1、復(fù)習(xí),第一章 電氣控制系統(tǒng)常用器件 第二章 電氣控制線路基礎(chǔ) 第三章 可編程控制器概述 第四章 S7-200PLC基礎(chǔ)知識 第五章 PLC基本指令及程序設(shè)計(jì) 第七章 S7-200順序控制指令及應(yīng)用,第一章 電氣控制系統(tǒng)常用器件,一、電器定義和分類 1.定義：電器是根據(jù)外界的信號和要求，能 手動或自動地?cái)嚅_或接通電路，斷續(xù)或連續(xù) 地改變電路參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對電或非電對象的 切換、控制、檢測、保護(hù)、變換和調(diào)節(jié)的電 工機(jī)械。,1.1 電器的基本知識,1.1 電器的基本知識,二、電氣的分類（P4 圖1-1、圖1-2） 三、電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 大多數(shù)為電磁式電器，原理相同，組成相近 感受部分

2、(檢測部分) 電磁電器的電磁系統(tǒng) 執(zhí)行部分 電磁電器的觸點(diǎn)系統(tǒng) 1.電磁機(jī)構(gòu)-電磁式低壓電器的感測部件 組成：激磁線圈+鐵心(靜鐵心)+銜鐵(動鐵心) 。 作用：將電磁能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量，銜鐵帶動觸頭動作使 之閉合或斷開，從而實(shí)現(xiàn)電路的接通和分?jǐn)唷?1.1 電器的基本知識,2.觸頭是接觸器的執(zhí)行部件，用來接通或斷開被控電路。 類型 材料 一般采用銅材料制成；對于小容量電器常 用銀質(zhì)材料制成。 主觸頭 分類 輔助觸頭,橋式觸頭,指形觸頭,1.1 電器的基本知識,3.工作原理 （1）反力特性 （2）吸力特性 （3）反力特性和吸力特性的配合 （4）短路環(huán)的作用,滅弧系統(tǒng) 電弧 危害 延長了切斷故障的

3、時間； 高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞； 形成飛弧造成電源短路事故。 滅弧措施 吹弧 拉弧 柵片滅弧 多斷口滅弧 利用介質(zhì)滅弧 改善觸頭表面材料,1.1 電器的基本知識,四、電弧的產(chǎn)生和滅弧的方法,1.2 接觸器,一、接觸器的定義、結(jié)構(gòu)及工作原理 接觸器的定義：是利用電磁吸力頻繁的遠(yuǎn)距離地接通或分?jǐn)嚯妱訖C(jī)電路或其他負(fù)載主電路的電磁式自動控制電器。 接觸器的結(jié)構(gòu)： 1.電磁機(jī)構(gòu) 2.主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn) 3.滅弧裝置 4.支架和底座,1.2 接觸器,二、接觸器觸點(diǎn)的類型： 主觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn) 主觸點(diǎn)的作用：用來接通或分?jǐn)嚯妱訖C(jī)電路或其他負(fù)載主電路。 輔助觸點(diǎn)的作用：在控制電路中起聯(lián)動作用，控制其它電

4、器工作。,1.2 接觸器,三、接觸器的工作原理： 線圈通電后,在鐵芯中產(chǎn)生磁通,由此在銜鐵氣隙處產(chǎn)生吸力,使銜鐵產(chǎn)生閉合動作,帶動主觸點(diǎn)閉合,接通主電路,同時銜鐵還帶動輔助觸點(diǎn)動作,使原來斷開的輔助觸點(diǎn)閉合,而原來閉合的輔助觸點(diǎn)斷開。當(dāng)線圈斷電或線圈的電壓降低到一定值時，電磁吸力消失或減弱，銜鐵在反力彈簧的作用下打開，主、輔觸點(diǎn)又恢復(fù)到原來的狀態(tài)。,1.2 接觸器,四、接觸器的用途： 1.自動接通或斷開大電流電路的電器。接觸器是利用電磁吸力頻繁地遠(yuǎn)距離地接通或分?jǐn)嚯妱訖C(jī)電路或其他負(fù)載主電路。 2.具有低電壓或欠電壓保護(hù)功能。接觸器具有控制容量大、過載能力強(qiáng)、壽命長、設(shè)備簡單經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，是電力拖

5、動自動控制線路中使用最廣泛的電器元件。 3.控制對象： 其主要控制對象是電動機(jī)，也可用于電熱設(shè)備、電焊機(jī)、電容器組等其它負(fù)載。 五、接觸器的分類： 接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器兩大類。,1.3 繼電器,一、定義(作用)：繼電器是根據(jù)某種輸入信號來接通或斷開小電流控制電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和保護(hù)的自動控制電器。 二、結(jié)構(gòu)組成：感測機(jī)構(gòu)、輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu) 三、分類： 按用途分 ：控制繼電器和保護(hù)繼電器 按動作原理分：電磁式、感應(yīng)式、電動式、電子式、 機(jī)械式 按輸入量分：電流、電壓、時間、速度、壓力 按動作時間分：瞬時繼電器、延時繼電器,1.3 繼電器,四、接觸器與電磁式繼電器在結(jié)構(gòu)上的異同 1、相

6、同點(diǎn)： 電磁機(jī)構(gòu)完全相同。 2、不同點(diǎn)： 觸點(diǎn)不同，電磁式繼電器觸點(diǎn)容量小，且觸 點(diǎn)容量均相同，沒有主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)之分，無 滅弧裝置；接觸器有主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)之分，有 滅弧裝置。,1.3 繼電器,五、熱繼電器 熱繼電器定義：熱繼電器是隨過載程度而改變動作時間的一種電器。 作用：電動機(jī)起過載保護(hù)。 電動機(jī)的過載特性：電動機(jī)在不超過允許溫升條件下，電動機(jī)的載電流與其通過的時間關(guān)系，稱為電動機(jī)的過載特性。 電動機(jī)的過載特性曲線：,1.3 繼電器,六、時間繼電器 定義：從得到輸入信號(線圈的通電或斷電)開始，經(jīng)過一定的延時后，才輸出信號(觸點(diǎn)的閉合或斷開)的繼電器，叫時間繼電器。 作用：在控制電路中

7、按整定時間長短通斷電路的作用。 通電延時：從接受輸入信號后延時一定的時間，輸出信號才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號消失后，輸出瞬時復(fù)原。 斷電延時：接受輸入信號時，瞬時產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號；當(dāng)輸入信號消失后，延時一定的時間才復(fù)原。,1.4開關(guān)電器,一、低壓斷路器（又稱自動空氣開關(guān)）,1.4開關(guān)電器,主要功能： 1.可用來接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來控制不頻繁起動的電動機(jī)。 2.隔離電源、 3. 具有短路保護(hù)和過載保護(hù)功能同時還具有欠電壓或失壓保護(hù)功能。 特點(diǎn)：操作安全，分?jǐn)嗄芰^高。 分類：框架式（萬能式）和塑殼式（裝置式） 結(jié)構(gòu)：觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝置、各種脫扣器。,小結(jié),一、本章主要內(nèi)容為低壓電器的基本知

8、識； 二、熟悉主要低壓電器的結(jié)構(gòu)、掌握它們的 工作原理； 三、主要低壓電器： 接觸器、中間繼電器、熱繼電器、低壓斷路器、行程開關(guān)等； 四、掌握主要低壓電器的電氣符號。,第二章、電氣控制線路基礎(chǔ),2.1 電氣控制線路圖的圖形、符號及繪制原則 一、常用電氣圖的種類 1. 系統(tǒng)圖 用規(guī)定的圖形符號概略地表示系統(tǒng)或子系統(tǒng)的基本組成、相互關(guān)系及其主要特征的簡圖。以框圖作為主要表現(xiàn)形式。 2. 電路圖 用規(guī)定的圖形及文字符號，按在電路中的工作順序排列，詳細(xì)表示系統(tǒng)及其設(shè)備的全部基本組成和連接關(guān)系，而不考慮其實(shí)際位置的圖。供詳細(xì)了解系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)，研究分析電路控制原理及其工作過程。又稱電氣原理圖。,2.1

9、電氣控制線路圖的圖形、符號及繪制原則,3. 設(shè)備元件表 將電路圖中所用的各種電器元件及其相應(yīng)的名稱、圖中代號、型號規(guī)格、數(shù)量等要求以表格形式無遺漏地詳盡列出。 4. 位置圖 采用正投影法繪制，用于表明系統(tǒng)或設(shè)備中各種電器件的實(shí)際位置，而不考慮器件功能以及相互連接關(guān)系的圖。主要為電氣設(shè)備的制造、安裝、維修提供資料。又稱電器元件布置圖或排列圖。 5. 接線圖(表) 用于表示成套裝置中各種電器件之間相互連接關(guān)系的圖。是電氣安裝、配線、檢修、故障檢修查線的依據(jù)。 其它的還有：等效電路圖、功能流程圖、程序圖、端子圖等。,2.1 電氣控制線路圖的圖形、符號及繪制原則,二、電氣控制圖的繪制規(guī)則 1. 電路圖

10、繪制規(guī)則 主電路 指由電源到負(fù)載的工作回路。特點(diǎn)是：運(yùn)行時，電流大，是電路中負(fù)荷最大的一條支路，一旦發(fā)生故障，造成的損失也較大。又稱大電流回路。 輔助電路 指可對主電路實(shí)現(xiàn)控制、檢測、保護(hù)、顯示、報(bào)警等功能的工作回路。由以下幾部分組成： 控制回路 對主電路運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)控制的電路，主要由按鈕、電磁電器線圈、觸點(diǎn)等組成； 保護(hù)回路 對主輔電路實(shí)現(xiàn)保護(hù)的電路，由各種保護(hù)器件組成；,2.1 電氣控制線路圖的圖形、符號及繪制原則, 電源回路 為輔助電路提供所需電源的回路。由電源開關(guān)、控制變壓器等組成； 信號回路 對主電路的各種運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測、顯示、報(bào)警、測量等回路，由儀器儀表、聲光信號顯示器件、觸點(diǎn)等

11、組成。 繪圖原則 須按所規(guī)定的圖形符號、文字符號和回路標(biāo)號進(jìn)行繪制； 主電路標(biāo)記 按相序沿電壓降落的方向，以自然遞增數(shù) 列進(jìn)行； 輔助電路標(biāo)記 沿前向通道信號流的方向，以自然遞增數(shù) 列進(jìn)行； 同類型器件標(biāo)記 應(yīng)采取前綴或下腳標(biāo)的方法加以區(qū)分；,2.1 電氣控制線路圖的圖形、符號及繪制原則, 各種圖符均按無電壓、無外力作用或不工作時的狀態(tài)繪制； 電路圖中信號流的方向： 前向通道 應(yīng)從左到右，或由上到下； 反饋通道 應(yīng)從右到左，或由下到上； 每個器件及它們的部件都需用一確定的圖形符號表示，且每個器件有一個文字符號。屬于同一個器件的各個部件采用同一文字符號表示； 同一器件的不同部件，無論在電路圖中的

12、位置，均采用同一文字符號標(biāo)記； 一個完整的電路圖至少應(yīng)包括主電路、輔助電路、材料表三個基本組成部分；,2.1 電氣控制線路圖的圖形、符號及繪制原則, 為方便分析閱讀電路圖，應(yīng)將圖面分區(qū)，方法是：圖紙相互垂直的兩邊各自等分，但均須為偶數(shù)。長度介于2575間即可；區(qū)域編號以標(biāo)題欄對應(yīng)的左上角為起始位置，縱向用大寫拉丁字母、橫向用阿拉伯?dāng)?shù)字順序編寫；也可在該區(qū)域內(nèi)標(biāo)明電路功能。 同一圖內(nèi)電器件可動部分的動作方向應(yīng)保持一致，相似部分對齊； 原理圖中應(yīng)標(biāo)出下列數(shù)據(jù)： 各個電源電路的電壓值、極性或頻率及相數(shù); 某些元件的特性(電阻、電容的量值等); 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等類似器件的觸點(diǎn)通斷表； 圖中的全部電機(jī)、電

13、器元件的型號、文字符號、用途、數(shù)量、技術(shù)數(shù)據(jù)，均應(yīng)統(tǒng)計(jì)列表，并繪制在電路圖中。,2.1 電氣控制線路圖的圖形、符號及繪制原則,三、電氣識圖與分析 1.電氣識圖，是電氣技術(shù)人員分析控制原理、排查設(shè)備故障、改創(chuàng)電路的基本技能。 2.對于有觸點(diǎn)控制系統(tǒng)電路圖，識圖分析的方法很多，無論采用何種方法，其基本指導(dǎo)思想是：順序控制，關(guān)聯(lián)電器并聯(lián)運(yùn)行。 3.基本方法是：眼手腦，不可缺；覽全圖，分主輔；設(shè)電流，找關(guān)聯(lián)；按順序，步步查。,2.2 基本電氣控制線路,綜述,1.設(shè)備設(shè)施 可為人們提供各種產(chǎn)品、必需品或各種方便的機(jī)械裝置。 2.設(shè)備的構(gòu)成 機(jī)、電、氣(液)及其組合。 3.設(shè)備工作狀態(tài) 為滿足用戶要求、產(chǎn)

14、品工藝等，設(shè)備所具備的運(yùn)行功能：啟動、調(diào)速、延時、制動等等。 4.控制實(shí)現(xiàn)的方法 機(jī)械方法、液壓方法、電力方法或是它們的組合。,2.2.1 全壓啟動控制線路,1.原理 通過開關(guān)或控制電器，將電源電壓的全部直接接入鼠籠電機(jī)定子繞組，并使其啟動運(yùn)行的控制方式。 2.適用范圍 7.5KW以下空載或輕載電機(jī)。,2.2.1 全壓啟動控制線路,3.典型電路介紹 單向啟/停電路 電機(jī)作為旋轉(zhuǎn)電器，其旋轉(zhuǎn)方向只有兩個：順時針(右旋)和逆時針(左旋)。所謂單向，是指電機(jī)只有一個旋轉(zhuǎn)方向。, 開關(guān)控制電路, 電路簡介 結(jié)構(gòu)簡單、電器件最少。 控制分析 QS閉合，電機(jī)M得電，啟動運(yùn)行； QS斷開，電機(jī)M失電，慣轉(zhuǎn)停

15、止。 存在隱患 a) 安全性差； b) 對接法的電機(jī)，易造成缺相運(yùn)行，燒毀電機(jī)； c) 控制靈活性差。,2.2 基本電氣控制線路, 電路組成 點(diǎn)動, 繼電接觸單向啟?？刂?2.2 基本電氣控制線路, 長動,2.2 基本電氣控制線路, 保護(hù),電源隔離,過載保護(hù),零失壓保護(hù)（P59）,低壓釋 放保護(hù),2.2 基本電氣控制線路,2.2 基本電氣控制線路, 小結(jié),相序與正反轉(zhuǎn)：為分析方便起見，常將相序L1、L2、L3與 負(fù)載端U、V、W對應(yīng)時，電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動稱之為“順相序” 或“正轉(zhuǎn)”。反之，則為“逆相序”或“反轉(zhuǎn)”； b) SB2 啟動按鈕 其常開觸點(diǎn)串接在所控制電器的線圈回路中； SB1 停止按鈕

16、 其常閉觸點(diǎn)串接在所控制電器的線圈回路中； FR 輔助常閉觸點(diǎn) 電路過載時，通過切斷輔助電路中電磁線圈的通路使其失電釋放 主觸點(diǎn)斷開電機(jī)失電而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。一般地，該觸點(diǎn)常串接在輔助電路的公共總線中；,2.2 基本電氣控制線路,2.2 基本電氣控制線路, 可逆運(yùn)行電路, 適用范圍 適用于一臺電機(jī)驅(qū)動的機(jī)械機(jī)構(gòu)或裝置有前后、左右、上下、翻轉(zhuǎn)等兩個相反運(yùn)動狀態(tài)的控制。, 方法 對鼠籠電機(jī)而言，改變接入定子繞組的電源相序，就可改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。 籍此，利用兩個連接不同相序的單向電路并聯(lián)運(yùn)行，就可使到電機(jī)在兩個方向均可運(yùn)行，進(jìn)而滿足運(yùn)動機(jī)構(gòu)對控制的要求。 典型電路分析,2.2 基本電氣控制線路,2.2 基

17、本電氣控制線路,2.2 基本電氣控制線路,2.2 基本電氣控制線路, 控制規(guī)律 聯(lián)鎖是指利用電器觸點(diǎn)，對兩個或兩個以上的電器動作順序先后實(shí)施控制的技術(shù)措施。 機(jī)械聯(lián)鎖是指由機(jī)械式電器觸點(diǎn)實(shí)施控制的技術(shù)措施。 電氣聯(lián)鎖是指由電磁式電器觸點(diǎn)實(shí)施控制的技術(shù)措施。 方法 a) 要求A接觸器動作時，B接觸器不得動作，則應(yīng)將A接觸器的常閉觸點(diǎn)串接在B接觸器線圈回路中，反之亦然； b) 要求A接觸器動作后，B接觸器才能動作，則應(yīng)將A接觸器的常開觸點(diǎn)串接在B接觸器線圈回路中，反之亦然； c) 要求B接觸器失電后，A接觸器才能失電，則應(yīng)將B接觸器的常開觸點(diǎn)串接在A接觸器停止按鈕的兩端，反之亦然。,2.2 基本電

18、氣控制線路,（3） 位置、自動往返控制, 適用范圍 適用于液位、物料容積及機(jī)械裝置的位置、行程、速度、方向等控制。 方法 選用各式光電開關(guān)、磁控開關(guān)、浮球開關(guān)、位置傳感器、行程開關(guān)等與接觸器、中間繼電器組合，實(shí)現(xiàn)控制。 典型電路分析,單行程控制,2.2 基本電氣控制線路,單循環(huán)控制,2.2 基本電氣控制線路,自動循環(huán)控制,2.2 基本電氣控制線路,2.3 異步電動機(jī)降壓啟動,一、降壓間接啟動 所謂降壓啟動，是指電機(jī)啟動時，電機(jī)定子端的電壓 在數(shù)值上，僅是正常額定值的一部分，其目的是；減小供電電網(wǎng)因電機(jī)啟動造成的電壓波動，將電機(jī)的啟動電流限制在(22.5)IN。待電機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速(接近額定值)時

19、，再切換到全壓下運(yùn)行，并使電機(jī)輸出額定功率。 對于7.5KW以上電機(jī)，如無特殊要求，一般采用降壓間接啟動方式。由于交流電機(jī)結(jié)構(gòu)上的差異，鼠籠式電機(jī)降壓啟動方法有：定子回路串電阻、串電抗、串自耦調(diào)壓器、Y-、以及對多抽頭電機(jī)的延邊三角形降壓啟動。本課程重點(diǎn)介紹Y- 降壓啟動控制。,2.3 異步電動機(jī)降壓啟動, Y-降壓啟動,1. 電路介紹,2.3 異步電動機(jī)降壓啟動,2. 方法,3. 適用范圍 7.5KW30KW的空載或輕載，運(yùn) 行時采用接法的鼠籠電機(jī)。,2.3 異步電動機(jī)降壓啟動,4. 控制分析, 啟動準(zhǔn)備,2.3 異步電動機(jī)降壓啟動, 啟動,2.3 異步電動機(jī)降壓啟動,2.3 異步電動機(jī)降壓

20、啟動, 停止,2.3 異步電動機(jī)降壓啟動,電機(jī)M慣轉(zhuǎn)停止。,2.3 異步電動機(jī)降壓啟動, 電路保護(hù), QF 電源引入與隔離； FU 電路短路保護(hù)； FR 電路過載保護(hù)； KM 電路控制及低壓釋放保護(hù)； 1KM輔助常開觸點(diǎn) 自保與零(失)壓保護(hù)； 2KM輔助常閉觸點(diǎn) 與3KM互鎖，防止電源短路； 輔助常開觸點(diǎn) 防止KT線圈工作后帶電，節(jié)能減熱。 3KM輔助常閉觸點(diǎn) 與2KM互鎖，防止電源短路； 防止2KM線圈工作后帶電，節(jié)能減熱。 輔助常開觸點(diǎn) 自保。,2.3 異步電動機(jī)降壓啟動, 說明, 在前面的學(xué)習(xí)中，我們已知： IlIyl 。因而，在設(shè)計(jì) Y-降壓啟動電路時，熱繼電器熱元件的額定電流應(yīng)以電

21、機(jī)在接法下運(yùn)行時的電流數(shù)值為準(zhǔn)，否則電機(jī)不能可靠啟動或運(yùn)行，易造成啟動或運(yùn)行失??；, 本電路中省略了信號顯示回路，但在實(shí)際工程中還是必須的；, Y-降壓啟動電路，是各種降壓啟動電路中最簡單、最直接、最常用的電路，也是工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)掌握的基本單元電路之一；,2.3 異步電動機(jī)降壓啟動, 線路標(biāo)記 電氣控制線路要求每段線路節(jié)點(diǎn)、觸點(diǎn)、負(fù)載等兩端都需做出標(biāo)記，不得重復(fù)，也不得出現(xiàn)錯誤或誤導(dǎo)；例如：,否則造成的惡果是： 電源短路； 繞組內(nèi)部可能形成環(huán)流。,2.4 異步電動機(jī)制動控制線路,一、三相鼠籠異步電機(jī)的制動,1. 制動,指的是實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中的電機(jī)迅速停車的技術(shù)措施。,2. 原理,由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的慣性

22、作用，電源切斷后，電機(jī)轉(zhuǎn)子還會沿原運(yùn)行方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動一段時間后，才會停止。為提高效、縮短慣轉(zhuǎn)時間或防止意外發(fā)生，對設(shè)備、機(jī)械裝置中正在運(yùn)行的電機(jī)采取人為措施，使電機(jī)在切除電源后，能夠迅速有效的停止轉(zhuǎn)動。為此，要求制動時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子原轉(zhuǎn)矩方向相反，起制動作用。,2.4 異步電動機(jī)制動控制線路,3. 制動的分類,4. 典型制動電路, 斷電型電磁抱閘, 適用范圍 對卷揚(yáng)、起重、電梯類設(shè)備的電機(jī)制動控制。, 特點(diǎn) 專用機(jī)械制動裝置。, 組成結(jié)構(gòu) 由底座、支架、摩擦片、反力彈簧、電磁線圈等組成。, 產(chǎn)品與圖符,2.4 異步電動機(jī)制動控制線路, 能耗制動,能耗制動，指將轉(zhuǎn)子的動能轉(zhuǎn)化為電能，并消耗在轉(zhuǎn)

23、子回路中的制動方式。 原理 在斷開三相電源，給 兩相繞組通入直流電流， 形成固定磁場，產(chǎn)生與轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距， 使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。, 用途 迅速減速；勻速降落。,2.4 異步電動機(jī)制動控制線路, 典型電路 圖示為單向運(yùn)行電路的能耗制動。直流電源可通過對交流電源整流(半波、全波、橋式) 獲得。,2.4 異步電動機(jī)制動控制線路, 制動分析 按下停車按 鈕SB1KM1線 圈斷電復(fù)位； KM2線圈 通電自鎖電動 機(jī)M定子繞組切 除交流電源，通 入直流電源進(jìn)入 能耗制動。 KT線圈通 電延時KM2線 圈斷電復(fù)位KT 線圈斷電復(fù)位。,2.4 異步電動機(jī)制動控制線路, 反接制動,反接制動，是指將轉(zhuǎn)

24、子機(jī)械能與電源電能轉(zhuǎn)換為電動 機(jī)繞組中的熱能的制動方式。 原理 改變異步電動機(jī)定子繞組中的三相電源相序，使定子 繞組產(chǎn)生方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn) 制動。反接制動要求在電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時及時切斷反相 序的電源， 以防電動機(jī)反向啟動。 用途 10KW以下小容量、不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的電動機(jī)快速停車。,2.4 異步電動機(jī)制動控制線路, 典型電路 圖示為單 向反接制動控 制電路。 KM1運(yùn)行接 觸器； KM2反接制 動接觸器; 為限流電阻。,2.4 異步電動機(jī)制動控制線路, 制動分析 按下停車按 鈕SB1KM1線 圈斷電復(fù)位; KM2線圈 通電自鎖，實(shí)現(xiàn) 反接制動，轉(zhuǎn)速 n接近零時，速度 繼

25、電器KS常開觸 點(diǎn)打開KM2線 圈斷電，反接制 動結(jié)束。,2.4 異步電動機(jī)制動控制線路, 說明 能耗制動與反接制動時，由于流入定子繞組的電流超過其額定值，因此，必須接入限流電阻，以防止定子繞組過熱； 能耗制動用時間繼電器或速度繼電器控制均可，但一般情況下，采用時間繼電器(延時范圍可調(diào))控制為宜； 反接制動采用速度繼電器控制時，應(yīng)防止電機(jī)的反向啟動運(yùn)行；采用點(diǎn)動方式時，則無此現(xiàn)象； 可逆運(yùn)行電機(jī)采用反接制動時，兩接觸器互為反接制動用，具體電路見課本，自行分析。,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計(jì)法,一、電控設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,由于電氣工程涵蓋電能分配與信息傳輸兩大專業(yè)門類，作業(yè)方式大相徑庭，因而電控

26、設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，包括：設(shè)計(jì)、產(chǎn)品檢驗(yàn)、施工、檢測、質(zhì)量保證、調(diào)試驗(yàn)收等諸方面。,標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范是工程界的技術(shù)法典，具有權(quán)威性，不得隨意簡 化、取消、更改。,工程圖集、圖冊是以圖解的方式對標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范所進(jìn)行的表述，并對具體作業(yè)方式方法具有指導(dǎo)意義。,標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范隨技術(shù)進(jìn)步也在不斷修訂、完善，電氣工程作為 特種專業(yè)來講，安全可靠運(yùn)行、最大限度滿足用戶需求永不會變。,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計(jì)法,二、電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則,1. 最大限度地滿足(或?qū)崿F(xiàn))生產(chǎn)機(jī)械或工藝(或用戶)對控制的要求。 要結(jié)合實(shí)際需求、能力、技術(shù)現(xiàn)狀、適用性、性價比等多方面進(jìn)行比較。,2. 在滿足控制需求的條件下，控制力求安全、

27、可靠、簡單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)。 要盡量選用大家熟知的常用常見的控制方式； 要盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、同系列、同型號的常規(guī)器件，并盡可 能減少使用數(shù)量； 簡單并不意味著低水平、低層次、低技術(shù)含量； 對現(xiàn)行成熟技術(shù)不宜作修改。,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計(jì)法, 同一線路中電磁式電器的電壓等級應(yīng)保持一致，且并聯(lián)連接：因?yàn)?，電磁電器線圈絕大多數(shù)為電壓型，是根據(jù)電壓信號變化工作的，尤其是對交流，從圖中可見：,3. 保證控制線路的可靠與安全。,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計(jì)法, 輔助電路工作時，除必要通電電器外，不工作電器盡量不通電，以利節(jié)能，減少電器散熱量，延長使用壽命；如：,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計(jì)法, 減少

28、連接導(dǎo)線，簡化電路；,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計(jì)法, 控制環(huán)節(jié)應(yīng)簡單明了，避免繁瑣；如：, 頻繁可逆運(yùn)行環(huán)節(jié)，應(yīng)采取雙重聯(lián)鎖。, 應(yīng)有完善有效的保護(hù)環(huán)節(jié)，即使誤操作也能防止故障發(fā)生。, 小容量觸點(diǎn)通斷大容量電磁線圈時，應(yīng)利用中間繼電器過渡。,4. 線路編號應(yīng)具有唯一性，且與現(xiàn)場實(shí)際接線編號保持一致。,5. 為日后的操作、維護(hù)等盡量提供方便。,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計(jì)法,三、電控設(shè)計(jì)的基本任務(wù),電控設(shè)計(jì)，包括電氣原理圖設(shè)計(jì)和電氣工藝設(shè)計(jì)兩部分。 電氣原理圖設(shè)計(jì)是電氣工程設(shè)計(jì)最主要的環(huán)節(jié)，是后續(xù)的工藝設(shè)計(jì)，制定其它技術(shù)資料的依據(jù)。 電氣原理圖設(shè)計(jì) 擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書； 選擇方案； 確定負(fù)載類

29、型及其控制方式 ； 根據(jù)用戶要求，擬定經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)； 繪制電氣原理草圖 ，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)； 選擇器件，編制器件目錄清單； 編寫使用說明書。,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計(jì)法,電氣工藝設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)電氣原理圖設(shè)計(jì)功能，為便于組織電氣系統(tǒng)的制造、施工、調(diào)試、維護(hù)、使用提供必備的技術(shù)資料。 2. 電氣工藝設(shè)計(jì) 依據(jù)原理圖及其選擇的器件，設(shè)計(jì)平面圖、布局圖等； 依據(jù)原理圖 (也可按功能、組件)進(jìn)行線路編號； 確定器件安裝方式，繪制自制件加工圖； 選擇或設(shè)計(jì)電器箱圖； 繪制安裝圖、接線圖 ； 技術(shù)資料匯總(各類圖紙)； 編寫使用維護(hù)說明書。,2.7 電氣控制線路的簡單設(shè)計(jì)法,四、電控設(shè)計(jì)的步驟與內(nèi)容, 控

30、制方案的選擇與確定 控制人員應(yīng)根據(jù)專業(yè)知識、設(shè)備功能、用途、現(xiàn)場環(huán)境條件、 用戶要求、控制目的、經(jīng)濟(jì)承受能力等因素綜合考量，至少要作 2 個以上的方案，以供用戶、業(yè)主、設(shè)計(jì)相關(guān)者等甄選。 方案設(shè)計(jì) 實(shí)質(zhì)是電路圖的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時，需要考量的因素有： 主電路 負(fù)載屬性； 負(fù)載對電源的要求； 負(fù)載的連接方式； 負(fù)載的啟動及運(yùn)行方式； 系統(tǒng)技術(shù)安全措施及負(fù)載的保護(hù)。,本章小結(jié),電氣工程圖表的分類、功能、作用；線條、圖符、標(biāo)注等繪制要求； 基本控制電路的控制功能及實(shí)現(xiàn)方法； 基本控制電路的保護(hù)特點(diǎn)及其種類、作用等； 電機(jī)調(diào)速的意義、應(yīng)用和選擇方法； 電路圖的閱讀分析。,74,概述 PLC的硬件組成 PLC

31、的軟件系統(tǒng) PLC的工作原理 PLC的主要指標(biāo) PLC的分類,第3章 PLC概述(軟硬件組成及工作原理),75,可編程序邏輯控制器簡稱為 PLC （ Programmable Logical Controller ），也常稱為可編程序控制器即 PC(Programmable Controller) ，它是微機(jī)技術(shù)與繼電接觸器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，即采用了微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，融合了繼電接觸器控制的概念構(gòu)成的一種新型電控器，它專為在工業(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)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各

32、種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。,1987年，國際電工委員會(IEC)對它定義如下： 一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(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)算等操作的指令，并通過數(shù)字式或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。,在早期，主要用于替代繼電-接觸的順序控制，因此，又稱為可編程邏輯控制器(Programmable logic controller PLC)。,77,PLC的產(chǎn)生和發(fā)展,PLC的發(fā)展經(jīng)歷了五個重要時期 ： （1）從產(chǎn)生到20世紀(jì)70年代初期。CPU由中小規(guī)模數(shù)字集成電路組成，存儲器為磁芯存儲器，控制

33、功能比較簡單。 （2）20世紀(jì)70年代末期。采用CPU微處理器，存儲器采用半導(dǎo)體存儲器，體積減小，數(shù)據(jù)處理能力有很大提高。 （3）20世紀(jì)70年代末到80年代中期。PLC開始采用8位和16位微處理器，使數(shù)據(jù)處理能力和速度大大提高。 （4）20世紀(jì)80年代中期到90年代中期。超大規(guī)模集成電路促使PLC完全計(jì)算機(jī)化，CPU已經(jīng)開始采用32位微處理器。 （5）20世紀(jì)90年代中期至今。PLC使用16位和32位微處理器，出現(xiàn)了智能化模塊，可以實(shí)現(xiàn)對各種復(fù)雜系統(tǒng)的控制。,78,1 通用性強(qiáng)： 由于采用了微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，而且接口電路考慮了工業(yè)控制的要求，輸出接口能力強(qiáng)，因而對不同的控制對象

34、，可以采用相同的硬件，只需編制不同的軟件，就可實(shí)現(xiàn)不同的控制。 2 接線簡單： 只要將用于控制的接線、限位開關(guān)和光電開關(guān)等接入控制器的輸入端，將被控制的電磁鐵、電磁閥、接觸器和繼電器等功率輸出元件的線圈接至控制器的輸出端，就完成了全部的接線任務(wù)。 3 編程容易： 一般使用與繼電接觸器控制電路原理圖相似的梯形圖或用面向工業(yè)控制的簡單指令形式編程。因而編程語言形象直觀，容易掌握，具有一定的電工和工藝知識的人員可在短時間學(xué)會并應(yīng)用自如。 4 抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高： PLC 的輸入輸出采取了隔離措施，并應(yīng)用大規(guī)模集成電路，故它能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，能直接安裝在機(jī)器設(shè)備上運(yùn)行。 5 容量大，體積小，重

35、量輕，功耗少，成本低，維修方便： 例如一臺具有 128 個輸入輸出點(diǎn)的小型 PLC ，其尺寸為 216 127 110mm 3 ，重約 2.3Kg ，空載功耗為 1.2W ，它可以完成相當(dāng)于 400 800 個繼電器組成的系統(tǒng)的控制功能，而其成本僅相當(dāng)于相同功能繼電器系統(tǒng)的（ 10 20 ）； PLC 一般采用模塊結(jié)構(gòu)，又具有自診斷功能，判斷故障迅速方便，維修時只需更換插入式模塊，因而維修十分方便。,1. 與繼電接觸器的異同 相同點(diǎn)：名詞、術(shù)語、圖形結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系相同。 不同點(diǎn)： 控制邏輯不同； 工作方式不同。 2. 與計(jì)算機(jī)的異同 相同點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)相近； 工作原理相同。 不同點(diǎn)： 主要體現(xiàn)在對

36、程序的執(zhí)行方式。 3. 與單片機(jī)的異同 相同點(diǎn)：均采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)。 不同點(diǎn)： 開發(fā)出發(fā)點(diǎn)不同； 編程方式方法不同。,80,2. 按 I/O 點(diǎn)數(shù)和存儲容量分類, 大型 PLC ： I/O 點(diǎn)數(shù)在 2048 點(diǎn)以上，存儲器容量 8K 以上。, 小型 PLC ： I/O 點(diǎn)數(shù)在 256 點(diǎn)以下，存儲器容量 2K ；, 中型 PLC ： I/O 點(diǎn)數(shù)在 256 2048 點(diǎn)之間，存儲器容量 2K 8K;,81,當(dāng)今世界上 PLC 生產(chǎn)廠家按地域可分為 三大流派：美國、歐洲和日本。,美國是 PLC 生產(chǎn)大國，有 100 多家 PLC 廠商，著名的有 A-B 公司、通用電氣（ GE ）公司、莫迪康（

37、MODICON ）公司、德州儀器（ TI ）公司、西屋電氣公司等。,歐洲著名的 PLC 生產(chǎn)廠商有德國的西門子（ SIEMENS ）公司、 AEG 公司，法國的 TE 公司等。,日本有許多 PLC 制造商，如：三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等。,我國的 PLC 生產(chǎn)廠家規(guī)模一般不大，主要有無錫華光電子工業(yè)有限公司、上海香島機(jī)電制造有限公司、杭州機(jī)床電器廠、天津中環(huán)自動化儀表公司等。,82, PLC的硬件組成,PLC 生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也各不相同，但其基本構(gòu)成是一樣的，都采用計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，如下圖所示，都以微處理器為核心，通過硬件和軟件的共同作用來實(shí)現(xiàn)其功能。 PLC 主要有六部分組成：

38、 CPU( 中央處理器 ) 、存儲器、輸入 / 輸出（ I/O ）接口電路、電源、外設(shè)接口、輸入 / 輸出（ I/O ）擴(kuò)展接口。,整體式,組合式,PLC的基本分類,小型機(jī)常采用整體式,中、大型機(jī)常采用組合式,83,整體式 PLC的基本組成框圖,84,組合式 PLC的基本組成框圖,85, 輸入并存儲用戶程序、顯示輸入內(nèi)容和地址；,CPU指揮PLC完成各種預(yù)定的功能, 檢查、校驗(yàn)用戶程序，發(fā)現(xiàn)錯誤即報(bào)警；, 執(zhí)行用戶程序、驅(qū)動外部輸出設(shè)備動作；, 診斷故障、記憶故障信息并報(bào)警。,CPU單元,86,1.中央處理單元（CPU）： (1)從程序存儲器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令 (2)將各種輸入信號取

39、入 (3) 把運(yùn)算結(jié)果送到輸出端 (4) 響應(yīng)各種外部設(shè)備的請求,PLC中所采用的CPU通常有三種 ： （1）通用處理器：8086、80286、80386 （2）單片機(jī)芯片：8031、8096 （3）位片式微處理器：AMD-2900 小型PLC多采用8位微處理器或單片機(jī)作為CPU 中型PLC多采用16位微處理器或單片機(jī)作為CPU 大型PLC多采用高速位片式微處理器,87,系統(tǒng)程序存儲器 存儲系統(tǒng)系統(tǒng)程序,用戶程序存儲器 存儲系統(tǒng)用戶程序,工作數(shù)據(jù)存儲器 存儲工作數(shù)據(jù),存儲器,RAM：存儲各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào) 試的程序。 ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。,88,I/O單元,

40、PLC與外部設(shè)備聯(lián)系的橋梁,開關(guān)量輸入單元,開關(guān)量輸出單元,89,輸入、輸出接口：采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。,輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。,輸出接口電路按照 PLC 的類型不同一般分為繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型 3 類以滿足各種用戶的需要。其中繼電器輸出型為有觸點(diǎn)的輸出方式，可用于直流或低頻交流負(fù)載；晶體管輸出型和晶閘管輸出型都是無觸點(diǎn)輸出方式，前者適用于高速、小功率直流負(fù)載，后者適用于高速、大功率交流負(fù)載。,輸入接口作用：

41、將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機(jī)。,90, PLC的軟件系統(tǒng),系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序是由PLC的制造者采用匯編語言編寫的，固化于ROM型系統(tǒng)程序存儲器中，用于控制PLC本身的運(yùn)行，用戶不能更改。 系統(tǒng)程序分為： 1.系統(tǒng)管理程序 2.用戶指令解釋程序 3.標(biāo)準(zhǔn)程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用程序,91,用戶程序 用戶程序又稱為應(yīng)用程序，是用戶為完成某一控制任務(wù)而利用PLC的編程語言編制的程序。用戶程序是線性地存儲在系統(tǒng)程序制定的存儲區(qū)內(nèi)。 1用戶環(huán)境 用戶環(huán)境是由系統(tǒng)程序生成的，它包括用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶元件區(qū)、用戶程序存儲區(qū)、用戶參數(shù)、文件存儲區(qū)等。 2用戶程序結(jié)構(gòu) 用戶程序結(jié)構(gòu)大致

42、可以分為三種： （1）線性程序（2）分塊程序（3）結(jié)構(gòu)化程序 3用戶程序語言 PLC的編程語言有多種，其中梯形圖、語句表、功能塊圖是三種基本語言。,92,PLC的循環(huán)掃描工作過程,接線程序控制與存儲程序控制,輸入/輸出滯后響應(yīng), PLC的工作原理,93,繼電接觸器控制系統(tǒng)，又稱為接線程序控制系統(tǒng)，是通過電器元器件的固定接線來實(shí)現(xiàn)控制邏輯，完成控制任務(wù)的。,94,在PLC控制系統(tǒng)中，用戶根據(jù)控制要求編制出相應(yīng)的控制程序，并寫入PLC的程序存儲器中。系統(tǒng)運(yùn)行時，PLC將程序執(zhí)行結(jié)果輸出給相應(yīng)的輸出設(shè)備，控制被控對象工作。這種控制稱為存儲程序控制。,95,PLC 的工作方式為循環(huán)掃描方式，其工作過程

43、大致分為 3 個階段： 輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新 。,96,循環(huán)掃描工作流程,PLC,接通電源,初始化,硬件檢查,正常？,異常報(bào)警,異常處理,掃描周期監(jiān)視,執(zhí)行用戶程序,程序結(jié)束？,掃描周期檢查,有固定設(shè)置？,等待,掃描周期計(jì)算,I/O刷新,外設(shè)端口服務(wù),異常,97,(1) PLC掃描工作各環(huán)節(jié)的功能, PLC上電后，首先檢查硬件是否正常。, 按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執(zhí)行。,對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， 將結(jié)果存入元件映象寄存器。, 計(jì)算掃描周期。,若正常，則進(jìn)行下一步；若不正常，則報(bào)警并作處理。,母線, I/O刷新階段。, 外設(shè)端口服務(wù)。,讀輸入點(diǎn)的狀態(tài)并寫入輸入映像寄存器。,將元件

44、映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器、輸出電路送到輸出點(diǎn)。,訪問外設(shè)端口連接的外部設(shè)備。,98,讀,讀,讀,寫,寫,執(zhí)行用戶程序,(2) PLC執(zhí)行用戶程序的過程,99,(3) PLC控制的原理,等效電路圖,SB1,公共端,公共端,輸出端子,輸入端子,主電路,100,線圈通電,SB1閉合,00000 閉合,接點(diǎn)閉合,觸點(diǎn)閉合,電動機(jī)轉(zhuǎn),觸點(diǎn)閉合,101,線圈斷電,00001 斷開,接點(diǎn)斷開,觸點(diǎn)斷開,電動停轉(zhuǎn),觸點(diǎn)斷開,SB2閉合,102,(4) PLC執(zhí)行用戶程序的特點(diǎn), 按梯形圖自左向右、自上而下逐次執(zhí)行程序, 執(zhí)行程序時所需數(shù)據(jù)取自于：,輸入映像寄存器,元件映像寄存器, 輸入映像寄存器和元件映像

45、寄存器中的數(shù)據(jù),元件映像寄存器：在一個掃描周期中可讀可寫,輸入映像寄存器：在一個掃描周期中保持不變, 每個掃描周期I/O刷新階段集中讀入/讀出數(shù)據(jù),103,從 PLC 工作過程的分析中可知，由于 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，而且對輸入和輸出信號只在每個掃描周期的 I/O 刷新階段集中輸入并集中輸出，所以必然會產(chǎn)生輸出信號相對輸入信號的滯后現(xiàn)象。,響應(yīng)時間或滯后時間： 即從 PLC 的輸入端有一個輸入信號發(fā)生變化到 PLC 的輸出端對該輸入信號的變化做出反應(yīng)需要一段時間。,滯后時間是設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時應(yīng)了解的一個重要參數(shù)。,104,滯后時間的長短與以下因素有關(guān)：, 輸入電路濾波時間，它

46、由RC濾波電路的時間常數(shù)決定。改變時間常數(shù)可調(diào)整輸入延遲時間。, PLC循環(huán)掃描的工作方式, 用戶程序中語句的安排, PLC對輸入采樣、輸出刷新的集中處理方式, 輸出電路的滯后時間，它與輸出電路的輸出方式有關(guān)。繼電器輸出方式的滯后時間為10ms左右；雙向晶閘管輸出方式，在接通負(fù)載時滯后時間約為1ms，切斷負(fù)載時滯后時間小于10ms；晶體管輸出方式的滯后時間小于1ms。,105,CPU讀輸入,輸入輸出延遲時間最短響應(yīng)時間,輸入/輸出刷新時間,最短響應(yīng)時間=輸入延遲時間+一個掃描周期+輸出延遲時間,106,CPU讀輸入,輸入/輸出刷新時間,最長響應(yīng)時間=輸入延遲時間+兩個掃描時間+輸出延遲時間,輸

47、入輸出延遲時間最長響應(yīng)時間,第3章 PLC概述(軟硬件組成及工作原理),107,I/O響應(yīng)時間的估算,以20點(diǎn)的繼電器輸出型CPM1A為例。,設(shè)輸入ON延時為8毫秒 公共處理和I/O刷新時間為2毫秒 執(zhí)行用戶程序時間為14毫秒 輸出ON延時為15毫秒,輸入狀態(tài)經(jīng)過一個掃描周期后在輸出得到響應(yīng) 最小I/O響應(yīng)時間,輸入狀態(tài)經(jīng)過兩個掃描周期后在輸出得到響應(yīng) 最大I/O響應(yīng)時間,第3章 PLC概述(軟硬件組成及工作原理),108,最小I/O響應(yīng)時間的計(jì)算,最小I/O響應(yīng)時間 = 輸入ON延時 + （公共處理 + I/O刷新時間） + 執(zhí)行程序時間 + 輸出ON延時 = 8 + 2 + 14 + 15

48、 = 39 ms,輸入觸點(diǎn),輸入濾波,輸出鎖存,輸出觸點(diǎn),輸入ON延時,輸出ON延時,I/O響應(yīng)時間,第3章 PLC概述(軟硬件組成及工作原理),109,輸入ON延時,最大I/O響應(yīng)時間 = 輸入ON延時+ (公共處理+ I/O刷新+執(zhí)行程序)2 + 輸出ON延時 = 8 +（2 +14） 2 + 15 = 55 ms。,最大I/O響應(yīng)時間的計(jì)算,輸出ON延時,I/O響應(yīng)時間,第3章 PLC概述(軟硬件組成及工作原理),110,程序語句安排對I/O響應(yīng)時間的影響舉例,當(dāng)SB閉合，經(jīng)過輸入濾波，設(shè)第一個掃描周期I/O刷新時 00000的映像寄存器 ON。,第一個掃描周期 結(jié)束時，01000為OF

49、F。,01000只能在第二個掃描周期結(jié)束后才能ON。,第3章 PLC概述(軟硬件組成及工作原理),111,當(dāng)SB閉合，經(jīng)過輸入濾波，設(shè)第一個掃描周期 00000的映像寄存器 ON。,01000 在第一個掃描周期結(jié)束后就能ON 。,續(xù),如果將梯形圖的第一與第二梯級交換，如下圖：,顯然，程序語句的安排對I/O響應(yīng)的影響很大 。,第3章 PLC概述(軟硬件組成及工作原理),112, PLC的主要指標(biāo),1、輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù) PLC上的I/O端子的個數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接的輸入和輸出元器件就越多，控制規(guī)模就越大。 2、 存儲容量 這里說的存儲容量指的是用戶程序存儲器的容量。也有的PLC用存

50、放用戶程序的指令條數(shù)來表示容量。 3 、掃描速度 掃描速度是指PLC執(zhí)行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。 4、 指令的種類和條數(shù) 編程指令的種類和條數(shù)是衡量PLC軟件功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。 5 、特殊I/O單元（高級模塊或智能模塊） PLC不僅能完成開關(guān)量的邏輯控制，而且利用特殊I/O單元可完成模擬量控制、運(yùn)動控制、模糊控制、定位控制、高速中斷控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。 6 、支持軟件 符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的語言，為用戶提供方便的編程環(huán)境。,第3章 PLC概述(軟硬件組成及工作原理),113,小結(jié),一、PLC的定義 二、PLC的特點(diǎn) 三、PLC的系統(tǒng)組成 四、PLC的工作原理,第3章

51、PLC概述(軟硬件組成及工作原理),114,第4章 S7-200PLC基礎(chǔ)知識,S7-200PLC的硬件組成 S7-200PLC的內(nèi)部器件資源 S7-200PLC的數(shù)據(jù)類型 S7-200PLC的尋址方式 S7-200PLC的編程語言和程序結(jié)構(gòu),115,S7-200系列PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品特性,CPU221: 數(shù)字量 10點(diǎn),CPU222 :40入/38出=78數(shù)字量 模擬量 8入或4出或 8入/2出,CPU224 :94入/74出=168 數(shù)字量 模擬量 28入或14出或 28入/7出,最大2個模塊,無擴(kuò)展能力,CPU226(XM) :128入/120出=248數(shù)字量 模擬量 28入或14出或

52、 28入/7出,第4章 S7-200PLC基礎(chǔ)知識,116,這幾種CPU模塊的外部結(jié)構(gòu)大體相同，其外部結(jié)構(gòu)如圖所示，CPU224XP和CPU226有兩個通信口。,第4章 S7-200PLC基礎(chǔ)知識,SIMATIC S7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構(gòu)成，如圖所示。,工業(yè)軟件 西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類： 編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護(hù)等控制所需的工具。STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包SIMATIC S7是用于S7 -300/400，C7 PLC和SIMATIC Win AC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護(hù)的項(xiàng)目管理工具，STEP7-Micr

53、o/WIN是在Windows平臺上運(yùn)行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。, 基于PC的控制軟件 基于PC的控制系統(tǒng)Win AC允許使用個人計(jì)算機(jī)作為可編程序控制器(PLC)運(yùn)行用戶的程序，運(yùn)行在安裝了Windows NT4.0 操作系統(tǒng)SIMATIC 工控機(jī)或其它任何商用機(jī)。Win AC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計(jì)算機(jī)上作為視窗任務(wù)運(yùn)行。另一種是具有硬件 PLC 全部功能的插槽PLC(在用戶計(jì)算機(jī)上安裝一個PC卡)。Win AC與 SIMATIC S7系列處理器完全兼容，其 編程采用統(tǒng)一的 SIMATIC編程工具(如:STEP7)，編制的程序既可運(yùn)行在Win AC上，

54、也可運(yùn)行在S7系列處理器上。, 人機(jī)界面軟件 人機(jī)界面軟件是為用戶自動化項(xiàng)目提供人機(jī)界面(HMI)或SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集)系統(tǒng)，支持大范圍的平臺。人機(jī)界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機(jī)器級的Pro Tool，另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級的Win CC。 Pro Tool 適用于大部分HMI硬件的組態(tài)， Win CC是一個真正開放的，面向SCADA 的軟件，可在任何標(biāo)準(zhǔn)PC上運(yùn)行。,121,S7-200系列PLC的內(nèi)部資源,PLC中的每一個輸入/輸出、內(nèi)部存儲單元、定時器和計(jì)數(shù)器等都稱為軟元件。 各軟元件有其不同的功能，

55、有固定的地址。 軟元件的數(shù)量決定了PLC的規(guī)模和數(shù)據(jù)處理能力，每一種PLC的軟元件是有限的。 編程時，用戶只需記住軟元件的地址即可。每一個軟元件都有一個地址與之相對應(yīng)，軟元件的地址編排采用區(qū)域號加區(qū)域內(nèi)編號的方式。,第4章 S7-200PLC基礎(chǔ)知識,122,PLC內(nèi)部根據(jù)軟元件的功能不同，分成了許多區(qū)域 ：,輸入繼電器（I） 輸出繼電器（Q） 內(nèi)部位存儲器（M） 特殊存儲器（SM） 變量存儲器（V） 局部變量存儲器（L）,第4章 S7-200PLC基礎(chǔ)知識,123,定時器（T） 計(jì)數(shù)器（C） 模擬量輸入映像寄存器（AI） 模擬量輸出映像寄存器（AQ） 高速計(jì)數(shù)器（HC） 累加器（AC） 順序

56、控制繼電器（S）,第4章 S7-200PLC基礎(chǔ)知識,軟元件 PLC中的每一個輸入/輸出、內(nèi)部存儲單元、定時器和計(jì)數(shù)器等都稱為軟元件。 軟元件有其不同的功能，有固定的地址。 其特點(diǎn)為 軟元件不存在物理性的觸點(diǎn)； 軟元件的觸點(diǎn)可以無限次使用； 體積小、功耗低、壽命長。,1. 輸入映像寄存器（輸入繼電器）,（1）輸入映像寄存器的工作原理輸入繼電器是PLC用來接收用戶設(shè)備輸入信號的接口。PLC中的“繼電器”與繼電器控制系統(tǒng)中的繼電器有本質(zhì)性的差別，是“軟繼電器”，它實(shí)質(zhì)是存儲單元。 （2）輸入映像寄存器的地址分配S7-200輸入映像寄存器區(qū)域有IB0IB15共16個字節(jié)的存儲單元。系統(tǒng)對輸入映像寄存

57、器是以字節(jié)（8位）為單位進(jìn)行地址分配的。,2. 輸出映像寄存器（輸出繼電器）,（1）輸出映像寄存器的工作原理 ,“輸出繼電器”是用來將輸出信號傳送到負(fù)載的接口，每一個“輸出繼電器”線圈都與相應(yīng)的PLC輸出相連，并有無數(shù)對常開和常閉觸點(diǎn)供編程時使用。 （2）輸出映像寄存器的地址分配,S7-200輸出映像寄存器區(qū)域有QB0QB15共16個字節(jié)的存儲單元。系統(tǒng)對輸出映像寄存器也是以字節(jié)（8位）為單位進(jìn)行地址分配的。,3. 變量存儲器V,變量存儲器主要用于存儲變量?？梢源娣艛?shù)據(jù)運(yùn)算的中間運(yùn)算結(jié)果或設(shè)置參數(shù)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，變量存儲器會被經(jīng)常使用。變量存儲器可以是位尋址，也可按字節(jié)、字、雙字為單位尋址

58、，其位存取的編號范圍根據(jù)CPU的型號有所不同，CPU221/222為V0.0V2047.7共2KB存儲容量，CPU224/226為V0.0V5119.7共5KB存儲容量。,4. 內(nèi)部標(biāo)志位存儲器（中間繼電器）M,內(nèi)部標(biāo)志位存儲器，用來保存控制繼電器的中間操作狀態(tài)，其作用相當(dāng)于繼電器控制中的中間繼電器，內(nèi)部標(biāo)志位存儲器在PLC中沒有輸入/輸出端與之對應(yīng)，其線圈的通斷狀態(tài)只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動，其觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，只能在程序內(nèi)部驅(qū)動輸出繼電器的線圈，再用輸出繼電器的觸點(diǎn)去驅(qū)動外部負(fù)載。,5. 特殊標(biāo)志位存儲器SM,PLC中還有若干特殊標(biāo)志位存儲器, 特殊標(biāo)志位存儲器提供大量的狀態(tài)和控制功

59、能，用來在CPU和用戶程序之間交換信息，特殊標(biāo)志位存儲器能以位、字節(jié)、字或雙字來存取，CPU224的SM的位地址編號范圍為SM0.0SM179.7共180個字節(jié)。其中SM0.0SM29.7的30個字節(jié)為只讀型區(qū)域。,6. 局部變量存儲器L,局部變量存儲器L用來存放局部變量，局部變量存儲器L和變量存儲器V十分相似，主要區(qū)別在于全局變量是全局有效，即同一個變量可以被任何程序（主程序、子程序和中斷程序）訪問。而局部變量只是局部有效，即變量只和特定的程序相關(guān)聯(lián)。,7. 定時器T,PLC所提供的定時器作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器。每個定時器可提供無數(shù)對常開和常閉觸點(diǎn)供編程使用。其設(shè)定時間由程序設(shè)置。,8. 計(jì)數(shù)器C,計(jì)數(shù)器用于累計(jì)計(jì)數(shù)輸入端接收到的由斷開到接通的脈