摘要：本文基于当前电路控制技术的发展趋势与实施现状，对PLC程序控制与传统继电器控制在电路控制原理与方式上的区别作一定的阐述与分析，并对PLC程序控制的特点及其替代继电器控制的价值作必要的探讨与解构。结合当前在继电器控制电路转换为PLC程序控制电路的实践经验和发展性问题，着重对PLC程序替代继电器控制电路的方案设计与实施方法做详细的讨论与分析，旨在为电路控制技术的不断优化提供借鉴与参考。
关键词：PLC控制；继电器控制；转换；电路方案设计；实施方法
继电器作为在一种在特定条件下可以实现电路断开与导通灵活转换的重要控制开关，能够确保在简单逻辑判断功能之下对电路的有效隔离和准确控制。但随着我国电力系统和电气工程的不断发展，电路的控制逻辑开始变得渐益复杂，继电器控制技术就难以全面达到对电路的可靠、效率和灵活控制，进而就需要利用可编程控制器即PLC，结合其控制程序可联动存储与修改，能够高效、灵活而稳定控制复杂电路等的优点，有效实现了现代电路控制的经济性、准确性和多功用性，也就逐步替代了继电器，成为了现代电路控制的主要应用技术。
1.PLC程序控制原理概述及其与继电器控制的主要区别
1.1 PLC程序控制原理概述
可编程控制器（PLC）是在传统继电器接触控制的基础之上引入了微机等电子信息技术，其利用可编程的存储器以及中央处理器等设备实现了系统入出信息变换（程序编辑平台、自检和I/O刷新等[1]）与用户基于控制需要进行程序设计的有机结合；以此再配合可靠的物理模块（I/o模块和信息模块）实现信息的精准输入与刷新输出，从而形成了集合扫描输入采样、控制程序有效执行、应用与数据相适性刷新输出三个阶段为一体的循环控制流程，进而达到了对电路控制系统的有效简化，并大大提升了控制的效率、灵活性、功能性和经济性。
1.2 PLC程序控制特点及其替代继电器控制的主要价值
在目前PLC控制技术的应用中，梯形图是使用最为广泛的PLC编程语言，其采用的电路符号、表达编制与传统的继电器电路图具有很多相似的地方，因此能够在传统继电器控制设计的基础上实现更加简单而功能强大的编程设计对应转换。总的来说，PLC程序控制相较于继电器控制具有以下几个特点和价值：
（1）能够在传统继电器电路控制设计的基础之上实现控制线路系统的编程编制精简化转换，从而大大提升了电路转换、控制及运维的经济性和便捷性。
（2）PLC程序控制属于逻辑软控制，而继电器控制属于硬件接线连接控制。因此PLC能够极大改变继电器控制修改、更新、维修困难的现状，一旦产生控制问题，只需要检查和联动修改编程程序即可。
（3）相较于继电器的机械动作连锁控制，PLC的程序控制不仅指令执行速度快，而且控制效果更加稳定，不易受到环境、电器运行、触电寿命和可靠性等的干扰。
（4）PLC程序控制可以依据电路控制的实际需要进行灵活的编程，不仅实现了对任意继电器节点的无限制引用，还提升了诸如延迟控制、数量控制、继电器控制等诸多功能控制的精准性和稳定性，进而带来了控制灵活精准性和控制功能拓展性的有效结合[2]。
2.PLC程序替代继电器控制的电路方案设计与实施对策
鉴于PLC程序控制梯形图与传统继电器电路控制图存有很多想通的地方，再加上PLC相较于继电器更适用于对当前复杂电路的有效、稳定控制.因此，在当前的电路控制技术发展中，一方面会基于PLC技术实现对电路控制的编程方案设计，另一方面则会将传统的继电器控制电路转换为相对应的PLC梯形图，从而实现电路、电气控制水平的现代化、自动化和高效化提升。
2.1继电器控制电路转换为PLC梯形图的设计方法
实现PLC程序替代传统继电器控制，大体来说就是利用软件程序控制来取代传统的硬件配线控制。在传统电路图中，由于主电路无法全面被PLC程序取代，因此对于PLC编程使用，主要是对控制电路更改转换和优化设计。
2.1.1 继电器接线与PLC i/o编码的对应转换
由传统继电器控制电路图转换为PLC梯形图的第一个步骤，就将传统继电器电路控制中的被控装置（如接线器线圈、电磁阀和知识等），先行对应转换为其在PLC编程系统中所拟对应的外部 i/o端子输出编码，并对继电器外部输入组件（如传感器、按钮开关和行程开关等）进行a/b接点的对应转换。转换对应方式详见表一：
表一：继电器接线与PLC i/o编码的对应转换
2.1.2参考继电器接线图绘制相对应的PLC外部接线图
完成对于继电器接线与PLC i/o编码的对应转换，需要将继电器电路图中所采用的中间继电器、计时器和计数器等用相对应的PLC辅助继电器、定时器和计数器进行个替换[3]。然后就可以进行PLC外部接线图的对应绘制。下图图一为三相异步电动机正反转控制的主电路和继电器控制电路图，而图二则为与之功能相同的PLC程序控制的外部接线图。
图一：继电器控制电路图 图二：PLC外部接线图
将继电器控制电路体转换为PLC外部接线图，已经先实现接线和控制流程很大程度的精简，由图二可得其控制原理精简为：
1、按下启动按钮SB2，X0开启、通Y0电并自保，KM1线圈通电，电动机接成Y0型起动正转；按下启动按钮SB3则KM2线圈通电，电动机接成Y1型起动正转。
2、按下停止按钮SB1，X2开启，使KM1、KM2皆断电，电动机停止运行。
PLC外部接线图极大提升了控制的时效性和稳定性，而基于PLC外部接线图，就需要进行最终控制梯形图的设计与实施了。
2.1.3 PLC梯形图绘制与实施
在梯形图正式设计编程前，应对其I/o编码进行对应的分配，如停止按钮SB1对应为I0.0；KM1对应为Q0.0；。起动按钮SB2对应为I0.1KM2 对应为Q0.1；KM3对应为Q0.2。过载保护FR对应为I0.2，那么其所对应的梯形图即可设计为如图三所示。
图三：PLC梯形图
由图三可以得出，梯形图控制实施的基本原理为：
1.根据控制采集的输入数据，I0.1接通，Q0.0、Q0.2、M0.0通电并自保，电动机接成Y型起动，2s后，M0.0动作，使Q0.2断电，Q0.1通电吸合，电动机接成△型运行。
2.根据输出数据更新采样，停止按扭I0.0启动，电动机停止运行。
2.2 PLC编程控制电路方案的设计步骤与实施
与继电器转换为PLC编程控制线路的流程基本相似，PLC编程控制电路方案的设计主要包括（1）分析电路控制对象及其控制要求；（2）梳理输入输出设备，确定PLC I/O的点数；（3）选择相适应的PLC系统（机型、容量、输入输出模块、通信模块和电源等）；（4）分配PLC I/o点，并绘制PLC外部接线图；（5）PLC梯形图等程序的设计（在新设计的程序中，由于不需要实现对于继电器转换的便易性，可以采用其他程序图编制形式，实现更加灵活而功能多样的程序编制）；（6）程序模拟调试和硬件实施（主要是控制柜及内部接线图的设计、安装与调试[4]）等几个实施步骤。
3、结语
PLC程序替代继电器控制是现代电气工程逐步发展的必然趋势，为了实现PLC程序对于电路控制及电气控制可靠性、灵活性、功能性和简便性的必要辅助，就需要全面结合继电器控制的实施经验，基于现实电路控制的基本需求，进行更加精准而功能有效的PLC程序控制设计，从而为电气控制水平与电气线路运维品质的全面化提升奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]张惠生. PLC在传统继电器控制系统改造中的应用研究[J]. 北京建筑工程学院学报，2011，27（2）.
[2]单保峰. 基于PLC程序替代继电器控制电路方案的设计与实施[J]. 机械工程师，2015（2）：202-204.
[3]詹贵印. 浅谈继电器控制系统的PLC改造程序设计方法[J]. 品牌（下半月），2011（6）：149-149.
[4]何鹏. 热轧生产中用 PLC 代替继电器系统的设计方案探讨[J]. 商品与质量·学术观察，2012（9）.
论文作者:何忠宝
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/3
标签：继电器论文; 电路论文; 接线论文; 程序论文; 程序控制论文; 控制电路论文; 传统论文; 《基层建设》2019年第10期论文;