PLC輸出類型選擇注意事項

1、PLC輸出類型選擇注意事項1.引言科技發(fā)展到當(dāng)今，對PLC的應(yīng)用已經(jīng)非常多了。今天我們來介紹PLC的輸出類型繼電器和晶體管。它們兩者的工作參數(shù)差別較大，使用前需加以區(qū)別，以免誤用而導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。本文簡要介紹了繼電器和晶體管輸出的特點及使用中的注意事項。.繼電器和晶體管輸出工作原理繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的（如圖1所示）。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在

2、電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。從繼電器的工作原理可以看出，它是一種機(jī)電元件，通過機(jī)械動作來實現(xiàn)觸點的通斷，是有觸點元件。圖1電磁式繼電器結(jié)構(gòu)圖晶體管是一種電子元件，它是通過基極電流來控制集電極與發(fā)射極的導(dǎo)通。它是無觸點元件。.繼電器與晶體管輸出的主要差別（1）繼電器輸出優(yōu)點是不同公共點之間可帶不同的交、直流負(fù)載，且電壓也可不同，帶負(fù)載電流可達(dá)2A/點；但繼電器輸出方

3、式不適用于高頻動作的負(fù)載，這是由繼電器的壽命決定的。其壽命隨帶負(fù)載電流的增加而減少，一般在幾十萬次至Jl百萬次之間，有的公司產(chǎn)品可達(dá)1000萬次以上，響應(yīng)時間為10ms。（2）晶體管輸出最大優(yōu)點是適應(yīng)于高頻動作，響應(yīng)時間短，一般為0.2ms左右，但它只能帶DC5-30V的負(fù)載，最大輸出負(fù)載電流為0.5A/點，但每4點不得大于0.8A。當(dāng)你的系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6次以下時，應(yīng)首選繼電器輸出，因其電路設(shè)計簡單，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。當(dāng)頻率為10次/min以下時，既可采用繼電器輸出方式；也可采用PLC輸出驅(qū)動達(dá)林頓三極管（5-10A），再驅(qū)動負(fù)載，可大大減小。繼電器優(yōu)點：交流及直流負(fù)載都可以驅(qū)動；負(fù)

4、載額定電流大；缺點：動作頻率不能太高，同時繼電器是有壽命的，一般100萬次；晶體管優(yōu)點：動作頻率可以達(dá)到幾百KHZ,無觸點，因此不存在機(jī)械壽命的說法；缺點：只能接直流負(fù)載（一般DC30V以下），電流比較??；雙向可控硅（晶閘管輸出）：只能接交流的負(fù)載，動作頻率比較高，壽命長，但負(fù)載的額定電流也比較小晶體管主要用于定位控制，要用晶體的輸出來發(fā)出脈沖。而繼電器是不能用發(fā)出脈沖的，也就不能定位控制了。如果用繼電器去控制定位伺服或是步進(jìn)的話就還要加定位模塊，經(jīng)濟(jì)上不劃算。而用一個晶體管輸出的就可以控制伺服等。就這么回事。依據(jù)生產(chǎn)工藝要求，各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動停止應(yīng)采用晶體管輸出，它適

5、應(yīng)于高頻動作，并且響應(yīng)時間短；如果PLC系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6次以下，應(yīng)首選繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設(shè)計簡單，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。.負(fù)載電壓、電流類型不同負(fù)載類型：晶體管只能帶直流負(fù)載，而繼電器帶交、直流負(fù)載均可。電流：晶體管電流0.2A-0.3A，繼電器2A。電壓：晶體管可接直流24V（一般最大在直流30V左右，繼電器可以接直流24V或交流220V。.負(fù)載能力不同晶體管帶負(fù)載的能力小于繼電器帶負(fù)載的能力，用晶體管時，有時候要加其他東西來帶動大負(fù)載（如繼電器，固態(tài)繼電器等）。項目繼電器輸出端口晶體管輸出端口外部電源、以下電路絕緣繼電器機(jī)械絕緣光耦絕緣云力作指示繼電器輸出觸點閉合指

6、示燈點光耦被驅(qū)動時指示燈點亮亮開路時漏電流小于最小負(fù)載()最大輸電阻負(fù)載點；點組公共端；點組公共端、：點其他:點點點點點以上每增加點允許總電流增加出電流感性負(fù)載V、1其他:電燈負(fù)載、1其他響應(yīng)時最多、1間最多其他:最高輸出頻率每通道0M-M以后至多每個端口使用個公共端，每個公共端之輸出公共端間彼此隔離熔斷器保護(hù)無.晶體管過載能力小于繼電器過載的能力一般來說，存在沖擊電流較大的情況時（例如燈泡、感性負(fù)載等），晶體管過載能力較小，需要降額更多。.晶體管響應(yīng)速度快于繼電器繼電器輸出型原理是CPU驅(qū)動繼電器線圈，令觸點吸合，使外部電源通過閉合的觸點驅(qū)動外部負(fù)載，其開路漏電流為零，響應(yīng)時間慢（約10ms

7、）。晶體管輸出型原理是CPU通過光耦合使晶體管通斷，以控制外部直流負(fù)載，響應(yīng)時間快（約0.2ms甚至更?。＞w管輸出一般用于高速輸出，如伺服/步進(jìn)等，用于動作頻率高的輸出：如溫度PID控制，主要用在步進(jìn)電機(jī)控制，也有伺服控制，還有電磁閥控制（閥動作頻率高）。.在額定工作情況下，繼電器有動作次數(shù)壽命，晶體管只有老化沒有使用次數(shù)限制繼電器是機(jī)械元件所以有動作壽命，晶體管是電子元件，只有老化，沒有使用次數(shù)限制。繼電器的每分鐘開關(guān)次數(shù)也是有限制的，而晶體管則沒有。.使用壽命不同繼電器由于是機(jī)械元件受到動作次數(shù)的壽命限制，且與負(fù)載容量有關(guān)，詳見表2,從表中可以看出，隨著負(fù)載容量的增加，觸點壽命幾乎按級

8、數(shù)減少。晶體管是電子原件只有老化，沒有使用壽命限制。負(fù)荷容量動作頻率條件觸點壽命1V秒秒萬次1V秒秒萬次V秒秒萬次表2繼電器使用壽命.價格不同晶體管輸出的價格稍貴一點4.繼電器與晶體管輸出選型原則繼電器型輸出驅(qū)動電流大，響應(yīng)慢，有機(jī)械壽命，適用于驅(qū)動中間繼電器、接觸器的線圈、指示燈等動作頻率不高的場合。晶體管輸出驅(qū)動電流小，頻率高，壽命長，適用于控制伺服控制器、固態(tài)繼電器等要求頻率高、壽命長的應(yīng)用場合。在高頻應(yīng)用場合，如果同時需要驅(qū)動大負(fù)載，可以加其他設(shè)備（如中間繼電器，固態(tài)繼電器等）方式驅(qū)動。4.1驅(qū)動感性負(fù)載的影響3321V427VKlnr3nrs/ah碗MUMphph(Ci?戶由二ovs

9、斯忙dMBBMjrevalue6瘋本u/uuw,e1ecfanscomP3:mac|C1)1.9OM-40vu*rsetAWV閏5DV-1Sfiftky屯加ClTinnsbiseTrtgerDtf$plarCursorsMHMWF。PlfmstCIJi3VP4:rmirfCl)戶5nRjgOtCI，-14MWB3j51ps圖2驅(qū)動感性負(fù)載時產(chǎn)生的瞬間高壓繼電器控制接觸器等感性負(fù)載的開合瞬間，由于電感具有電流具有不可突變的特點，因此根據(jù)U=L*（dl/dt）,將產(chǎn)生一個瞬間的尖峰電壓在繼電器的兩個觸點之間，該電壓幅值超過繼電器的觸點耐壓的降額；繼電器采用的電磁式繼電器，觸點間的耐受電壓是1000

10、V（1min），若觸點間的電壓長期的工作在1000V左右的話，容易造成觸點金屬遷移和氧化，出現(xiàn)接觸電阻變大、接觸不良和觸點粘接的現(xiàn)象。而且動作頻率越快現(xiàn)象越嚴(yán)重。瞬間高壓如下圖2所示，持續(xù)的時間在1ms以內(nèi)，幅彳t為1KV以上。晶體管輸出為感性負(fù)載時也同樣存在這個問題，該瞬時高壓可能導(dǎo)致晶體管的損壞。因此當(dāng)驅(qū)動感性負(fù)載時應(yīng)在負(fù)載兩端接入吸收保護(hù)電路。當(dāng)驅(qū)動直流回路的感性負(fù)載（如繼電器線圈）時，用戶電路需并聯(lián)續(xù)流二極管（需注意二極管極性）；若驅(qū)動交流回路的感性負(fù)載時，用戶電路需并聯(lián)RC浪涌吸收電路，以保護(hù)PLC的輸出觸點。PLC輸出觸點的保護(hù)電路如圖3所示。感性負(fù)戟OfYY；L續(xù)流二極管1M4O

11、O4Ml，!V-MFMlM-，-，M!Ml感性負(fù)載rvmA/總應(yīng)中歐姆dC?,022uFf250AC圖3PLC輸出觸點的保護(hù)電芍經(jīng)蕊使用中應(yīng)注意的事項目前市場上經(jīng)常出現(xiàn)繼電器問題的客戶現(xiàn)場有一個共同的特點就是：出現(xiàn)故障的輸出點動作頻率比較快，驅(qū)動的負(fù)載都是繼電器、電磁閥或接觸器等感性負(fù)載而且沒有吸收保護(hù)電路。因此建議在PLC輸出類型選擇和使用時應(yīng)注意以下幾點：（1）一定要關(guān)注負(fù)載容量。輸出端口須遵守允許最大電流限制（如表1所示），以保證輸出端口的發(fā)熱限制在允許范圍。繼電器的使用壽命與負(fù)載容量有關(guān)，當(dāng)負(fù)載容量增加時，觸點壽命將大大降低（如表2所示），因此要特別關(guān)注。（2）一定要關(guān)注負(fù)載性質(zhì)。根據(jù)

12、第4節(jié)的分析，感性負(fù)載在開合瞬間會產(chǎn)生瞬間高壓，因此表面上看負(fù)載容量可能并不大，但是實際上負(fù)載容量很大，繼電器的壽命將大大縮短，因此當(dāng)驅(qū)動感性負(fù)載時應(yīng)在負(fù)載兩端接入吸收保護(hù)電路。尤其在工作頻率比較高時務(wù)必增加保護(hù)電路。從客戶的使用情況來看，增加吸收保護(hù)電路后的改善效果十分明顯。根據(jù)電容的特性，如果直接驅(qū)動電容負(fù)載，在導(dǎo)通瞬間將產(chǎn)生沖擊浪涌電流，因此原則上輸出端口不宜接入容性負(fù)載，若有必要，需保證其沖擊浪涌電流小于規(guī)格（見表1）說明中的最大電流。（3）一定要關(guān)注動作頻率。當(dāng)動作頻率較高時，建議選擇晶體管輸出類型，如果同時還要驅(qū)動大電流則可以使用晶體管輸出驅(qū)動中間繼電器的模式。當(dāng)控制步進(jìn)電機(jī)/伺服系統(tǒng)，或者用到高速輸出/PWM波，或者用于動作頻率高的節(jié)點等場合，只能選用晶體