1、1 電氣與電子工程學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)電氣工程及其自動化專業(yè)韓順杰韓順杰2課程名稱課程名稱: :電氣控制與電氣控制與PLCPLCn學(xué)學(xué) 時：時：50h50h（理論：（理論：40h-40h-實驗：實驗：10h10h）n學(xué)學(xué) 分：分：3 3學(xué)分學(xué)分n先修課程：電機及拖動基礎(chǔ)、微機原理及應(yīng)用、先修課程：電機及拖動基礎(chǔ)、微機原理及應(yīng)用、 電力電子技術(shù)、自動控制原理、電力電子技術(shù)、自動控制原理、n適用專業(yè)：電氣工程及其自動化適用專業(yè)：電氣工程及其自動化n考核方式考核方式: : 總成績總成績= =（平時考核（平時考核+ +實驗成績）實驗成績）20%+20%+閉卷考閉卷考試成績試成績

2、80%80%。 平時考核平時考核= =出勤出勤+ +作業(yè)作業(yè)3學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容n包括兩大部分：包括兩大部分：第一部分第一部分 （1-21-2章）常用低壓電器及應(yīng)用章）常用低壓電器及應(yīng)用 介紹電氣控制中常用的低壓電器、典型控制線路、典型介紹電氣控制中常用的低壓電器、典型控制線路、典型電氣控制系統(tǒng)分析。電氣控制系統(tǒng)分析。第二部分第二部分 （3-93-9章）可編程控制器（章）可編程控制器（PLCPLC）及其應(yīng)用）及其應(yīng)用 介紹可編程控制器基礎(chǔ)，以西門子公司介紹可編程控制器基礎(chǔ)，以西門子公司S7-200S7-200型型PLCPLC為重為重點，介紹點，介紹S7S7系列可編程控制器結(jié)構(gòu)原理、指令系統(tǒng)及其應(yīng)

3、用、系列可編程控制器結(jié)構(gòu)原理、指令系統(tǒng)及其應(yīng)用、控制系統(tǒng)程序分析和設(shè)計方法。介紹可編程控制器的通信和控制系統(tǒng)程序分析和設(shè)計方法。介紹可編程控制器的通信和網(wǎng)絡(luò)控制，可編程控制器與變頻器結(jié)合在電氣傳動系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)控制，可編程控制器與變頻器結(jié)合在電氣傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用。應(yīng)用。4 第一部分第一部分 常用低壓電器及其控制技術(shù)常用低壓電器及其控制技術(shù)第第1 1章章 常用低壓電器常用低壓電器第第2 2章章 電氣控制線路的基本原則和基本環(huán)節(jié)電氣控制線路的基本原則和基本環(huán)節(jié) 第二部分第二部分 可編程控器可編程控器(PLC)(PLC)及其應(yīng)用技術(shù)及其應(yīng)用技術(shù)第第3 3章章 可編程控制器基礎(chǔ)可編程控制器基礎(chǔ)第第4 4

4、章章 S7-200PLCS7-200PLC的系統(tǒng)配置與開發(fā)環(huán)境的系統(tǒng)配置與開發(fā)環(huán)境第第5 5章章 S7-200PLCS7-200PLC的指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)第第6 6章章 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用第第7 7章章 S7-200S7-200可編程控制器通信與網(wǎng)絡(luò)可編程控制器通信與網(wǎng)絡(luò)第第8 8章章 基于基于SIMATIC S7SIMATIC S7的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)第第9 9章章 PLCPLC與電氣傳動系統(tǒng)與電氣傳動系統(tǒng)主要內(nèi)容主要內(nèi)容5學(xué)習(xí)目標：學(xué)習(xí)目標： 熟悉掌握熟悉掌握PLCPLC的工作原理與系統(tǒng)構(gòu)成、指令系統(tǒng)、編程的工作原理與系統(tǒng)構(gòu)成、指令系統(tǒng)、編程方法，方法，具

5、備具備PLCPLC控制系統(tǒng)的設(shè)計控制系統(tǒng)的設(shè)計能力能力。 具備應(yīng)用具備應(yīng)用PLCPLC實現(xiàn)電氣控制自動化要求的設(shè)計、安裝、實現(xiàn)電氣控制自動化要求的設(shè)計、安裝、調(diào)試、故障處理調(diào)試、故障處理能力能力。 熟悉常用控制熟悉常用控制電器電器的結(jié)構(gòu)原理、用途及符號，具備正確的結(jié)構(gòu)原理、用途及符號，具備正確使用和選用的使用和選用的能力能力；熟練掌握熟練掌握電氣控制電路電氣控制電路的基本環(huán)節(jié)，具備閱讀和的基本環(huán)節(jié)，具備閱讀和分析分析電電氣控制電路圖的氣控制電路圖的能力能力； 具備獨立設(shè)計簡單電氣控制電路的具備獨立設(shè)計簡單電氣控制電路的能力能力。6教學(xué)環(huán)節(jié)：教學(xué)環(huán)節(jié)：n課程實驗：課程實驗：1010學(xué)時學(xué)時 熟悉

6、熟悉PLCPLC指令系統(tǒng)及編程方法指令系統(tǒng)及編程方法n課堂教學(xué)：課堂教學(xué)：4040學(xué)時學(xué)時 介紹低壓電器、可編程控制器工作原理及其應(yīng)介紹低壓電器、可編程控制器工作原理及其應(yīng)用相關(guān)知識用相關(guān)知識n課程設(shè)計：課程設(shè)計：1 1周周 設(shè)計與調(diào)試基于設(shè)計與調(diào)試基于PLCPLC的過程控制系統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)n生產(chǎn)實習(xí)：生產(chǎn)實習(xí)：2 2周周 基于繼電接觸器控制的電氣控制柜設(shè)計與安裝基于繼電接觸器控制的電氣控制柜設(shè)計與安裝7教材及主要參考書教材及主要參考書主要參考書：主要參考書：n廖長初廖長初 主編主編 S7-200PLCS7-200PLC編程及應(yīng)用編程及應(yīng)用 機械工業(yè)出版社，機械工業(yè)出版社，2013.8201

7、3.8n李李 仁仁 主編主編 電氣控制電氣控制 機械工業(yè)出版社，機械工業(yè)出版社，19901990n鄧則名鄧則名 主編主編 電氣與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)電氣與可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 機械工業(yè)出版機械工業(yè)出版社，社，20022002n程子華程子華 主編主編 視頻學(xué)工控視頻學(xué)工控- -西門子西門子S7-200PLCS7-200PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 人民人民郵電出版社郵電出版社 2010.112010.11n陳建明陳建明 主編主編 電氣控制與電氣控制與PLCPLC應(yīng)用練習(xí)與實踐應(yīng)用練習(xí)與實踐 電子工業(yè)出版電子工業(yè)出版社社 2008.72008.7nSTEP7-Micro/WINSTEP7-Micro/W

8、IN編程軟件編程軟件nS7-200S7-200仿真軟件仿真軟件教材：教材：n陳建明陳建明 主編主編 電氣控制與電氣控制與PLCPLC應(yīng)用（第應(yīng)用（第3 3版）電子工業(yè)出版社版）電子工業(yè)出版社 2014.12014.18幾點要求：幾點要求：n課堂上課堂上不能影響他人不能影響他人；n不得無故曠課，遲到，早退。不得無故曠課，遲到，早退。n上課記錄，書上上課記錄，書上要有記錄的痕跡（準備一支熒光要有記錄的痕跡（準備一支熒光筆），筆），；n每人上課時每人上課時必須持有指定教材；必須持有指定教材；9 緒緒 論論n電氣控制技術(shù)電氣控制技術(shù)n電氣控制電氣控制系統(tǒng)系統(tǒng)的分類的分類n電氣控制電氣控制系統(tǒng)系統(tǒng)的發(fā)展

9、的發(fā)展10一、電氣控制技術(shù)一、電氣控制技術(shù)n電氣控制技術(shù)電氣控制技術(shù)：用以實現(xiàn)：用以實現(xiàn)生產(chǎn)過程電氣化生產(chǎn)過程電氣化及其自動控制的及其自動控制的電氣設(shè)備及系統(tǒng)的控制技術(shù)。電氣設(shè)備及系統(tǒng)的控制技術(shù)。 它是以各類它是以各類電動機電動機為動力為動力的傳動裝置與系統(tǒng)。的傳動裝置與系統(tǒng)。1 1、動力部分：、動力部分：整個系統(tǒng)的動力供給環(huán)節(jié)。（電源、電器部件）整個系統(tǒng)的動力供給環(huán)節(jié)。（電源、電器部件）2 2、生產(chǎn)過程自動控制部分：、生產(chǎn)過程自動控制部分：是生產(chǎn)過程自動化的核心，是間接是生產(chǎn)過程自動化的核心，是間接控制、指揮動力電器及系統(tǒng)工作的部件（邏輯控制電路和各種控制、指揮動力電器及系統(tǒng)工作的部件（邏輯

10、控制電路和各種自動化儀表）。自動化儀表）。3 3、傳動裝置：、傳動裝置：是生產(chǎn)機械的連接及傳動環(huán)節(jié)。是生產(chǎn)機械的連接及傳動環(huán)節(jié)。電氣自動控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)：電氣自動控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)：11x-yx-y數(shù)控拖板數(shù)控拖板變頻主軸變頻主軸機床本體機床本體數(shù)控系統(tǒng)及其數(shù)控系統(tǒng)及其操作面板操作面板行程開關(guān)行程開關(guān)控制電柜控制電柜Z Z軸伺服電機軸伺服電機機床設(shè)備組成機床設(shè)備組成12二、電氣控制系統(tǒng)的分類二、電氣控制系統(tǒng)的分類1 1、按輸入、輸出信號的狀態(tài)特征分類、按輸入、輸出信號的狀態(tài)特征分類 1 1）開關(guān)量控制）開關(guān)量控制 2 2）連續(xù)量控制）連續(xù)量控制2 2、按電器開關(guān)元件分類、按電器開關(guān)元件分類

11、1 1）有有觸點控制觸點控制 2 2）無無觸點控制觸點控制3 3、按控制程序特征分類、按控制程序特征分類 1 1）固定程序（組合電路、時序電路、順序電路）固定程序（組合電路、時序電路、順序電路） 2 2）可編程序）可編程序13三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展 電氣控制技術(shù)隨著電氣控制技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，對的不斷發(fā)展創(chuàng)新，對生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求，不斷提出新的要求，電氣控制電氣控制裝置也在不斷地更新。裝置也在不斷地更新。 在在控制方法控制方法: :從從手動手動控制發(fā)展到控制發(fā)展到自動自動控制；控制； 在在控制功能控制功能: :從從簡單簡單控制到控制到復(fù)雜

12、復(fù)雜控制；控制； 在在操作操作上上: :由由笨重笨重到到輕巧輕巧； 從從控制原理控制原理: :由單一的由單一的有觸點有觸點硬接線硬接線繼電器控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為繼電器控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為以以微處理器微處理器為中心的為中心的PLCPLC軟件軟件控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)。 新的控制理論新的控制理論和和新型電器新型電器及電子器件的出現(xiàn)，不斷地推動及電子器件的出現(xiàn)，不斷地推動著著電氣控制技術(shù)電氣控制技術(shù)的發(fā)展。的發(fā)展。14三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展 蒸汽機時代：蒸汽機時代： 從集中傳動到分散傳動從集中傳動到分散傳動 集中傳動開始于瓦特的蒸汽機時代一個車間使用一臺蒸汽機提供動力，通集中傳動開始于瓦特的蒸汽機

13、時代一個車間使用一臺蒸汽機提供動力，通過天軸、齒輪和皮帶系統(tǒng)將動力分配到各個紡織機械。過天軸、齒輪和皮帶系統(tǒng)將動力分配到各個紡織機械。蒸汽機蒸汽機天軸天軸紡紗機紡紗機15三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展 1919世紀末，電機技術(shù)開始產(chǎn)生并應(yīng)用，世紀末，電機技術(shù)開始產(chǎn)生并應(yīng)用，2020世紀世紀2020年代初逐年代初逐步取代蒸汽機，成為主要動力。步取代蒸汽機，成為主要動力。 電氣控制技術(shù)電氣控制技術(shù)是針對是針對電動機的控制技術(shù)電動機的控制技術(shù)，伴隨著電機制造，伴隨著電機制造和應(yīng)用發(fā)展起來。和應(yīng)用發(fā)展起來。 在在20世紀的世紀的20年代至年代至30年代年代（繼電繼電 接觸器控制接觸器控制

14、） 借助繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成繼電器借助繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成繼電器接接觸器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對機床的起動、停止、有級調(diào)速等控制。觸器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對機床的起動、停止、有級調(diào)速等控制。 繼電器繼電器接觸器控制系統(tǒng)的接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)點優(yōu)點：是結(jié)構(gòu)簡單、價格低：是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護方便、抗干擾能力強。廉、維護方便、抗干擾能力強。 繼電器繼電器接觸器控制系統(tǒng)的接觸器控制系統(tǒng)的缺點缺點：是由于是固定接線形：是由于是固定接線形式，故在進行程序控制時，改變控制程序不方便、靈活性差；式，故在進行程序控制時，改變控制程序不方便、靈活性差；采用有觸點開關(guān)，動作頻率低，觸點易損壞，

15、可靠性差。采用有觸點開關(guān)，動作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。 16三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展 40年代至年代至50年代年代（交磁放大機交磁放大機）：）： 出現(xiàn)了出現(xiàn)了交磁放大機交磁放大機電動機控制，這是一種電動機控制，這是一種閉環(huán)反饋系閉環(huán)反饋系統(tǒng)統(tǒng)，當輸出量與給定量發(fā)生偏差時就自動調(diào)整，系統(tǒng)的控制，當輸出量與給定量發(fā)生偏差時就自動調(diào)整，系統(tǒng)的控制精度、快速性都有了提高。精度、快速性都有了提高。 17三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展 60年代年代：（：（順序控制順序控制） 出現(xiàn)了出現(xiàn)了晶體管晶體管晶閘管晶閘管控制，由晶閘管供電的控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)直流

16、調(diào)速系統(tǒng)和和交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速性能大為改善，已完全取代了調(diào)速性能大為改善，已完全取代了交磁放大交磁放大機機電動機電動機系統(tǒng)。系統(tǒng)。 同時，出現(xiàn)了一種能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，通過改變控制程同時，出現(xiàn)了一種能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，通過改變控制程序便能達到控制目的的序便能達到控制目的的順序控制器順序控制器，它是通過組合邏輯元件的，它是通過組合邏輯元件的插接或編程來實現(xiàn)繼電插接或編程來實現(xiàn)繼電接觸器控制線路的裝置。它能滿足程接觸器控制線路的裝置。它能滿足程序經(jīng)常改變的控制要求，使控制系統(tǒng)具有較大的靈活性和通用序經(jīng)常改變的控制要求，使控制系統(tǒng)具有較大的靈活性和通用性。它仍然是性。它仍然是靠硬件手段

17、靠硬件手段完成自動控制任務(wù)的，裝置體積大，完成自動控制任務(wù)的，裝置體積大，功能也受到一定的限制，并沒有得到普及應(yīng)用。功能也受到一定的限制，并沒有得到普及應(yīng)用。18三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展 20世紀世紀70年代（年代（PLC） 隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，上隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，上述控制技術(shù)也發(fā)生了根本的變化，出現(xiàn)了用述控制技術(shù)也發(fā)生了根本的變化，出現(xiàn)了用軟件軟件手段來實手段來實現(xiàn)各種控制功能，以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器現(xiàn)各種控制功能，以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器可可編程序控制器編程序控制器，這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)

18、境；由，這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境；由于它兼?zhèn)淞擞谒鎮(zhèn)淞擞嬎銠C控制計算機控制和和繼電繼電- -接觸器控制接觸器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點，故目前世界各國已點，故目前世界各國已作為一種標準化通用設(shè)備普遍應(yīng)用于作為一種標準化通用設(shè)備普遍應(yīng)用于工工業(yè)控制業(yè)控制。 電源單元DIN導(dǎo)軌CPU單元19三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展三、電氣控制技術(shù)的發(fā)展微處理器和微型計算機問世微處理器和微型計算機問世(數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)) 計算機應(yīng)用于機床的局部控制或整機控制中，成為機床電計算機應(yīng)用于機床的局部控制或整機控制中，成為機床電氣控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，其中氣控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，其中數(shù)控機床數(shù)控機床和和數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)就是典就是典型的例子。型的例子。 在在5