繼電器控制系統
繼電器控制系統
繼電器控制系統一般由主令電器、接觸器、繼電器和導線等部分組成，可以把繼電器看做電磁開關。給線圈加一個電壓，產生一個磁場，該磁場使繼電器的觸點閉合。觸點被看做是開關，它們允許電流流過，從而將主電路閉合。
在繼電器控制系統中，要完成一個控制任務，需由導線將各種輸入設備（按鈕、控制開關、限位開關、感測器等）與若干中間繼電器、時間繼電器、計數繼電器等組成的具有一定邏輯的控制電路相連接，然後通過輸出設備（接觸網、電磁閥等執行元件）去控制被控對象動作或運行，這種控制系統稱做接線控制系統，所實現的邏輯稱為布線邏輯，即輸入對輸出的控制作用是通過“接線程序”來實現的。在這種控制系統中，控制要求的變更或修改必須通過改變控制電路的硬接線來完成。因此，雖然其結構簡單易懂，在工業控制領域中被長期廣泛使用，但設備體積大、動作速度慢、功能單一、接線複雜、通用性和靈活性差，已愈來愈不能滿足現代生產中生產過程及工藝複雜多變的控制要求。
繼電器用於控制電路，電流小，沒有滅弧裝置，可在電量或非電量的作用下動作。它由電磁線圈、鐵芯、觸點和複位彈簧組成。
繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統（又稱輸入迴路）和被控制系統（又稱輸出迴路），通常應用於自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“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。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（動合輸觸電）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力下返回到原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（動斷觸點）吸合。這樣通過吸合、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，是觸電元件。
接觸器的結構和工作原理與繼電器的基本相同，接觸器也是利用電磁吸力的原理工作的，主要有觸頭系統、電磁系統、滅弧裝置、支架底座、外殼組成。它用於主電路，電流大，有滅弧裝置，一般只能在電壓作用下動作。電磁機通常包括吸引線圈、鐵芯和銜鐵三部分。
電動機長期過載、頻繁啟動、欠電壓、斷相運行均會引起過電流。熱繼電器是過載保護特性的過電流繼電器，它是利用電流的熱效應來切斷電路的保護電器。它在控制電路中，用作電動機的過載保護和斷相保護，既能保證電動機不超過容許的過載，又可以最大限度的保證電動機的過載能力。當然，首先要保證電動機的正常工作。
時間繼電器是一種實現觸點延時接通或斷開的自動控制電器，其種類很多，常用的有電磁式、電子式、鐘錶式、電動機式時間繼電器。時間繼電器的延時動作，區別於一般的固有動作時間。
速度繼電器用來感受轉速。它的感受部分主要包括轉子和定子兩大部分，執行機構是觸頭系統。當被控電機轉動時，帶動繼電器轉子以同樣的速度旋轉而產生電磁轉矩，使定子克服外界反作用力轉動一定角度，轉速越高，角度越大。當轉速高於設定值時，觸點又復原。速度繼電器常用於電機的降壓啟動和反接制動。
按鈕是手動控制電器的一種，用來發出信號和接通或斷開控制電路。
萬能轉換開關用來選擇工作狀態，轉換測信號迴路，控制小容量電機。不同型號的萬能轉換開關，其手柄有不同的擋位（操作位置），其各觸點的分合狀態與手柄所處的擋位有關。
接近開關分為電感式和電容式兩種。
電感式接近開關的感應是一個具有鐵氧化磁芯的電感線圈，只能用於檢測金屬體。振蕩器在感應表面產生一個交變磁場，當金屬塊接近感應頭時，金屬中產生的渦流吸收了振蕩的能量，使振蕩減弱以至停振，因而產生振蕩和停振兩種信號，經整形放大器轉換成二進位的開關信號，從而起到“開”、“關”的控制作用。常用的電感式接近開關型號有L11、LJ2等系列。
電容式接近開關的感應頭是一個圓形平板電極，與振蕩電路的地線形成了一個分佈電容，當有導體或其它介質接近感應頭時，電容量增大而使振蕩停振，經整形放大器輸出電信號。電容式接近開關既能檢測金屬，又能檢測非金屬及液體。常用的電容式接近開關型號有LXJ15、TC等系列。
紅外線光電開關分為反射式和對射式兩種。
反射式光電開關是利用物體對光電開關的紅外線反射回去，由光電開關接收，從而判斷是否有物體存在。如果有物體存在，光電開關接收到紅外線，其觸點動作，否則其觸點複位。它有三根連接線，分別連接直流電源的正極、負極、OUT（輸出信號），當與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。需要注意檢測距離不要離光電開關太近，否則光電開關不能動作。
對射式光電開關由分離的發射器和接收器組成。當無遮擋物時，接收到發射器發出的紅外線，其觸點動作；當有物體擋住時，接收器便接收不到紅外線，其觸點複位。對射式光電開關的輸出狀態一般為NPN輸出，輸出晶體管的動作狀態可分為入光時ON和遮光時ON兩種。
PLC和繼電器控制系統是相輔相成，直到現在繼電器從來沒有停止進一步的發展，包括SIEMENS在內從來沒有承諾普通PLC是安全的，如：設備的安全控制（停電、重起、人身防護）都是由專門安全繼電器來保證，所以至今歐洲還有許多專門生產商在生產、研發。
一個繼電器控制系統和PLC控制系統都是由輸入部分、輸出部分和控制部分組成。PLC的梯形圖與繼電器控制電路圖十分相似，主要原因是PLC梯形圖大致沿用了繼電器控制的電路元器件符號。
繼電器控制系統由器件和導線連接而成，具有結構簡單、成本低等優點，同時由於原理簡單，對工程技術人員來說易於掌握。但繼電器控制系統對於複雜系統，整個系統的設計和安裝的工作量就特別大，有時變得不可能完成。機械觸點的物理接觸容易帶來損壞；接線也易受振動等影響，可靠性會變差。
由於控制作用是通過器件的連接來實現的，當需要改變控制作用時，就需要改變硬體接線，對控制系統的維護性和升級很不利。
但繼電器的動作對於控制系統來說，是一種可靠的機械隔離，所以經常和其他控制裝置（如可編程式控制制器）配合使用。
1、功能強，性能價格比高
一台小型PLC內有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現非常複雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價格比。可篇程序控制器可以通過通信聯網，實現分散控制，集中管理。
2、硬體配套齊全，用戶使用方便，適應性強
可編程序控制器產品已經標準化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬體裝置供用戶選用。用戶能靈活方便的進行系統配置，組成不同的功能、不規模的系統。楞編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有很強的帶負載能力，可以直接驅動一般的電磁閥和交流接觸器。
3、可靠性高，抗干擾能力強
傳統的繼電器控制系統中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由於觸點接觸不良，容易出現故障，PLC用軟體代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬體，接線可減少互繼電器控制系統的1/10--1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。
PLC採取了一系列硬體和軟體抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數萬小時以上，可以直接用於有強烈干擾的工業生產現場，PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業控制設備之一。
4、系統的設計、安裝、調試工作量少
PLC的梯形圖程序一般採用順序控制設計方法。這種編程方法很有規律，很容易掌握。對於複雜的控制系統，梯形圖的設計時間比設計繼電器系統電路圖的時間要少得多。
PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試，輸入信號用小開關來模擬，通過PLC上的發光二極體可觀察輸出信號的狀態。完成了系統的安裝和接線后，在現場的統調過程中發現的問題一般通過修改程序就可以解決，系統的調試時間比繼電器系統少得多。
5、編程方法簡單
梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，並用來編製用戶程序。
梯形圖語言實際上是一種面向用戶的一種高級語言，可編程序控制器在執行梯形圖的程序時，用解釋程序將它“翻譯”成彙編語言后再去執行。
6、維修工作量少，維修方便
PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執行機構發生故障時，可以根據PLC上的發光二極體或編程器提供的住處迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。
7、體積小，能耗低
對於複雜的控制系統，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型PLC的體積相當於幾個繼電器大小，因此可將開關櫃的體積縮小到原來的確1/2-1/10。
PLC的配線比繼電器控制系統的配線要少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時，可以減少大量費用。
繼電器的控制是採用硬體接線實現的，是利用繼電器機械觸點的串聯或並聯極延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。
PLC採用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。
2.控制速度
繼電器控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現象。
PLC是由程序指令控制半導體電路來實現控制，速度快，微秒級，嚴格同步，無抖動。
3.延時控制
繼電器控制系統是靠時間繼電器的滯后動作實現延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環境影響大，調整時間困難。
總的來說，繼電器控制系統是針對一定的生產機械、固定的生產工藝設計的，採用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的邏輯控制、定時和計數等功能。一旦生產工藝過程改變，則控制櫃必須重新設計，重新配線。傳統的繼電器控制系統被PLC所取代已是必然趨勢。PLC由於應用了微電子技術和計算機技術，所以各種控制功能都是通過軟體來實現的，只要改變程序並改動少量的接線端子，就可適應生產工藝的改變。從適應性、可靠性和安裝維護等各方面比較，PLC都有顯著的優勢。因此，PLC控制系統將取代大多數傳統的繼電器控制系統。
