简介：马志学（1999-），男，籍贯：河北保定，民族：汉族，学历：本科，现在廊坊师范学院在读，方向：电气工程及其自动化。

（廊坊师范学院 河北 廊坊 065000）