PLC控制系统和被淘汰的继电接触器系统

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    电能被应用到我们生活的同时，继电接触器系统也被广泛地应用。因为它主要是由一些有触点的电器（开关、继电器、接触器和按钮等）组成的，并因此而得名。从控制系统的角度来看，它实际上是一个集传感器、控制器、执行机构和人机界面于一身，而功能又相互渗透的系统。它可以解决各种有关逻辑控制的问题，为当年的工业化和自动化作出了重大贡献。后来出现的各种无触点电器（各种逻辑元件、半导体器件、晶闸管器件和固态开关等），逐步被引入其中。但也只是对它的小型化、长寿命和可靠性等方面有一定的提升。从系统的角度来看，并没有出现原理性的、革命性的变化。

    随着计算机技术的发展，人类开始进入信息化时代。用plc（可编程控制器）控制系统淘汰已经过时的继电接触器系统，是一件水到渠成的事情。现在人们已经习以为常了。不过我们应该清楚地认识到，PLC在控制系统中，仅仅只是淘汰或取代了早期继电接触器系统中的控制器部分，也就是原来的逻辑控制功能，并没有涉及其他方面。

    PLC和继电器系统主要只是完成逻辑控制的功能，两者有着完全相同的基本原理。我们早就熟悉的，传统而直观的“梯形图”，也基本没有变化。主要是因为它们可以用同样的数学工具——布尔代数来描述。正因为如此，人类才圆满地完成了这种以软件功能取代硬件功能的工作。

    现在，控制系统中的控制器部分出现了明显的变革。在其他部件上的进步，也是十分明显的。传感器是一门涉及学科范围很广，技术含量很高，与时俱进的学科。很多传感器已经固态化、综合化、精细化、标准化，甚至不少已经网络化和智能化。在执行机构方面的变化，也是我们有目共睹的。电力电子技术和逆变技术的发展和应用，是当年接触器时代望尘莫及的。即使是非电的动力机构，也大都具有电的控制接口。

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   为了方便起见，PLC内部备有一个独立的（也就是与PLC内部电路没有任何电位联系的）24V直流电源。串接由外部设备提供的一个接点开关，或是一个无触点的OC门，连接到输入口即可。当外部节点闭合时，PLC读到“1”；而当外部节点断开时，PLC读到“0”。当然使用其他电源也可，但是输入的电流大小必须保证。表示开关状态的方式有很多种，并非只有电接点和OC门。例如，我们在数字电路中经常使用的TTL电平和CMOS电平表示的逻辑变量就不可能直接输入到PLC中，而是要经过转换。
    例如，在某控制系统中，我们要求使用PLC的X6输入口，监视一台变频器的状态。变频器有一对动合、动断接点，其中我们使用的B接点在正常工作时闭合。此时PLC从X6口应该读到“1”。反之如果接点断开，PLC应该读到“0”，表示变频器出现故障。一般应使用动断接点，可以避免由于接线故障而做出的漏判。
    但是，现实生活中的各种逻辑现象，例如黑和白、高与低、热和冷、是与非等，要转换成已经规定的大于4mA或小于1.5mA的电信号，并非易事。此时要使用专门的转换器才能完成。例如，很多机电设备都要使用电压基本正确、相序一定的对称三相电源。为此可以使用一种称为“缺相错相发讯器”的电器。当电源相序错误或缺相故障时，它的接点（或OC门）将动作。利用它PLC可以方便地监控电源的状态，并及时地采取有效的措施。类似的转换器很多，如各种热敏开关、磁敏开关、气敏开关、压敏开关、霍尔器件、接近开关、声控开关及红外开关等。如果实在找不到合适的器件，就只能设法将所关心的（连续）变量读到PLC中，由软件来进行斯密特性质的处理。这种方法虽然代价较高，但因其阈值可以灵活改变，也并非一无是处。
    PLC的输入口，除了常用于读入开关量之外，有些还可以方便地用于脉冲计数和脉冲捕捉。例如我们经常可以见到，在外部配上电压（流）频率转换器U/f，也可以当作模数转换器A/D使用。对于采集速度要求不高的变量，经济而实惠。
    PLC控制器输出接口，可以说基本上与输入口相同，也是使用光电耦合器，同样具有电气隔离的功能，都是用来传递开关量的信息，只有传递方向的不同。唯一不同的是光电耦合器的输出方式。为了配合它所驱动的执行机构的需要，其中常用的仍然是电接点输出，它以通用性见长。但由于其本身动作时间大约是毫秒级，机械寿命也有一定的限制，所以不宜作高速输出。晶闸管输出者，仅可用于交流电路，它就是我们常见的固态开关。晶体管输出者，仅可用于直流电路。由于其本身动作时间可达到微秒级，用于高速输出或PWM脉冲输出时，非他莫属。