关于PLC输出类型的选择及使用中的注意事项

　1. 引言

　　科技发展到当今，对PLC的应用已经非常多了。今天我们来介绍PLC的输出类型继电器和晶体管。它们两者的工作参数差别较大，使用前需加以区别，以免误用而导致产品损坏。本文简要介绍了继电器和晶体管输出的特点及使用中的注意事项。

　　2. 继电器和晶体管输出工作原理

　　继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的（如图1所示）。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回d簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在d簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。从继电器的工作原理可以看出，它是一种机电元件，通过机械动作来实现触点的通断，是有触点元件。

　　图1 电磁式继电器结构图

　　晶体管是一种电子元件，它是通过基极电流来控制集电极与发射极的导通。它是无触点元件。

　　3. 继电器与晶体管输出的主要差别

　　（1）继电器输出

　　优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A／点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决 定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至Jl百万次之间，有的公司产品可达1000万次以上，响应时间为10ms。

　　（2）晶体管输出

　　最大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带 DC 5-30V的负载，最大输出负载电流为0.5A/点，但每4点不得大于0.8A。

　　当你的系统输出频率为每分钟6次以下时，应首选继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为10次／min以下时，既可采用继电器输出方式；也可采用PLC输出驱动达林顿三极管（5-10A），再驱动负载，可大大减小。

　　继电器 

    优点：交流及直流负载都可以驱动；负载额定电流大；

　　缺点：动作频率不能太高，同时继电器是有寿命的，一般100万次；

　　晶体管

    优点：动作频率可以达到几百KHZ，无触点，因此不存在机械寿命的说法；

　　缺点：只能接直流负载（一般DC30V以下），电流比较小；

　　双向可控硅（晶闸管输出）：只能接交流的负载，动作频率比较高，寿命长，但负载的额定电流也比较小

　　晶体管主要用于定位控制，要用晶体的输出来发出脉冲。而继电器是不能用发出脉冲的，也就不能定位控制了。如果用继电器去控制定位伺服或是步进的话就还要加定位模块，经济上不划算。而用一个晶体管输出的就可以控制伺服等。就这么回事。  依据生产工艺要求，各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动停止应采用晶体管输出，它适应于高频动作，并且响应时间短；如果PLC 系统输出频率为每分钟6 次以下，应首选继电器输出，采用这种方法，输出电路的设计简单，抗干扰和带负载能力强。

　　1.负载电压、电流类型不同

　　负载类型：晶体管只能带直流负载，而继电器带交、直流负载均可。

　　电流：晶体管电流0.2A-0.3A，继电器2A。

　　电压：晶体管可接直流24V（一般最大在直流30V左右，继电器可以接直流24V或交流220V。

　　2.负载能力不同

　　晶体管带负载的能力小于继电器带负载的能力，用晶体管时，有时候要加其他东西来带动大负载（如继电器，固态继电器等）。

 

项目

继电器输出端口

晶体管输出端口

外部电源

250Vac、30Vdc以下

5～24Vdc

电路绝缘

继电器机械绝缘

光耦绝缘

动作指示

继电器输出触点闭合指示灯点亮

光耦被驱动时指示灯点亮

开路时漏电流

/

小于0.1mA/30Vdc

最小负载

2mA/5Vdc

5mA（5～24Vdc）

最大输出电流

电阻负载

2A/1点；
8A/4点组公共端；
8A/8点组公共端

Y0、Y1：0.3A/1点
其他：0.3A/1点
0.8A/4点
1.2A/6点
1.6A/8点
8点以上每增加1点允许总电流增加0.1A

感性负载

220Vac，80VA

Y0、Y1：7.2W/24Vdc
其他：12W/24Vdc

电灯负载

220Vac，100W

Y0、Y1：0.9W/24Vdc
其他：1.5W/24Vdc

响应时间

ON-OFF

最多20ms

Y0、Y1：10us
其他：0.5ms

OFF-ON

最多20ms

Y0、Y1最高输出频率

/

每通道100kHz

输出公共端

Y0－COM0；Y1－COM1；Y2以后至多每8个端口使用1个公共端，每个公共端之间彼此隔离

熔断器保护

无

表1 输出端口规格

　　3.晶体管过载能力小于继电器过载的能力

　　一般来说，存在冲击电流较大的情况时（例如灯泡、感性负载等），晶体管过载能力较小，需要降额更多。

　　4.晶体管响应速度快于继电器

　　继电器输出型原理是CPU驱动继电器线圈，令触点吸合，使外部电源通过闭合的触点驱动外部负载，其开路漏电流为零，响应时间慢（约10ms）。

　　晶体管输出型原理是CPU通过光耦合使晶体管通断，以控制外部直流负载，响应时间快（约0.2ms甚至更小）。晶体管输出一般用于高速输出，如伺服／步进等，用于动作频率高的输出：如温度ＰＩＤ控制， 主要用在步进电机控制，也有伺服控制，还有电磁阀控制（阀动作频率高）。

　　5.在额定工作情况下，继电器有动作次数寿命，晶体管只有老化没有使用次数限制

　　继电器是机械元件所以有动作寿命，晶体管是电子元件，只有老化，没有使用次数限制。继电器的每分钟开关次数也是有限制的，而晶体管则没有。

　　6.使用寿命不同

　　继电器由于是机械元件受到动作次数的寿命限制，且与负载容量有关，详见表2，从表中可以看出，随着负载容量的增加，触点寿命几乎按级数减少。晶体管是电子原件只有老化，没有使用寿命限制。

 

负荷容量

动作频率条件

触点寿命

220VAC，15VA

1秒ON/1秒OFF

320万次

220VAC，30VA

1秒ON/1秒OFF

120万次

220VAC，60VA

1秒ON/1秒OFF

30万次

表2  继电器使用寿命

　　7.价格不同

　　晶体管输出的价格稍贵一点。