继电器控制系统的PLC控制改造——以机床工作台自动往返控制电路为例

王　璐

（辽宁建筑职业学院自动控制系，辽宁 辽阳 111000）

【摘　要】《继电控制系统的运行与维护》与《PLC控制系统的运行与维护》是高职院校电气自动化专业的2门核心专业课。传统的教学采用分门教学、各成体系的教学方式，但由于继电器控制电路图与PLC的外部硬件接线图有很多相似之处，为了能够将专业知识贯通，提出了将2门课程融合的教学构想，期望达到教学质量的最优化。

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关键词 继电控制；PLC控制；融合

0 引言

《继电控制系统的运行与维护》与《PLC控制系统的运行与维护》是高职院校电气自动化专业学生的专业必修课，后者为前者的后续课程。继电器控制系统的控制线路复杂，安装工作量大，改变控制功能和维修困难[1]。PLC是目前在自动化领域中应用较多的反应速度快、控制精度高、可进行复杂程序控制、安全可靠的设备[2]。本文将以机床工作台自动往复的继电控制电路为例，将继电控制改造成PLC控制，旨在提出将上述2门课程融合的教学方式和内容。

如果用PLC改造继电器控制系统，可以根据原有继电器控制电路图来设计梯形图，这是一条捷径。因为原有的继电器控制系统经过时间的使用和考验，已经被证明能够完成系统要求的控制功能，而继电器电路图又与梯形图有很多相似之处，因此可以将继电器电路图“翻译”成梯形图，即用PLC的硬件接线图和软件梯形图完成继电器系统的功能，这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了系统原有的外部特性[3]。

1　任务描述

设计一个机床工作台自动往返控制电路，要求：工作台在限位开关SQ1、SQ2的控制下做往复运动，在工作的过程中，可以利用开关控制工作台的左右运动方向，同时到达限位位置时，工作台做往复运动，周而复始。

2 继电控制系统设计

控制电路如图1所示，主要完成任务如下：按下前进启动按钮SB2，工作台由右向左运转，当到达限位开关SQ1位置时，工作台自左向右运行，到达限位开关SQ2位置时，工作台自右向左运行；按下后退启动按钮SB3，运行状态与前进时相反；按下停止按钮SB1时，工作台停止工作。

通过系统控制线路的设计，可以看出完成任务设计要求需要应用到接触器、限位开关、按钮等数量较多的继电器完成对小车的控制。因此在利用配电盘进行实际线路的组装与调试时，由于采用了多种继电器，使得组装时线路复杂，学生容易在实际接线中造成接线错误、误操作等实际问题，对于外接380V三相交流电的电机控制系统来说，会造成操作人员人身安全隐患。同时由于继电器间的逻辑关系，也给系统的维护带来诸多不便，维护难度较大。

继电控制系统的特点：主要以继电器为主要转换元件，采用硬件接线实现控制要求，控制系统中设计继电器机械触电的联结，连线多且复杂，系统构成后，想再进行改变或者增加功能较为困难；另外继电器触点数量有限，对于控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。因此继电控制系统多用于实现功能单一、简单的控制系统。

3　PLC控制系统设计

本次改造选择西门子S7-200的PLC，CPU选择224型号，输入/输出端口分配如下所述：

输入端口： 输出端口：

I0.0：停止按钮SB1 Q0.0：前进控制接触器KM1

I0.1：前进启动按钮SB2 Q0.1：后退控制接触器KM2

I0.2：后退启动按钮SB3

I0.3：前进限位开关SQ1

I0.4：后退限位开关SQ2

根据继电控制系统的控制电路图，完成PLC硬件接线如图2所示。在配电盘的改装中将PLC合理地固定在配电盘中，并将各输入输出接口与外部输入输出端进行连线，安装完毕后只需要将编制好的控制指令通过软件烧入PLC中进行调试运行，即可达到控制工作台运转的作用。

若工作台的控制方式发生变化，用户需要在硬件接入端对输入、输出的端口连线进行调整，同时在利用软件编辑器对控制程序进行修改，即可达到改变控制方式的目的。

PLC控制系统的特点：通过程序编写的方式实现控制要求，能实现继电控制系统不好实现或不能实现的控制功能，且接线简单，可靠性高，控制任务改变时不需要改变线路，可利用软件编程的方式对控制进行改进，充分体现PLC的“柔性”控制。

４　结论

用PLC控制系统代替继电器控制系统后，可有效的降低电气故障的发生率，提高受控对象工作的可靠性。在实际应用中，对功能简单、器件数量少的控制方式可以选用继电器控制系统实现控制要求，但当功能复杂且要求多时则采用PLC控制方式更为合适[4-5]。

通过利用继电器和PLC 2种不同控制系统完成设计任务，可以使学生更好的掌握2种不同控制系统的设计方式、使用领域和优缺点，不仅可以提高课程的教学效果和质量，也能更好的提高学生解决问题的能力。

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参考文献

［１］张武琨.PLC控制与继电控制电路差异分析[J].中国新通信,2013(11):48.

［２］田若秋.电机正反转的继电接触控制系统改造成基于PLC的控制系统[J].数控技术,2012(2):17.

［３］廖常初,吕厚余,侯世英.根据继电器电路图设计PLC梯形图的方法[J].机电一体化,1998(3):22-24.

［４］乔振民.摇臂钻床的继电器控制与PLC控制比较[J].石家庄职业技术学院学报,2010(8):25-27.

［责任编辑：邓丽丽］