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PLC与电气控制

作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业

控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字

控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、

过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控

制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。

可编程控制器，简称PLC（ProgrammablelogicController）,是指以计算

机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International

ElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是

一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编

制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算

术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的

机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一

个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技

术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的

可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些

使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使

用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点

已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自

我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编

入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自

诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于

各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数

据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使

PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力

的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，

编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器

电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器

电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从

事工业控制打开了方便之门。

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系

统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设

备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，

功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设

备。

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制

造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳

为如下几类。

在许多的工厂之中相信三相异步电动机的运用是必不可少的，对于电力系统

相对严密的工厂而言容量小的电动机才允许直接启动，而容量大的电动机在直接

启动时其启动电流是其额定电流的4到8倍，所以一般都采用降压启动的方式，

即启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，启动后再恢复到额定电压下运行。

由于电枢电流和电压成正比所以降低启动电压即可降低启动电流，不至于在启动

瞬间造成由于电流大而产生过大的电压降，从而对电网电压造成影响。

降压启动的方法有定子绕组串电阻（或阻抗）、星形-三角形（Y/△）、自耦

变压器和使用软启动器等，而最常用的方法就是Y/△降压启动和软启动器。在

工厂中最常用的就是Y/△降压启动，下面介绍的就是Y/△降压启动的方法及原

理。

1.当负载对电动机启动力矩无严格要求又要限制电动机启动电流且电机满

足380V/Δ接线条件才能采用星三角启动方法；

2.该方法是：在电机启动时将电机接成星型接线,当电机