艾默生CT  唐愛民

摘要：本文簡要比較了PLC的繼電器和晶體管兩種輸出類型的工作原理及特點,提出了在選型和使用中應注意的事項。

關鍵詞：PLC輸出類型、繼電器、晶體管

 

PLC的de輸shu出chu類lei型xing有you繼ji電dian器qi和he晶jing體ti管guan兩liang種zhong類lei型xing
，兩liang者zhe的de工gong作zuo參can數shu差cha別bie較jiao大da，使shi用yong前qian需xu加jia以yi區qu別bie，以yi免mian誤wu用yong而er導dao致zhi產chan品pin損sun壞huai。本ben文wen簡jian要yao介jie紹shao了le繼ji電dian器qi和he晶jing體ti管guan輸shu出chu的de特te點dian及ji使shi用yong中zhong的de注zhu意yi事shi項xiang。

繼電器是一種電子控製器件，它具有控製係統（又稱輸入回路）和被控製係統（又稱輸出回路），通常應用於自動控製電路中，它實際上是用較小的電流去控製較大電流的一種“自動開關”。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）。zhiyaozaixianquanliangduanjiashangyidingdedianya，xianquanzhongjiuhuiliuguoyidingdedianliu，congerchanshengdiancixiaoying，xiantiejiuhuizaidiancilixiyindezuoyongxiakefufanhuidanhuangdelalixixiangtiexin，congerdaidongxiantiededongchudianyujingchudian（常開觸點）吸合。當線圈斷電後
，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，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。從繼電器的工作原理可以看出
，它是一種機電元件，通過機械動作來實現觸點的通斷，是有觸點元件。

    晶體管是一種電子元件，它是通過基極電流來控製集電極與發射極的導通。它是無觸點元件。

      由於繼電器與晶體管工作原理的不同，導致了兩者的工作參數存在了較大的差異，下麵以艾默生EC係列PLC相關數據為例進行比較說明（輸出口主要規格參見表1）

      （1）驅動負載不同

      繼電器型可接交流220V或直流24V負載，沒有極性要求；晶體管型隻能接直流24V負載

，有極性要求。

      繼電器的負載電流比較大可以達到2A，晶體管負載電流為0.2-0.3A。同時與負載類型有關，具體參見表1。

表1 輸出端口規格

       繼電器響應時間比較慢（約10ms-20ms），晶體管響應時間比較快，約0.2ms-0.5ms，Y0、Y1甚至可以達到10 us。

         繼電器由於是機械元件受到動作次數的壽命限製，且與負載容量有關，詳見表2，從表中可以看出，隨著負載容量的增加，觸點壽命幾乎按級數減少。晶體管是電子原件隻有老化，沒有使用壽命限製。

表2  繼電器使用壽命

繼電器型輸出驅動電流大，響應慢，有機械壽命，適用於驅動中間繼電器、接觸器的線圈、指示燈等動作頻率不高的場合。晶體管輸出驅動電流小，頻率高，壽命長，適用於控製伺服控製器、固態繼電器等要求頻率高、壽命長的應用場合。在高頻應用場合
，如果同時需要驅動大負載，可以加其他設備（如中間繼電器，固態繼電器等）方式驅動。

 

    繼電器控製接觸器等感性負載的開合瞬間，由於電感具有電流具有不可突變的特點
，因此根據U=L*(dI/dt)，將產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1000V（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
，出現接觸電阻變大、接觸不良和觸點粘接的現象。而且動作頻率越快現象越嚴重。瞬間高壓如下圖2所示
，持續的時間在1ms以內，幅值為1KV以上。晶體管輸出為感性負載時也同樣存在這個問題，該瞬時高壓可能導致晶體管的損壞。

    因此當驅動感性負載時應在負載兩端接入吸收保護電路。當驅動直流回路的感性負載（如繼電器線圈）時
，用戶電路需並聯續流二極管（需注意二極管極性）；若驅動交流回路的感性負載時

，用戶電路需並聯RC浪湧吸收電路，以保護PLC的輸出觸點。PLC輸出觸點的保護電路如圖3所示。

    目前市場上經常出現繼電器問題的客戶現場有一個共同的特點就是：出現故障的輸出點動作頻率比較快，驅動的負載都是繼電器、電磁閥或接觸器等感性負載而且沒有吸收保護電路。因此建議在PLC輸出類型選擇和使用時應注意以下幾點：

（1）  一定要關注負載容量。輸出端口須遵守允許最大電流限製（如表1所示）

，以保證輸出端口的發熱限製在允許範圍。繼電器的使用壽命與負載容量有關
，當負載容量增加時，觸點壽命將大大降低（如表2所示），因此要特別關注。

（2）   一定要關注負載性質。根據第4jiedefenxi，ganxingfuzaizaikaiheshunjianhuichanshengshunjiangaoya
，yincibiaomianshangkanfuzairongliangkenengbingbuda，danshishijishangfuzaironglianghenda
，jidianqideshoumingjiangdadasuoduan，yincidangqudongganxingfuzaishiyingzaifuzailiangduanjieruxishoubaohudianlu。youqizaigongzuopinlvbijiaogaoshiwubizengjiabaohudianlu。congkehudeshiyongqingkuanglaikan
，zengjiaxishoubaohudianluhoudegaishanxiaoguoshifenmingxian。

    根(gen)據(ju)電(dian)容(rong)的(de)特(te)性(xing)
，如(ru)果(guo)直(zhi)接(jie)驅(qu)動(dong)電(dian)容(rong)負(fu)載(zai)，在(zai)導(dao)通(tong)瞬(shun)間(jian)將(jiang)產(chan)生(sheng)衝(chong)擊(ji)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)，因(yin)此(ci)原(yuan)則(ze)上(shang)輸(shu)出(chu)端(duan)口(kou)不(bu)宜(yi)接(jie)入(ru)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)，若(ruo)有(you)必(bi)要(yao)，需(xu)保(bao)證(zheng)其(qi)衝(chong)擊(ji)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)小(xiao)於(yu)規(gui)格(ge)（見表1）說明中的最大電流。

（3）  一定要關注動作頻率。dangdongzuopinlvjiaogaoshi，jianyixuanzejingtiguanshuchuleixing，ruguotongshihaiyaoqudongdadianliuzekeyishiyongjingtiguanshuchuqudongzhongjianjidianqidemoshi。dangkongzhibujindianji/伺服係統
，或者用到高速輸出/PWM波
，或者用於動作頻率高的節點等場合
，隻能選用晶體管型。PLC對dui擴kuo展zhan模mo塊kuai與yu主zhu模mo塊kuai的de輸shu出chu類lei型xing並bing不bu要yao求qiu一yi致zhi，因yin此ci當dang係xi統tong點dian數shu較jiao多duo而er功gong能neng各ge異yi時shi，可ke以yi考kao慮lv繼ji電dian器qi輸shu出chu的de主zhu模mo塊kuai擴kuo展zhan晶jing體ti管guan輸shu出chu或huo晶jing體ti管guan輸shu出chu主zhu模mo塊kuai擴kuo展zhan繼ji電dian器qi輸shu出chu以yi達da到dao最zui佳jia配pei合he。

    事實證明

，根據負載性質和容量以及工作頻率進行正確選型和係統設計，輸出口的故障率明顯下降

，客戶十分滿意。

 

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