plc輸出型別選擇及其使用中的注意事項
摘要：本文簡要比較了plc的繼電器和電晶體兩種輸出型別的工作原理及特點,提出了在選型和使用中應注意的事項。
關鍵詞：plc輸出型別、繼電器、電晶體
1．引言
plc的輸出型別有繼電器和電晶體兩種型別，兩者的工作引數差別較大，使用前需加以區別，以免誤用而導致產品損壞。本文簡要介紹了繼電器和電晶體輸出的特點及使用中的注意事項。
2． 繼電器和電晶體輸出工作原理
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、觸點簧片等組成的（如圖1所示）。只要**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（常開觸點）吸合。
當線圈斷電後，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、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，是有觸點元件。
圖1 電磁式繼電器結構圖電晶體是一種電子元件，它是通過基極電流來控制集電極與發射極的導通。它是無觸點元件。
3． 繼電器與電晶體輸出的主要差別
由於繼電器與電晶體工作原理的不同，導致了兩者的工作引數存在了較大的差異，下面以艾默生ec系列plc相關資料為例進行比較說明（輸出口主要規格參見表1）
（1）驅動負載不同
繼電器型可接交流220v或直流24v負載，沒有極性要求；電晶體型只能接直流24v負載，有極性要求。
繼電器的負載電流比較大可以達到2a，電晶體負載電流為0.2-0.3a。同時與負載型別有關，具體參見表1。 表1 輸出埠規格
（2）響應時間不同
繼電器響應時間比較慢（約10ms-20ms），電晶體響應時間比較快，約0.2ms-0.5ms，y0、y1甚至可以達到10 us。
（3）使用壽命不同
繼電器由於是機械元件受到動作次數的壽命限制，且與負載容量有關，詳見表2，從表中可以看出，隨著負載容量的增加，觸點壽命幾乎按級數減少。電晶體是電子原件只有老化，沒有使用壽命限制。 表2 繼電器使用壽命
4．繼電器與電晶體輸出選型原則
繼電器型輸出驅動電流大，響應慢，有機械壽命，適用於驅動中間繼電器、接觸器的線圈、指示燈等動作頻率不高的場合。電晶體輸出驅動電流小，頻率高，壽命長，適用於控制伺服控制器、固態繼電器等要求頻率高、壽命長的應用場合。在高頻應用場合，如果同時需要驅動大負載，可以加其他裝置（如中間繼電器，固態繼電器等）方式驅動。
5． 驅動感性負載的影響
圖2 驅動感性負載時產生的瞬間高壓繼電器控制接觸器等感性負載的開合瞬間，由於電感具有電流具有不可突變的特點，因此根據u=l*(di/dt)，將產生乙個瞬間的尖峰電壓在繼電器的兩個觸點之間，該電壓幅值超過繼電器的觸點耐壓的降額；繼電器採用的電磁式繼電器，觸點間的耐受電壓是1000v（1min），若觸點間的電壓長期的工作在1000v左右的話，容易造成觸點金屬遷移和氧化，出現接觸電阻變大、接觸不良和觸點粘接的現象。而且動作頻率越快現象越嚴重。瞬間高壓如下圖2所示，持續的時間在1ms以內，幅值為1kv以上。
電晶體輸出為感性負載時也同樣存在這個問題，該瞬時高壓可能導致電晶體的損壞。
因此當驅動感性負載時應在負載兩端接入吸收保護電路。當驅動直流迴路的感性負載（如繼電器線圈）時，使用者電路需併聯續流二極體（需注意二極體極性）；若驅動交流迴路的感性負載時，使用者電路需併聯rc浪湧吸收電路，以保護plc的輸出觸點。plc輸出觸點的保護電路如圖3所示。
圖3 plc輸出觸點的保護電路6． 使用中應注意的事項
目前市場上經常出現繼電器問題的客戶現場有乙個共同的特點就是：出現故障的輸出點動作頻率比較快，驅動的負載都是繼電器、電磁閥或接觸器等感性負載而且沒有吸收保護電路。因此建議在plc輸出型別選擇和使用時應注意以下幾點：
（1） 一定要關注負載容量。輸出埠須遵守允許最大電流限制（如表1所示），以保證輸出埠的發熱限制在允許範圍。繼電器的使用壽命與負載容量有關，當負載容量增加時，觸點壽命將大大降低（如表2所示），因此要特別關注。
（2） 一定要關注負載性質。根據第4節的分析，感性負載在開合瞬間會產生瞬間高壓，因此表面上看負載容量可能並不大，但是實際上負載容量很大，繼電器的壽命將大大縮短，因此當驅動感性負載時應在負載兩端接入吸收保護電路。尤其在工作頻率比較高時務必增加保護電路。
從客戶的使用情況來看，增加吸收保護電路後的改善效果十分明顯。
根據電容的特性，如果直接驅動電容負載，在導通瞬間將產生衝擊浪湧電流，因此原則上輸出埠不宜接入容性負載，若有必要，需保證其衝擊浪湧電流小於規格（見表1）說明中的最大電流。
（3） 一定要關注動作頻率。當動作頻率較高時，建議選擇電晶體輸出型別，如果同時還要驅動大電流則可以使用電晶體輸出驅動中間繼電器的模式。當控制步進電機/伺服系統，或者用到高速輸出/pwm波，或者用於動作頻率高的節點等場合，只能選用電晶體型。
plc對擴充套件模組與主模組的輸出型別並不要求一致，因此當系統點數較多而功能各異時，可以考慮繼電器輸出的主模組擴充套件電晶體輸出或電晶體輸出主模組擴充套件繼電器輸出以達到最佳配合。
事實證明，根據負載性質和容量以及工作頻率進行正確選型和系統設計，輸出口的故障率明顯下降。
plc輸出電路(繼電器,電晶體,閘流體輸出)區別和注意事項
plc的輸出電路形式一般分為：繼電器輸出，電晶體輸出和閘流體輸出三種。弄清這三種輸出形式的區別，對於plc的硬體設計工作非常有必要。
下面以三菱plc為例，簡要介紹一下這三種輸出電路形式的區別和注意事項，其它公司的plc輸出電路形式也大同小異。
1、電晶體輸出電路
電晶體輸出電路形式相比於繼電器輸出響應快（一般在0.2ms以下），適用於要求快速響應的場合；由於電晶體是無機械觸點，因此比繼電器輸出電路形式的壽命長。
電晶體輸出型電路的外接電源只能是直接電源，這是其應用侷限的一方面。另外，電晶體輸出驅動能力要小於繼電器輸出，允許負載電壓一般為dc5v～30v，允許負載電流為0.2a～0.
5a。這兩點的使用電晶體輸出電路形式時要注意。
電晶體輸出電路的形式主要有兩種：npn和pnp型集電極開路輸出。如下圖所示：
圖2 npn集電極開路輸出
圖3 pnp集電極開路輸出
由以上兩圖可看出這兩種電晶體輸出電路形式的區別：npn型集電極開路輸出形式的公共端com只能接外接電源的負極，而pnp型的com端只能接外接電源的正極。
和繼電器輸出形式電路一樣，在驅動感性負載時也要在負載兩端反向併聯二極體（二極體的陰極接電源的正極）防止過電壓，保護plc的輸出電路。
2、繼電器輸出電路
這是plc輸出電路常見的一種形式，其電路形式如下圖所示。該種輸出電路形式外接電源既可以是直流，也可以是交流。
圖1 繼電器輸出
plc繼電器輸出電路形式允許負載一般是ac250v/50v以下，負載電流可達2a，容量可達80～100va（電壓×電流），因此，plc的輸出一般不宜直接驅動大電流負載（一般通過乙個小負載來驅動大負載，如plc的輸出可以接乙個電流比較小的中間繼電器，再由中間繼電器觸點驅動大負載，如接觸器線圈等）。
plc繼電器輸出電路的形式繼電器觸點的使用壽命也有限制（一般數十萬次左右，根據負載而定，如連線感性負載時的壽命要小於阻性負載）。此外，繼電器輸出的響應時間也比較慢（10ms）左右，因此，在要求快速響應的場合不適合使用此種型別的電路輸出形式（可以根據場合使用下面介紹的兩種輸出形式）。
當連線感性負載時，為了延長繼電器觸點的使用壽命，對於外接直流電源時的情況，通常應在負載兩端加過電壓抑制二極體（如上圖中並在外置繼電器線圈上的二極體）；對於交流負載，應在負載兩端加rc抑制器。
3、雙向
閘流體輸出電路
雙向閘流體輸出電路只能驅動交流負載，響應速度也比繼電器輸出電路形式要快，壽命要長。其電路形式如下圖所示：
圖4 雙向閘流體輸出
雙向閘流體輸出的驅動能力要比繼電器輸出的要小，允許負載電壓一般為ac85～242v；單點輸出電流為0.2a～0.5a，當多點共用公共端時，每點的輸出電流應減小（如單點驅動能力為0.
3a的雙向閘流體輸出，在4點共用公共端時，最大允許輸出為0.8a/4點）。
注意：為了保護閘流體，通常在plc內部電路閘流體的兩端並接rc阻容吸收元件（一般為0.015uf/22ω左右）和壓敏電阻，因此在閘流體關斷時，plc的輸出仍然有1～2ma的開路漏電流，這就可能導致一些小型繼電器在plc輸出off時無法關斷的情況。
PLC的電晶體輸出和繼電器輸出的區別
1.負載電壓 電流型別不同 負載型別 電晶體只能帶直流負載，而繼電器帶交 直流負載均可。電流 電晶體電流0.2a 0.3a，繼電器2a。電壓 電晶體可接直流24v 一般最大在直流30v左右，繼電器可以接直流24v或交流220v。2.負載能力不同 電晶體帶負載的能力小於繼電器帶負載的能力，用電晶體時，...
PLC輸出電路 繼電器,電晶體,閘流體輸出 區別和注意事項
plc的輸出電路形式一般分為 繼電器輸出，電晶體輸出和閘流體輸出三種。弄清這三種輸出形式的區別，對於plc的硬體設計工作非常有必要。下面以三菱plc為例，簡要介紹一下這三種輸出電路形式的區別和注意事項，其它公司的plc輸出電路形式也大同小異。1 電晶體輸出電路 電晶體輸出電路形式相比於繼電器輸出響應...
plc繼電器輸出和電晶體的區別
繼電器輸出 優點是不同公共點之間可帶不同的交 直流負載，且電壓也可不同，帶負載電流可達2a 點 但繼電器輸出方式不適用於高頻動作的負載，這是由繼電器的壽命決定的。其壽命隨帶負載電流的增加而減少，一般在幾十萬次至jl百萬次之間，有的公司產品可達1000萬次以上，響應時間為10ms。2 閘流體輸出 帶負...