12. PLC与继电器控制系统的区别
PLC与继电器控制系统的区别
PLC正是为了克服继电器控制系统的局限性而诞生的。
我们可以通过一个生动的比喻来理解：
- 继电器控制系统 就像一套古老的机械式电话总机，需要接线员（继电器）通过物理插拔线缆（硬接线）来建立连接。改变功能需要重新接线，非常繁琐。
- PLC控制系统 就像一台现代的数字程控交换机或智能手机，通过软件编程来管理所有连接和逻辑。改变功能只需修改软件程序，硬件线路基本不动。
下面是一个详细的对比表格，清晰地展示两者的核心区别。
PLC vs 继电器控制系统：核心区别对比表
特性 | 继电器控制系统 | PLC控制系统 | 区别解读 |
控制方式 | 硬件逻辑（硬接线） | 软件逻辑（软编程） | 最本质的区别。继电器系统通过导线连接继电器、定时器等元件实现逻辑，改变功能必须重新接线。PLC通过内部程序实现逻辑，改变功能只需修改程序。 |
结构与体积 | 体积庞大、结构复杂 | 体积小巧、结构紧凑 | 一个复杂的继电器控制柜需要大量继电器，又大又重。而一个中型PLC就能实现相同甚至更复杂的功能，节省大量空间。 |
可靠性 | 较低 | 极高 | 继电器是机械触点，易磨损、氧化、烧毁，寿命有限。PLC是无触点的半导体元件，寿命长，抗干扰能力强。 |
灵活性与可扩展性 | 极差 | 极好 | 生产流程一变，继电器系统可能需要彻底重新设计和接线，工期长、成本高。PLC只需修改程序，甚至可以远程下载，响应速度极快。通过模块化扩展，能轻松增加I/O点或特殊功能。 |
功能 | 简单、基础 | 强大、复杂 | 继电器系统主要实现基本的逻辑（与、或、非）和简单延时。PLC除逻辑控制外，还能轻松处理模拟量、数学运算、数据通信、运动控制等复杂任务。 |
安装与布线 | 接线极其复杂，工作量巨大 | 布线大大简化，主要是电源和I/O线 | 继电器系统需要大量元件间的控制线。PLC系统布线规整，输入/输出设备直接接到PLC端子，省去了复杂的中间控制线路。 |
诊断与维护 | 困难、耗时 | 简单、快捷 | 继电器系统故障时，需要电工凭经验逐个检查继电器、触点、线路。PLC具有强大的自诊断功能，能通过编程软件实时监控程序运行，快速定位故障点，甚至提供具体报警信息。 |
成本 | 初始硬件成本可能较低 | 初始投资较高，但综合成本低 | 对于简单应用，继电器柜成本可能低于PLC。但对于复杂或需变更的系统，PLC在设计、安装、调试、维护、变更整个生命周期内的综合成本远低于继电器系统。 |
响应速度 | 取决于继电器线圈吸合时间（ms级） | 取决于CPU扫描周期（通常为ms或µs级） | 继电器触点的机械动作有延迟。PLC的电子扫描速度非常快，特别适合需要高速响应的应用。 |
一个简单的实例：电机启停控制
假设我们要实现一个电机的“启动-保持-停止”控制（即按一下启动按钮电机运行，按停止按钮电机停止）。
1. 继电器控制系统实现：
- 所需元件： 启动按钮（常开）、停止按钮（常闭）、接触器、热继电器、电源等。
- 工作原理： 需要用电线将这些元件的触点按照逻辑连接起来。按下启动按钮，电流通过停止按钮、启动按钮、热继电器触点，使接触器线圈得电，接触器的主触点吸合电机运转，同时它的一个辅助触点（自锁触点）并联在启动按钮两端实现自锁。按下停止按钮，电路断开，电机停止。
- 缺点： 如果要增加一个“延时启动”功能，就需要增加一个时间继电器并重新接线。
2. PLC控制系统实现：
- 硬件接线： 将启动按钮、停止按钮作为输入接到PLC的输入点，将接触器线圈作为输出接到PLC的输出点。硬件接线非常简单固定。
- 工作原理： 在PLC的编程软件中，用梯形图编写一个简单的自锁程序。
[启动按钮 I0.0]----[停止按钮 I0.1]----(电机接触器 Q0.0) | | |--[自锁触点 Q0.0]--|
- 优点： 如果要增加“延时10秒启动”功能，只需在程序中将定时器指令插入到控制逻辑中，硬件线路完全不用改动。
总结
PLC在灵活性、功能强大性、可靠性、可维护性等方面对继电器控制系统实现了全面的超越。它是工业控制从“电气化”走向“自动化”和“智能化”的关键一步。
在现代工业中，除了极其简单的应用外，继电器控制系统已基本被PLC所取代。PLC已经成为工业自动化控制的绝对主流和基石。