三相交流固态继电器在PLC控制中的应用设计

中心议题：

• 固态继电器的特点及分类
• 继电器如何更好地充当受控开关器件

解决方案：

• 设计PLC控制的三相交流电动机正反转控制电路
• 设计PLC控制的Y-△降压起动控制电路

引言

PLC为晶体管输出型，输出单元允许所带负载工作电源为DC 12～24 V，尢法直接驱动交流接触器，只能先驱DC 12～24 V的中问继电器，再用中间继电器来带AC 380 V的负载，这样就会使得外部接线变得繁琐，而且由于传统的交流接触器为电磁式开关，其机械触点的寿命及可靠性与PLC控制系统相差甚远，较大地阻碍了控制系统性能的发挥。因此像这类的负载，我们需要选择一种更为合适的继电器来充当其受控的开关器件。

1 固态继电器的特点及分类

1．1 固态继电器的特点

固态继电器SSR是近年来世界上新兴的控制继电器，这种继电器用几毫安的微小信号可以控制大功率负载的起动与关断，正符合了晶体管输出型PLC的特点。并且其输入信号（控制端）和输出信号（受控端）采用光电隔离电路，保证了输入与输出互不干扰，输出端采用无触点大功率输出电路，整个电路用环氧树脂浇铸为一体。因此，固态继电器运行时无火花、无噪音、无污染、不产生电磁干扰，比电磁继电器具有开关速度快、体积小、寿命长、耐震、耐腐蚀、防潮、防腐、输出端在接通瞬间无震颤现象等优点，可以在严重污染和震动的环境下使用，更具有很高的灵敏度和抗干扰能力，被广泛应用于石油化工仪器设备，灯光照明设备，纺织机械、数控车床、娱乐设施等各种自动化控制领域，特别适用在腐蚀、防尘、要求防爆等恶劣环境，及频繁开关场合。

1．2 固态继电器的分类

交流固态继电器按开关方式分有电压过零导通型和随机导通型；按输出开关元件分有双向可控硅输出型（普通型）和单向可控硅反并联型（增强型）；按安装方式分有印刷线路板上用的针插式（自然冷却，不必带散热器）和固定在金属底板上的装置式（靠散热器冷却）；另外输入端又有宽范围输入（DC 3～32 V）的恒流源型和串电阻限流型等。

单相SSR为四端有源器件，其中两个输入控制端，两个输出端，输入输出间为光隔离，输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后，输出端就能从断态转变成通态。而三相交流固态继电器则是集三只单相交流固态继电器为一体，并以单一输入端对三相负载进行直接开关切换，可方便地控制l一相交流电机、加热器等三相负载，图1为三相交流固态继电器的基本接线图。三相交流固态继电器的相与相问，输入输出间，以及与基板之间绝缘电压大于2 000 VAC，其他基本指标与相应的单相固态继电器相同。需要指出的是对实际负载电流不大的场合，比如实验室教学，三相SSR使用起来比较方便，但电流大时发热亦大，这时使用三只单相SSR更为可靠。

2 应用实例

2．1 PLC控制的三相交流电动机正反转控制电路

图2为PLC控制的三相交流电动机正反转控制电路，其中X1、X2、X3，分别表示PLC的输入，控制电动机的转动方向与起停；Y1、Y1表示PLC的输出。当Y1有效时，SSR1输入端得到DC24V的直流信号，则三相输出端从断态转变成通态，三相交流电动机得电，反转；同理当Y 有效时，SSR2的三相输出端接通，因A、c换向则电动机正转。
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2．2 PLC控制的Y-△降压起动控制电路

图3为PLC控制的Y-△降压起动控制电路，其中X1、X2分别表示PLC的输入，控制电动机的起停；Y1、Y2、Y3表示PLC的输出。当Y1和Y3有效时，对应的SSR1和SSR3也同时有效，此时电动机为Y型接法，延时几秒后，Y3失效，Y2有效，则对应的SSR3三相输出端断开，SSR2三相输出端合上，则电动机变为△接法，完成了Y一△降压起动。

3 结论

三相交流固态继电器是集三只单相交流固态继电器为一体，以单一输入端对三相负载进行直接开关切换，并可以用几毫安的微小信号来控制大功率负载的起动与切断的开关器件。经验证，它能可靠、安全、方便地控制三相交流电机、加热器等三相负载，并使PLC的外部接线变得简单。