电气控制与PLC的四个实质区别

2019/6/24 1:25:55 人评论 次浏览 分类:PLC应用  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/2550.html

电动机的星三角起动电路,凡是从事于电气和工控的人,肯定不陌生。一般来说,这种电路都是用时间继电器、中间继电器和交流接触器来构建的。

下图是用PLC构建的电动机星三角起动控制电路:
PLC构建的电动机星三角起动控制电路
我们再看它的主程序:

PLC构建的电动机星三角起动控制的主程序
上图中,TON是PLC内部的通电延时时间模块。每个模块的左上侧是开关量输入,左下是延迟时间,图中均是10毫秒;右上是对应的寄存器,右下是时间延迟终止。


上图中有许多开关量输入端,例如断路器状态开关量、控制按钮开关量、交流接触器状态开关量等等。之所以要延时,目的是消除开关量输入时的抖动。


下图是控制程序:

PLC控制程序程序
图中的程序工作原理在本文就不解释了。


由以上几张图我们看到,PLC的控制与继电器构建的电路有很大的不同。

1、继电器控制线路能实现的功能,PLC都能做到;反过来,PLC能做到的功能,继电器控制线路不一定能做到。
例如图2的触点防抖程序,虽然我们也可以用时间继电器来实现,但对如此众多的开关量做防抖操作,需要大量的时间继电器,成本很高,可靠性却不高。这就是PLC的第一个优点,增加了许多特殊功能。

2、相对继电器电路,PLC的控制功能更加严密,性能更好。但是,PLC程序能看懂的人不多,于是PLC一旦发生问题,检修困难。


3、相对继电器电路,PLC能够方便地实现数据的瞬时采集,以及数据交换。
我们看下图:
开关量变位和故障的时间标签SOE程序
上图是开关量变位和故障的时间标签SOE程序。SOE程序的测量精度是1毫秒。
SOE功能用继电器很难实现。再看下图:
PLC实现SOE功能
类似上图的功能,继电器是不可能做到的。


4、相对继电器电路,PLC当然比较贵。然而它的可靠性高和稳定性好,也是继电器电路无法比拟的。

主要就是这些。另外再说一点,有的人认为某些领域单片机会逐步替代PLC,这种观点是错误的。PLC其实就是单片机应用系统,但PLC的技术参数比单片机不知高出多少倍。我们在工控现场看到的是各类PLC,而不是专门开发的单片机,为何?其原因就是PLC具有极强的抗干扰能力,即EMC抗电磁骚扰能力。

所谓EMC电磁骚扰,它有两个方面,第一是电气产品具有较高的抵御电磁骚扰的能力,第二是电气产品本身不会产生强电磁骚扰去影响周边的电磁环境。在电磁骚扰测试中,最难过的是静电骚扰和EFT电快速脉冲群电磁骚扰。

下面是百度中标题为《EFT电快速脉冲群测试》的文章,介绍电快速脉冲群电磁骚扰测试的情况:
《EFT电快速脉冲群测试》文章的部分原文:
大部分电子产品需要通过电快速瞬变脉冲群(EFT)和静电放电(ESD)等项目的标准测试。EFT和ESD是两种典型的突发干扰,EFT信号单脉冲的峰值电压可高达4kV,上升沿5ns。接触放电测试时的ESD信号的峰值电压可高达8kV,上升时间小于1ns。这两种突发干扰,都具有突发、高压、宽频等特征。

电快速瞬变脉冲群是由电感性负载(如继电器、接触器产生的传导干扰、高压开关切换产生的辐射干扰等)在断开时,由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因,在断开处产生的暂态骚扰。当电感性负载多次重复开关,则脉冲群又会以相应的时间间隙多次重复出现。这种暂态骚扰能量较小,一般不会引起设备的损坏,但由于其频谱分布较宽,所以会对电子、电气设备的可靠工作产生影响。

电快速速变脉冲群试验的目的就是为了检验电子、电气设备在遭受这类暂态骚扰影响时的性能。重复快速瞬变试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气和电子设备的电源端口、信号和控制端口的试验。试验的要点是瞬变的短上升时间、重复率和低能量。

这种试验是一种耦合到电源线路、控制线路、信号线路上的由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群试验。此波形不是感性负载断开的实际波形(感性负载断开时产生的干扰幅度是递增的),而实验所采用的波形使实验等级更为严酷。 电快速脉冲群是由间隔为300ms的连续脉冲串构成,每一个脉冲串持续15ms,由数个无极性的单个脉冲波形组成,单个脉冲的上升沿5ns,持续时间50ns,重复频率2.5KHz(对4KV测试等级)或5KHz(对其他等级)。根据傅立叶变换,它的频谱是从5K-100M的离散谱线,每根谱线的距离是脉冲的重复频率。对 电源端 子选择耦合/去耦网络施加干扰,耦合电容为33nF。对I/O信号、数据和控制端口选择专用容性耦合夹施加干扰,等效藕合电容约为50-200pF。

前者是把电子产品的参考地与仪器的地连接起来,然后再把高电压加载在电子产品的外壳上,看看电子产品的抵御能力如何。许多时候,甚至电源滤波电容略微高了一点,电子产品当场就拉弧炸毁。

至于电快速脉冲群测试,工业产品必须过三级群脉冲的测试。若是普通的单片机系统当场就烧毁,而PLC若无其事。

为了提高PLC的抗干扰能力,PLC操作系统的基本程序采取读一条就执行一条的原则,不会原地等待。这样一来,PLC基本程序很难出现死循环,继而提高了PLC的抗干扰能力。

至于梯形图和模块化的编程语言,它们都是IEC61131下的标准编程高级语言,与PLC操作系统的基本语言无关。

以上这些是PLC必须满足的基本性能,与程序员没有任何关系!至于把单片机来代替PLC,纯属外行的幼稚想法和认识罢了。
作者:张白帆

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