一、電器控制系統(tǒng)與plc控制系統(tǒng)
1. 電器控制系統(tǒng)的組成
通過第一章的學(xué)習(xí)可知，任何一個電器控制系統(tǒng)，都是由輸入部分、輸出部分和控制部分組成，如圖1所示。
圖1 電器控制系統(tǒng)的組成
其中輸入部分是由各種輸入設(shè)備，如按鈕、位置開關(guān)及傳感器等組成；控制部分是按照控制要求設(shè)計的，由若干繼電器及觸點構(gòu)成的具有一定邏輯功能的控制電路；輸出部分是由各種輸出設(shè)備，如接觸器、電磁閥、指示燈等執(zhí)行元件組成。電器控制系統(tǒng)是根據(jù)操作指令及被控對象發(fā)出的信號，由控制電路按規(guī)定的動作要求決定執(zhí)行什么動作或動作的順序，然后驅(qū)動輸出設(shè)備去實現(xiàn)各種操作。由于控制電路是采用硬接線將各種繼電器及觸點按一定的要求連接而成，所以接線復(fù)雜且故障點多，同時不易靈活改變。
2. plc控制系統(tǒng)的組成
由plc構(gòu)成的控制系統(tǒng)也是由輸入、輸出和控制三部分組成，如圖2所示。
圖2 plc控制系統(tǒng)的組成
從圖中可以看出，plc控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分和電器控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分基本相同，但控制部分是采用“可編程”的plc，而不是實際的繼電器線路。因此，plc控制系統(tǒng)可以方便地通過改變用戶程序，以實現(xiàn)各種控制功能，從根本上解決了電器控制系統(tǒng)控制電路難以改變的問題。同時，plc控制系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)邏輯運算，還具有數(shù)值運算及過程控制等復(fù)雜的控制功能。
二、plc的等效電路
從上述比較可知，plc的用戶程序（軟件）代替了繼電器控制電路（硬件）。因此，對于使用者來說，可以將plc等效成是許許多多各種各樣的“軟繼電器”和“軟接線”的集合，而用戶程序就是用“軟接線”將“軟繼電器”及其“觸點”按一定要求連接起來的“控制電路”。
為了更好的理解這種等效關(guān)系，下面通過一個例子來說明。如圖3所示為三相異步電動機單向起動運行的電器控制系統(tǒng)。其中，由輸入設(shè)備sb1、sb2、fr的觸點構(gòu)成系統(tǒng)的輸入部分，由輸出設(shè)備km構(gòu)成系統(tǒng)的輸出部分。
圖3 三相異步電動機單向運行電器控制系統(tǒng)
a）主電路 b）控制電路
如果用plc來控制這臺三相異步電動機，組成一個plc控制系統(tǒng)，根據(jù)上述分析可知，系統(tǒng)主電路不變，只要將輸入設(shè)備sb1、sb2、fr的觸點與plc的輸入端連接，輸出設(shè)備km線圈與plc的輸出端連接，就構(gòu)成plc控制系統(tǒng)的輸入、輸出硬件線路。而控制部分的功能則由plc的用戶程序來實現(xiàn)，其等效電路如圖4所示。
圖4 plc的等效電路
圖中，輸入設(shè)備sb1、sb2、fr與plc內(nèi)部的“軟繼電器”x0、x1、x2的“線圈”對應(yīng)，由輸入設(shè)備控制相對應(yīng)的“軟繼電器”的狀態(tài)，即通過這些“軟繼電器”將外部輸入設(shè)備狀態(tài)變成plc內(nèi)部的狀態(tài)，這類“軟繼電器”稱為輸入繼電器；同理，輸出設(shè)備km與plc內(nèi)部的“軟繼電器”y0對應(yīng)，由“軟繼電器”y0狀態(tài)控制對應(yīng)的輸出設(shè)備km的狀態(tài)，即通過這些“軟繼電器”將plc內(nèi)部狀態(tài)輸出，以控制外部輸出設(shè)備，這類“軟繼電器”稱為輸出繼電器。
因此，plc用戶程序要實現(xiàn)的是：如何用輸入繼電器x0、x1、x2來控制輸出繼電器y0。當控制要求復(fù)雜時，程序中還要采用plc內(nèi)部的其它類型的“軟繼電器”，如輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等，以達到控制要求。
要注意的是，plc等效電路中的繼電器并不是實際的物理繼電器，它實質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)。單元狀態(tài)為“１”，相當于繼電器接通；單元狀態(tài)為“０”，則相當于繼電器斷開。因此，我們稱這些繼電器為“軟繼電器”。
三 、plc控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的區(qū)別
plc控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)相比，有許多相似之處，也有許多不同。不同之處主要在以下幾個方面：
1）從控制方法上看，電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴展性受到很大限制。而plc采用了計算機技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且plc所謂“軟繼電器”實質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點數(shù)量是無限的，plc系統(tǒng)的靈活性和可擴展性好。
2）從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而plc的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。
3）從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作以實現(xiàn)控制，工作頻率低，機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。而plc通過程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制的，速度快， 程序指令執(zhí)行時間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點抖動問題。
4）從定時和計數(shù)控制上看，電器控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。而plc采用半導(dǎo)體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且plc具有計數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計數(shù)功能。
5）從可靠性和可維護性上看，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護性較差。而plc大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成，其壽命長、可靠性高，plc還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護提供了方便。