電器與plc_總

1、第二章,電器控制線路的基本原則和基本環(huán)節(jié),§2_1 電器控制線路的繪制,用低壓控制電器構成的控制線路稱為電器控制線路，屬于有觸點控制。電器控制線路表示方法有三種： 電氣原理圖 安裝接線圖 電器布置圖,一、電器控制線路常用的圖形、文字符號,GB4728－84《電氣圖用圖形符號》GB6988－87《電氣制圖》GB7159—87《電氣技術中的文字符號制訂通則》表2－1 常用電氣圖形、文字符號（新舊對照表）

2、,二、電氣原理圖,圖2－1 籠型電動機正反轉控制線路的電氣原理圖。電機正反轉控制的工作原理介紹。正轉起動反轉起動停車熱繼電器保護熔斷器保護,,圖2_1 籠型電動機正反轉控制線路的電氣原理圖,繪制電氣原理圖應遵循以下原則：,1、分為主電路和控制電路 主（粗）左、控（細）右,,圖2－1 籠型電動機正反轉控制線路的電氣原理圖。,繪制電氣原理圖應遵循以下原則：,2、電器元件符號符合國家規(guī)定的統(tǒng)一標準,,圖2－1 籠型電動機正

3、反轉控制線路的電氣原理圖。,繪制電氣原理圖應遵循以下原則：,3、電器元件用展開圖的畫法。,,圖2－1 籠型電動機正反轉控制線路的電氣原理圖。,繪制電氣原理圖應遵循以下原則：,4、按鈕、觸頭按沒有外力作用和沒有通電時的原始狀態(tài)畫出,,圖2－1 籠型電動機正反轉控制線路的電氣原理圖。,繪制電氣原理圖應遵循以下原則：,5、控制電路的分支線路，按動作先后順序排列；,兩線交叉連接時的電氣連接點用黑點標出。,,圖2－1 籠型電動機正反轉控制線路的

4、電氣原理圖。,標號 ：,主電路標號由文字符號和數(shù)字組成,,圖2－1 籠型電動機正反轉控制線路的電氣原理圖。,標號 ：,控制電路標號由三位或三位以下的數(shù)字組成。,,圖2－1 籠型電動機正反轉控制線路的電氣原理圖。,標號 ：,交流控制電路：以主要壓降元件（如電器元件線圈）為分界，標號左奇，右偶。,,圖2－1 籠型電動機正反轉控制線路的電氣原理圖。,標號 ：,直流控制電路：正極奇數(shù)標號，負極偶數(shù)標號。,電氣原理圖坐標圖示法,軸坐標標注

5、橫坐標標注,△ 軸坐標標注法：例·圖2－2 M7120平面磨床軸坐標圖示法電氣原理圖 正序圖示坐標是以線圈為據(jù)找觸頭 逆序圖示坐標以觸頭為據(jù)找線圈。,橫坐標標注法,圖2－3 電動機正反轉橫坐標圖示法電氣原理圖,線路各電器元件均按橫向畫法排列 電器元件線圈旁標明其常開觸頭、 常閉觸頭在電路中在支路的標號,常開觸頭,常閉觸頭,,三、電氣安裝接線圖,按電器元件的實際位置和實際接線畫；根據(jù)電器元件布置最合

6、理、連接導線最經(jīng)濟等原則來安排；為安裝、（施工）配線、檢修提供依據(jù)。圖2－4 籠型電動機正反轉控制的安裝接線圖。,繪制原則：,①  電器元件用規(guī)定符號繪制；同一電器元件各部件必須畫在一起；電器元件的位置，應與實際安裝位置一致。②  不在同一控制柜或配電屏上的電器元件的電氣連接必須通過端子板連接。各電器元件的文字符號及端子板的編號應與原理圖一致，并按原理圖的接線進行連接。③ &#

7、160;走向相同的多根導線可用單線表示。④  畫連接導線時，應標明導線的規(guī)格、型號、根數(shù)和穿線管的尺寸。,§2_2 三相異步電動機的起動,一、三相籠型電動機直接起動,供電變壓器容量足夠大小容量籠型電動機,直接起動,優(yōu)點:電氣設備少，線路簡單。缺點:起動電流大，引起供電系統(tǒng)電壓波動，,,（一）采用刀開關直接起動控制,線路適用于：小容量起動不頻繁的籠型電動機,（二）采用接觸器直接起動控制,1、點動控制

8、按下按鈕，電動機轉動， 松開按鈕，電動機停轉，這種控制就叫點動控制，它能實現(xiàn)電動機短時轉動，常用于機床的對刀調整和電動葫蘆等。,（二）采用接觸器直接起動控制,2、連續(xù)控制（長動控制） 工作原理；依靠接觸器自身輔助常開觸頭而使線圈保持通電的控制方式，稱自鎖或自保。起到自鎖作用的輔助常開觸頭稱自鎖觸頭。,（二）采用接觸器直接起動控制,不可逆電磁起動器可控制電動機單向直接起動、停止 可逆電磁起動器由兩個接觸器組成，可牽制電

9、動機的正、反轉。,電磁起動器,,保護環(huán)節(jié)：,短路保護 熔斷器 電動機長期過載保護 熱繼電器FR 欠電壓、失電壓保護 通過接觸器KM的自鎖環(huán)節(jié)來實現(xiàn)。---當電源電壓恢復正常時，接觸器線圈不會自行通電而起動電動機，只有在操作人員重新按下起動按鈕后，電動機才能起動。,該控制線路具有三點優(yōu)點：,防止電源電壓嚴重下降時電動機欠電壓運行。 防止電源電壓恢復時，電動機自行起動而造成設備和人身事故 避免多臺電動機

10、同時起動造成電網(wǎng)電壓的嚴重下降。,3、既能點動又能長動控制,①鈕子開關SA 斷開：點動控制 合上：長動控制,長動： SB3不動，控制SB2點動：SB2不動，控制SB3,②復合按鈕SB3控制:,點動可執(zhí)行的條件－KM釋放時間≤ SB3復位時間（可靠性？）,,,先斷后合,后合先斷,點動控制：SB3長動控制：SB2（較②可靠）,③使用中繼KA:,二、三相籠型電動機減壓起動,三相籠型電動機減壓起動 限制

11、起動電流。 減壓起動雖然可以減小起動電流，但也降低了起動轉矩，因此僅適用于空載或輕載起動。,,定子繞組串電阻(或電抗器)起動 自耦變壓器減壓起動 星－三角形減壓起動 延邊三角形起動等,三相籠型電動機的減壓起動方法,（一）定子繞組串電阻減壓起動控制,控制線路按時間原則實現(xiàn)控制，依靠時間繼電器KT延時動作來控制各電器元件的先后順序動作,（二）星－三角形減壓起動,KT延時控制KMY KM△,,（KMY、KM△

12、互鎖）,Y接法（相壓低） △連接限制起動電流,,缺點：起動轉矩也相應下降為三角形聯(lián)結的1／3．轉矩特性差。適用于電網(wǎng)電壓380v、額定電壓660／380v、星－三角聯(lián)結的電動機輕載起動的場合。,（三）自耦變壓器減壓起動的控制,對電網(wǎng)的電流沖擊小，損耗功率也小，但自耦變壓器價格較貴，主要用于起動較大容量的電動機。,(四)延邊三角形減壓起動控制,星－三角形起動控制有很多優(yōu)點，但不足的是起動轉矩太小，如要求兼取星形聯(lián)結起動電流小，三

13、角形聯(lián)結起動轉矩大的優(yōu)點，則可采用延邊三角形減壓起動。,電動機定子繞組特別設計，共有九個出線頭。,原始狀態(tài),起動時定子繞組一部分接成星形，一部分接成三角形,在起動結束后，再換成三角形聯(lián)結法，投入全電壓,原始狀態(tài),起動時定子繞組一部分接成星形，一部分接成三角形,在起動結束后，再換成三角形聯(lián)結法，投入全電壓,KMY,KMY,KMY,,原始狀態(tài),起動時定子繞組一部分接成星形，一部分接成三角形,在起動結束后，再換成三角形聯(lián)結法，投入

14、全電壓,KM△,KM△,KM△,,,,,三、三相繞線轉子電動機的起動控制,繞線轉子電動機串電阻起動，可減小起動電流、提高起動轉矩。適合于要求起動轉矩較大的場合。 起動方法： 在轉子電路中串接電阻 在轉子電路中串接頻敏變阻器。,（一）轉子繞組串接起動電阻控制,起動時，電阻被短接的方式有三相電阻不平衡短接法和三相電阻平衡短接法。 使用凸輪控制器來短接電阻宜采用不平衡短接法，因為凸輪控制器中各對觸頭閉合順序一般是按不平衡短接法

15、來設計的。 使用接觸器來短接電阻時宜采用平衡短接法。下面介紹使用接觸器控制的平衡短接法起動控制。,起動時，根據(jù)電流大小短接電阻。 KA1～3為欠電流繼電器 KA1～KA3的吸合電流值相同，但釋放電流值不同，KA1的釋放電流最大，首先釋放，KA2次之，KA3的釋放電流最小，最后釋放。 設置中間繼電器KA以保證轉子串入全部電阻后，電動機才能起動。,（二）轉子繞組串接頻敏變阻器起動控制,特性：頻敏變阻器的阻抗隨著轉子電流頻率

16、的下降自動減小。 常用于較大容量的繞線式異步電動機的起動。,起動過程中熱繼電器被短接，不起作用（起動能量消耗于RF）切除RF分： 自動控制 手動控制,§2_3 三相異步電動機的正反轉控制,KM1：正向接觸器KM2：反向接觸器,兩個接觸器的輔助常閉觸頭互相控制的方式，叫電氣互鎖，或叫電氣聯(lián)鎖。防止短路相間。,復合按鈕的常閉觸頭起到互鎖的作用，該互鎖叫機械互鎖。該線路既有接觸器常閉觸頭的電氣互鎖，也有復合按鈕

17、常閉觸頭的機械互鎖，即具有雙重互鎖。 頻繁操作時采用，簡化正反轉換的操作，提高生產(chǎn)效率。,,§2_4 三相異步電動機的調速控制,變極調速 變頻調速 繞線式電動機轉子串電阻調速 繞線式電動機串級調速 異步電動機交流調壓調速 電磁離合器調速,多速電動機一般有雙速、三速、四速之分。雙速電動機定子裝有一套繞組，三速、四速電動機則裝有兩套繞組。 下面討論雙速電動機三相繞組聯(lián)結。,一、三相籠型電動機的變極調速控制,

18、圖b 星形與雙星形聯(lián)結法（恒轉矩調速場合使用） 星形聯(lián)結時，p＝2 (低速） 雙星形聯(lián)結時，p＝1 (高速)為保持變速前后轉向不變，變極對數(shù)時須改變電源相序。,,圖a 三角形與雙星形聯(lián)結法（恒功率調速場合使用） 三角形聯(lián)結時，p＝2 (低速） 雙星形聯(lián)結時，p＝1 (高速)為保持變速前后轉向不變，變極對數(shù)時須改變電源相序。,,三角形 雙星形,,,KM3合KM2、KM1斷開,主電路分析,三角形

19、 雙星形,,,,,KM3斷開KM2、KM1合,主電路分析,SC1→低速 KM3合（三角形）,控制電路分析,SC1→高速 KM3合（三角形）－KM2、KM1合（雙星形）,采用凸輪控制器進行調速控制轉子電路中串接三相不對稱電阻，作起動和調速用。,二、繞線轉子電動機轉子串電阻調速控制,SQ1、SQ2：限位開關,KT1～5：短接電阻用,KT6～9：控制電機轉向,KT10～12：決定KM合否,凸輪控制器 黑點表示該位置觸

20、頭接通 無黑點表示該位置觸頭不接通,改變電磁離合器的勵磁電流（直流），就可以調節(jié)轉速。,三、電磁調速異步電動機的控制,電樞,磁極,線圈,§2_5 三相異步電動機的制動控制,機械制動： 電磁抱閘 分通電制動和斷電制動 電氣制動 反接制動 能耗制動 發(fā)電制動 電容制動,對稱電阻接法 不對稱電阻接法,一、三相異步電動機的反接制動控制,速度繼電器KS：120～30

21、00rpm 觸點合 低于100rpm 觸點斷,單向運行反接制動控制,可逆運行反接制動控制,正轉：KSF合反轉：KSR合,,,二、三相異步電動機能耗制動控制,無變壓器單相半波整流控制線路（10KW以下，制動要求不高）,三、三相異步異步電動機電容制動控制,§2_6 其它典型控制環(huán)節(jié),在多個地點對同一個電動機（設備）進行操作。,一、多地點控制,二、多臺電動機先后順序工作的控制,M1起動后，M2才能

22、起動。停止時，同時停止。,可省一個KM1的常開觸頭,,KM1動作后→ KM2才能動作KM1常開觸頭串于KM2電路中。,KM1動作后→ KM2不能動作KM1常閉觸頭串于KM2電路中。,按時間原則順序起動的控制線路,三、自動循環(huán)控制,,,,,,,SQ2,SQ4,SQ1,SQ3,前進,后退,前進,后退,1,2,3,§2_7 電器控制線路的設計方法,設計方法通常有兩種：經(jīng)驗設計法邏輯設計法,經(jīng)驗設計法：根據(jù)生產(chǎn)機械的工藝要求

23、和加工過程，利用各種典型的基本控制環(huán)節(jié)，加以修改、補充、完善，最后得出最佳方案。 試探的方法，沒有固定模式 ，設計結果不是唯一的。采用經(jīng)驗設計法，應注意以下幾個問題：,一、經(jīng)驗設計法,1、保證控制線路工作的安全和可靠性,線圈的連接 交流控制線路中，即使外加電壓是兩個線圈額定電壓之和，也是不允許的。,吸合快慢不一致，導致先吸合電器的線圈電感增加，…兩個同時動作的線圈應并聯(lián)連接,,觸點的連接,同一個電器的常開觸頭和常閉觸頭位

24、置靠得很近，不能分別接在電源的不同相上。,,電位不等,,飛弧,等電位,× √,避免多個電器元件依次動作后才能接通另一個電器元件,,應考慮電器觸頭的接通和分斷能力,若觸頭容量不夠，可在線路中增加中間繼電器或增加線路中觸頭數(shù)目；增加接通能力用多觸頭并聯(lián)連接，增加分斷能力用多觸頭串聯(lián)連接。,應考慮電器電器元件觸頭‘競爭”問題,“先斷后合”型：通電時常閉觸頭先斷開，常開觸頭后閉合；斷電時，常開觸頭先斷開，常閉觸頭后閉合。

25、 “先合后斷”型：通電時常開觸頭先閉合，常閉觸頭后斷開；斷電時常閉觸頭先閉合。常開觸頭后斷開。,,,,,,,,,,,,同一繼電器的常開觸頭和常閉觸頭有“先斷后合”型和“先合后斷”型。,應考慮電器電器元件觸頭‘競爭”問題,KA“先斷后合”型：自鎖不能進行。 KA“先合后斷”型：自鎖可以進行。,2、控制線路力求簡單、經(jīng)濟,盡量減少觸頭的數(shù)目 經(jīng)濟，故障機會少。,,盡量減少連接導線,圖中，KM在控制柜，啟停按鈕在操作臺。,,線

26、路在工作時．除必要的電器元件必須長期通電外，其余電器應盡量不長期通電，以延長電器元件的使用壽命和節(jié)約電能。,3、防止寄生電路,控制線路在工作中出現(xiàn)意外接通的電路叫寄生電路。寄生電路會破壞線路的正常工作，造成誤動作。,熱繼電器動作時會出現(xiàn)寄生電路，使KM1不能斷電,,4、應具有必要的保護環(huán)節(jié),短路保護 電器控制線路中，通常采用熔斷器或斷路器作短路保護。 過流保護 不正確起動方法和過大的負載轉矩常引起電動機的過電流故障。過電流一般比短

27、路電流要小，過電流保護常用于直流電動機和繞線式異步電動機的控制線路中。采用過電流繼電器和接觸器配合使用。 過載保護 常采用熱繼電器作籠型電動機的長期過載保護,零電壓保護 零電壓保護通常采用并聯(lián)在起動按鈕兩端的接觸器的自鎖觸頭來實現(xiàn)。,零電壓繼電器,多功能保護器,正常情況分析 斷相保護 過載保護（熱保護）,互感器在電動機運行時磁路處于飽和狀態(tài)。 (MX0-2000型錳鋅磁環(huán)),經(jīng)驗設計法 實例,系統(tǒng)具體要求： 自動循環(huán)

28、 刀架由1移到2進行鉆削加工后，自動退回1，實現(xiàn)1－2之間自動位置循環(huán)。 無進給切削 即鉆頭到達位置1時不再進給。但鉆頭繼續(xù)旋轉，進行無進給切削以提高工件加工精度。 快速停車 停車時，要求快速停車以減少輔助工時。,設計思路,自動循環(huán) 刀架由1移到2進行鉆削加工后，自動退回1，實現(xiàn)1－2之間自動位置循環(huán)。,電動機須正、反向運轉，故采用兩個接觸器，以改變電源相序。 采用典型的正反轉控制環(huán)節(jié)。,自動循環(huán) 刀架由1移到2

29、進行鉆削加工后，自動退回1，實現(xiàn)1－2之間自動位置循環(huán)。 加限位，控制自動循環(huán) ，改電路。,無進給切削 即鉆頭到達位置1時不再進給，鉆頭繼續(xù)旋轉，進行無進給切削以提高工件加工精度。SQ2 （起動）延時產(chǎn)生作用→KM2得電，故改電路如上。,,,快速停車 停車時，要求快速停車以減少輔助工時。,采用反接制動方式,最后設置必要的保護（FU，F(xiàn)R）,邏輯設計法：利用邏輯代數(shù)方法，設計電器控制線路，或對線路簡化。線圈、觸頭 → 邏輯變量：

30、接觸器、繼電器等電器元件線圈： 通電：線圈＝1； 斷電：線圈＝0 觸頭： 閉合：觸頭＝1； 斷開：觸頭＝0電器控制線路中，線圈的狀態(tài)可用邏輯表達式表示，因而可用邏輯代數(shù)方法，設計或化簡電器控制線路。,二、邏輯設計法,邏輯與：,電器控制線路與基本邏輯表達式的關系,真值表,,邏輯或：,真值表,常閉觸頭用其線圈的非表示,邏輯非：,真值表,,邏輯電路有兩種基本類型： 邏輯組合電路 √ （無反饋，如自鎖

31、電路） 邏輯時序電路 （有反饋，有記憶功能）,邏輯設計法 設計例,例：某電動機只有在繼電器KA1、KA2、KA3中任何—個或任何兩個繼電器動作時才能運轉，而在其它任何情況下都不運轉。電動機的運轉由接觸器KM控制，試設計其控制線路。根據(jù)題目的要求，列出接觸器通電狀態(tài)的真值表,接觸器通電狀態(tài)的真值表,,,,KA1,,,,KA2,,,,KA3,,,,,,,,,KA1,,,,KA2,,,KA3,,,,,,,,,,,,KM,,或按書中化簡為

32、,第三章 生產(chǎn)機械的電器控制,§3_1 臥式機床的電氣控制,臥式車床外觀及工作要求,床身,主軸,刀架,溜板箱,主軸轉動，帶動裝夾在其端頭的工件轉動； 刀具安裝在刀架上，隨溜板箱沿主軸軸線方向實現(xiàn)進給移動； 加工的工件轉動慣量比較大，不易停車，須采用電氣制動； 在加工的過程中，還需提供切削液； 為減輕勞動強度和節(jié)省工作時間，帶動刀架移動的溜板箱能夠快速移動。,對電力拖動控制系統(tǒng)要求,床身,主軸,刀架,溜板箱,主電

33、動機M1 完成主軸主運動的驅動，直接起動方式，可正反轉，電氣停車制動，具有點動功能。 電動機M2 拖動冷卻泵，在加工時提供切削液，直接起動停止方式，連續(xù)工作。 快速移動電動機M3 根據(jù)需要，隨時手動控制起停。,冷卻泵電動機M2 KM3控制 刀架快速移動：由轉動刀架手柄壓動位置開關SQ控制→驅動溜板箱帶動刀架快速移動。,,,點動控制,,正轉啟、停過程 反轉啟、停過程,§3_5 橋式起重機的電氣控制,30/5

34、T橋吊（交流）,橋式起重機結構（橋吊）,橋架（大車） 小車 提升機構（主、副起升機構）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,提升,,大車,,小車,電力拖動控制要求,空鉤能快速升降，以提高生產(chǎn)率，輕載起升速度大于額定負載時起升速度。 具有一定的調速范圍。 起升或下放重物至預定位置附近時，都需低速。 起升的第一級是為了消除傳動間隙，使鋼絲繩張緊，以避免過大的機械沖擊，所以起動轉矩不能大，一般在額定轉矩的50％以下。

35、任何負載下降，起升電動機發(fā)出之轉矩，可以是電動或制動的，二者的轉換是自動進行。 采用電氣制動以減輕機械抱閘的負擔，機械抱閘用以防止因電源故障停電使重物自由下落造成事故。,主起升電動機機械特性,交流電力拖動控制系統(tǒng)中的電機,M1：主起升電機（主令控制器SA1控制） M2：副起升電機（凸輪控制器SA2控制） M3：小車電機 （凸輪控制器SA3控制） M4、M5：橋架電機（凸輪控制器SA4控制） 每臺電機均配電磁抱閘機構,副

36、起升,小車,大車,主起升,門安全開關,大車限位,小車限位,副起升限位,超過限位，保護；回零，再調整,副起升凸輪控制器SA2觸頭閉合表,,,,,主起升控制,,主起升主令控制器觸點閉合表,,起升1檔,,,,,SQ9：上升極限限位,,,起升2檔,,,,,SQ9：上升極限限位,,,,起升3檔,,,,,SQ9：上升極限限位,,,,,起升4檔,,,,,SQ9：上升極限限位,,,,,,起升5檔,,,,,SQ9：上升極限限位,,,,,,,起升6檔,,,

37、,,SQ9：上升極限限位,,,,,,,,下降（制動）C檔,,,,狀態(tài)：抱閘，正轉KM1接通。作用：手柄由下降回零位時，電氣上反接制動，機械制動，防止溜鉤（下滑）→單是機械抱閘力不夠。,,,,,下降（制動）1檔,,,,,狀態(tài)：抱閘松，正轉KM1接通。重物拖動電機反轉，電機制動。,,,下降（制動）2檔,,,,狀態(tài)：抱閘松，正轉KM1接通。重物拖動電機反轉，電機制動。,,,下降（強力）3檔,,,,,狀態(tài)：抱閘松，反轉KM2接通?？蛰d或輕鉤下

38、放，電機電動反轉，克服摩擦阻力下放。（轉速過高，可轉入發(fā)電制動運行狀態(tài)）,,,,下降（強力）4檔,,,,,,,狀態(tài)：抱閘松，反轉KM2接通?？蛰d或輕鉤下放，電機電動反轉，克服摩擦阻力下放。 （轉速過高，可轉入發(fā)電制動運行狀態(tài)）,,,下降（強力）5檔,,,,,,,,,,狀態(tài)：抱閘松，反轉KM2接通。空載或輕鉤下放，電機電動反轉，克服摩擦阻力下放。 （轉速過高，可轉入發(fā)電制動運行狀態(tài)）,,可編程序控制器（PLC）,概述及基本原理,（第四、五

39、章）,一、可編程序控制器產(chǎn)生的背景 1960年代末期，由于市場的需要，工業(yè)生產(chǎn)開始從大批量少品種轉向小批量多品種的生產(chǎn)方式。 當時，大規(guī)模生產(chǎn)線的控制電路大多為繼電器控制系統(tǒng)，體積大，耗能多，可靠性差，特別是改變生產(chǎn)程序非常困難。,1968年，美國通用汽車公司（GM）對外公開招標，要求用新的電氣控制裝置取代繼電器控制系統(tǒng)，以適應改變生產(chǎn)程序的需要。提出下列十項指標：,十項指標,編程方便，現(xiàn)場可修改程序維修方便，采用插

40、件式結構可靠性高于繼電器控制裝置數(shù)據(jù)可直接輸入管理計算機輸入電源為市電輸出電源為市電，負載電流2A以上，可直接驅動電磁閥和接觸器等用戶存儲器容量大于4K體積小于繼電器控制裝置擴展時，原系統(tǒng)變更最小成本可與繼電器控制裝置競爭,以上十項指標，實際上都是現(xiàn)在可編程序控制器最基本的功能，主要有： 用計算機系統(tǒng)代替繼電器控制系統(tǒng) 用軟件程序代替硬件接線 輸入輸出信號可以和外部設備直接相連 結構易于擴展,1969年，

41、美國數(shù)字設備公司（DEC）制成了世界上第一臺可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller,簡稱PLC），型號為PDP-14，在美國通用汽車公司生產(chǎn)線上使用，獲得了成功，從此，開創(chuàng)了可編程序控制器的新時代。,當時，這臺控制器被稱為可編程序邏輯控制器（PLC），只是用來取代繼電接觸控制，僅有執(zhí)行繼電器邏輯、計時、計數(shù)等較少的功能。,1971年日本從美國引進了PLC技術加以消化，由日立公司試制成功了日本的第一

42、臺PLC。 1973年由德國的西門子公司研制成功了歐洲的第一臺PLC。（與日本不同，歐洲走的是獨立研制PLC的道路） 現(xiàn)在世界上生產(chǎn)PLC及其網(wǎng)絡的廠家有200多家，生產(chǎn)大約400多個品種的PLC產(chǎn)品。,1980年，美國電氣制造協(xié)會（NEMA）把這個新的控制設備正式命名為可編程序控制器（Programmable Controller，簡稱PC）。所下定義為：,可編程序控制器是一種數(shù)字式電子儀器，可以存儲某些實現(xiàn)邏輯、定序

43、、定時、計數(shù)和四則運算等特殊功能指令，用以控制機械和生產(chǎn)過程。,1987年2月，國際電工委員會 （IEC）年頒發(fā)的可編程控制器標準草案第三稿中對可編程控制器的定義：,可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時，計數(shù)和算術運學等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外圍設備，都按易于與工

44、業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。,可見，對可編程控制器的定義隨著其功能的不斷擴展，而有所改變。（1982年，IEC對PLC也有過定義）,可編程序控制器的稱呼,Programmable Controller（PC）：可編程序控制器 。Programmable Logic Controller（ PLC）：可編程序邏輯控制器。Personal Computer （PC）：個人計算機。現(xiàn)在一般仍沿用過去的英文簡稱 PLC。

45、,二、PLC的主要功能和特點,邏輯控制（包括定時、計數(shù)） －PLC最典型的功能模擬量、數(shù)字量（數(shù)據(jù)處理）控制特殊控制功能（PID，運動控制等）可通過PLC通訊，構成遠程系統(tǒng)，PLC網(wǎng)絡。是工廠企業(yè)，港口大型自動化系統(tǒng)中常用的設備。,主要功能,PLC的特點,,1、適合工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境 具體表現(xiàn)在抗干擾能力強，可靠性高，對環(huán)境適應能力強 抗干擾能力 --- 現(xiàn)場電氣、電磁干擾，PLC的硬件，電源設計均有抗干擾措施 可靠

46、性高 --- 平均故障間隔時間（MTBF）超過2萬小時，故障常見于外部接觸器等 環(huán)境 --- 允許電壓波動±15%，溫度0 - 60ºC，濕度15% - 95%,PLC的特點,,2、控制功能強 PLC具有邏輯判斷、計數(shù)、定時、步進、跳轉、移位、四則運算、數(shù)據(jù)傳送、處理等功能，可實現(xiàn)順序控制、邏輯控制、位置控制和過程控制等。集三電（電控、電儀、電傳）于一體。3、編程、程序修改方便；有較好的靈活性（改變控制方

47、式）。 編程采用工程技術人員熟悉的梯形圖。與常規(guī)的繼電接觸控制電路類似。易掌握。同時還可以用流程圖，布爾邏輯語言，匯編語言，高級語言（如C）等編程。4、采用模塊化結構，接口種類多，便于現(xiàn)場連接、擴充。 便于系統(tǒng)的安裝，擴充，維修，設計調試周期短。便于構成通訊及網(wǎng)絡的形成5、維護方便（I/O指示）,,三、PLC的一般構成,PLC在組成上與一般的微機系統(tǒng)基本相同 CPU 存儲器 輸入/輸出系統(tǒng) 可選部件,包括編程器

48、、外存儲器、通信接口、擴展接口等。主要用于系統(tǒng)的編程組態(tài)、程序存儲、通信聯(lián)網(wǎng)等。,PLC的基本組成部分,,按結構形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩類。,,整體式PLC組成示意圖,,,組合式PLC組成示意圖,,四、PLC的基本工作原理－掃描工作方式,CPU完成必要的內部及通訊處理后，首先通過輸入電路，將基本I/O單元，特殊I/O單元得到的現(xiàn)場設備輸入信號（檢測、指令等）讀入，將這些信號的狀態(tài)存儲在CPU單元的存儲器中，PLC的輸入狀

49、態(tài)刷新了一遍。,①,四、PLC的基本工作原理－掃描工作方式,CPU對用戶梯形圖程序，按照自上向下、由左向右的順序逐個掃描每條指令，解讀用戶程序，直到用戶程序結束位置為止。這樣在CPU單元的存儲器中就將PLC的輸出狀態(tài)刷新了一遍。,②,四、PLC的基本工作原理－掃描工作方式,CPU通過接口，將CPU單元的存儲器中的輸出信號送到基本I/O單元，特殊I/O單元，實現(xiàn)PLC的輸出控制，刷新輸出狀態(tài)。然后又回到第一步，如此反復循環(huán)。,③,PLC掃

50、描工作原理圖,PLC執(zhí)行的五個階段，每重復一次的時間，稱為一個掃描周期，PLC完成一個周期后，又重新執(zhí)行上述過程，掃描周而復始地進行，這種工作方式，稱為循環(huán)掃描工作方式。,,內部處理,,通信處理,,輸入掃描,,執(zhí)行用戶程序,,輸出處理,,,,,,,,RUN,方式,？,,,,,,,,,,,否,是,,,開 始,,,快速性問題 I/O刷新過程及抗干擾優(yōu)點,五、PLC的技術性能指標,1. I/O總點數(shù)（開關量，模擬量）2. 內部繼電器、定

51、時器、計數(shù)器等點數(shù)3. 指令系統(tǒng)（總條數(shù)和種類）4. 指令執(zhí)行速度（掃描速度） 指令：條/微秒5. 存儲器容量（以K字節(jié)數(shù)表示）6. 工作環(huán)境7. 擴展能力、特殊功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能,六、PLC的分類,按結構形式分類 ：整體式和模塊式按輸入輸出點數(shù)和存儲容量分類： 大致可分為大、中、小型三種： 小型PC I/O點數(shù)在256點以下，用戶程序存儲器容量在2K字以下 中型PC I/O點數(shù)在256到2048之

52、間，用戶程序存儲器容量一般為2~8K 大型PC I/O點數(shù)在2048以上，用戶程序存儲器容量達8K字以上,六、PLC的分類,按功能分類 ：分為低檔機、中檔機、高檔機三種低檔機 具有邏輯運算、定時、計數(shù)等基本功能，有的還增設模擬量處理、數(shù)據(jù)傳送等功能?？蓪崿F(xiàn)邏輯、順序、計時計數(shù)控制等。中檔機 除具有低檔機的功能外，還具有較強的模擬量輸入輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送、通信聯(lián)網(wǎng)等功能?？赏瓿杉扔虚_關量又有模擬量控制的任務。高檔機 除

53、具有中檔機的功能外，增設有帶符號算術運算、矩陣運算等，使運算能力更強。還具有模擬調節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通信、監(jiān)視、記錄和打印等功能，使PC的功能更多更強，能進行智能控制、遠程控制、大規(guī)模過程控制，構成分布式控制系統(tǒng)成為整個工廠的自動化網(wǎng)絡。,七、PLC的生產(chǎn)廠家和型號,著名的PLC生產(chǎn)廠家： 美國 AB、哥德、德州儀器、通用電氣公司等 德國 西門子公司等 法國 施奈德公司等 日本 三菱、松下、立石公司等,七、PLC的生產(chǎn)廠

54、家和型號,流行的PLC產(chǎn)品： AB公司（Allen-Bradley） PLC-5系列 PLC-3系列 PLC-2系列 SLC-500系列,通用電氣公司（GE） GE-I系列 GE-III系列 GE-V系列 GE-IV系列 GE-VI系列GE SU-5/6系列 GE90-30/70系列,七、PLC的生產(chǎn)廠家和型號,流行的PLC產(chǎn)品： 西門子公司（Si

55、emens） S5系列 （S-90U，S-100U，S-115U系列） S7系列 （S7-200，S7-300 ，S7-400系列 ） TI系列,施奈德公司（Schneider） 984系列(Modicon) Quntum系列(Modicon) TSX 7-40系列 (TE) TSX37系列,七、PLC的生產(chǎn)廠家和型號,流行的PLC產(chǎn)品： 三菱公司（Mitsubishi）

56、FX0S/0N系列 FX2/2N/2NC系列AnA/QnA系列 AnS系列Q系列（F1）,立石公司（Omron） SYSMAC C系列 SYSMAC CQM1系列 SYSMAC CPM1A系列SYSMAC ?系列,,OMRON SYSMAC C系列PLC簡介,有微型，小型，中型，大型PLC十幾個型號 微型：以C20P和C20為代表，I/O點數(shù) 140點，整體式結構 小型

57、：以C120和C200H為代表，I/O點數(shù) 480點，緊湊型整體結構（機架，模塊，擴展），C200H具有遠程I/O系統(tǒng)，I/O點數(shù)可擴展至1792點。 中型：有C500和C1000H兩種，I/O點數(shù) 分別為512點和1024點 大型：C2000H, I/O點數(shù)2048點,,三大流派,,世界上的PLC產(chǎn)品大體可以按地域分成三個流派： 美國產(chǎn)品， 歐洲產(chǎn)品 日本產(chǎn)品。 同一地域的PLC產(chǎn)品表現(xiàn)出比較多的相似性。,,三

58、大流派,,西門子S7系列PLC，采用結構化編程的方法，盡管它也設有梯形圖、邏輯圖等多種其它編程語言，但稍許復雜一點的問題就必須采用語句表，通過STEP 7語言，調用各種功能塊來實現(xiàn)。A-B的PLC-5根本就沒有語句表，它所有的程序都要依靠梯形圖編制，因而A-B的梯形圖與西門子的梯形圖在形式、含義、功能及用法上相差很大。,,三大流派,,日本的微型小型PLC產(chǎn)品是非常有特色的，它對梯形圖、語句表并重，而且配置了包括功能指令在內的功能很強的

59、指令系統(tǒng)。用戶常常會發(fā)現(xiàn)，同一個應用問題，選用日本的小型PLC產(chǎn)品就能解決，而用歐美產(chǎn)品常要選中型乃至大型PLC才行。這主要是歐美小型PLC產(chǎn)品指令系統(tǒng)太弱所致。,,八、與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較,,PLC與繼電接觸控制系統(tǒng)的比較① 繼電接觸控制為全硬件控制；PLC大部分為軟件控制。② 繼電接觸控制系統(tǒng)體積大；PLC制系統(tǒng)結構緊湊，體積小。③ 繼電接觸控制全為機械式觸點，動作慢；PLC內部全為“軟接點”，動作快。④ 繼電接觸控制功

60、能改變，需拆線接線乃至更換元器件，比較麻煩； PLC一般僅修改程序即可，極其方便。⑤ PLC控制系統(tǒng)的設計、施工與調試比繼電接觸控制系統(tǒng)周期短。⑥ PLC控制的自檢和監(jiān)控功能比繼電接觸控制的強⑦ PLC的適用范圍比繼電接觸控制的廣泛。⑧ PLC可靠性比繼電接觸控制的高。,,八、與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較,,PLC與微型計算機的比較主要差別表現(xiàn)在以下幾個方面：① PLC輸入輸出接口較多，接口標準化，便于多點多路控制、連接。②

61、PLC編程簡便。③ PLC可靠性高。④ PLC技術容易掌握。使用維護方便。⑤ PLC采用掃描工作方式，響應較計算機慢⑥ PLC體積小，調試周期短。,,八、與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較,,PLC可靠性高的原因硬件方面 各種模塊為標準件，采用了抗干擾措施，如輸入濾波，隔離，輸出隔離，屏蔽等措施，有效地解決了外界對PLC干擾的問題。模塊 有診斷、指示，且便于更換。掃描工作方式 刷新階段時間短，引入干擾幾率小。,,九、PLC的發(fā)

62、展趨勢,,體系結構開放化，硬件模塊化。（各公司內）模塊專用和智能化（安裝于現(xiàn)場，獨立處理，與CPU通訊）網(wǎng)絡與通信能力增強（支持多種網(wǎng)絡，如以太網(wǎng)，各種現(xiàn)場總線等）多樣化與標準化（各公司產(chǎn)品多樣，國際標準）工業(yè)軟件發(fā)展迅速（編程軟件，組態(tài)軟件，軟PLC）,十、應用,開關量控制，如邏輯、定時、計數(shù)、順序等； 模擬量控制，部分PLC或功能模塊具有PID控制功能，可實現(xiàn)過程控制； 監(jiān)控，用PLC可構成數(shù)據(jù)采集和處理的監(jiān)控系統(tǒng)；

63、 建立工業(yè)網(wǎng)絡，為適應復雜的控制任務且節(jié)省資源，可采用單級網(wǎng)絡或多級分布式控制系統(tǒng)。,The End,,三種控制系統(tǒng)常常并存在一起，但其控制裝置相差太遠，無法兼容。人們一直希望把它們用一種控制裝置統(tǒng)一起來，協(xié)調地進行控制。這對于提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質量，實現(xiàn)優(yōu)化控制無疑是很有意義的。把三電合成于一體就叫做三電一體。,三電一體,控制開關量的邏輯控制系統(tǒng) 電控裝置（繼電器接觸器控制） 控制慢連續(xù)量的過程控制系統(tǒng) 電儀裝置

64、（電動單元組合儀表） 控制快連續(xù)量的運動控制系統(tǒng) 電傳裝置（電氣傳動控制裝置）,所謂三電指的就是電控、電儀、電傳。,思路一：在網(wǎng)絡一級實現(xiàn)三電一體化，將它們都連入同一網(wǎng)絡，網(wǎng)絡成為三電統(tǒng)一的載體，在網(wǎng)絡一級實現(xiàn)了三電一體化。（對網(wǎng)絡要求高）思路二：在控制裝置一級實現(xiàn)三電一體化，一臺控制裝置既有邏輯控制功能，又有過程控制功能，還有運動控制功能。（對網(wǎng)絡速度要求低）DCS（distributed control system）系統(tǒng)

65、 沿著思路一發(fā)展三電一體化，它花費較大，適合于大型自動化系統(tǒng)。PLC 沿著思路二發(fā)展三電一體化，它靈活機動，三電一體集成度高，適合于各種規(guī)模的自動化系統(tǒng)。,兩種實現(xiàn)三電一體化的思路,開發(fā)PLC的初衷是為了取代繼電器，邏輯控制是PLC的長項。目前PLC已發(fā)展成具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實的多功能控制器。 在PLC上增加連續(xù)量控制功能的生命力并不在于其配置的控制算法的復雜程度，而在于多種功

66、能的集成。PLC的主要優(yōu)勢在于它把三電集于一體，在裝置一級實現(xiàn)了三電一體化。 PLC及其網(wǎng)絡被公認為現(xiàn)代工業(yè)自動化三大支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一,,第六章,F1 系列 PLC 的內部繼電器,§6_1 F1系列 PLC 概述,一、F1系列PLC的型號,二、基本單元、擴展單元和特殊單元,F1基本單元（主機）類型,擴展單元（擴展機，無CPU），通過扁平電纜與主機相連，以增加I/O點數(shù)。,F1擴展單元類型,特

67、殊單元：高速計數(shù)器、計時器、模擬量單元、通訊接口等,三、輸入輸出方式,（一）輸入方式,按輸入輸出回路分：直流輸入 交流輸入 按接線形式分：匯點式輸入接線 分隔式輸入接線,,直流輸入,PLC內部提供,,交流輸入,外部提供,,匯點式輸入接線,公共端,公共端,公共端,直流模塊,交流模塊,分隔式輸入接線,彼此獨立,,,,（二）輸出方式,按負載使用電源分：直流輸出

68、 交流輸出 交直流輸出按輸出開關器件分：晶體管輸出 晶閘管輸出 繼電器輸出按接線形式分： 匯點式輸出 分隔式輸出,,晶體管輸出,直流輸出方式,,晶閘管輸出,交流輸出方式,浪涌電壓保護,,繼電器輸出,交（直）流輸出方式,,匯點式輸出,若干組輸出,一組輸出,