继电器

继电器（共13篇）

继电器 篇1

电磁继电器的简介

电磁继电器是由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。电磁继电器还可以实现远距离控制和自动化控制。

如图所示，A是电磁铁，B是衔铁，C是弹簧，D是动触点，E是静触点。电磁继电器工作电路可分为低压控制电路和高压工作电路组成。

控制电路是由电磁铁A、衔铁B、低压电源E1和开关组成;工作电路是由小灯泡L、电源E2和相当于开关的静触点、动触点组成。连接好工作电路，在常态时，D、E间未连通，工作电路断开。用手指将动触点压下，则D、E间因动触点与静触点接触而将工作电路接通，小灯泡L发光。

闭合开关S，衔铁被电磁铁吸下来，动触点同时与两个静触点接触，使D、E间连通。这时弹簧被拉长，观察到工作电路被接通，小灯泡L发光。断开开关S，电磁铁失去磁性，对衔铁无吸引力。衔铁在弹簧的拉力作用下回到原来的位置，动触点与静触点分开，工作电路被切断，小灯泡L不发光。

电磁继电器的应用

电磁继电器可以通过低电压、弱电流控制高电压、强电流电路，还可实现远距离操纵和生产自动化，在现代生活中起着越来越重要的作用。它的应用很广泛，具体表现为：

1、家用电器

空调继电器主要用于控制压缩机电动机、风扇电动机和冷却泵电动机，以执行相关的控制功能。

2、汽车领域

比较常见的继电器有：启动电动机的启动继电器、嗽叭继电器、电动机或发电机断路继电器、充电电压和电流调节继电器、转变信号闪光继电器、灯光亮度控制继电器以及空调控制继电器、推拉门自动开闭控制继电器;玻璃窗升降控制继电器。

3、工业控制继电器

主要的控制功能由通用交流继电器完成。通常由按纽或限位开关驱动继电器。继电器的触点可以控制电磁阀、较大的启动电机以及指示灯。

继电器 篇2

关键词：继电器,工作原理,应用

继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx, 继电器的输出信号立刻从y=0跳跃到y=ym, 即常开触点从断到通。一旦触点闭合, 输入量x继续增大, 输出信号y将不再起变化。当输入量x从某一大于xx值下降到xf, 继电器开始释放, 常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性, 也叫继电器的输入-输出特性。

释放值xf与动作值xx的比值叫做反馈系数, 即Kf=xf/xx触点上输出的控制功率Pc与线圈吸收的最小功率P0之比叫做继电器的控制系数, 即Kc=PC/P0当输入量 (如电压、电流、温度等) 达到规定值时, 使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量 (如电流、电压、频率、功率等) 继电器及非电气量 (如温度、压力、速度等) 继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。

一、继电器 (relay) 的工作原理和特性

1、电磁继电器的工作原理和特性

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。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) 释放。这样吸合、释放, 从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点, 可以这样来区分:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点, 称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

2、热敏干簧继电器的工作原理和

特性

热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁, 而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。

3、固态继电器 (SSR) 的工作原理和特性

固态继电器是一种两个接线端为输入端, 另两个接线端为输出端的四端器件, 中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。

固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型, 以光电隔离型为最多。

4、磁簧继电器

磁簧继电器是以线圈产生磁场将磁簧管作动之继电器, 为一种线圈传感装置。因此磁簧继电器之特征、小型尺寸、轻量、反应速度快、短跳动时间等特性。

当整块铁磁金属或者其它导磁物质与之靠近的时候, 发生动作, 开通或者闭合电路。由永久磁铁和干簧管组成。永久磁铁、干簧管固定在一个不导磁也不带有磁性的支架上。以永久磁铁的南北极的连线为轴线, 这个轴线应该与干簧管的轴线重合或者基本重合。由远及近的调整永久磁铁与干簧管之间的距离, 当干簧管刚好发生动作 (对于常开的干簧管, 变为闭合;对于常闭的干簧管, 变为断开) 时, 将磁铁的位置固定下来。这时, 当有整块导磁材料, 例如铁板同时靠近磁铁和干簧管时, 干簧管会再次发生动作, 恢复到没有磁场作用时的状态;当该铁板离开时, 干簧管即发生相反方向的动作。磁簧继电器结构坚固, 触点为密封状态, 耐用性高, 可以作为机械设备的位置限制开关, 也可以用以探测铁制门、窗等是否在指定位置。

5、光继电器

光继电器为AC/DC并用的半导体继电器, 指发光器件和受光器件一体化的器件。输入侧和输出侧电气性绝缘, 但信号可以通过光信号传输。

其特点为寿命为半永久性、微小电流驱动信号、高阻抗绝缘耐压、超小型、光传输、无接点…等。

主要应用于量测设备、通信设备、保全设备、医疗设备…等。

二、继电器主要产品技术参数

1、额定工作电压

是指继电器正常工作时线圈所需要的电压, 也就是控制电路的控制电压。根据继电器的型号不同, 可以是交流电压, 也可以是直流电压。

2、直流电阻

是指继电器中线圈的直流电阻, 可以通过万能表测量。

3、吸合电流

是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时, 给定的电流必须略大于吸合电流, 这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压, 一般不要超过额定工作电压的1.5倍, 否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。

4、释放电流

是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时, 继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。

5、触点切换电压和电流

是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小, 使用时不能超过此值, 否则很容易损坏继电器的触点。

电磁继电器 篇3

关键词：电磁继电器开关

教材分析：

学习本节内容的意义在于让学生在了解这种装置的构造和原理的过程中，了解它们在现实生活中的作用以及对人们生活的影响。同时也拓宽了学生的知识面，是属于“物理走向社会”的内容。电磁继电器是电磁铁的具体应用，是，上节内容的继续和延伸。

学情分析：

学生知道简单的串联电路和并联电路知识和开关的作用。知道电磁铁的性质。

教学目标：

知识与技能：

了解电磁继电器的结构和工作原理。初步认识物理知识的实际应用。

过程与方法：

知道如何使用电磁继电器。(起开关作用。)

情感、态度与价值观：通过了解物理知识的实际应用。认识科学发明就在我们身边，认识科学及其相关技术对社会发展、人类生活的影响，提高学习物理知识的兴趣。

重难点：

电磁继电器开关作用的理解和运用。

教学准备：

实验器材：电磁继电器，学生电路板。

电化教具：课件和多媒体投影仪。

教学流程：

1魔术表演引入。

2了解继电器的结构和原理。

3实验探究继电器的使用。

教学过程：

一、创设情境，自制道具，由魔术表演引入。

1猜有和猜无。

2隔空取物。

3隔空移物。

二、进行新课。(学生观察、思考、师生问答互动，熟悉电磁继电器的结构和原理。)

生：结合下图观看电磁继电器构造的动态课件。

师问：电磁继电器的结构包括哪些，各有什么作用?

生答：略。

师问：电磁继电器是怎样工作的?

生答：略。

师问：根据电路的工作用途可以分成两部分电路，你怎样分?各有哪些组成部分?

生答：略。

师问：从电路组成来看(从图1中截下)，图2中电磁继电器在工作电路中充当了什么电路的组成部分?衔铁D相当于什么。(即本质是什么。)

生答：开关及开关上的刀片。

三、学生实验(想想做做)：探究电磁继电器的使用并体验成功。

A阅读电磁继电器说明书

B观察电磁继电器

C使用电磁继电器(进行电路的连接)

四、设计实验(动手动脑学物理第1题)：探究电磁继电器的使用，体会开关的作用。

五、探究问题(动手动脑学物理第3题)：探究电磁继电器的使用，体会开关的的作用。

六、拓展。

问题：为什么控制结果会不同?

分析：在图3中，电磁铁在控制电路中，则被控制电路控制，工作电路全被控制。

在图4中，电磁铁在工作电路中，被工作电路控制，工作电路自己全主控。如何实现半主控呢?

即：电磁铁既要受本电路控制。又受外电路控制(即半自动)。你会把电磁铁放在哪里?

放在控制电路中，又与工作电路相连。

师生共同探究图5的工作原理。

七、归纳。

电磁继电器放在不同的电路中，就起不同的控制作用。(在电路中，开关起控制作用。)可见，电磁继电器是个可控的开关。再次深化电磁继电器的实质，及其在电路中灵活的连接方法。也深化开关的作用。

八、展示魔术道具的原理图。见注释图6，师生互相讨论，首尾呼应。

九、课后巩固：能否将它用于工厂流水线作业中，如打孔、贴标纸、加盖等等，能否自己设计出一个自动或半自动的抽水机呢?需要哪些器材?

教学理念：

1从自己设计的魔术表演开始，逐步学习和理解运用电磁继电器知识后。又在理解魔术表演的道理中结束。注重从生活到物理、从物理到生活。

2学生能够运用知识设计出用于生产生活的初步电路，激发学生学习物理的兴趣。

3让学生操作魔术，让学生有个切实的体验。以学生为主体、教师为主导，学生在探索的过程中获得电路设计的方法(重过程，在过程中获得方法)，注重发现问题和创新能力的培养，新课程理念得到了较为完美的体现。

继电器 篇4

答：安全继电器是由多个继电器与逻辑电路组合而成的一种模块，是一种电路组成单元，其目的是要互补彼此在故障状态下的缺陷，从而达到正确且低误动作的功能，降低其失误和失效值，提高安全因素。完整点说，应该叫成安全继电器模块。

*目前国内对于安全继电器的叫法还不是很统一，有的直接叫做安全控制器，有的还简单称之为继电器。

由于不同的机械设备、不同的工艺环节有不同的安全风险，及不同的危险等级。因此在产品设计时，设计了多种安全继电器以保护不同等级机械设备，主要目的在于保护暴露在不同等级之危险性的机械操作人员。

2、安全继电器与一般继电器有何区别？

1）外形更大：安全继电器和普通继电器外形尺寸不一样，安全继电器更大些。2）模块而不是元件：安全继电器是一种模块，而不是像普通继电器那样的电子元件。

3）红黄色：安全继电器有专有的颜色，一般为黄色，或红色，或者以这这两种颜色为主色调（就像我们防爆安全设计时、危险侧、本安端通常以蓝色标识一样。）当然这些还只是表面现象。

4）【核心】更安全：因设计原理的差异：普通继电器不能达到高的诊断覆盖率（DC），只能应用于较低的安全等级机械行业如Cat.B/1，过程控制行业SIL1，因此可以认为普通继电器是不够安全的。而安继通过对继电器的要求及逻辑电路的辅助设计，其诊断覆盖率较高，甚至有些可以达到99.9%.而且在一些安全要求高的场合，也有规定必须使用经过认证的安全继电器才能满足安全要求！

5）强制导向结构：“安全继电器”并不是“没有故障的继电器”，而是发生故障时做出有规则的动作。安全继电器具有强制导向触点结构（或者其他的保护方式），万一发生触点融焊现象时也能确保安全，这一点同一般继电器完全不同。

6）从继电器的角度可以看出安全继电器和普通继电器的区别：

普通继电器：触点发生熔结，会使得两付触点（NO/NC）同时出现ON现象。

强制导向继电器：在内部强制导向杆的作用下，即使触点发生熔结，也不会使得两付触点（NO/NC）同时出现ON现象。强制导向结构是一种检测触点熔接故障的简单有效方式。

简单说：安全继电器更安全可靠，适用于工业安全场合。

3、机械安全认证遵循的标准主要是哪几个？ 答：IEC 61508 / ISO 13849/ IEC 62061。

4、如何选用安全继电器？

答：根据安全回路输入设备的不同，可以通过以下5方面进行选型：

（1）输入设备

（2）输出通道数

（3）后端驱动能力要求

（4）安全等级

（5）功能要求

机械安全回路的输入设备通常为安全传感器，主要有急停按钮、安全门、安全光幕、安全垫、联锁装置、双手按钮、激光扫描器等。：

5、适合过程控制SIS系统的安全继电器，有推荐型号吗？ 答：单通道，安全开关：CZSR8401-1A

双通道，安全开关：CZSR8401-2A

单通道，安全开关，回路监控：CZSR8001-3A1B

单通道，安全开关，回路监控，故障反馈：CZSR8001-2A2B

6、是否有国家标准强制要求SIS系统必须使用安全继电器？

答： 根据功能安全在国内技术发展的现况，及现行过程控制行业有关功能安全的标准，目前还没有强制标准。在机械安全方面倒是有些强制标准。

部分关于安全相关系统设计的原则和规范，如《石油化工安全仪表系统设计规范》中指出：

（1）安全仪表系统的逻辑运算器可由继电器系统或可编程电子系统构成，也可由其混合构成。

（2）2级、3级安全仪表系统，宜采用冗余或容错的逻辑运算器。

（3）过程接口包括输入输出卡、顺序事件输入卡、配电器、安全栅、开关、继电器等关联设备。

（4）输入输出卡相连接的传感器和最终执行元件应设计成故障安全型，即Fail-safe，即失效安全的要求。

而安全完整性等级，是对整个安全回路的整体评估，显而易见，即使是回路环节上的关联设备，如继电器，也同样需要Fail-safe的设计要求。

同时，在一些设计院专家分享的报告中，介绍的SIS设计原则中，也提出【SIS的逻辑控制器】应获得国家权威认证机构的功能安全。

应用在上述安全相关系统的安全回路中的继电器，不管其是应用在继电器系统还是回路中的过程接口中的关联设备，从设计的可靠性及安全保障而言，有自诊断功能、诊断覆盖率高、失效概率低、有权威认证的安全继电器不失为较佳选择了。

7、SIS系统是否可以使用普通继电器？

固态继电器使用 篇5

2.各种负载浪涌特性对固态继电器SSR的选择

被控负载在接通瞬间会产生很大的浪涌电流，由于热量来不及散发，很可能使SSR内部可控硅损坏,所以用户在选用继电器时应对被控负载的浪涌特性进行分析,然后再选择继电器。使继电器在保证稳态工作前提下能够承受这个浪涌电流，选择时可参考表2各种负载时的降额系数(常温下)。

如所选用的继电器需在工作较频繁、寿命以及可靠性要求较高的场合工作时，则应在表2的基础上再乘以0.6以确保工作可靠。

一般在选用时遵循上述原则，在低电压要求信号失真小可选用采用场效应管作输出器件的直流固态继器;如对交流阻性负载和多数感性负载，可选用过零型继电器，这样可延长负载和继电器寿命，也可减小自身的射频干扰。如作为相位输出控制时，应选用随机型固态继电器。

3.使用环境温度的影响

固态继电器的负载能力受环境温度和自身温升的影响较大，在安装使用过程中,应保证其有良好的散热条件，额定工作电流在10A以上的产品应配散热器，100A以上的产品应配散热器加风扇强冷。在安装时应注意继电器底部与散热器的良好接触，并考虑涂适量导热硅脂以达到最佳散热效果，

如继电器长期工作在高温状态下(40℃~80℃)时，用户可根据厂家提供的最大输出电流与环境温度曲线数据，考虑降额使用来保证正常工作。

4.过流、过压保护措施

在继电器使用时，因过流和负载短路会造成SSR固态继电器内部输出可控硅永久损坏,可考虑在控制回路中增加快速熔断器和空气开关予以保护型(选择继电器应选择产品输出保护,内置压敏电阻吸收回路和RC缓冲器,可吸收浪涌电压和提高dv/dt耐量);也可在继电器输出端并接RC吸收回路和压敏电阻(MOV)来实现输出保护。选用原则是220V选用500V-600V压敏电阻，380V时可选用800V-900V压敏电阻。

5.继电器输入回路信号

在使用时因输入电压过高或输入电流过大超出其规定的额定参数时,可考虑在输入端串接分压电阻或在输入端口并接分流电阻,以使输入信号不超过其额定参数值。

6在具体使用时,控制信号和负载电源要求稳定，波动不应大于10%，否则应采取稳压措施。

7.在安装使用时应远离电磁干扰,射频干扰源，以防继电器误动失控。

8.固态继电器开路且负载端有电压时,输出端会有一定的漏电流，在使用或设计时应注意。

9.5、电磁继电器 教案 篇6

八年级物理备课组 主课人：李宝泰 备课组成员交流研讨签名： 教学时间：第十七周 星期一 教学目标：

知识和技能:1.了解电磁继电器和扬声器的结构和工作原理。2初步认识物理知识的实际应用。

过程和方法:通过阅读说明书，知道如何使用电磁继电器。

情感、态度、价值观:通过了解物理知识的实际应用，提高学习 物理知识的兴趣。重、难点：1.知道电磁继电器、扬声器的结构原理。

2.能分析有关的实际器材。教学过程：

一、前提测评：

复习磁场、螺线管知识

二、导学达标：

引入课题：影响电磁铁的磁性强弱的因素是什么？

它有什么作用？ 进行新课：

让学生通过自学、讨论以下内容

1、电磁继电器：

（1）、作用：利用低电压、弱电流电路的通断，来控

制高电压、强电流电路的装置。

（2）、结构：先观察76页的构造图再实物观察。（3）、原理：对照结构图说明。

（4）、使用方法：通过实验分析、说明。

##学生阅读“想想做做”，讨论回答文章中的问题。

2、扬声器：（1）、结构：(2)、原理：

学生对上述知识进行交流教师对不清楚的知识进行点拨讲解

3、达标练习：见导学案

固态继电器的特点及应用 篇7

固态继电器(SOLIDSTATE RELAYS,以下简写成“SSR”),是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件,它利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性,可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的,因此又被称为“无触点开关”。 固态继电器是一种四端有源器件,其中两个端子为输入控制端,另外两端为输出受控端.它既有放大驱动作用,又有隔离作用,很适合驱动大功率开关式执行机构,较之电磁继电器可靠性更高,且无触点、寿命长、速度快,对外界的干扰也小,已被得到广泛应用。

1 固态继电器的原理及结构

SSR按使用场合可以分成交流型和直流型两大类,它们分别在交流或直流电源上做负载的开关,不能混用。

下面以交流型的SSR为例来说明它的工作原理,图1是它的工作原理框图,图1中的部件①～④构成交流SSR的主体,从整体上看,SSR只有两个输入端(A和B)及两个输出端(C和D),是一种四端器件。

工作时只要在A、B上加上一定的控制信号,就可以控制C、D两端之间的“通”和“断”,实现“开关”的功能,其中耦合电路的功能是为A、B端输入的控制信号提供一个输入/输出端之间的通道,但又在电气上断开SSR中输入端和输出端之间的(电)联系, 以防止输出端对输入端的影响,耦合电路用的元件是“光耦合器”,它动作灵敏、响应速度高、输入/输出端间的绝缘(耐压)等级高;由于输入端的负载是发光二极管,这使SSR的输入端很容易做到与输入信号电平相匹配,在使用时可直接与计算机输出接口相接,即受“1”与“0”的逻辑电平控制。触发电路的功能是产生合乎要求的触发信号,驱动开关电路④工作,但由于开关电路在不加特殊控制电路时,将产生射频干扰并以高次谐波或尖峰等污染电网,为此特设“过零控制电路”。 所谓“过零”是指,当加入控制信号,交流电压过零时,SSR即为通态;而当断开控制信号后,SSR要等待交流电的正半周与负半周的交界点(零电位)时,SSR才为断态。这种设计能防止高次谐波的干扰和对电网的污染。吸收电路是为防止从电源中传来的尖峰、浪涌(电压)对开关器件双向可控硅管的冲击和干扰(甚至误动作)而设计的,一般是用“R-C”串联吸收电路或非线性电阻(压敏电阻器)。

2 固态继电器的特点

(1) SSR内部无机械部件,结构上采用了灌注全密封方式,因此,SSR具有耐振、耐腐蚀、长寿命及高可靠等优点,其开关寿命高达1010次;

(2) 低噪声:交流型SSR采用了过零触发技术,因此在线路上有效地降低了电压上升速率dv/dt和电流上升速率di/dt值,使SSR长期工作时对市电的干扰极小;

(3) 开关时间短,约为10 ms,可应用在频率较高的场合;

(4) 输入电路与输出电路之间采用光电隔离,绝缘电压2 500 V以上;

(5) 输入功耗很低,与TTL,COMS电路兼容;

(6) 输出端有保护电路;

(7) 负载能力强。

3 固态继电器的分类

固态继电器分为直流负载适配的单向直流固态继电器(DC SSR)和交流负载适配的双向直流固态继电器(AC SSR)。AC SSR又有过零触发器(Z型)和调相型(P型)之分。

其中,AC SSR中的过零型(Z型)具有零电压开启、零电流关断特性;而随机开启型(P型)具有快速开启性能。图2为这两种AC SSR组成方框图。

SSR通常要有保护电路,常用快速熔断丝和空气开关作为过流保护措施。过压保护可用压敏电阻,其阀值可按电源电压有效值的1.6倍～1.9倍选取。对于随机开启型交流固态继电器,在其输入端加上合适的控制信号VI时,输出端立即导通,只有在VI撤消后,当负载电流低于双向可控硅的维持电流时输出才关断。随机型交流固态继电器带动大功率负载时,有可能对电网造成污染,并导致局域供电系统发生波形畸变。

而对于过零型交流固态继电器来说,在其输入端加上控制电压后,有等到交流电压过零时才能导通,所以有可能造成最大半个市电周期的延迟,如50 Hz的市电,最大延迟为10 ms。

4 固态继电器的应用

4.1 SSR的输入控制

由于SSR的输入电路与TTL,COMS电路相兼容,所以其输入控制十分方便,任何可以给出TTL电平的开关电路都可以用来驱动SSR,例如,晶体管开关电路、按键开关电路及各种采用+5 V工作电源的TTL或COMS数字逻辑芯片。如图3所示。

(1) 图3(a)中输入端4接地电平,输入端3接控制信号,控制信号为高电平,则SSR导通,控制信号为低电平则SSR关断。

(2) 图3(b)中输入端3接正电源,输入端4接控制信号,控制信号为高电平,则SSR关断,控制信号为低电平则SSR导通。

4.2 SSR的输出负载

4.2.1 小电流负载

用于低容量的负载时要注意固态继电器的两个特点:(1) 最小负载电流;(2) 关断状态下电流。由图4可见,SSR的内部除输入电路外,所有其他电路都由输出端供电,即使在输出端关断的状态,SSR仍然会维持一个关断状态电流。所以为使负载有效地关断,一般固态继电器的开启电流至少为关断状态电流的10倍。如果负载电流低于这个值,负载上需要并联一个电阻,以提高继电器的开启电流。

4.2.2 直流感应负载

用于直流感应负载时,负载两端必须并联续流二极管,否则直流固态继电器将可能被烧坏。这是由于SSR在关闭时 的瞬间,通过电感式负载的电流不可能发生突变,电感两端产生的感应电压可能超过直流SSR的最大耐压值,使SSR烧坏,如图5所示。

4.2.3 交流感应负载及尖峰电压保护

用于交流负载时,必须采用AC SSR,此时同样存在电感式负载在关断时出现的感应电压过大,而可能烧坏SSR的问题,所以在其输出端需要并联上一个压敏电阻,以保护SSR的安全。压敏电阻的阀值电压可以按电源电压有效值的1.6倍～1.9倍选取,它不但为电感式负载的感应电流提供一个通道,而且可以避免工频电源夹杂的尖峰电压施加在固态继电器的输出端上。我们知道,工频市电中夹杂着很频繁的尖峰电压,虽然这些尖峰电压,如图6所示,在宽度上很窄,可其幅度高时可能达到上千伏。当尖峰电压的幅度超过了SSR的阻断电压,或尖峰的变化速度超过SSR在关闭状态下的dv/dt特性时,就会造成SSR在并没有被选通的情况下开启,这是在实际应用中必须避免的误动作。

4.2.4 容性负载

对于低阻抗的容性负载要确保不超过SSR的di/dt限制,如果没有外加阻抗限制,放电时di/dt值在理论上可以为无穷大,显然,这种情况对SSR和电路中的其它器件都是非常不利的。因此,必须选用“零压”导通的SSR来限制di/dt值。

4.2.5 电机负载

电机在启动时往往有很大的启动电流,而在断开时会产生很高的电压。因此在用电机作为负载时一定要慎重选择固态继电器,以保证其在固态继电器的浪涌电流的限额之内。此外,电机可能在短时间内反复启动,对SSR的热工作点有一定的影响以及电机转子失速造成驱动电流大于正常值等,所以必须选用安全系数很大的SSR或用保险丝保护。

总之,固态继电器具有独特的特性,特别是在同机电设备、变压器结合使用时,不能像对待普通开关器件那样,必须正确地理解和慎重使用才能发挥出优于普通继电器的功能。

5 结束语

由前述可以看到SSR的性能与电磁式继电器相比有着很多的优越性,特别易于实现计算机的编程控制,因此使得控制的实现更加方便、灵活。但它也存在一些弱点,如:导通电阻(几Ω～几十Ω)、通态压降(小于2 V)、断态漏电流(5 mA～10 mA)等的存在,易发热损坏;截止时存在漏电阻,不能使电路完全分开;易受温度和辐射的影响,稳定性差;灵敏度高,易产生误动作;在需要联锁、互锁的控制电路中,保护电路的增设,使得成本上升、体积增大。因此,对于SSR具有的独特性能,必须正确的理解和谨慎使用,方能发挥其独特的性能,并确保SSR无故障的工作。

摘要：固态继电器是由固体元件组成的无触点开关元件,与电磁继电器相比有很多优点,因而具有很宽的应用领域。本文阐述了固态继电器的原理、结构、特点及在实际中的应用和注意事项。

关键词：固态继电器,原理,结构,特点,应用

参考文献

[1]张志刚.固态继电器及其在应用中一些问题的探讨[J].黑龙江科技信息,2007(5):35,76.

[2]朱家国,颜廷刚,石定桓.固态继电器的技术特点和应用[J].电子科技导报,1995(12):33-34,36.

继电器控制电路的PLC改造应用 篇8

关键词：继电器；控制；PLC；程序

TM571.61

可编程序控制器（Programmadie Logic Controller）简称PLC，是在继电控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用自动控制装置，它所展示的灵活的线路设计方法和强大的功能使其在工业控制系统中的应用越来越广泛。如何利用PLC改造继电控制电路，并较好地解决设计、安装与调试问题；以延时带直流能耗制动的Y—△启动控制电路为例说明改造步骤，如图1所示：

分析原控制系统原理

1.Y—△启动运转

先合上电源开关QS，按下启动按钮SB2，KM1线圈得电，电动机M的定子绕组接成Y形降压启动。同时KT线圈也得电，延时后电动机M定子绕组接成△形全压运行，KM2联锁触头分断对KM3联锁，且使KT线圈失电，KT延时触头复位。

2.能耗制动停转

按下停止按钮SB1，SB1常闭触头先分断，电动机M暂失电并惯性运转，KM1，KM2联锁触头复位。SB1常开触头后闭合，KM4线圈得电，其联锁触头分断对KM1联锁，主触头闭合接入直流电，M定子绕组接成Y形能耗制动。当M停转后，松开停止按钮SB1，KM4、KM3线圈先后失电，各触头复位，能耗制动结束。

一、设计保证原电路正常运行的PLC控制程序

下面以三菱FX2N―48MR型PLC为例，说明如何设计改造后的控制程序。

1.I/O接口分配如下表所示。（表1）

2.PLC的I/O口接线图如图2。

3.工作过程的分析

根据工作原理分析整个动作过程分四个状态：Y形启动，△形运行，制动，停止。每个状态所动作的元件如表（表2）

动作流程：按下启动按钮→ Y形启动，KM1、KM3（Y3、Y2）得电→ 一定时间后（3秒）→△形运行，KM1、KM2（Y3、Y1）得电。

按下停止按钮→ KM1、KM2（Y3、Y1）失电，到KM4、KM3（Y0、Y2）得电，电动机接入直流电进行制动→松开停止按钮→ KM4、KM3（Y0、Y2）失电，所有触头复位，停止。

4.设计梯形图

可采用经验法，即根据控制要求，凭平时积累的经验，利用一些典型的基本控制原理、条件要求和逻辑关系来完成程序设计。梯形图如图3所示。

也可用顺序控制设计法，按步进控制来设计程序。首先将生产过程分解成若干个步骤，每一步都对应控制过程中的一个控制任务，都应有完成相应控制任务的输出执行机构和转移到下一工步的转移条件。根据控制要求，首先绘制用状态来描述控制的状态流程图（如图4所示）然后把状态流程图转换成梯形图（如图5所示）。采用步进指令编程大大提高工作效率，并给调试、修改程序带来很大的方便。

采用功能指令编程，根据控制要求，将输出动作的状态变为常数即将输出控制的开关状态接通为1，断开为0。系统运行每个状态的开关信号看成二进制数，再把二进数转换成十进制常数，使用功能指令把常數传送到输出端显示出来。先将输出每个状态的动作顺序变常数如下表：（表3）

从上表得到电动机在Y形状态运行是1100，转换成十进制数是12； △形状态运行是1010， 转换成十进制数是10；停止状态输出是0101；转换成十进制数是5；按以上分析设计梯形图如下（图6）

5.安装与调试

设计元件布置图如图7，接线时，要分清楚接线端子“N”端（零线）和“接地”端。为了有效地减少干扰，应给PLC专用接地线，接地点应与电动机接地点分开，若做不到这一点，也必须将PLC与电动机公共接地，禁止与电动机串联接地，可先装主线路导线，用2.5mm2的塑料软铜线；再装PLC输出线路，用1.5mm2的塑料软铜线；最后装PLC输入线路，用0.75mm2的塑料软铜线。

调试程序时，应先不接负载（电动机M），当程序运行正常后，再接上负载通电试车，直至系统正常运转。

结束语：

利用PLC实现继电器控制的关健就是：程序设计，也是最难的问题；掌握好PLC编程方法，了解系统工作过程及控制要求，难题容易解决。随着大规模微电子技术的飞速发展及智能化技术的不断应用，PLC控制的发展前景必定越来越广阔。作为电气专业教师，在教学过程中要善于把有关知识进行必要的联系，努力培养学生对电路的理解能力、感悟能力、跨越式思维能力和灵活解决问题的技巧，使教与学都能适应社会发展和科技进步的需要。

电磁铁电磁继电器课件 篇9

1.由电磁铁、弹簧、衔铁、触点组成;其工作电路由低压控制电路和高压工作电路组成。

2.通电时，把衔铁吸下来使触点接触，工作电路闭合.断电时失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路

学生交流讨论答案预设：

1. 用低电压、弱电流控制高电压、强电流;

2. 实现远程遥控、自动化控制等。

自主分析、小组议论

(设计意图：利用多媒体动画展示电磁继电器的构造和工作原理以及各种应用，学生印象深刻。)

三、课堂小结 回顾本节课“你学到了什么?” 学生讨论发言，梳理本节知识要点

——见附件1。

四、课堂检测 教师巡视、讲评。 完成同步训练

——见附件2。

继电器 篇10

[教学目标] 1．知道电磁继电器的构造和工作原理。2．培养学生的科学创造能力和动手能力。[教学过程]

一、创设情境，提出问题。

1．复习电磁铁的构造和工作原理。

2．教师出示两幅挂图。一幅图上内容为一高压电路，提出问题1：如何实现人在低电压下操作高压电路?另一幅图上为几种恶劣的工作环境，如高温的炼钢车间，有放射性危害的工作室(如医院的X光室)，有毒气体的化工车间，噪声很大的纺织车间等。提出问题2：如何实现在舒适安全的房间里去控制恶劣环境里的用电器?由此引入到本节课的学习。

二、观察实验，解决问题。1．电磁继电器的构造。

(1)引导学生观察实验用的电磁继电器，配合挂图认识它的各个部件及作用。找出哪些部件是活动的，哪些部件是固定了的。

(2)给电磁继电器通电，使学生清楚的看到通电和断电时，衔铁的运动及触点的闭合和断开情况。(3)请学生说出电磁继电器的核心部件和实质，理解电磁继电器实质上是一个由电磁铁控制的开关。2．电磁继电器的工作原理。

(1)运用挂图分析电磁继电器的工作过程。

①指出电磁铁所在的电路中的电源是低压电源。

②请学生说出通电和断电时电磁铁将怎样工作，包括衔铁和弹簧怎样运动，触点如何运动，工作电路的通断情况。

(2)从结构上把电磁继电器划分为控制电路和工作电路两大部分，使学生明白它们各由哪些部分组成和各自的作用。

3．演示实验：用电磁继电器控制电路。

(1)将课本中图11—17的工作电路中的电动机改为小灯泡并组成实验电路，引导学生观察：电磁继电器有几个接线柱，哪些接控制电路，哪些接工作电路，哪。是控制电路，哪是工作电路?(2)演示继电器的工作情况，引导学生先观察控制电路通电和断电时触点闭合和断开的情况，然后观察工作电路小灯泡的亮灭情况，4．电磁继电器的作用。

(1)指出实际工作中，当工作电路是对人体有危险的高压电路或恶劣环境中的用电器时，利用电磁继电器可以实现用低电压，弱电流控制高电压，强电流，还可实现远距离操作。

(2)出示各种自动控制开关和挂图，据图介绍各种自动控制方式的工作原理 及实际应用。如温度控制、光自动控制等。

三、想想议议，拓宽思路。

1．请学生分析讨论课后习题中的防汛报警器、水位自动报警器、温度自动报警器的工作原理。并引导学生认识继电器触点的几种类型。

2．设计一个控制电路，要求是控制电路工作时，工作电路中的灯泡熄灭，控制电路断开时，灯泡反而工作? 3．设计一个控制电路实现对两灯泡的交替控制。1 1 4．请学生展开思维，自己设计一个利用电磁继电器实现对某个电路控制的原理图。学生说出自己的设计的作用，然后教师适时的加以评论。

四、播放录像，巩固知识。

1．通过播放“电磁继电器”的录像，一方面使学生形象的了解电磁继电器的各项用途，另一方面巩固了本节课所学知识。

2．介绍实际的电磁继电器，在使用时必须使控制电路中的电源电压与继电器上标称值一致，继电器才能正常工作。

说明

本节课是前面已学电磁铁知识的运用，通过本节课的学习要使学生明白，这些应用都是人们认识了电流的磁效应后发明创造的，说明理论知识在生产实践中的重要作用。在本节课的教学中，通过实物演示与挂图相结合使学生理解电磁继电器的原理是教学的关键。只有在理解的基础上，学生才能对不同的由电磁继电器控制的电路作出解释。对于控制电路的设计是本节课的高潮，教师引导学生充分发挥自己的想象力，设计出一个个有趣的控制工作电路运行的方案，以调动学生的积极性，培养学生的创造力。

微电机在继电器中的应用 篇11

微电机是较为普通的驱动元件，将微电机应用到继电器中，通过特定传动机构将电机转矩转变为直线运动，通过改变电机转动方向，可实现闭合～分离动作，实现继电器功能。电机外壳具有屏蔽磁场作用，并且电机继电器动作时间仅20ms，复杂电磁场对电机影响有限，在电磁复杂场所，比电磁式继电器要可靠。

关键词：微电机；继电器；螺杆传动；复杂电磁场环境；误动作

前言

根据2011年5月实施的GBT14598.9-2010 量度继电器与保护装置第22-3部分，电气骚扰实验辐射电磁场抗扰度的规定，继电器要求在300mT的强磁场环境中正常工作【1】。这个规定要求继电器的驱动要不受强磁场的影响，防止因为外部磁场干扰造成继电器功能失效或误动作导致严重后果。

电机机壳具有电磁场屏蔽作用，受电磁场影响有限，将电机运用到继电器中，利用电机扭矩作为继电器触点开关动作的动力源，比普通继电器更可靠，可以有效地适用于新实施的行业标准，应用于复杂电磁场环境。

1.原理对比

电磁式继电器由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等部件组成。线圈通电产生磁场，吸引衔铁移动，断电时磁力消失，衔铁在弹簧弹力作用下反向移动，从而实现继电器的通断电动作。如果继电器所处环境电磁场复杂，比如继电器受强磁场干扰时，继电器可能会因线圈磁场受干扰导致磁场减弱无法驱动衔铁移动，或外部磁场太强引起衔铁移动，轻则继电器功能失效，重则因继电器意外闭合～分离动作，导致事故发生，对生命财产造成损害。

电机是常用的电驱动元件，电机输出的是圆周运动（继电器衔铁是直线运动），改变电机电流方向就改变电机运动方向，输出力矩方向随之改变。通过传动机构将电机圆周运动转换为直线运动，就能推动传动机构实现往返运动，推动继电器触点实现闭合～分离，这就是电机式继电器。电机式继电器“闭合”或“分离”时间约20毫妙，其他时间处于断电闭锁状态，不受外部环境影响。

2.详细方案

电机式继电器的关键在于传动结构的设计。传动结构要满足以下几点：

（1）电机响应时间短，运转顺畅，扭力适度；

（2）传动结构将圆周运动转换为直线运动，传动结构行程精准， 准确推动簧片的“闭合”或“分离”；

（3）传动结构闭锁合理有效，能有效抵抗振动等外部因素的影响。

常用的传动结构中，圆周运动转换为直线运动的结构有凸轮结构、曲柄结构、齿轮齿条结构、螺旋轴结构。综合考虑，选择螺旋轴连杆结构进行方案设计，力矩较大，电机驱动结构原理如下图1。

螺旋轴连杆结构通过电机正反转，带动螺旋轴推动内螺纹套筒做往返运动。该结构通过连杆结构放大电机力矩，给推杆提供所需的推力和拉力，利用滚轮将滑动摩擦改为滚动摩擦，从而减小阻力，行程通过对套筒限位来控制。

优点：1.有效控制控制行程；

2.传动稳定，静止状态也稳定，不会反弹；

缺点：1.螺旋轴和推管需要特殊加工；

2.堵转时，由螺纹承受力，需要考虑齿牙强度。

3.设计方案

3.1参数预设

预设连杆长度12mm，初始时连杆与水平方向夹角锐角为35°，推杆行程2mm，19°时开始受阻力力，则，套筒行程为4.87mm，结束时夹角为10°。另设，推杆所受阻力为4N。通过对结构做受力分析可知，螺旋轴推力与推杆推力的关系为：

F螺/F推=tanθ， θ为与水平方向锐角夹角

当螺旋轴推力一定时，在运动过程中，θ逐渐变小，则推杆的推力会逐渐加大，θ=35°时推杆推力与螺旋轴推力相等，也就是说当θ≦45°时，结构满足省力条件，则，连杆19度时，取推杆所受阻力为4N，套筒推力与推杆推力的比值为tan19°，则套筒所需推力1.377N。结束时，套筒推力与推杆推力的比值为tan10°，套筒保持推力1.377N，则推杆推力为7.81N 3.2螺旋轴力矩换算与条件设定

螺纹传动传动力矩与传动力的换算公式为： T=Q*tan（ψ+ρ）*d2/2

其中，Q为轴向推力，即1.377N，ψ为螺纹升角，tanψ=P/（πd2），（P是螺纹螺距，d2为螺旋轴中径），ρ为摩擦角。要满足螺纹自锁，则ρ≧ψ，所以，tanρ≧tanψ= P/（πd2）

tan（ψ+ρ）= （tanψ+tanρ）/（1-tanψ*tanρ）

= （P+πd2 * tanρ） /（πd2-P*tanρ）

因为， tanρ≧tanψ= P/（πd2）

所以，tan（ψ+ρ） ≧2P*πd2/[（πd2）2-P2]

螺旋轴选择M4*0.7时，P=0.7mm， d2=3.70mm，齿高=5/8H=0.379mm，H=0.8666025P【2】。

则有tan（ψ+ρ）≧0.121 T≧0.308N.mm=3.018gf.cm

螺旋軸转动6.97圈，动作时间20ms，则要求电机负载转速约为20910r/min

4.强磁场对电机的影响

用强磁场干扰电机，验证电机在强磁场下能否完成动作。

将电机用支撑治具固定，接通电源，利用频闪灯测定电机转速，通过电流表，读取工作电流，首先通过控制强磁铁与电机之间的距离，测定在不同距离时，电机的电器特性，然后改变强磁铁与电机贴近面的极性，测定不同极性条件下电机的电器特性，最后将强磁铁贴在电机上，测定电机启动电压。得出的实验结果制成表格及曲线图，如下：

实验表明：

（1）N极靠近时，电机会出现速度先加大，随后减小的现象；S极靠近时，电机转速会持续上升，随着磁场强大增大，转速上升率越大；随着磁场的增大，电机的工作电流会增大，S极靠近时，变化明显；

（2）启动电压受磁场影响较大，0.5V的启动电压在加强磁场后，会变成1.2V左右；

综合实验结果，磁场会对电机转速有一定的影响，但在300mT磁场环境下，磁场不会造成电机工作失效或停止工作，可以正常使用。

将电机应用到继电器中可以有效地解决强磁场环境中继电器误动作的问题，使继电器可以适用于新的行业标准，设计中所运用的结构均为通用结构，同样的，运用电机来实现往返运动的设计也可用于同类产品的设计中。

5.小结

通过设计传动结构，选择合适的电机作为驱动力，可以实现继电器的开关动作。

参考文献：

[1]中国电器工业协会，GB/T14598，中国标准出版社，2011.

PLC继电器触点的使用解析 篇12

操作简便的PLC在工业环境下应用的工业控制计算机被越来越多地在各行各业中使用[1]。

但目前从使用中来看, 很多人对PLC外部输入/输出设备的使用及分析和PLC继电器及其触点的使用及分析还存在一些不足之处, 从而给程序编制及分析带来了不少麻烦。PLC程序中的继电器又叫“软继电器”, 从计算机概念的角度来讲, 它们只是PLC存储器中元件映像寄存器中的存储单元或存储位[2]。以辅助继电器为例, 如果其对应的存储单元或存储位为0状态, 那么梯形图中其对应的线圈“断电”, 线圈的常开触点断开, 常闭触点闭合, 称该辅助继电器为0状态, 或称该辅助继电器为OFF (断开) 。其对应的存储单元如果为1状态, 那么梯形图中其对应的线圈“得电”, 线圈的常开触点闭合, 常闭触点断开, 称该辅助继电器为1状态, 或称该辅助继电器为ON (闭合) [3]。本文借助电机起停自锁控制电路[4]对PLC继电器及其触点的使用进行了详细分析, 希望能给读者一个清楚的说明。

为了更好地分析与理解PLC程序处理输入、输出信号的过程, 抛开I/O定义、地址分配、梯形图编制、程序调试等过程, 简单直接的透视外部设备与程序的关系。

分析PLC控制及其继电器触点的使用问题, 首先要处理好现实与虚拟的关系问题, 也就是硬件方面与软件方面是如何衔接的问题。现实即实际的外部设备及连接到PLC模块端子的线路, 虚拟即PLC内部不以物理实体存在的“软继电器”, 而是仅存在于程序中的符号标志[5]。再从硬件方面来看, PLC外部设备配置是可变的;从软件方面来看, PLC程序也是可编辑、可修改的。

本文通过对一个常见的电机起停自锁控制电路及其梯形图程序进行详细分析, 进而解释了在PLC中继电器及其常开、常闭触点是如何工作的。

1 电机起停自锁电路分析

图1中, 与PLC输入模块端子X1连接的按钮开关作为“启动”按钮, 属常开型触点, 它对应到PLC梯形图程序中的常开触点X1;与X2连接的作为“停止”按钮, 属常开型触点, 它对应到PLC梯形图程序中的常闭触点X2;与PLC输出模块端子Y1连接的M1作为电机控制接触器线圈, 它对应到PLC梯形图程序中的输出线圈Y1。这种对应是因为电路控制逻辑的需要。在梯形图程序中, 还有另外一个常开触点是Y1, 它是作为输出线圈Y1的常开触点。可以看到在PLC梯形图程序中, 常闭触点X2被标记, 表明程序梯级在此导通, 程序梯级在此导通是因为这个触点处于不被激活的状态, 即处于常闭的状态。其他两个常开触点X1、Y1也处于不被激活的状态, 即处于常开的状态, 程序梯级在此不导通, 所以整个程序梯级不导通。

按住启动按钮 (启动按钮被激活) , 见图2, 则输入端子X1被激活, 得电, X1对应的PLC中的虚拟线圈X1得电, 则梯形图程序中线圈X1的常开触点X1闭合, “电流”通过已经导通的常闭触点X2被送到线圈Y1, 线圈Y1得电后, 使能与输出端子Y1连接的接触器线圈, 220伏交流电就被送到电机上, 电机开始转动, 同时, 梯形图程序中线圈Y1的常开触点Y1闭合, “电流”就源源不断的供给线圈Y1, 电机就持续转动, 这样电路就实现了自锁控制。

松开启动按钮 (启动按钮未被激活, 即保持常态) , 见图3, 则输入端子X1失电, X1对应的PLC中的虚拟线圈X1失电, 则梯形图程序中线圈X1的常开触点X1断开, 返回常态, 即保持断开, 但是电机将一直转, 因为线圈Y1关联的常开触点Y1持续闭合, 从而不断提供电流给线圈Y1, 保持了线圈Y1输出一直被激活。

为了停止电机, 必须按下停止按钮 (停止按钮被激活) , 见图4, 则停止按钮与输入端子X2之间的电路导通, 输入端子X2被激活, 得电, X2对应的PLC中的虚拟线圈X2得电, 则梯形图程序中线圈X2的常闭触点X2断开, 程序梯级即在此处断开, 切断了到线圈Y1的“电流”, 输出端子Y1不再保持激活, 接触器线圈M1断电, 电机则停转。

当停止按钮被松开 (即停止按钮与输入端子X2之间的电路断开) , 见图5, 那么输入端子X2不再被激活, 即失电, X2对应的PLC中的虚拟线圈X2失电, 则梯形图程序中线圈X2的常闭触点X2闭合, 即返回常态, 保持闭合。

2 电机启动自锁电路改进

需要指出的是:“故障-安全”的设计理念在继电器控制系统和PLC逻辑控制系统中的要求是一致的[6]。我们应该首先考虑如果被控设备的线路故障 (断开) 的情况下, 如何进行控制, 在电机起停自锁控制电路的例子中有一个问题:如果连接“停止按钮”与输入端子X2的导线断开了, “停止按钮”没法去激活输入端子X2, 使它得电, 也就不能使PLC程序中的虚拟继电器线圈X2得电, 那么线圈对应的常闭触点X2将一直保持吸合, 因此电路将一直导通, 那么将无法停止电机。

解决问题的方法是:将程序中的常开触点X2与真实的“停止按钮”的逻辑进行颠倒, 见图6。

常闭型的“停止”按钮未被激活 (没有被按下) , PLC输入端子X2则保持被激活, 其对应的PLC中的虚拟线圈X2一直得电, 这样, 程序中的常开触点X2将保持闭合。这同样可以使电机在“启动”按钮被按下, 输入端子X1得电, 常开触点X1闭合的情况下启动, 并且在“启动”按钮松开后, 保持一直运转。当“停止”按钮被激活/被按下 (“停止”按钮与输入端子X2之间的电路断开) , 输入端子X2断电, 常开触点X2断开。

3 安全设计理念

电路进行修改后, 如果“停止”按钮与输入端子X2之间的输入导线出现断开、断裂等异常情况, 那么常开触点X2将断开, 电机将停转, 这样跟“停止”按钮被按下是一样的结果。这是更安全的设计, 无论“停止”按钮的导线在哪里发生断路, 都将直接导致电机停机, 不像以前的设计, 如果“停止”电路出现断路, 不能停止电机[7]。

这样看来, 在实际操作上原有电路和修改后的电路并没有什么不同, 但是从安全角度来说, 后者比前者却更符合要求。因此, 在设计PLC控制系统时, 安全因素也是一个必须要考虑的重要因素。

4 结束语

初学者对于PLC的基本应用易于掌握, 但要做到灵活使用PLC外部设备和PLC继电器进行编程仍需要仔细分析和领会其中的逻辑关系, 从而使编写出的程序逻辑清楚, 可读性增强。

摘要：随着我国社会主义工业的飞速发展, PLC作为一种实用性强, 适用范围广, 操作简便的专为在工业环境下应用而开发的工业控制计算机被越来越多的在各行各业中使用。通过以常见的电机起停自锁控制电路及其梯形图程序为例对PLC中最常用的继电器的使用进行说明, 从电机启停自锁电路中每一个实际操作的动作说开来, 详细的解释了程序的控制逻辑, 并针对此电路在实际生产中的应用提出了改进意见。

关键词：PLC,继电器,触点,自锁,梯形图

参考文献

[1]齐蓉, 肖维荣.可编程控制器技术[M].北京:电子工业出版社, 2009.

[2]王成福.可编程序控制器及其应用[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[3]赵俊生, 樊文欣.电机与电气控制及PLC[M].北京:电子工业出版社, 2009.

[4]周顺荣.电机学[M].北京:科学出版社, 2002.

[5]魏伟.PLC控制技术与应用工艺与设备[M].北京:中国轻工业出版社, 2010.

[6]阮毅, 陈伯时.电力拖动自动控制系统——运动控制系统[M].北京:机械工业出版社, 2010.

基于CAN总线的智能继电器研究 篇13

过去的几十年里,在很多电气设备中,比如车辆、舰船、飞机等中的电气用电设备,它们一直采用保险丝盒断路器等被动防护装置,致使无法故障预警,故障诊断起来也比较困难,严重影响了设备的整体性能;同时,由于总线类设备能提供信息查询、故障记录、参数保护等功能。因此在一些底层器件中引入总线技术,能更方便用户配置系统,就像设备中多了很多对眼睛,可以很好地把握设备的工作情况。所以研发具有预警和诊断功能的新器件势在必行。

本文中主要是在继电器中引入总线技术,使得继电器具有总线通信功能。通过总线继电器控制模块可以将具有智能化、网络化功能的电器节点模块有机的组合起来,构成一种新的电气负载管理系统,即针对系统发出的指令进行逻辑切换和信息反馈,以实现数据采集、过载保护、状态检测及故障记录等功能,大大提高了系统的可靠性、可维护性、可扩展性。下面将结合总线智能继电器的功能从5个方面来研究它的软件设计:系统初始化、报文的收发处理、信号的数据采集、看门狗程序的软件设计及数据保护等5部分。

1系统的初始化

系统的初始化包括2部分:一部分是单片机初始化;另一部分是SJA1000的初始化。

1.1 单片机的初始化

文中使用的单片机是美国Atmel公司生产的AT89c51单片机,该款单片机的特点是低电压、高性能、CMOS工艺、片内含有4 KB可反复擦写只读存储器和128 B的随机存储器,兼容MCS-51指令集,片内还含有8位的CPU和FLASH存储单元,广泛灵活运用于各种控制领域[1]。设计中使用该单片机完成和SJA1000的端口初始化、外部中断设置、定时器设置。其中和SJA1000的端口初始化用来片选SJA1000,外部中断0用来检测电源故障,外部中断1用来读取SJA1000收到的报文,定时器0用来看门狗定期复位,定时器1用来记录继电器触点接通时间。图1是单片机初始化流程图。

1.2 SJA1000的初始化

SJA1000是一款总线控制器,它的作用是为了保证总线控制器局域网络中的网络层次结构中数据链路层和物理层的可靠通信,这一功能的实现主要得益于该芯片上具有可编程的逻辑电路,并且还有和微处理器相连接的接口。它内部由很多寄存器,微控制器通过对这些寄存器控制,可以设置它的工作方式、工作状态、报文的收发格式[2]。

SJA1000的初始化主要是完成一些寄存器的配置。要完成这些配置,该控制器必须处于复位模式下[3]。它进入复位模式的情况通常有3种:上电复位、硬件复位和软件复位。复位后,需要设置的寄存器通常有以下几个:控制寄存器、模式寄存器、时钟分频寄存器、验收滤波器、中断使能寄存器、总线定时器和输出控制器。完成这些寄存器的配置后,就要退出复位模式,进入工作模式。它的初始化流程图如图2所示。

2报文的收发处理

对SJA1000的操作通常有2种方案,一种是时序模拟模式;另一种便是用扩展RAM的模式来完成。该控制器通常有2种读写模式,一种是Intel模式;另一种是Motorola模式,由于它的管脚设置和普通的RAM管脚设置相似,因此文中采用扩展RAM的模式来实现总线的报文收发。总线继电器的报文的处理包括2部分,即数据的接收处理,报文的发送处理。

2.1 报文的接收

报文的接收是由该控制器自动完成[4],文中要做的就是要把信息从接收缓存中读出来,然后将读出来的信息存放在数据存储器中。一条数据报文能否被成功地接收由验收滤波器模式控制位、验收代码寄存器、验收代码屏蔽寄存器、报文标识符共同决定。只有通过验收滤波器的过滤的报文才能被接收,否则是不能送到控制器接收缓冲区的。当报文成功通过验收滤波器并被送入接收缓冲中后,会置位接收缓冲区状态位,如果这个时候使能接收中断RIE,就会产生接收中断,使得控制器的INT的电平发生变化,此时中断微控制器。接下来微处理器的任务大致由下面三步分组成,首先要监视控制器的状态,确定一下是否有需要读取的报文;其次便是将接收缓冲区中的数据读出来存放到数据存储器中并需要置位接收处理标志;最后便是处理接收到的报文。需要注意的是处理接收报文的目的主要是为驱动继电器做准备。报文的接收处理流程图如图3所示。

2.2 报文的发送

报文的发送负责将待发数据发到总线上。第一屏蔽相关中断,避免收到的数据对发送的影响;第二要对和报文发送相关的数据寄存器进行设置,确定通信的目标节点,同时准备好要发送的数据;第三在发送之前要对SJA1000发送缓冲区是否有待发送的数据进行检查,如果没有待发送的数据或者正在发送的数据,则可以将准备好的数据发送到控制器发送缓冲区做好发送准备,否则新的报文是不能写入发送缓冲区的;第四就是把要发送的报文写入控制器发送缓冲区,准备发送;第五就是置位发送请求标志位,之后控制器会自动完成报文的发送。信息的发送流程图如图4所示。

3电流信号的数据采集

系统电流信号的采集,文中采用的是美国国家半导体生产的8位分辨率、双通道A/D转换芯片。文中之所以使用该款芯片,主要是考虑到它的体积较小、兼容性强、性价比高,更为重要的是它的数据是串行输出,节约了单片机的管脚资源。

一般情况下,和单片通信的管脚由以下4个:片选端CS、时钟输入端CLK、数据输出端DO、模式选择输入端DI。通过对时序图的分析发现,DI和DO不是始终同时有效,因此在设计电路时,可以将此二管脚并接到一起作为一个管脚连接到单片机上。ADC转换流程大致如下。首先是使能选中芯片[5],即要拉低片选CS,并且要保持该电平到转换完毕,因为当CS置位的时候,该芯片是不能使用的;其次是要发送一个起始信号,这就需要在第一个时钟的下降沿到来之前拉高DI;再次是要输入通道选择控制字进行转换通道选择,通道控制的选择需要在接下来第2、3个脉冲下降沿来临之前输入两位数据文中先后对DI输入1,0;最后是从DO端输出AD转换结果,即在先在第4时钟下降沿到第11个时钟下降沿之间的每一个下降沿都会输出A/D转换结果,高位在前,共8位,接下来在从第11个时钟下降沿到第19个时钟下降沿的每个时钟下降沿又一次输出和之前相反的数据,也是8位,只是这个时候是低位在前;最后便是拉高CS,禁止使能A/D转换,对该2个8位数据进行比对,将转换结果送到数据寄存器中。图5是ADC转换的流程图。

4看门狗MAX813L

在单片机构成的系统当中,单片机的工作往往会受到来自外界干扰,导致程序陷入死循环,进而使得单片机无法正常工作,单片机的手动复位又有其局限性,为此文中采用专门监测单片机运行状态的芯片MAX813L。该芯片不仅能实现系统复位,还可以监测电源状态,当出现掉电或者低压等情况时保护重要数据。

4.1 系统复位

当系统受到某些干扰的影响,使得系统程序跑飞,当该芯片的看门狗信号输入端WDI在超过1.6 s时间内得不到清除定时器的脉冲时,看门狗输出管脚WDO将由高电平变为低电平,根据图6会发现,复位输入端MR会被拉低成低电平,当这个低电平保持时间在140 ms以上时,复位信号输出端RST会复位信号,从而复位CPU。根据前面分析,系统的正常运行需要最多以1.6 s的时间间隔给看门狗输入端输入脉冲。文中使用定时器0的工作方式1每隔50 ms给看门狗芯片一个清定时器脉冲。喂狗的实现代码如图7所示。

4.2 电源监视

当电源故障输入管脚的电位低于1.25 V时,电源故障输出端的电平会由高变低[6],导致微处理器P32管脚的电平发生变化,进而触发外部中断0,执行中断服务程序,即冻结寄存器的内容,保存RAM中的数据,激活掉电模式,进入掉电工作状态。要想退出掉电模式,系统必须复位。电源监视的部分代码如图8所示。

5状态参数保护

智能继电器在信号处理的过程中,有很多参数需要存储[7],而且需要在外部供电掉电的情况下,能够继续保持到下次外部供电恢复。一般的参数存储方法是使用静态RAM外加铬镍电池及外加辅助电路,但是该种

方法存在很多弊端。因此,文中采用AT24C02来实现数据保护。这主要得益于它体积小、使用灵活,而且不会因为系统掉电、干扰等原因丢失数据,有效地保存各种参数。图8的参考代码可以实现根据负载电流的过流情况发送不同的控制指令并及时保存保存此时的负载电流。

6结语

本文设计的CAN总线智能继电器除了具备普通继电器的接通和关断功能以外,还具有如下功能: 现场总线通信功能,即改变传统系统中点对点控制方式,通过总线指令实现继电器的通断,减轻设备总量;负载电流检测功能,即实时监测继电器负载电流状况,并且是可查询的;负载电流过载保护和短路跳闸功能,并且跳闸阈值可以离线设置;继电器的触点通断状态实时监测功能,即可有效防止异常通断的发生;历史工作记录查询功能,即可以查询诸如过载电流、短路情况、触点状态、触点接通时间等状态参数,并且掉电后,不丢失这些数据。

参考文献

[1]何立民.单片机应用系统设计(系统配置与接口技术)[M].北京:北京航空航天大学出版社,1995.

[2]邓海龙.总线控制器SJA1000的初始化程序设计[J].南通纺织职业技术学院学报:综合版,2004,12(4):7-10.

[3]Philips Semiconductors.SJA 1000stand-alone CAN con-troller[EB/OL].[2000-01-04].http://www.wenku.it168.com.

[4]饶运涛,邹继军,郑永云.现场总线CAN原理于应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.

[5]杜洋.A/D转换芯片ADC0832的应用[J].Practical Elec-tronics 2006(1):44-45.

[6]王三胜,徐茵,顾彪.MAX813L工作原理及其在51单片机系统抗干扰中的应用[J].工业仪表与自动化装置,2001(3):53-55.