PLC与继电器-接触器控制系统的差异

继电器-接触器控制线路，是用导线将基本控制环节相互连接，实现特定的控制要求。传统继电器-接触器控制系统由输入设备、控制线路、输出设备三部分组成，如图1-4所示。

图1-4 传统继电器-接触器控制系统

1.继电接触控制系统

下面是几种典型的继电器-接触器控制线路。

（1）三相异步电动机的基本控制线路

三相异步电动机的控制线路如图1-5所示。

图1-5 三相异步电动机的控制线路

合上开关Q，按下起动按钮SB₂，KM线圈通电，KM主触点^[1]闭合，电动机运转。KM辅助触点闭合自锁（利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称为自锁），此时即使松开起动按钮SB₂，KM线圈仍有电，电动机仍运转。只有按下停止按钮SB₁，KM线圈断电，KM主触点断开，电动机停转。KM辅助触点断开，取消自锁。

（2）三相异步电动机的正反转控制线路

将电动机接到电源的任意两根线对调一下，即可使电动机反转，需要用两个接触器来实现这一要求。当正转接触器工作时，电动机正转；当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任意两根线对调一下，电动机反转，如图1-6所示。

图1-6 三相异步电动机正反转控制线路

SB_F和SB_R决不允许同时按下，否则会造成电源两相短路。正反转控制线路必须保证正转、反转接触器不能同时动作。

2.PLC控制系统

控制部分由微处理器和存储器代替传统继电器-接触器控制线路，其控制作用由软件编程实现，如图1-7所示。

图1-7 PLC控制系统

PLC是在传统的继电器-接触器控制系统上发展起来的，PLC编程语言中的梯形图与继电器-接触器控制线路十分相似，但是PLC与继电器-接触器控制系统还存在一些区别（见表1-2），主要表现在以下几方面：组成器件不同；触点数量不同；控制方式不同；工作方式不同。

（1）控制逻辑

继电器-接触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时间继电器的延时动作等组合成控制逻辑，其接线多而复杂，体积大、功耗大，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，每只有4～8对触点，因此灵活性和扩展性很差。PLC控制逻辑采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在存储器中，要改变控制逻辑只需改变程序即可，故称为“软接线”。PLC接线少、体积小，而且其中每只软继电器的触点数在理论上无限制，因此灵活性和扩展性很好。PLC由中大规模集成电路组成，功耗小。(www.xing528.com)

表1-2 PLC与继电器-接触器控制系统的区别

（2）工作方式

当电源接通时，继电器-接触器控制线路中各继电器都处于受约束状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因受某种条件限制而不能吸合。PLC控制逻辑中，各继电器都处于周期性循环扫描接通之中，从宏观上看，每个继电器受制约接通的时间是短暂的。

（3）控制速度

继电器-接触器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，且触点的通断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。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度极快，一般用户指令执行时间在微秒数量级。PLC内部还有严格的同步，不会出现抖动问题。

（4）限时控制

继电器-接触器控制逻辑利用时间继电器的延时动作进行限时控制。时间继电器一般定时精度不高，调整时间困难，有些特殊的时间继电器结构复杂，不便维护。PLC使用半导体集成电路作定时器，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影响，定时范围大。用户可根据需要在程序中设定定时值，然后由软件和硬件计数器来控制定时时间。

（5）计数限制

PLC能实现计数功能，而继电器-接触器控制逻辑一般不具备计数功能。

（6）设计和施工

使用继电器-接触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、工程越大，这一点就越突出。而用PLC完成一项控制工程时，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，其周期短，且调试和维修都很方便。

（7）可靠性和可维护性

继电器-接触器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多。触点通断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。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，它体积小、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。

（8）价格

继电器—接触器控制逻辑使用机械开关、继电器和接触器，价格比较低，而PLC使用中大规模集成电路，价格比较高。

从以上几个方面的比较可知，PLC控制在性能上比继电器-接触器控制逻辑优异，特别是可靠性高、设计施工周期短、调试修改方便，但其价格高于继电器—接触器控制系统。从系统的性价比而言，PLC具有很大的优势。另外，继电器-接触器控制线路可以用PLC的梯形图来实现其功能，但由于PLC的工作方式不同（串行），以及PLC工作过程的特点（集中输入集中输出等），给控制结果带来了特殊性。

总之，PLC与传统的继电器-接触器逻辑相比，PLC可靠性高、逻辑功能强、体积小；在需要大量中间继电器、时间继电器及计数继电器的场合，PLC无需增加硬设备；随着要求的变更，PLC对程序修改更方便。继电器-接触器控制线路要想改变控制功能，必须变更硬接线，其灵活性差；PLC具有网络通信功能，可附加高性能模块对模拟量进行处理，实现了各种复杂控制功能。PLC与传统继电器-接触器控制系统实物的对比如图1-8所示。

图1-8 PLC与传统继电器-接触器控制系统实物的对比

[1]低压电器触点均应称为触头，为与PLC中触点统一方便起见，本书均用触点表示。