PLC继电器和晶体管输出的特点及使用中的注

1、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弹簧的拉力吸向铁芯，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，衔铁就会在弹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。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。2、继电器与晶体管输出的主要差别      由于继电器与晶体管工作原理的不同，导致了两者的工作参数存在了较大的差异，下面以艾默生EC系列PLC相关数据为例进行比较说明（输出口主要规格参见表1）      （1）驱动负载不同      继电器型可接交流220V或直流24V负载，没有极性要求；晶体管型只能接直流24V负载，有极性要求。      继电器的负载电流比较大可以达到2A，晶体管负载电流为0.2-0.3A。同时与负载类型有关，具体参见表1。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/5Vdc5mA（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，80VAY0、Y1：7.2W/24Vdc其他：12W/24Vdc电灯负载220Vac，100WY0、Y1：0.9W/24Vdc其他：1.5W/24Vdc响应时间ON-OFF最多20msY0、Y1：10us其他：0.5msOFF-ON最多20msY0、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（2）响应时间不同       继电器响应时间比较慢（约10ms-20ms），晶体管响应时间比较快，约0.2ms-0.5ms，Y0、Y1甚至可以达到10 us。（3）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，15VA1秒ON/1秒OFF320万次220VAC，30VA1秒ON/1秒OFF120万次220VAC，60VA1秒ON/1秒OFF30万次表2  继电器使用寿命3、继电器与晶体管输出选型原则继电器型输出驱动电流大，响应慢，有机械寿命，适用于驱动中间继电器、接触器的线圈、指示灯等动作频率不高的场合。晶体管输出驱动电流小，频率高，寿命长，适用于控制伺服控制器、固态继电器等要求频率高、寿命长的应用场合。在高频应用场合，如果同时需要驱动大负载，可以加其他设备（如中间继电器，固态继电器等）方式驱动。4、驱动感性负载的影响图2  驱动感性负载时产生的瞬间高压继电器控制接触器等感性负载的开合瞬间，由于电感具有电流具有不可突变的特点，因此根据U=L*(dI/dt)，将产生一个瞬间的尖峰电压在继电器的两个触点之间，该电压幅值超过继电器的触点耐压的降额；继电器采用的电磁式继电器，触点间的耐受电压是1000V（1min），若触点间的电压长期的工作在1000V左右的话，容易造成触点金属迁移和氧化，出现接触电阻变大、接触不良和触点粘接的现象。而且动作频率越快现象越严重。瞬间高压如下图2所示，持续的时间在1ms以内，幅值为1KV以上。晶体管输出为感性负载时也同样存在这个问题，该瞬时高压可能导致晶体管的损坏。因此当驱动感性负载时应在负载两端接入吸收保护电路。当驱动直流回路的感性负载（如继电器线圈）时，用户电路需并联续流二极管（需注意二极管极性）；若驱动交流回路的感性负载时，用户电路需并联RC浪涌吸收电路，以保护PLC的输出触点。

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