采用人工手段改变系统的行为。控制问题的类型通常决定了能够正常的使用的控制管理系统类型。每个

  • 线性型- 可以用简单的微分方程描述。这是简化的首选起点，也是处理现实世界问题的常见近似。

  例如，汽车可以在赛道上行驶，并以恒定速度经过相同的点。但是，汽车行驶的时间越长，质量减少，速度增加，但需要的燃料更少等。基本上，数学变得更复杂，问题变得非线性。

  例如，我们驾驶一辆完美的汽车，没有摩擦，没有阻力，并能预测它将如何完美运作。

  这些控制管理系统之间的差异能够最终靠考虑一个简单的电梯来强调。电梯是一辆在楼层之间移动的设备，在精确的高度停下。为了安全和方便使用，有一些逻辑约束条件。以下是强调电梯中不一样控制问题的要点。

  逻辑和时序控制在系统模块设计中更为理想。这些系统更为稳定，通常成本较低。大多数连续系统能通过逻辑方式进行控制。但是，有时我们会遇到必须连续控制的系统。在这种情况下，控制系统设计变得更为苛刻。如果连续系统受到不当控制，可能会变得不稳定并变得危险。

  当系统表现良好时，我们说它是自调节的。这些系统无需密切监控，我们使用开环控制。开环控制器会为系统设置期望位置，但不使用传感器验证位置。当必须不断监控系统并调整控制输出时，我们说它是闭环的。汽车上的巡航控制是一个很好的例子。它会监测汽车的实际速度，并调整速度以达到设定的目标速度。

  有许多控制技术可供选择。早期的控制系统依赖机械电子设备进行控制。而大多数现代控制器则利用计算机来实现控制。其中最灵活的控制器之一是PLC（可编程逻辑控制器）。

  控制工程随着时间的推移而不断发展。在过去，人类是控制系统的主要方法。近年来，电力已被用于控制，早期的电气控制基于继电器。这些继电器允许在没有机械开关的情况下切换电源。通常使用继电器进行简单的逻辑控制决策。低成本计算机的发展带来了最近的一次革命，即可编程逻辑控制器（PLC）。PLC的出现始于1970年代，并已成为制造控制的最常见选择。

  PLC在工厂生产线上越来越受欢迎，而且在可预见的将来可能仍将占主导地位。这主要是因为它们提供了诸多优势。

  梯形图逻辑是PLC主要的编程方法。如前所述，梯形图逻辑是为了模仿继电器逻辑而开发的。选择梯形图逻辑作为主要编程方法是一个战略性的决策。通过选择梯形图逻辑，工程师和技术人员所需的再培训量大大减少。

  现代控制系统仍然包括继电器，但这些继电器很少用于逻辑控制。继电器是一种利用磁场来控制开关的简单设备，如图2.1所示。当电压施加到输入线圈时，产生的电流产生一个磁场。磁场将一个金属开关（或簧片）拉向它，并使触点接触，关闭开关。在输入线圈通电时关闭的触点称为常开触点。当输入线圈未通电时，通常闭合触点接触。继电器通常以示意图的形式绘制，其中用一个圆圈代表输入线圈。输出触点用两条平行线表示。常开触点显示为两条线，并在输入未通电时为开启状态（不导电）。常闭触点用两条带有对角线的线表示。当输入线圈未通电时，常闭触点将关闭（导电）。

  继电器是用于让一个电源关闭另一个（通常是高电流）电源的开关，同时使它们隔离。图2.2中展示了继电器在简单控制应用中的一个示例。在这个系统中，最左边的第一个继电器被用作常闭触点，允许电流流动，直到在输入A上施加电压。第二个继电器通常是开启的，只有在输入B上施加电压时才允许电流流动。如果电流通过前两个继电器，则电流将通过第三个继电器中的线圈流动，并关闭输出C的开关。这个电路通常会以梯形图逻辑的形式绘制。从逻辑上讲，可以理解为当A处于关闭状态且B处于开启状态时，C将处于开启状态。

  图2.2中的示例并未显示整个控制系统，仅展示了逻辑部分。在考虑PLC时，涉及到输入、输出和逻辑。图2.3展示了PLC更完整的表示。这里有两个来自按钮的输入。我们可以将这些输入想象成激活PLC中的24VDC继电器线圈。这反过来驱动一个输出继电器，切换115V交流电，从而点亮一个灯。请注意，在实际的PLC中，输入从不是继电器，但输出往往是继电器。PLC中的梯形图逻辑实际上是用户可以输入和更改的计算机程序。请注意，两个输入按钮都是常开的，但PLC内部的梯形图逻辑有一个常开触点和一个常闭触点。不要认为PLC中的梯形图逻辑需要与输入或输出相匹配。许多初学者会陷入试图使梯形图逻辑与输入类型相匹配的困境中。

  许多继电器也具有多个输出（切换），这使得一个输出继电器同时也可以是一个输入。图2.4中展示的电路就是一个例子，称为封闭电路。在这个电路中，电流能够最终靠电路的任一分支，即通过标有A或B的触点。输入B仅在输出B打开时才会打开。如果B处于关闭状态，而A被激活，那么B将打开。如果B打开，那么输入B将打开，并在输入A关闭时保持输出B打开。在B被打开后，输出B将不会关闭。

  最初的可编程逻辑控制器（PLC）是使用一种基于继电器逻辑接线图的技术进行编程的。这消除了需要教电工、技术人员和工程师如何编写计算机程序的必要性。但是，这种方法一直沿用至今，是今天编程PLC最常见的技术。梯形图逻辑的示例可以在图2.5中看到。要解释这个图表，想象一下电源在左侧的垂直线上，我们称之为热轨。右侧是中性轨。在图中有两个横梁，每个横梁上都有输入（两条垂直线）和输出（圆圈）的组合。如果以正确的组合打开或关闭输入，电源可以从热轨流过输入，为输出供电，最终流向中性轨。输入可以来自传感器、开关或任何其他类型的感应器。输出将是PLC外部开关的一些设备，如灯光或电机。在顶部的横梁上，触点分为常开和常闭。这意味着如果输入A打开且输入B关闭，那么电源将流经输出并激活它。任何其他输入值的组合都将导致输出X关闭。

  图2.5的第二横梁更为复杂，实际上有多种输入组合会导致输出Y打开。在横梁的最左边部分，如果C关闭而D打开，电源可以通过顶部流过。电源也可以（同时）通过底部流过，如果E和F都为真。这将使电源穿过横梁的一半，然后如果G或H为真，则电源将被送到输出Y。在后面的章节中，我们将学习如何解释和构建这些图表。

  编程PLC还有其他方法。最早的一种技术涉及助记符指令。这些指令可以直接从梯形图逻辑图中导出，并通过一个简单的编程终端输入到PLC中。助记符的示例如图2.6所示。在这个示例中，指令是逐行从上到下读取的。第一行00000有一个LDN（input loadand not 输入加载且非）指令用于输入00001。这将检查PLC的输入，如果关闭，它将记住一个1（或真），如果打开，它将记住一个0（或假）。下一行使用LD（input load 输入加载）语句查看输入。如果输入关闭，它记住一个0，如果输入打开，它记住一个1（注意：这与LD相反）。AND语句回忆最后两个记住的数字，如果它们都为线。现在，这个结果替代了先前记住的两个数字，只有一个数字被记住。对于行00003和00004，这个过程被重复，但在完成时现在有三个被记住的数字。最旧的数字来自AND，较新的数字来自两个LD指令。行00005中的AND将最后两个LD指令的结果合并，现在有两个被记住的数字。OR指令获取现在仍然存在的两个数字，如果其中一个为1，则结果为1，否则结果为0。这个结果替代了两个数字，现在只有一个数字。最后一条指令是ST（store output 存储输出），将查看最后存储的值，如果为1，则打开输出，如果为0，则关闭输出。

  图2.6中的梯形图逻辑程序与助记符程序等效。即使您使用梯形图逻辑对PLC进行了编程，它在被PLC使用之前也会转换为助记符形式。在过去，助记符编程是最常见的，但现在用户甚至很少看到助记符程序。

  为了适应更先进系统的编程，已经开发了顺序功能图表（Sequential Functions Charts - SFCs）。这类似于流程图，但更强大。在图2.7中看到的示例正在执行两项不同的任务。要阅读图表，请从顶部开始，看到写着“开始”的地方。在下面，有一个双水平线，上面写着“同时跟随两条路径”。结果，PLC将同时开始跟随左右两侧的分支。左侧有两个功能，第一个是上电功能。此功能将运行，直到它决定完成，然后将进行下电功能。右侧是闪烁功能，这将一直运行，直到完成。这些功能看起来没有解释，但每个功能，例如上电，将是一个小的梯形图逻辑程序。这种方法与流程图不同，因为它不必沿着流程图的单一路径进行。

  结构化文本编程已经发展成为一种更现代的编程语言，与BASIC等语言相当相似。图2.8中展示了一个简单的例子。这个例子使用了一个PLC的内存位置N7:0。这个内存位置用于存储整数，正如本书后面会解释的那样。程序的第一行将值设置为0。接下来的一行开始一个循环，并将是循环返回的地方。接下来的一行调用N7:0位置的值，将其加1，并将其返回到相同的位置。接下来的一行检查循环是否应该退出。如果N7:0大于或等于10，则循环将退出，否则计算机将返回到REPEAT语句并从那里继续。每次程序通过这个循环，N7:0的值将增加1，直到该值达到10。

  当一个过程由PLC控制时，它使用传感器的输入进行决策，并更新输出以驱动执行器，如图2.9所示。该过程是一个真实的过程，会随时间变化。执行器将驱动系统进入新的状态（或操作模式）。这意味着控制器受传感器的限制，如果某个输入不可用，控制器将无法检测到一种条件。

  控制循环是PLC读取输入、解决梯形图逻辑，然后改变输出的持续循环。与任何计算机一样，这并不会瞬间发生。图2.10展示了PLC的基本操作循环。当电源最初打开时，PLC会进行快速的健全性检查，以确保硬件正常工作。如果出现问题，PLC将停止并指示存在错误。例如，如果PLC备用电池电量低且断电，内存将损坏，导致故障。如果PLC通过了健全性检查，然后它将扫描（读取）所有输入。在将输入值存储在内存中后，将扫描（解决）梯形图逻辑，使用存储的值而不是当前值。这是为了防止在梯形图逻辑扫描期间输入发生变化时出现逻辑问题。当梯形图逻辑扫描完成后，将扫描输出（更改输出值）。之后系统会进行健全性检查，循环无限继续。与普通计算机不同，每次扫描时将运行整个程序。各阶段的典型时间在毫秒数量级。

  PLC的输入可以在梯形图逻辑中轻松表示。在图2.11中，展示了三种类型的输入。前两种是先前讨论过的常开和常闭输入。IIT（即时输入）功能允许在输入扫描后、梯形图逻辑正在扫描时读取输入。这使得梯形图逻辑能够比每个周期仅一次更频繁地检查输入值。

  在梯形图逻辑中，有多种类型的输出，但并非所有PLC上都一致存在。一些输出将外部连接到PLC外的设备，但也可以使用PLC内部的内存位置。图2.12中展示了六种输出类型。第一种是普通输出，当通电时，输出将打开并通电输出。带有对角线的圆圈是常通输出，当通电时，输出将关闭。这种类型的输出并非所有PLC类型都支持。当初始通电时，OSR（单次触发继电器）指令将在一次扫描中打开，然后在之后的所有扫描中关闭，直到被关闭。L（锁存）和U（解锁）指令可用于锁定输出。当L输出通电时，输出将无限期保持打开，即使输出线圈被停电也不会关闭。只有通过U输出才能关闭输出。最后一个指令是IOT（即时输出），它允许在不必等待梯形图逻辑扫描完成的情况下更新输出。

  输入转换为开启状态将导致输出x在一次扫描中打开（这也称为单次触发继电器）。

  当L线圈通电时，x将被切换为打开状态，它将保持打开直到U线圈通电。这类似于一个触发器，即使PLC被关闭，它也会保持设置。

  某些PLC允许即时输出，而不必等待程序扫描完成后设置输出。（注意：此指令仅通过输出表更新输出，其他指令必须更改各个输出。）

  注：输出也常常使用括号 -() - 而不是圆圈来表示。这是因为许多编程系统是基于文本的，无法绘制圆圈。

  问题：尝试开发（在查看解决方案之前）一个基于继电器的控制器，使得房间内的三个开关能够控制一盏灯。

  解决方案：对于这个问题有两种可能的方法。第一种假设任何一个开关打开都会点亮灯，但必须所有三个开关关闭才能熄灭灯。

  第二种解决方案假设每个开关都可以独立地打开或关闭灯，与其他开关的状态无关。这种方法更为复杂，涉及思考所有可能的开关位置组合。你可能会将这个问题识别为异或问题。

  注意：重要的是要清楚地了解预期控制的工作方式。在这个例子中，基于操作方式的简单差异，得到了两种截然不同的解决方案。

  有许多PLC配置可供选择，即使来自同一供应商也是如此。但在每种配置中都有共同的组件和概念。最基本的组件包括：

  电源- 这可以集成到PLC中或是一个外部单元。PLC所需的常见电压级别（带电源和不带电源）为24V直流、120V交流、220V交流。

  I/O（输入/输出）- 必须提供一定数量的输入/输出端口，以便PLC能够监视过程并启动操作。

  指示灯- 这些指示PLC的状态，包括通电、程序运行和故障。在诊断问题时，这些是必不可少的。

  PLC的配置是指组件的包装方式。典型的配置如下图3.1所示，从最大到最小：

  Rack- 机架通常较大（长达18英寸、宽30英寸、高10英寸），可以容纳多个卡。必要时，可以连接多个机架。这些往往是成本最高但也是最灵活且易于维护的配置。

  Shoebox- 这是一个紧凑的、一体化的单元（大约是鞋盒大小），具有有限的扩展能力。低成本和紧凑性使其成为小型应用的理想选择。

  Micro- 这些单元可以小到一副扑克牌的大小。它们往往具有固定数量的I/O和有限的功能，但成本最低。

  软件- 基于软件的PLC需要一台带有接口卡的计算机，但允许将PLC连接到网络上的传感器和其他PLC。

  PLC的输入和输出对于监控和控制过程至关重要。输入和输出可以分为两种基本类型：逻辑或连续。以灯泡为例。如果它只能打开或关闭，那就是逻辑控制。如果灯光可以调暗到不同的亮度级别，那就是连续控制。连续值似乎更直观，但逻辑值更受欢迎，因为它们提供更大的确定性，并简化了控制。因此，大多数控制应用（和PLC）在大多数情况下使用逻辑输入和输出。因此，我们将先讨论逻辑I/O，并将连续I/O留待后面。

  驱动器的输出允许PLC在过程中引发某些事件。以下是相对受欢迎程度的一些流行的驱动器列表。

  电动机****启动器- 电动机在启动时通常会吸取大量电流，因此它们需要电动机启动器，基本上就是大型继电器。

  PLC的输出通常是继电器，但也可以是固态电子设备，例如用于直流输出的晶体管或用于交流输出的晶闸管。连续输出需要带有数字的特殊输出卡。

  输入来自将物理现象转换为电信号的传感器。以下是相对受欢迎程度的一些传感器的典型示例。

  PLC的输入有几种基本类型，最简单的是AC和DC输入。同样，源极输入和沉极输入也很受欢迎。输出方法规定设备不提供任何电源，而只是像简单开关一样打开或关闭电流。

  沉极- 在活动时，输出允许电流流向公共接地。当供应不同电压时，这是最佳选择。

  源极- 在活动时，电流从电源经过输出设备流向地。当所有设备使用单一供电电压时，最适合使用此方法。这也被称为NPN（沉极）和PNP（源极）。PNP更受欢迎。

  在较小的PLC中，输入通常是内置的，并且在购买PLC时进行规定。对于较大的PLC，输入是作为模块或卡片购买的，每张卡片上有8或16个相同类型的输入。出于讨论目的，我们将假设所有输入都已购买为卡片。以下列表显示了输入电压的典型范围，大致按照受欢迎程度排列。

  PLC输入卡很少提供电源，这意味着需要外部电源为输入和传感器供电。图3.2中的示例显示了如何连接AC输入卡。

  在这个例子中，有两个输入，一个是常开的按钮，第二个是温度开关或热继电器。这两个开关都由24Vac电源的热输出供电，类似于直流电源的正极。电源被提供到两个开关的左侧。当开关打开时，电压不会传递到输入卡。如果这两个开关中的任何一个关闭，电源将被提供到输入卡。在这种情况下，使用输入1和3 - 注意输入从0开始。输入卡将这些电压与公共电压进行比较。如果输入电压在给定的容忍范围内，输入将打开。图中显示了输入的梯形逻辑，这里使用了PLC-5机架的Allen Bradley符号。顶部显示了输入卡的位置I:013，表示该卡是机架01槽3中的输入卡。卡上的输入编号显示在接点下方，为01和03。

  许多初学者对上述电路中何处需要连接感到困惑。要记住的关键词是电路，这意味着电压必须能够沿完整的回路传递。在图3.2中，我们可以从电源开始沿着电路（回路）进行跟踪。路径通过开关、输入卡，然后回到电源，从那里流回起点。在完整的PLC实现中，将有许多必须完整连接的电路。

  第二个重要的概念是公共电压。在这里，电源的零线是公共电压或参考电压。实际上，我们选择了这个作为我们的0V参考，所有其他电压都是相对于它来测量的。如果我们有第二个电源，我们还需要连接中性点，以便两个中性点连接到相同的公共电压。公共电压和地线常常会被混淆。公共电压是一个用于0V的参考电压，但地线用于防止触电和设备损坏。地线连接到建筑物下面的地下金属管道或网格。这与建筑物的电气系统连接到电源插座，电气设备的金属外壳连接在一起。当电流通过地线流动时是不好的。不幸的是，许多工程师和制造商混淆了地线和公共电压。经常发现电源地和公共电压被错误标记。

  记住 - 不要混淆地线和公共电压。如果你的设备的公共电压与另一个设备上的公共电压相连，不要将地线和公共电压连接在一起。

  最后一个容易让初学者困惑的概念是每个输入卡都是隔离的。这意味着如果你只将一个公共电压连接到一张卡上，那么其他卡就没有连接。当发生这种情况时，其他卡将无法正常工作。你必须为每个输出卡连接一个公共电压。

  • 直流输入非常快，交流输入需要更长的通电时间。例如，60Hz的波形可能需要高达1/60秒才能被合理识别。

  此外：可编程逻辑控制器（PLC）的输入必须将各种逻辑电平转换为数据总线V直流逻辑电平。这可以通过类似下面所示的电路来实现。基本上，这些电路对输入进行调理以驱动光耦合器。这在电气上隔离了外部电路与内部电路。其他电路元件用于防范过载或反向电压极性。

  与输入模块一样，输出模块很少提供任何电源，而是充当开关。外部电源连接到输出卡，卡将为每个输出开关电源。下面列举了典型的输出电压，并按照受欢迎程度进行了粗略排序。

  这些卡通常有8到16个相同类型的输出，并且可以选择不同的电流等级。购买输出卡时常见的选择有继电器、晶体管或三极管。继电器是最灵活的输出设备。它们能够切换交流和直流输出。但是，它们速度较慢（典型的切换时间为约10毫秒），体积较大，成本较高，并且在数百万个循环后会磨损。继电器输出通常称为干接点。晶体管仅限于直流输出，而三极管则仅限于交流输出。晶体管和三极管输出称为开关输出。

  干接点 - 每个输出专用一个独立的继电器。这允许混合电压（交流或直流和最大电压水平），以及隔离输出以保护其他输出和PLC。响应时间通常大于10毫秒。这种方法对电压波动和尖峰最不敏感。

  开关输出 - 电压供应到PLC卡，卡使用固态电路（晶体管、三极管等）将其切换到不同的输出。三极管非常适合于需要低于1A的交流设备。晶体管输出通常使用NPN或PNP晶体管，典型的电流为1A以下。它们的响应时间通常低于1毫秒。

  此外：PLC输出必须将PLC数据总线V直流逻辑电平转换为外部电压水平。这可以通过类似下面所示的电路来实现。基本上，这些电路使用光耦合器来切换外部电路。这样可以在电气上隔离外部电气电路和内部电路。其他电路元件用于防止过载或反向电压极性。

  备注：一些交流输出也会使用零电压检测。这允许在电压和电流实际上处于关闭状态时打开输出，从而防止突增。

  在构建同时具有交流和直流输出的系统时需要谨慎。如果交流电意外连接到直流晶体管输出，它将只在正半周期内打开，并且似乎使用降低的电压工作。如果直流电连接到交流三角输出，它将打开并似乎工作，但您将无法在不关闭整个可编程逻辑控制器的情况下关闭它。

  另外：晶体管是一种基于半导体的可调节阀门装置。在关闭状态下，它将阻止双向电流流动。而在打开状态下，它只允许单向电流流动。通常，晶体管上会有几伏的电压损失。三极管类似于将两个可控硅（或想象成晶体管）连接在一起，以便电流可以双向流动，这对于交流电流是有利的。三极管的一个主要区别是，如果它已经打开以使电流流动，然后关闭，它将在电流停止流动之前不会关闭。这对于交流电流来说没问题，因为电流每半个周期停止并反转，但在直流电流中不会发生这种情况，因此三极管将保持打开状态。

  输出的一个主要问题是混合电源。隔离所有电源并保持它们的公共端分开是良好的做法，但这并非总是可行。一些输出模块，比如继电器，允许每个输出都有自己的公共端。其他输出卡要求每个卡上的多个或全部输出共享相同的公共端。每个输出卡都将与其他卡隔离，因此每个公共端都必须连接。初学者通常只连接一个卡的公共端，忘记了其他卡 - 然后只有一个卡似乎在工作！

  图3.5中显示的输出卡是一个具有共享公共端的24V直流输出卡的示例。这种类型的输出卡通常会使用晶体管作为输出器。

  在这个示例中，输出连接到低电流的白炽灯泡（灯）和继电器线圈。考虑通过灯的电路，从24V直流电源开始。当输出07打开时，电流可以流经07到COM，从而完成电路，并允许灯打开。如果输出关闭，电流无法流动，灯将无法打开。继电器的输出03以类似的方式连接。当输出03打开时，电流将流经继电器线圈，闭合触点并向电机供应120Vac。图中右下角显示了输出的梯形逻辑。表示为Allen Bradley PLC-5的符号。输出顶部左侧的值O:012表示该卡是一个输出卡，位于机架01的机槽2中。在输出的右下角是卡上的输出号03或07。该卡可以应用来自不同源的许多不同电压，但所有电源都需要一个单一的共用端。

  图3.6中的电路具有电源、设备、PLC卡、电源的顺序。这要求输出卡具有一个共用端。某些输出方案颠倒了设备和PLC卡的顺序，因此用电压输入替代了共用端。图3.5中的示例在图3.6中以电压供应卡的形式重复。

  在这个示例中，24V直流电源的正端直接连接到输出卡。当输出打开时，电源将供应到该输出。例如，如果输出07打开，则供电电压将输出到灯。电流将流经灯并返回到电源上的公共端。与切换电机的继电器的操作非常相似。请注意，梯形逻辑（显示在图的右下角）与图3.5中的逻辑完全相同。使用这种类型的输出卡只能使用一个电源。

  我们还可以使用继电器输出来切换输出。在图3.5和图3.6中显示的示例在图3.7中再次重复，这次是继电器输出。

  在这个示例中，24V直流电源直接连接到两个继电器（请注意，这现在需要2个连接，而先前的示例仅需要一个连接）。当输出被激活时，输出将打开，并将电源传递到输出设备。此布局更类似于图3.6，其中输出提供电压，但继电器也可以用于将输出连接到地，就像图3.5中一样。使用继电器输出时，可以使每个输出与下一个输出隔离。继电器输出卡可以同时具有相邻的交流和直流输出。

  尽管继电器很少用于控制逻辑，但它们仍然对于切换大功率负载至关重要。下面提供了一些关于继电器的重要术语。

  电动机起动器（Motor Starter）：基本上是一个串联有过载继电器的接触器，以在电流过大时切断电源。

  扑灭电弧（Arc Suppression）：当任何继电器打开或关闭时，都会产生电弧。在切换大型继电器时，这会成为一个主要问题。在切换交流负载的继电器上，可以通过在电压降为零时（在负和正之间跨越时）打开继电器来解决这个问题。在切换直流负载时，通过在打开时吹送加压气体来抑制电弧形成，可以最小化这个问题。

  交流线圈（AC coils）：如果正常的继电器线圈由交流电驱动，触点将以交流电源的频率振动开闭。通过在继电器上添加罩极，可以克服这个问题。

  在选择继电器或PLC上的继电器输出时，最重要的考虑因素是额定电流和电压。如果超过额定电压，触点将过早磨损，或者如果电压过高，可能会发生火灾。额定电流是应该使用的最大电流。当超过额定电流时，设备会变得过热，并且会更早地发生故障。通常情况下，额定值会分别针对交流和直流给出，尽管直流的额定值较低。如果使用的实际负载低于额定值，继电器应该能够无限期地正常工作。如果超过一点点，继电器的寿命将相应缩短。显著超过这些值可能导致立即故障和永久性损坏。

  额定电压（Rated Voltage）：用于线圈的建议操作电压。电压过低可能导致无法运行，而过高的电压会缩短使用寿命。

  额定电流（Rated Current）：在发生触点损坏（焊接或熔化）之前的最大电流。

  需要为液压压力机设计一个电气布局。该压力机使用一个24V直流双作动电磁阀来推进和收回。该设备具有一个共用端和两根输入线V直流电会导致压力机推进，而在第二根线V直流电则会导致它收回。压力机由一个需要220Vac额定电压、20A的大型液压泵驱动，这应该在压力机运行时持续运行。压力机配备了三个按钮，一个是常闭停止按钮，另一个是常开手动收回按钮，第三个是常开启动自动循环按钮。在压力机行程的顶部和底部都安装有极限开关，这些也必须连接。

  输入和输出卡均选择为24V直流，以便它们可以共用单一的24V直流电源。在这种情况下，电磁阀直接连接到输出卡，而液压泵间接使用继电器连接（为简单起见，只显示了线圈）。这个决定主要是因为液压泵需要的电流超过了任何PLC可以处理的范围，但是购买和安装继电器来处理这个负载相对较容易。所有的输入开关都连接到相同的电源和输入端。

  在设计和构建控制柜时，通常使用梯形图来记录电气布线显示了一个基本的布线图。在这个例子中，系统将在左右两个导轨上供电（120Vac或220Vac）。这些图表的线被编号，通常在构建电气系统时使用这些编号为电线之前的开关是整个系统电源的主断开开关。在线断开后使用保险丝限制系统的最大电流。图表的线用于控制管理系统输出的电源。停止按钮通常是闭合的，而启动按钮通常是打开的。横梁的分支和输出是CR1，这是一个主控继电器。PLC在图表的线上接收电源。

  PLC的输入全部是交流的，分别显示在图表的线上的一组触点。另外三个输入是一个常开按钮（线）。在线可以向输出供电。这些输出用于控制PLC的继电器输出，以控制红色指示灯（040），绿色指示灯（050），电磁阀（060）和另一个继电器（080）。线上的继电器控制着打开另一设备——钻床站。

  在布线图中，选择通常关闭的停止按钮和通常打开的启动按钮是有意为之的。考虑图表中的线。如果按下停止按钮，它将打开开关，电源将无法流向控制继电器，输出电源将关闭。如果停止按钮损坏，比如由于电线脱落，电源也会丧失，系统将安全关闭。若使用的停止按钮是常开的，而发生了这种情况，系统将在停止按钮无法关闭电源的情况下继续运行。现在考虑启动按钮。如果按钮损坏，比如电线断开，它将无法启动系统，从而使系统未启动且安全。总之，所有停止系统的按钮都应该是常闭的，而所有启动系统的按钮都应该是常开的。

  为了标准化电气原理图，联合国际委员会（JIC）制定了相应的符号，这些符号显示在图3.10、图3.11和图3.12中。

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