基于PLC移植设计法的原继电接触器控制系统改造研究

基于PLC移植设计法的原继电接触器控制系统改造研究

张策唐开强

中交广州航道局有限公司海洋工程分公司广东广州510220

摘要：本文从控制功能单一、可靠性较差以及控制柜体积过大三个方面入手面，对原继电接触器控制系统存在缺陷问题产生展开分析。在此基础上，对基于PLC移植设计法的原继电接触器控制系统改造策略提出具体建议，希望可以为相关系统改造工作的开展提供参考，从而更好地拓展继电接触器控制电路的应用范围。

关键词：PLC移植设计法；原继电接触器控制系统；系统改造

前言：

可编程控制技术（PLC）作为一种先进的技术形式，主要是借助计算机技术、自动控制技术以及相关通信技术，达到有效强化控制效果的目的。近年来，在PL技术不断创新发展的背景下，PLC的功能模块随之得到不断的完善与优化，特别是在电路控制效率方面，发挥着不可忽视的积极作用。

一、原继电接触器控制系统存在缺陷

综合分析来看，原继电接触器控制系统普遍存在以下缺陷问题：第一，控制功能单一。原继电接触器控制系统设计中，由于相关控制回路中所有的电器部件，均通过直接连线专业方式完成连接。这种情况下，直接决定了原继电接触器控制系统本身控制功能单一的问题，同时也在一定程度上加大了系统改动工作的开展难度。第二，可靠性较差。原继电接触器控制系统设计中往往会用到大量的导线完成相应的连接工作，因此受到继电器等触点的影响，容易进一步降低系统整体的可靠性，不利于后期查找以及相关故障排除工作的进行。第三，控制柜体积过大。综合分析来看，大部分原继电接触器控制系统中涉及到的继电器等元件数量相对较多，在很大程度上导致控制柜的体积过于庞大。此外，考虑到固有的电磁时间会导致系统本身的运行动作速度减慢，进而在很大程度上制约了原继电接触器控制系统的应用。

二、PLC移植设计法的应用优势

在现代信息技术不断发展和相关科学研究持续深入的背景下，PLC作为一种新型的技术手段，凭借自身较高的可靠性优势，可以有效应对复杂条件和恶劣环境下的控制考验工作，并且在应用过程中表现出突出的优势特征。近年来，PLC在工业生产中的应用范围持续扩大，其应用主要是以微处理器作为基础，通过灵活融合计算机技术、自动化激素以及相关继电器逻辑控制概念等，进而实现了新一代新型工业控制器应用效果的提出。相关研究结果显示，由于PLC本身集合了计算机技术的编程灵活性优势、功能齐全性优势、应用范围广等一系列优越性特征，加上系统本身的体积相对较小、重量较轻、整体运行能耗低以及拥有较强的抗干扰能力，所以为传统继电接触器控制电路中存在问题的优化，提供了新的思路[1]。在工矿企业的各种机械设备和生产过程的自动控制系统中PLC得到广泛应用，PLC控制系统也逐渐发展成为当前实现工业自动化目标的核心控制装置。这种情况下，将PLC移植设计法应用于传统继电接触器控制电路改造工作中，可以有效解决电路接线复杂以及故障率高问题[2]。

三、基于PLC移植设计法的原继电接触器控制系统改造策略

（一）明确被控设备的工艺标准

继电器电路为纯硬件连接的电路，将它改造为PLC控制时，需要将它转换为PLC的外部接线图和梯形图程序。以典型继电器电路———自耦降压起动电路为例，在具体的原继电接触器控制系统改造工作中，需要明确被控设备的工艺标准。通过对图1的分析，可以确定电动机的启动过程主要是通过TA中的二次电压降压来实现，也就是KM1与KM2两个主触头均处于闭合状态，而KM3主触头在处于断开的状态。在此基础上，整个电动机的自耦变压器的部分绕组降压起动，此时电路中仅KM2一个主触头处于闭合状态。最后，当仅有KM3主触头处于闭合状态的情况下，系统变为全压运行模式。比如：当按下起动按钮SB1时，难免此时的KM1线圈处于带电运行状态，在其主触点的作用下，系统自耦变压器的线圈会随之接成星形。而当KM1的常开触点处于闭合状态时，接触器KM2、中间继电器KA以及时间继电器KT1，其线圈均处于通电状态，电动机经自耦变压器的二次线圈降压起动[3]。

图1自耦降压起动电路图

图2PLC外部接线图

（二）确定PLC输入与输出点数

这一过程中，确定PLC的输入和输出点数，其核心内容主要在于选择PLC的型号以及对应的操作模块，在此基础上确定PLC的外部接线方式。综合分析来看，本次研究中的继电器电路图，其交流接触器、电磁阀、指示灯等均作为输入信号存在，需要将其与PLC的输出点保持连接。与此同时，继电器电路图中的按钮、控制开关、限位开关、光电开关等也可以被看做是输入信号，这部分输入信号与PLC输入点的连接，一般需要通过常开触点方式完成。继电器电路图中的交流接触器KM1、KM2、KM3作为输出负载（即Q0.1、Q0.2、Q0.3），在启动按钮SB1、停止按钮SB2以及对应热继电器FＲ的常闭触点的情况下，确定此时的PLC输入信号为（I0.1、I0.2、I0.3），在此基础上明确六个输入与输出点。结合本次原继电接触器控制系统改造实际需求，控制器选用西门子S7-200PLC，为了保证系统改造效果，还需要根据控制器的实际运行情况，制定相应的外部接线设计方案。

（三）确立元件之间的对应关系

在原继电接触器控制系统改造工作中，确立元件之间的对应关系是非常关键的。这一环节，其核心内容主要在于明确中间继电器和时间继电器，两者在梯形图中存在何种对应元件。参考图1的电路图，可以发现与中间继电器KA数相对应的元件为存储器位，与时间继电器KT1、KT2相对应的元件为定时器。在确定基础的继电器图中与梯形图中的元件关系之后，要求结合实际的对应关系，在继电器电路图的基础上完成相应的改造工作。比如：考虑到结构梯形图本身较为复杂，在具体的改造过程中可以借助存储器位，结合相应的元件对应关系将其实施分离。在此基础上，通过直接转换这一方式后，可以获得优化之后的结构图。对比分析，这种转换方式的应用，具有显著的直观性与简便性应用优势。

（四）选择输入信号触点的类型

在原继电接触器控制系统改造工作中，选择适当的输入信号触点类型，有利于为系统的稳定运行提供有力保障。在具体的工作中，考虑到PLC本身的输入信号往往确定为常开触点，因此结合上文分析，在本次系统改造设计过程中，保证触点类型与相关继电器电路中的触点类型具有一致性。此外，针对PLC输入信号属于常闭触点这一情况，则需要保证两类触点类型需要保持相反。综合考虑之下，本次控制系统改造设计，触点类型选择的是常闭触点，借此来强化对系统整体运行的过载保护。为了最大程度上确保系统运行安全性与稳定性，必要时可以通过采取极限开关的方式，有效规避机械设备冲出限定区域这一问题的出现。相比之下，选用常闭触点类型，可以进一步提升控制系统的可靠性。

总结：

综上所述，PLC使用与继电器电路图极为相似的梯形图语言，用PLC改造继电器控制系统时，多采用移植设计法，可以有效强化继电接触器的控制效果。在具体的改造工作中，要求明确被控设备的工艺标准、确定PLC输入与输出点数、确立元件之间的对应关系以及选择输入信号触点的类型。只有这样，才能实现控制系统的作用最大化。

参考文献：

[1]程玮玮.PLC改造继电接触器控制电路及问题分析[J].智库时代，2018（42）：212-213.

[2]朱奎林.PLC移植设计法在原继电接触器控制系统改造中的应用[J].机床与液压，2015，43（10）：191-194.

[3]伍水梅.Z3050摇臂钻床“继电——接触器”控制系统的改造[J].学周刊，2014（10）：22-23.