PLC继电器触点的使用解析

任福建

(中原输油气分公司，山东 德州 253020)

0 引言

操作简便的PLC在工业环境下应用的工业控制计算机被越来越多地在各行各业中使用[1]。

但目前从使用中来看，很多人对PLC外部输入/输出设备的使用及分析和PLC继电器及其触点的使用及分析还存在一些不足之处，从而给程序编制及分析带来了不少麻烦。PLC程序中的继电器又叫“软继电器”，从计算机概念的角度来讲，它们只是PLC存储器中元件映像寄存器中的存储单元或存储位[2]。以辅助继电器为例，如果其对应的存储单元或存储位为0状态，那么梯形图中其对应的线圈“断电”，线圈的常开触点断开，常闭触点闭合，称该辅助继电器为0状态，或称该辅助继电器为 OFF(断开)。其对应的存储单元如果为1状态，那么梯形图中其对应的线圈“得电”，线圈的常开触点闭合，常闭触点断开，称该辅助继电器为1状态，或称该辅助继电器为ON(闭合)[3]。本文借助电机起停自锁控制电路[4]对PLC继电器及其触点的使用进行了详细分析，希望能给读者一个清楚的说明。

为了更好地分析与理解PLC程序处理输入、输出信号的过程，抛开I/O定义、地址分配、梯形图编制、程序调试等过程，简单直接的透视外部设备与程序的关系。

分析PLC控制及其继电器触点的使用问题，首先要处理好现实与虚拟的关系问题，也就是硬件方面与软件方面是如何衔接的问题。现实即实际的外部设备及连接到PLC模块端子的线路，虚拟即PLC内部不以物理实体存在的“软继电器”，而是仅存在于程序中的符号标志[5]。再从硬件方面来看，PLC外部设备配置是可变的;从软件方面来看，PLC程序也是可编辑、可修改的。

本文通过对一个常见的电机起停自锁控制电路及其梯形图程序进行详细分析，进而解释了在PLC中继电器及其常开、常闭触点是如何工作的。

1 电机起停自锁电路分析

图1中，与PLC输入模块端子 X1连接的按钮开关作为“启动”按钮，属常开型触点，它对应到PLC梯形图程序中的常开触点X1;与X2连接的作为“停止”按钮，属常开型触点，它对应到PLC梯形图程序中的常闭触点X2;与PLC输出模块端子Y1连接的M1作为电机控制接触器线圈，它对应到PLC梯形图程序中的输出线圈Y1。这种对应是因为电路控制逻辑的需要。在梯形图程序中，还有另外一个常开触点是Y1，它是作为输出线圈Y1的常开触点。可以看到在PLC梯形图程序中，常闭触点 X2被标记，表明程序梯级在此导通，程序梯级在此导通是因为这个触点处于不被激活的状态，即处于常闭的状态。其他两个常开触点X1、Y1也处于不被激活的状态，即处于常开的状态，程序梯级在此不导通，所以整个程序梯级不导通。

按住启动按钮(启动按钮被激活)，见图2，则输入端子X1被激活，得电，X1对应的 PLC中的虚拟线圈X1得电，则梯形图程序中线圈X1的常开触点X1闭合，“电流”通过已经导通的常闭触点X2被送到线圈Y1，线圈Y1得电后，使能与输出端子Y1连接的接触器线圈，220伏交流电就被送到电机上，电机开始转动，同时，梯形图程序中线圈Y1的常开触点Y1闭合，“电流”就源源不断的供给线圈 Y1，电机就持续转动，这样电路就实现了自锁控制。

图1 电机起停自锁控制电路示意图及其PLC梯形图程序

图2 启动按钮被按下(被激活)的电路示意图及其PLC梯形图程序

松开启动按钮(启动按钮未被激活，即保持常态)，见图3，则输入端子X1失电，X1对应的PLC中的虚拟线圈X1失电，则梯形图程序中线圈 X1的常开触点 X1断开，返回常态，即保持断开，但是电机将一直转，因为线圈Y1关联的常开触点Y1持续闭合，从而不断提供电流给线圈 Y1，保持了线圈 Y1输出一直被激活。

为了停止电机，必须按下停止按钮(停止按钮被激活)，见图4，则停止按钮与输入端子X2之间的电路导通，输入端子X2被激活，得电，X2对应的PLC中的虚拟线圈 X2得电，则梯形图程序中线圈X2的常闭触点X2断开，程序梯级即在此处断开，切断了到线圈Y1的“电流”，输出端子Y1不再保持激活，接触器线圈M1断电，电机则停转。

当停止按钮被松开(即停止按钮与输入端子X2之间的电路断开)，见图5，那么输入端子X2不再被激活，即失电，X2对应的PLC中的虚拟线圈X2失电，则梯形图程序中线圈 X2的常闭触点X2闭合，即返回常态，保持闭合。

图3 启动按钮被松开(未被激活)的电路示意图及其PLC梯形图程序

图4 停止按钮被按下(被激活)的电路示意图及其PLC梯形图程序

2 电机启动自锁电路改进

图5 停止按钮被松开(未被激活)的电路示意图及其PLC梯形图程序

需要指出的是:“故障 －安全”的设计理念在继电器控制系统和PLC逻辑控制系统中的要求是一致的[6]。我们应该首先考虑如果被控设备的线路故障(断开)的情况下，如何进行控制，在电机起停自锁控制电路的例子中有一个问题:如果连接“停止按钮”与输入端子X2的导线断开了，“停止按钮”没法去激活输入端子X2，使它得电，也就不能使PLC程序中的虚拟继电器线圈X2得电，那么线圈对应的常闭触点X2将一直保持吸合，因此电路将一直导通，那么将无法停止电机。

解决问题的方法是:将程序中的常开触点X2与真实的“停止按钮”的逻辑进行颠倒，见图6。

常闭型的“停止”按钮未被激活(没有被按下)，PLC输入端子X2则保持被激活，其对应的PLC中的虚拟线圈X2一直得电，这样，程序中的常开触点X2将保持闭合。这同样可以使电机在“启动”按钮被按下，输入端子X1得电，常开触点X1闭合的情况下启动，并且在“启动”按钮松开后，保持一直运转。当“停止”按钮被激活/被按下(“停止”按钮与输入端子 X2之间的电路断开)，输入端子X2断电，常开触点X2断开。

3 安全设计理念

电路进行修改后，如果“停止”按钮与输入端子X2之间的输入导线出现断开、断裂等异常情况，那么常开触点X2将断开，电机将停转，这样跟“停止”按钮被按下是一样的结果。这是更安全的设计，无论“停止”按钮的导线在哪里发生断路，都将直接导致电机停机，不像以前的设计，如果“停止”电路出现断路，不能停止电机[7]。

图6 符合故障-安全设计理念的电机起停自锁控制电路示意图及其PLC梯形图程序

这样看来，在实际操作上原有电路和修改后的电路并没有什么不同，但是从安全角度来说，后者比前者却更符合要求。因此，在设计PLC控制系统时，安全因素也是一个必须要考虑的重要因素。

4 结束语

初学者对于PLC的基本应用易于掌握，但要做到灵活使用PLC外部设备和PLC继电器进行编程仍需要仔细分析和领会其中的逻辑关系，从而使编写出的程序逻辑清楚，可读性增强。

[1]齐蓉，肖维荣.可编程控制器技术[M].北京:电子工业出版社，2009.

[2]王成福.可编程序控制器及其应用[M].北京:机械工业出版社，2006.

[3]赵俊生，樊文欣.电机与电气控制及 PLC[M].北京:电子工业出版社，2009.

[4]周顺荣.电机学[M].北京:科学出版社，2002.

[5]魏伟.PLC控制技术与应用工艺与设备[M].北京:中国轻工业出版社，2010.

[6]阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统——运动控制系统[M].北京:机械工业出版社，2010.

[7]戈宝军.电机学[M].北京:中国电力出版社，2010.