PLC晶体管输出与继电器输出区别.docx

关于PLC输出类型的选择及使用中的注意事项艾默生 CT 唐爱民摘要:本文简要比较了 PLC的继电器和晶体管两种输出类型的工作原 理及特点,提出了在选型和使用中应注意的事项关键词：PLC输出类型、继电器、晶体管Notice about Choosing and Using the PLC output typeTang AiminEmerson Network Power Co., LtdAbstract: in this paper the PLC relay output type is compared with the transistor output type in the principles and characteristics. And the notice about choosing and using the two different type of PLC output.Key words: PLC output type, relay, transistor1．引言PLC的输出类型有继电器和晶体管两种类型，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1. 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）最大电阻负2A/1 点；8A/4点组公共端；Y0、Y1： 0.3A/1 点其他：0.3A/1点输 出 电 流载8A/8点组公共端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最咼输出频率/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 0N/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4．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1. 驱动感性负载的影响Timpu科 昉liwnCCl]4-2? wqrv S«5 ms/dh819^ -M'AV 1选说mwiAlP6onf3tl*(Cl}FSmaxlCI)I.90Mwowdi* *Ovtrf5fll-awv -iteiiiVPlhVFlit VerliUl Timibseu Tn 曲硏刖讯的 CuiS^ M 帥 dll 彷硯口 Aft^lS， 幅 HflpP? im&tCI) 3J3VMB31iUr& rtlifl sla^u-?：Hflll 迦 E泗 N1P*nmfC 可 F5* 刖町 OfC"-1 03 W 曲話 1 "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(lmi n)， 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PLC输出触点的保护电0现0rii0耳+0路如图 3 所示图3 PLC输出触点的保护电路’-级症极管--耳妙；r ； ! L 一 」:! L续流二极管 1N4004 :r ■ ■ ■ w w ■ ■ V ■ * ■_ ■ ■■ ■ ■ ■7JV-I 1 2?；<^? O22UF , 250AC1. 使用中应注意的事项目前市场上经常出现继电器问题的客户现场有一个共同的特点就是： 出现故障的输出点动作频率比较快，驱动的负载都是继电器、电磁阀 或接触器等感性负载而且没有吸收保护电路因此建议在PLC输出类 型选择和使用时应注意以下几点：1. 一定要关注负载容量输出端口须遵守允许最大电流限制（如 表 1 所示），以保证输出端口的发热限制在允许范围。

继电器的 使用寿命与负载容量有关，当负载容量增加时，触点寿命将大大 降低（如表2 所示），因此要特别关注2. 一定要关注负载性质根据第4 节的分析，感性负载在开合瞬 间会产生瞬间高压，因此表面上看负载容量可能并不大，但是实 际上负载容量很大，继电器的寿命将大大缩短，因此当驱动感性 负载时应在负载两端接入吸收保护电路尤其在工作频率比较高 时务必增加保护电路从客户的使用情况来看，增加吸收保护电 路后的改善效果十分明显根据电容的特性，如果直接驱动电容负载，在导通瞬间将产生 冲击浪涌电流，因此原则上输出端口不宜接入容性负载，若有必要， 需保证其冲击浪涌电流小于规格（见表1）说明中的最大电流1. 一定要关注动作频率当动作频率较高时，建议选择晶体管输 出类型，如果同时还要驱动大电流则可以使用晶体管输出驱动中 间继电器的模式当控制步进电机/伺服系统，或者用到高速输出 /PWM 波，或者用于动作频率高的节点等场合，只能选用晶体管型PLC对扩展模块与主模块的输出类型并不要求一致，因此当系统点数较多而功能各异时，可以考虑继电器输出的主模块扩展晶体管输出或晶体管输出主模块扩展继电器输出以达到最佳配事实证明，根据负载性质和容量以及工作频率进行正确选型和系 统设计，输出口的故障率明显下降，客户十分满意。

参考文献：艾默生 EC20 系列可编程控制器用户手册1） PLC晶体管输出响应快，可以用于高速输出，但是控制电磁阀等还是需要加中间继电器；继电器 输出响应慢，但是可以省去外接继电器，接线简单具体选用什么输出要视负载情况而定2）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 负载能力强国产PLC细分：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0.1A-0. 5A,继电器3A电压：晶体管可接直流24V —般最大在直流30V左右，继电器可以接直流24V 或交流220V2） 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）。

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，需要降额更多郑州邦纳代理德国宝德、德国盖米阀门，台湾威纶触摸屏、菲尼克斯总线端子、德国WAG0总线端 子，台湾东元变频器，美国UE压力开关，美国DECH连接器，安川变频器、英威腾PLC,科威PL C、比杜克传感器，台湾米博开关电源等。