電器與PLC控制技術(shù)電器與PLC控制技術(shù)電器與PLC控制技術(shù)一、課程的性質(zhì)及任務(wù)本課程是一門實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)課，其主要內(nèi)容是以電動機(jī)或其他執(zhí)行電器為控制對象，介紹繼電器接觸器控制系統(tǒng)、變頻器及PLC控制系統(tǒng)的工作原理、典型機(jī)械的電氣控制線路以及以變頻器、PLC為核心的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。本課程的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生繼電器接觸器、變頻器及PLC工程應(yīng)用能力，具體要求：1、熟悉常用低壓電器的結(jié)構(gòu)原理、用途，具有合理選擇、使用常用低壓電器的能力。2、熟練掌握繼電器接觸器控制線路的基本環(huán)節(jié)，具有閱讀和分析繼電器接觸器構(gòu)成的電氣控制線路原理圖的能力。3、了解變頻器的工作原理，掌握通用變頻器的基本應(yīng)用方法。4、掌握PLC的基本原理及編程方法，能根據(jù)生產(chǎn)過程和控制要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和編寫應(yīng)用程序。5、熟悉典型設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)，具有從事電氣設(shè)備安裝、調(diào)試、維修及管理的基本知識。二、電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況1、繼電接觸器控制系統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，其控制方式是斷續(xù)的，所以又稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。2、矩陣式順序控制器和晶體管邏輯控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制。3、PLC控制系統(tǒng)1968年．美國最大的汽車制造廠家——通用汽車公司(GM)提出了研制可編程序控制器的基本設(shè)想，即

(1)能用于工業(yè)現(xiàn)場。

(2)能改變其控制“邏輯”，而不需要變動組成它的元件和修改內(nèi)部接線。

(3)出現(xiàn)故障時易于診斷和維修。1968年美國通用汽車公司提出的替代繼電器控制系統(tǒng)的新型控制器的十項(xiàng)指標(biāo)：1）編程簡單、現(xiàn)場可修改程序；2）維護(hù)方便、采用插件式結(jié)構(gòu)；3）可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；4）體積小于繼電器控制系統(tǒng)；5）數(shù)據(jù)可以直接送入計(jì)算機(jī)；6）成本可及繼電器系統(tǒng)競爭；7）輸入可為市電；8）輸出可為市電，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸器等；9）通用性強(qiáng)、易于擴(kuò)展；10）用戶存儲器大于4K。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)上述要求，首先研制出了世界上第1臺可編程序控制器PDP-14，并在通用汽車公司的自動生產(chǎn)線上試用獲得成功。從此以后，這項(xiàng)研究技術(shù)迅速發(fā)展，從美國、日本、歐洲普及到全世界。因?yàn)檫@種新型工業(yè)控制裝置可以通過編程改變控制方案，且專門用于邏輯控制，所以人們稱這種新型工業(yè)控制裝置為可編程序邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）。國際電工委員會（IEC）PLC的定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。用PLC控制——外部接線不變，改變用戶程序。用繼電器控制——要改變控制電路的實(shí)際接線。KMQFUKH

M3~SB1SB2KMKHKM繼電器控制接線PLC控制外部接線輸入設(shè)備PLC~SB1SB2KHKM輸出設(shè)備

欲改變控制功能：主電路相同例如目前生產(chǎn)PLC的廠家較多。但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均能生產(chǎn)的不算太多。較有影響的，在中國市場占有較大份額的公司有：

德國西門子公司：它有SS系列的產(chǎn)品。有SS－95U、100U、115U、135U及155U。135U、155U為大型機(jī)，控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)6000多點(diǎn)，模擬量可達(dá)300多路。最近還推出S7系列機(jī)，有S7-200（小型）、S7-300（中型）及S7-400機(jī)（大型）。性能比SS大有提高。日本OMRON公司：它有CPM1A型機(jī)，P型機(jī)，H型機(jī)，CQM1、CVM、CV型機(jī)，Ha型、F型機(jī)等，大、中、小、微均有，特別在中、小、微方面更具特長，在中國及世界市場，都占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。

美國GE公司、日本FANAC合資的GE－FANAC的90－70機(jī)也是很吸引人的。據(jù)介紹。它具有25個特點(diǎn)。諸如，用軟設(shè)定代硬設(shè)定，結(jié)構(gòu)化編程，多種編程語言，等等。它有914、781／782、771／772、731／732等多種型號。另外，還有中型機(jī)90－30系列，其型號有344、331、323、321多種；還有90－20系列小型機(jī)，型號為211。

美國莫迪康公司(施奈德)的984機(jī)也是很有名的。其中E984－785可安31個遠(yuǎn)程站點(diǎn)，總控制規(guī)?？蛇_(dá)63535點(diǎn)。小的為緊湊型的，如984-120，控制點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)，在最大及最小之間，共20多個型號。美國AB（Alien－Bradley）公司創(chuàng)建于1903年，在世界各地有20多個附屬機(jī)構(gòu)，10多個生產(chǎn)基地。可編程控制器也是它的重要產(chǎn)品。它的PLC－5系列是很有名的，其下有PLC－5/10，PLC－5/11，……PLC－5/250多種型號。另外，它也有微型PLC，SLC－500即為其中一種。有三種配置，20、30及40I/O配置選擇，I/O點(diǎn)數(shù)分別為12/8、18/12及24/16三種。日本三菱公司的PLC也是較早推到我國來的。其小型機(jī)F1前期在國內(nèi)用得很多，后又推出FX2機(jī)，性能有很大提高。它的中、大型機(jī)為A系列。AIS、AZC、A3A等。日本日立公司也生產(chǎn)PLC，其E系列為箱體式的。基本箱體有E-20、E-28、E－40、E－64。其I/O點(diǎn)數(shù)分別為12/8、16/12、24/16及40/24。另外，還有擴(kuò)展箱體，規(guī)格及主箱體相同其EM系列為模塊式的，可在16～160之間組合。日本東芝公司也生產(chǎn)PLC，其EX小型機(jī)及EX－PLUS小型機(jī)在國內(nèi)也用得很多。它的編程語言是梯形圖，其專用的編程器用梯形圖語言編程。另外，還有EX100系列模塊式PLC，點(diǎn)數(shù)較多，也是用梯形圖語言編程。日本松下公司也生產(chǎn)PLC。FPI系列為小型機(jī)，結(jié)構(gòu)也是箱體式的，尺寸緊湊。FP3為模塊式的，控制規(guī)模也較大，工作速度也很快，執(zhí)行基本指令僅0.l微秒。

日本富士公司也有PLC。其NB系列為箱體式的，小型機(jī)。NS系列為模塊式。美國IPM公司的IP1612系列機(jī)，由于自帶模擬量控制功能，自帶通訊口，集成度又非常之高，雖點(diǎn)數(shù)不多，僅16入，12出，但性價比還是高的，很適合于系統(tǒng)不大，但又有模擬量需控制的場合。新出的lP3416機(jī)，I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)大到34入、12出，而且還自帶一個簡易小編程器，性能又有改進(jìn)。我國1974年研制，77年應(yīng)用。但國內(nèi)PLC廠家規(guī)模多不大。最有影響的算是無錫的華光。它也生產(chǎn)多種型號及規(guī)格的PLC，如SU、SG等，發(fā)展也很快，在價格上很有優(yōu)勢。相信會在世界PLC之林中一定有其位置的。由于PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，新型的PLC還在不斷出現(xiàn)。如近幾年出現(xiàn)的主要用于過程控制的PLC，即PPC（ProgramableProcessController），以及主要用于運(yùn)動控制的PLC，即PMC（ProgramableMotionController）。AB公司、施耐德公司、西門子公司、及OMRON公司都有PPC產(chǎn)品，可及DCS系統(tǒng)媲美。三菱公司則有PMC產(chǎn)品，它可控制32個軸的運(yùn)動，可及數(shù)控系統(tǒng)抗衡。4、變頻器5、數(shù)控技術(shù)（CNC）自20世紀(jì)70年代以來，電氣控制相繼出現(xiàn)了直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)（CIMS）、智能機(jī)器人、集散控制系統(tǒng)（DCS）、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)等多項(xiàng)高新技術(shù)，形成了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造到生產(chǎn)管理的智能化生產(chǎn)的完整體系，將自動化生產(chǎn)技術(shù)推進(jìn)到了更高的水平。西門子公司的WinCC是WindowsControlConter（視窗控制中心）的簡稱。它集成了SCADA、組態(tài)、腳本（Script）語言和OPC等先進(jìn)技術(shù)，為用戶提供了Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下使用各種通用軟件的功能。WinCC繼承了西門子公司的全集成自動化（TIA）產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)和無縫集成的特點(diǎn)。WinCC運(yùn)行于個人計(jì)算機(jī)環(huán)境，可以及多種自動化設(shè)備及控制軟件集成，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目、可視窗口和菜單選項(xiàng)，使用方式靈活，功能齊全。用戶在其友好的界面下進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報警畫面、實(shí)時趨勢曲線和打印報表等。它為操作作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作環(huán)境，不僅縮短了軟件設(shè)計(jì)周期，而且提高了工作效率。WinCC的另一個特點(diǎn)在于其整體開放性，它可以方便地及各種軟件和用戶程序組合在一起，建立友好的人機(jī)界面，滿足實(shí)際需要。用戶也可將WinCC作為系統(tǒng)擴(kuò)展的基礎(chǔ)，通過開放式接口，開發(fā)期自身需要的應(yīng)用系統(tǒng)。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域支持設(shè)備自動化和節(jié)能的PLC提供必要的保護(hù)和支持的PLC食品工業(yè)中的PLC娛樂場合的PLC零售業(yè)中提高效率的PLC在農(nóng)業(yè)和漁業(yè)中提高生產(chǎn)力的PLC車載或相關(guān)設(shè)備的PLC用于建筑和環(huán)境的PLC時時活躍在人們身邊的PLC在冶金行業(yè)，PLC是主流控制器，主要應(yīng)用于采選礦、燒結(jié)、高爐、軒爐、連鑄、軋鋼。大型PLC主要應(yīng)用于軋機(jī)的控制，小型PLC主要在加熱爐，鋼鐵軋延設(shè)備以及其他電氣控制系統(tǒng)。（Siemens、Schneider、Rockwell）具體行業(yè)應(yīng)用

電力電力行業(yè)使用的PLC產(chǎn)品以大型為主，主要應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備控制和輔助系統(tǒng)的控制。（Siemens、Schneider、Rockwell）汽車行業(yè)的沖壓、焊裝、總裝和涂裝（噴漆）環(huán)節(jié)都需要大量的PLC產(chǎn)品，主要應(yīng)用大中型PLC。（Siemens、Omron、Mitsubishi）在市政行業(yè)，PLC是主流控制器，主要使用大中型PLC，小型PLC主要應(yīng)用于供水系統(tǒng)。（Siemens、Omron、Mitsubishi）紡織機(jī)械行業(yè)PLC主要應(yīng)用于生產(chǎn)流水線及紡織機(jī)械本身的設(shè)備控制，主要用小型PLC。（Siemens、Mitsubishi、Omron）包裝機(jī)械行業(yè)PLC主要應(yīng)用于包裝機(jī)械本身的設(shè)備控制，特別是藥包行業(yè)，PLC是主流的控制器，主要用小型PLC。（Mitsubishi、Delta）在電梯行業(yè)，PLC主要應(yīng)用于貨梯及低速客梯，主要用小