電氣控制與驅(qū)動目錄項目1電氣控制電路的識圖、安裝與調(diào)試

任務(wù)1.1認(rèn)知低壓電器

任務(wù)1.2識讀電氣控制系統(tǒng)圖

任務(wù)1.3分析電氣控制原理圖

任務(wù)1.4典型機(jī)床控制電路的連接與調(diào)試項目2PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

任務(wù)2.2認(rèn)知三菱PLC

任務(wù)2.3PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計項目3變頻驅(qū)動（調(diào)速）系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)3.1認(rèn)知變頻器

任務(wù)3.2應(yīng)用變頻器基本運行功能控制傳送帶

任務(wù)3.3應(yīng)用變頻器的基本參數(shù)控制傳送帶

任務(wù)3.4應(yīng)用變頻器多段速度控制傳送帶電氣控制與驅(qū)動目錄項目4步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)4.1利用步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)機(jī)械手的直線移動控制

任務(wù)4.2利用步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)機(jī)械手的定位控制

任務(wù)4.3搬運機(jī)械手的應(yīng)用設(shè)計項目5伺服驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)試

任務(wù)5.1認(rèn)識交流伺服系統(tǒng)

任務(wù)5.2利用伺服系統(tǒng)速度控制模式控制圓形轉(zhuǎn)盤工作臺

任務(wù)5.3利用伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制模式控制圓形轉(zhuǎn)盤工作臺

任務(wù)5.4

利用伺服系統(tǒng)位置控制模式控制圓形轉(zhuǎn)盤工作臺項目1PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

【任務(wù)引入】

可編程控制器（簡稱PLC）是一種能通過編程方式實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，具有定時、計數(shù)等功能的控制器。它是以微處理器（CPU）為核心，綜合計算機(jī)技術(shù)與自動控制技術(shù)等發(fā)展起來的一種工業(yè)控制器。與繼電器―接觸器控制系統(tǒng)相比，PLC更具靈活性和可靠性；與一般的計算機(jī)控制系統(tǒng)（單片機(jī)、工控機(jī)）相比，更適合工業(yè)現(xiàn)場、更面向用戶?！救蝿?wù)目標(biāo)】

了解PLC的基本組成及其工作原理。

了解PLC的主要性能指標(biāo)及類型。

了解PLC的常用編程語言?！鞠嚓P(guān)知識】2.1.1PLC的基本結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)

1.PLC的基本結(jié)構(gòu)

PLC是一種專門為工業(yè)生產(chǎn)過程設(shè)計的控制器，實質(zhì)上是一種工業(yè)控制專用計算機(jī)系統(tǒng)。PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。它由主機(jī)模塊、輸入/輸出模塊、電源模塊和編程器等組成。項目1PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

1）主機(jī)模塊

主機(jī)模塊內(nèi)主要是一個單片微機(jī)系統(tǒng)。它由中央處理器（CPU），只讀存儲器（ROM）、隨機(jī)存儲器（RAM）、輸入/輸出（I/O）接口、編程器接口及其他專用、擴(kuò)展接口電路組成。CPU是PLC的核心，PLC的運算、控制都是通過CPU的管理而實現(xiàn)。ROM用來存放系統(tǒng)管理及監(jiān)控程序。這些系統(tǒng)程序由PLC控制器廠家在出廠前固化在ROM中，用戶不能更改。RAM是用戶存儲器，它分為程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)。程序區(qū)用來存放用戶編寫的控制程序，此程序可根據(jù)需要隨時修改、增刪；數(shù)據(jù)區(qū)用來存放中間變量、輸入/輸出數(shù)據(jù)，提供計數(shù)器、定時器和寄存器空間等。圖2-1PLC的基本結(jié)構(gòu)項目1PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建、編程與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

2）輸入/輸出模塊

輸入模塊的作用是將生產(chǎn)現(xiàn)場的各種開關(guān)、觸點狀態(tài)信號從輸入端口引入經(jīng)過整形、濾波，并轉(zhuǎn)換成主機(jī)接口要求的電平信號。如果輸入的是電壓、電流等模擬量信號，還要經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后再送到主機(jī)接口。

輸出模塊的作用是將主機(jī)對生產(chǎn)過程或設(shè)備的控制信號通過輸出端口送到現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括繼電器線圈、信號燈、電磁閥等。這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作電源各不相同，有電壓源，也有電流源；有直流的，也有交流的。PLC的輸出端口也有多種形式，一般采用繼電器輸出型，也有采用雙向晶閘管或晶體管輸出型。

為防止現(xiàn)場的強(qiáng)電磁干擾進(jìn)入引起PLC誤動作，在主機(jī)I/O接口與現(xiàn)場輸入/輸出信號之間均采用光電耦合電路。圖2-2開關(guān)量輸入模塊原理圖項目1電氣控制線路的識圖、安裝與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

（3）電源模塊

電源模塊是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，為主機(jī)及輸入、輸出模塊提供工作電源。目前PLC均采用高性能開關(guān)穩(wěn)壓電源供電，用鋰電池作交流電停電時的各用電源。傳送現(xiàn)場操作、信號燈、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作電源由用戶配備。

（4）編程器

編程器是PLC的人機(jī)對話工具，它由鍵盤，顯示器和工作方式選擇開關(guān)等組成。在編程方式下，用戶用它來輸入、檢查、調(diào)試和修改控制程序。在運行或監(jiān)控方式下，可監(jiān)視PLC的工作情況。項目1電氣控制線路的識圖、安裝與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

2.PLC的性能指標(biāo)與分類PLC一般根據(jù)輸入、輸出總點數(shù)及功能，大致分為小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)三種規(guī)模。小型機(jī)一般做成整體式，中型機(jī)、大型機(jī)一般做成模塊式。PLC的規(guī)模及主要性能比較如表2-1所示。表2-1PLC的規(guī)模及主要性能比較

機(jī)型

性能

小型中型大型I/O點數(shù)少于256點256～2048多于2048點CPU單雙多掃描速度20～40ms/k5～20ms/k低于5ms/k存儲器容量少于2KB2～64KB64～2MKB智能I/O無有有通信能力差較強(qiáng)強(qiáng)指令及功能邏輯運算，定時計數(shù)能力，用于邏輯控制邏輯運算、算術(shù)運算定時、計數(shù)能力、用于開、閉環(huán)控制和控制能進(jìn)行各種復(fù)雜運算，用于過程控制和網(wǎng)絡(luò)中的主站編程語言語句表梯形圖，語句表梯形圖、流程圖、語句表項目1電氣控制線路的識圖、安裝與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

2.1.2PLC的基本工作原理PLC的工作原理實質(zhì)上是一種微型計算機(jī)的工作原理，它采用循環(huán)掃描的工作方式，即在系統(tǒng)軟件控制下，按一定的時鐘節(jié)拍周而復(fù)始的進(jìn)行工作。如圖2-4所示，PLC的基本工作過程大致可分為輸入采樣、運算處理、輸出刷新三個階段。第一步，PLC中CPU的對各個輸入端進(jìn)行掃描，將現(xiàn)場開關(guān)狀態(tài)及速度、溫度、壓力等模擬信號的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送到輸入狀態(tài)寄存器中，這就是輸入采樣階段；第二步，CPU逐條執(zhí)行用戶程序，即按程序編排對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯和算術(shù)運算，再將運算結(jié)果送入輸出狀態(tài)寄存器，這就是運算處理階段，也即執(zhí)行用戶程序階段；當(dāng)用第三步，當(dāng)用戶程序執(zhí)行結(jié)束后，CPU將輸出狀態(tài)寄存器中的最新結(jié)果輸送到輸出模塊，使相應(yīng)的輸出開關(guān)動作，以驅(qū)動被控設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這就是輸出刷新階段。圖2-4PLC的基本工作過程項目1電氣控制線路的識圖、安裝與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

為了提高工作的可靠性，及時接收外來的控制命令，PLC在每次掃描期間，除完成上述三步操作外，通常還要進(jìn)行故障自診斷，完成與編程器的通信。因此，整個掃描過程如圖2-5所示。PLC的這三個工作階段，再加上PLC的系統(tǒng)自檢過程及與編程器通信過程，稱為一個掃描周期。掃描周期長短與CPU時鐘頻率、指令類型、指令條數(shù)有關(guān)。一般輸入采樣和集中輸出只需1~2ms，所以掃描時間主要由程序執(zhí)行時間決定。通常為幾十毫秒，這對工業(yè)控制對象來說幾乎是瞬間完成的。2.1.3PLC的常用編程語言PLC控制系統(tǒng)是通過執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)其控制功能的，即用戶需按照生產(chǎn)工藝、流程要求編寫用戶程序，然后用編程器將用戶程序?qū)懭胗脩舸鎯ζ?，?jīng)調(diào)試無誤后待用。用戶可隨時使PLC進(jìn)入運行工作方式。PLC的編程語言有：梯形圖（LAD）、指令語句表（STL）、邏功能模塊圖（FBD）、順序功能圖（SFC）。中、小型PLC多使用梯形圖和指令語句表。圖2-5PLC整個掃描過程項目1電氣控制線路的識圖、安裝與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

1.梯形圖（LAD）

梯形圖是使用最廣泛的PLC圖形編程語言。它將PLC內(nèi)部的各種編程元件和各種命令用專用圖形符號定義，并按控制要求將有關(guān)圖形符號按一定的規(guī)律連接起來，構(gòu)成描述輸入與輸出之間邏輯關(guān)系的圖形，這種圖形稱之為PLC控制的梯形圖。

梯形圖編程所用符號與繼電器符號存在著一定的對應(yīng)關(guān)系，如圖2-6所示。

梯形圖的圖形結(jié)構(gòu)與繼電器控制電路也存在著一定的相似關(guān)系，如圖2-7所示。圖2-6梯形圖符號與繼電器符號對照表

圖2-7三菱PLC控制梯形圖程序項目1電氣控制線路的識圖、安裝與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

梯形圖程序的編程規(guī)則及含義如下：1）梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每一個繼電器線圈為一個邏輯行，稱為一個梯級。每一個邏輯行起始于左母線，然后是觸點的各種連接，最后是線圈與右母線的相連，整個圖形呈階梯形。2）梯形圖是PLC形象化編程方式，其左右兩側(cè)母線并不接任何電源，因而，圖中各支路也沒有真實電流流過。但為了方便，常用“有電流”或得電等術(shù)語來形象地描述用戶程序解算中滿足輸出線圈的工作條件。3）梯形圖中的繼電器不是實際的物理繼電器，實質(zhì)是變量存儲器中的觸發(fā)器，因此，稱為“軟繼電器”。相應(yīng)地，若某位觸發(fā)器為“1”態(tài)，就表示該“軟繼電器”線圈通電，其“動合觸點”“閉合”、“動斷觸點”“斷開”。4）在梯形圖中，信息流程從左到右，繼電器線圈應(yīng)與右母線直接相連，線圈的右邊不能有觸點，而左邊必須有觸點。5）梯形圖中的某個繼電器在同一個程序中不能重復(fù)使用；而繼電器的觸點可以重復(fù)使用，且使用次數(shù)不限。梯形圖形象直觀、實用，與繼電器―接觸器線路圖在形式上相似，易為電氣技術(shù)人員所接受，是目前使用最多的一種PLC編程語言。項目1電氣控制線路的識圖、安裝與調(diào)試

任務(wù)2.1認(rèn)知PLC

2.指令語句表（STL）

指令語句表類似于計算機(jī)匯編語言，它采用一些簡單易記的文字符號來表達(dá)PLC的各種指令。梯形圖語言雖然直觀、方便、易懂，但必須配有較大的顯示器才能輸入圖形，一般多用于計算機(jī)編程環(huán)境中。而指令語句表常用于手持編程器，通過輸入助記符語言在現(xiàn)場編制、調(diào)試程序。對于同一廠家的PLC產(chǎn)品，其指令語句表語言與梯形圖語言是相互對應(yīng)的，可以相互轉(zhuǎn)換。

指令語句由指令（助記符或操作碼）和操作數(shù)（地址號或數(shù)據(jù)）組成，其格式為

步序號

指令

操作數(shù)

如：0LDX000

指令通常用助記符或操作碼表示，用以表達(dá)指令的執(zhí)行功能。助記符就是指令的英文或其縮寫；操作碼是指指令的代碼，用于某些不便用助記符表示的指令。

操作數(shù)指的是指令的操作對象，主要是指繼電器的類型和編號，也可以是用戶對時間繼電器和計數(shù)繼電器所設(shè)的設(shè)定值。操作數(shù)可以多個，也可不含操作數(shù)。0LDX0001ORY0002ANIX0013OUTY0004LDX0025OUTY0016END圖2-8指令語句表