第9章 電氣控制技術(shù)課件

1、 第第9 9章章 常用電器與電氣控制技術(shù)常用電器與電氣控制技術(shù) 電器是根據(jù)外部信息，自動(dòng)或手動(dòng)接通或斷開局部或全部電路，以改變電路的參數(shù)和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)及傳遞信息所使用的電氣裝置。電氣控制技術(shù)是應(yīng)用電氣設(shè)備（含電器）對(duì)生產(chǎn)機(jī)械實(shí)現(xiàn)控制的一種電氣自動(dòng)化技術(shù)。本章首先介紹常用低壓電器的結(jié)構(gòu)和工作原理，以便于正確選擇和使用。接著討論三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速、制動(dòng)等基本控制環(huán)節(jié)和原理，為分析和設(shè)計(jì)電氣線路打下基礎(chǔ)。 可編程序控制器，簡(jiǎn)稱PLC。它是在集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制領(lǐng)域。本章結(jié)合日本歐姆龍公司的CPM2A微

2、型機(jī)，介紹PLC的應(yīng)用技術(shù)，包括硬件和系統(tǒng)構(gòu)成、基本指令和部分功能指令的編程方法以及應(yīng)用舉例等，以適應(yīng)以后工程實(shí)踐的需要。這部分可作為選學(xué)內(nèi)容。 本章課堂教學(xué)時(shí)間，基本教學(xué)內(nèi)容建議不少于4學(xué)時(shí)。 控制電器按照額定電壓的不同分為低壓電器和高壓電器（UN3kV的電器）兩大類。下面主要介紹低壓電器，它是自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本器件。因此，它們的性能直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的可靠性等技術(shù)指標(biāo)。 1刀開關(guān) 刀開關(guān)是低壓電器中結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的一種手動(dòng)電器。常用于切斷或接通500V以下交、直流電源的低壓電路中。它由操作手柄、觸刀、靜插座和絕緣底板組成，如圖9.1.1（a）所示。其型號(hào)含義如圖9.1.1（b）所示，文字用QK表

3、示。圖9.1.1 刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào) 刀開關(guān)常用作電源的隔離開關(guān)。在負(fù)載功率較小的場(chǎng)合，也可用作手動(dòng)操作開關(guān)。如作為小功率籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接起、?？刂频牟僮鏖_關(guān)。 2熔斷器 熔斷器是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的保護(hù)電器，用于保護(hù)電氣設(shè)備免受負(fù)載嚴(yán)重過載和電路短路電流的損害。熔斷器由金屬熔體（俗稱保險(xiǎn)絲）和支架觸點(diǎn)裝置及外殼構(gòu)成。熔斷器中的熔體是電路中對(duì)發(fā)熱最為敏感的器件。當(dāng)電氣設(shè)備嚴(yán)重過載和發(fā)生短路事故時(shí)，熔體能夠快速熔化而切斷電源，達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。 熔斷器的外形和符號(hào)，如圖9.1.2所示，文字符號(hào)用FU表示。它的主要類型有插入式熔斷器、螺旋式熔斷器和管式熔斷器等。它主要由熔體和熔管等組成。熔體

4、由低熔點(diǎn)的合金材料制成絲狀或薄片狀。熔管是安裝熔體的外殼，在熔體熔斷時(shí)兼有滅弧作用。 熔斷器的選擇是主要確定熔體的額定電流。熔體最小熔化電流Imin與電路額定電流IN之比稱為熔化系數(shù)。照明線路的熔斷器熔體的額定電流應(yīng)略大于線路實(shí)際的工作電流。 圖9.1.2 熔斷器的外形和符號(hào) (1) 圖9.1.2 熔斷器的外形和符號(hào) (2) 電阻性負(fù)載的熔化系數(shù)選用1.52為宜。 容性負(fù)載的熔體額定電流大于電容器額定電流的1.6倍。 感性負(fù)載應(yīng)按下列情況選擇。 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)：Ifu（1.52.5）IN，式中IN為電動(dòng)機(jī)額定電流，Ifu為熔體電流。 多臺(tái)電動(dòng)機(jī)：Ifu（1.52.5）INmax+IN，式中INma

5、x為一臺(tái)容量最大電動(dòng)機(jī)的額定電流， IN為其他電動(dòng)機(jī)額定電流的總和。 NINININININI9.1.2 自動(dòng)空氣開關(guān) 自動(dòng)空氣開關(guān)又稱為自常閉路器，是低壓電路中廣泛應(yīng)用的一種保護(hù)電器。它可以實(shí)現(xiàn)短路、欠壓（低電壓釋放功能）和過載保護(hù)。這種電器的主要特點(diǎn)是動(dòng)作后不需要更換元件，工作可靠，應(yīng)用安全，操作簡(jiǎn)便，斷電能力大。 自動(dòng)空氣開關(guān)按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為框架式（俗稱萬能式）和塑料外殼式兩種。下面以塑料外殼自動(dòng)空氣開關(guān)為例，簡(jiǎn)要介紹它的基本結(jié)構(gòu)、工作原理。 圖9.1.3是自動(dòng)空氣開關(guān)工作原理示意圖和符號(hào)，其文字符號(hào)用QF表示。它主要由觸點(diǎn)、滅弧系統(tǒng)和各種脫扣器等三部分組成。脫扣器有欠壓（失壓）脫扣

6、器、熱脫扣器（用于過負(fù)荷保護(hù)）分勵(lì)脫扣器（用于遠(yuǎn)距離操作）和自由脫扣器等。 開關(guān)的操作靠手動(dòng)完成。觸點(diǎn)閉合后，自由脫扣機(jī)構(gòu)將觸頭鎖在合閘位置上。當(dāng)電路有故障時(shí)，通過脫扣器使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，自動(dòng)跳閘實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用，分勵(lì)脫扣器可作為遠(yuǎn)距離控制分?jǐn)嚯娐贰?圖9.1.3 自動(dòng)空氣開關(guān)的原理圖和符號(hào) 自動(dòng)空氣開關(guān)額定電壓和額定電流應(yīng)選擇不小于線路或設(shè)備工作電流數(shù)值，且它的通斷能力應(yīng)不小于電路的最大短路電流。例如電路工作電流為630A，若短路電流不太大時(shí)，可選用塑料外殼式斷路器；若短路電流相當(dāng)大時(shí)，可選用限流式自動(dòng)空氣開關(guān)；若額定電流比較大或有選擇性保護(hù)要求時(shí)，應(yīng)選擇框架式斷路器；對(duì)控制和保護(hù)含半導(dǎo)體器件

7、的直流電路，應(yīng)選擇直流快速斷路器等。 9.1.3 交流接觸器和中間繼電器 1. 交流接觸器 接觸器用于頻繁接通、切斷主電路和大容量控制電路的自動(dòng)開關(guān)電器，通過電磁系統(tǒng)控制主觸點(diǎn)的通斷。主觸點(diǎn)串接在主電路中，電磁線圈接在控制電路中。利用控制電磁線圈的通電或斷電，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離對(duì)主電路設(shè)備的自動(dòng)控制。按照接觸器主觸點(diǎn)控制電路的種類，分為直流接觸器和交流接觸器。 交流接觸器的結(jié)構(gòu)如圖9.1.4所示，其圖形符號(hào)如圖9.1.5所示，文字符號(hào)KM。它由以下四部分組成。 電磁機(jī)構(gòu)由線圈、動(dòng)鐵心和靜鐵心組成，將電磁能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能量，帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)電路的分?jǐn)嗫刂啤?觸點(diǎn)組有主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。主觸點(diǎn)控制主電

8、路通斷；輔助觸點(diǎn)分布在主觸點(diǎn)兩側(cè)，分?jǐn)嗫刂齐娐芳半姎饴?lián)鎖。在圖9.1.5中，表示線圈在沒有通電時(shí)的觸點(diǎn)狀態(tài)，簡(jiǎn)稱“常態(tài)”。常態(tài)下處于斷開的觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”，見圖9.1.5（b）所示；常態(tài)下處于閉合的觸點(diǎn)，稱為“常閉觸點(diǎn)”，見圖9.1.5（c）所示。 滅弧裝置 容量在10A以上的接觸器都有滅弧裝置。小容量的接觸器常采用雙斷口橋形觸頭，以利于滅弧，觸頭上有陶土滅弧罩；大容量的接觸器常采用縱縫滅弧罩及柵片滅弧結(jié)構(gòu)。由于主電路切斷電流大，故滅弧裝置都裝在主觸點(diǎn)處，以消滅觸點(diǎn)斷開瞬間產(chǎn)生的電弧。 其他部件 包括反作用彈簧、緩沖彈簧、觸頭壓力彈簧，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及外殼等。 圖9.1.4 接觸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖

9、9.1.5 接觸器的圖形和文字符號(hào) 交流接觸器的系列型號(hào)含義如下： 交流接觸器的線圈額定電壓有36V，127V，220V和380V四種。規(guī)定接觸器吸合電壓大于線圈額定電壓的85%時(shí)應(yīng)可靠吸合，而釋放電壓不高于線圈額定電壓的70%。 交流C J / 設(shè)計(jì)序號(hào)動(dòng)斷觸點(diǎn)數(shù)動(dòng)合觸點(diǎn)數(shù)額定電流接觸器2.中間繼電器 電磁式繼電器亦稱中間繼電器，常用于傳遞信號(hào)和控制其他控制電器，主要用在控制電路中，也可用它直接控制小容量電動(dòng)機(jī)。電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)和接觸器基本相同，只是電磁機(jī)構(gòu)的尺寸較小，觸點(diǎn)數(shù)量較多。因?yàn)橛|點(diǎn)電流小故不配滅弧罩。選用繼電器主要考慮它的線圈額定電壓和觸點(diǎn)數(shù)量。 固態(tài)繼電器（SSR）是一種新型無

10、觸點(diǎn)繼電器，它由光電耦合器件、集成觸發(fā)電路和功率電路構(gòu)成。其可靠性、使用壽命等指標(biāo)優(yōu)于電磁式繼電器。9.1.4 熱繼電器、時(shí)間繼電器和速度繼電器 1熱繼電器 熱繼電器是依據(jù)電流的熱效應(yīng)及金屬片受熱變形的原理制造的一種自動(dòng)開關(guān)器件。主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。 熱繼電器由雙金屬片、發(fā)熱元件、觸點(diǎn)等組成。雙金屬片是熱繼電器的感溫元件，由不同線膨脹系數(shù)的兩種金屬片碾壓而成;9.1.4 熱繼電器、時(shí)間繼電器和速度繼電器 發(fā)熱元件是電熱絲，串接在電動(dòng)機(jī)定子繞組中；觸點(diǎn)通常連接主電路。如圖9.1.6所示是熱繼電器的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)通過發(fā)熱元件的電流小于某一規(guī)定值（稱為熱繼電器的整定值）時(shí)，雙金屬片膨脹變形幅度不大

11、，其作用力可頂住扣板的壓力，維持觸點(diǎn)狀態(tài)。當(dāng)發(fā)熱元件的電流超過整定值時(shí)，加熱元件發(fā)熱，使雙金屬片受熱膨脹變形，并逐漸向上彎曲，使其作用力逐漸減弱。經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)彈簧的拉力大于雙金屬片的作用力時(shí)，扣板將自動(dòng)彈開使觸點(diǎn)斷開，切斷控制電路。熱繼電器復(fù)位時(shí)，只要等待雙金屬片冷卻后，可通過按壓手動(dòng)按鈕即可完成。 熱繼電器圖形符號(hào)見圖9.1.7，文字符號(hào)FR。 熱繼電器的整定電流是熱元件允許長(zhǎng)期通過，又不致引起熱繼電器動(dòng)作的電流值。整定電流調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)范圍為66%100%。例如額定電流為16A的熱繼電器，最小整定電流可調(diào)節(jié)到10A，最大整定電流為16A。 熱繼電器的動(dòng)作需要一段時(shí)間，時(shí)間的長(zhǎng)短與發(fā)熱元

12、件的電流值有關(guān)。熱繼電器存在熱慣性，只能作為過載保護(hù)，不能作為短路保護(hù)。 2時(shí)間繼電器 時(shí)間繼電器是利用電磁原理實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)延時(shí)接通或斷開的自動(dòng)控制電器，主要用在按時(shí)間順序控制的電路中。按動(dòng)作分為電磁式、空氣阻尼式、電動(dòng)式和電子式。按延時(shí)分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型。 （1）空氣阻尼式時(shí)間繼電器 空氣阻尼式時(shí)間繼電器利用空氣阻尼原理獲得延時(shí)，它由電磁機(jī)構(gòu)，延時(shí)結(jié)構(gòu)和觸點(diǎn)系統(tǒng)三部分組成。電磁結(jié)構(gòu)為直動(dòng)式雙E型鐵心，觸點(diǎn)系統(tǒng)采采用微動(dòng)開關(guān)，延時(shí)結(jié)構(gòu)采用氣囊式阻尼器。做成通電延時(shí)型如圖9.1.8（a）所示；做成斷電延時(shí)型如圖9.1.8（b）所示。下面以通電延時(shí)型的時(shí)間繼電器為例，介紹其基本工作原理。 在圖

13、9.1.8（b）中，當(dāng)線圈通電后銜鐵吸合，微動(dòng)開關(guān)受壓，其觸點(diǎn)瞬時(shí)動(dòng)作，活塞桿在塔形彈簧的作用下，帶動(dòng)活塞及橡皮膜向上移動(dòng)，但由于橡皮膜下方氣室的空氣稀薄，形成負(fù)壓，因此活塞桿只能緩慢地向上移動(dòng)，其移動(dòng)的速度依氣孔的大小而定，通過調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過一定的延時(shí)后，活塞桿能移動(dòng)到最上端。這時(shí)通過杠桿壓動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，使其常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸頭閉合，起延時(shí)的作用。微動(dòng)開關(guān)為瞬時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)，微動(dòng)開關(guān)為通電延時(shí)觸點(diǎn)。 當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在反力彈簧作用下釋放，通過活塞桿將活塞推向下端，這時(shí)橡皮膜下方氣室內(nèi)的空氣通過橡皮膜，弱彈簧和活塞的肩部所形成的單向閥，迅速地從橡皮膜上方的氣室縫隙中排掉，微

14、動(dòng)開關(guān) 排掉，微動(dòng)開關(guān)迅速復(fù)位，無延時(shí)。 圖9.1.8 JS7A系列時(shí)間繼電器(1) 圖9.1.8 JS7A系列時(shí)間繼電器(2) 時(shí)間繼電器圖形符號(hào)見圖9.1.9，文字符號(hào)KT。 圖9.1.9 時(shí)間繼電器的圖形和文字符號(hào) 空氣阻尼式時(shí)間繼電器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，延時(shí)范圍大、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉，還附有不延時(shí)的觸點(diǎn)。缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度低，延時(shí)誤差大。適用于延時(shí)精度要求不高的場(chǎng)合。 （2）電子式時(shí)間繼電器 電子式時(shí)間繼電器采用晶體管來延時(shí)電路的接通。圖9.1.10為JSJ型電子式原理電路，利用RC電路的充電過程來延時(shí)。它的延時(shí)范圍寬、體積小、精度高、調(diào)節(jié)方便及壽命長(zhǎng)，但無延時(shí)斷開功能。 圖9.1.10 JS

15、J電子式時(shí)間繼電器原理電路 3速度繼電器 速度繼電器主要用作籠型異步電機(jī)的反接制動(dòng)控制。它由轉(zhuǎn)子、定子和觸點(diǎn)的三部分組成。轉(zhuǎn)子為圓柱形永久磁鐵。定子為籠型空心圓環(huán)，由硅鋼片疊成，并裝有籠型繞組。 圖9.1.11為速度繼電器的原理圖，符號(hào)見圖9.1.12，文字符號(hào)KS。在圖9.1.11中，測(cè)速轉(zhuǎn)軸與被控電動(dòng)機(jī)軸相聯(lián)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，輸入為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到某個(gè)數(shù)值，其定子在感應(yīng)電流和力矩作用下跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)到一定角度時(shí),使裝在定子軸上的擺錘推動(dòng)簧片動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合；當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低于某一數(shù)值時(shí)，定子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小，觸點(diǎn)在簧片作用下復(fù)位。 圖9.1

16、.11速度繼電器的原理圖圖9.1.12速度繼電器的圖形和文字符號(hào)9.1.5 控制按鈕和行程開關(guān) 1控制按鈕 控制按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛的主令電器，主要用于發(fā)布手動(dòng)控制指令。 控制按鈕是有按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸點(diǎn)和外殼組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖9.1.13所示，文字符號(hào)為SB。按鈕在外力作用下，首先斷開常閉觸點(diǎn)，然后再接通常開觸點(diǎn)。復(fù)位時(shí)，常開觸點(diǎn)先斷開，常閉觸點(diǎn)后閉合。 圖9.1.13 按鈕的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào) 2行程開關(guān) 行程開關(guān)是利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞來發(fā)布控制指令的主令電器，用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、行程大小以及位置保護(hù)等。在用作位置保護(hù)時(shí)，行程開關(guān)又稱為限位開關(guān)。 從結(jié)構(gòu)上看，

17、行程開關(guān)分為操作機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼三部分。圖9.1.14為L(zhǎng)X19系列行程開關(guān)的外形圖。行程開關(guān)的文字符號(hào)用ST表示，限位開關(guān)的文字符號(hào)用SQ表示。 為提高行程開關(guān)性能，發(fā)展了無觸點(diǎn)行程開關(guān)，又稱接近開關(guān),它是一種非接觸型開關(guān)。按感測(cè)機(jī)構(gòu)的工作原理它分為高頻震蕩型、電容型、磁敏元件型、光電型和超聲波型。 圖9.1.14 行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖 9.2 電氣系統(tǒng)的基本控制環(huán)節(jié) 由按鈕、繼電器、接觸器等低壓電器組成的電氣控制系統(tǒng)稱為繼電接觸器控制線路，它們按照一定順序接通與斷開來實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)控制。該系統(tǒng)線路簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便。本節(jié)著重介紹該系統(tǒng)中典型控制環(huán)節(jié)的工作原理。 根據(jù)通過電流的大

18、小，繼電接觸器線路分為主電路和控制電路。主電路即為執(zhí)行電器所在的電路，工作電流較大；控制電路則是控制元件和信號(hào)元件所在的電路，工作電流較小，用于控制主電路的工作狀態(tài)。 在設(shè)計(jì)和繪制電氣系統(tǒng)的原理圖時(shí)，遵循的一般原則是：（1）主電路用粗實(shí)線繪出，常畫在左方或上方；控制電路用細(xì)實(shí)線繪出，常畫在右方或下方。（2）所有圖形符號(hào)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。（3）控制電路按照動(dòng)作的先后順序自上而下或自左而右繪制。（4）同一電器的不同部分采用同一文字符號(hào)標(biāo)明。（5）所有電氣元件的可動(dòng)部分應(yīng)按照未受外力作用或未通電時(shí)的狀態(tài)繪制。 9.2.1 9.2.1 電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制 圖9.2.1為三相籠型異步

19、電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制，是一個(gè)最簡(jiǎn)單的常用控制線路。其中，主電路由刀開關(guān)QK、熔斷器FU、接觸器KM的主觸頭、熱繼電器的熱元件以及電動(dòng)機(jī)M等構(gòu)成；控制回路由起動(dòng)按鈕SB2、停止按鈕SB1、接觸器KM的線圈及其常開輔助觸點(diǎn)、熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)等構(gòu)成。在繼電接觸器控制系統(tǒng)中，常將主電路畫在左側(cè)，控制電路畫在右側(cè)。9.2.1 電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制線路 1.線路工作原理 合上QK即引入三相電源。當(dāng)按下SB2時(shí)，接觸器KM線圈通電，其主觸點(diǎn)閉合，使電動(dòng)機(jī)M直接起動(dòng)運(yùn)行。同時(shí)與SB2并聯(lián)的常開輔助觸點(diǎn)KM閉合。當(dāng)SB2復(fù)位時(shí)，KM線圈通過KM的輔助觸點(diǎn)繼續(xù)通電，使M連續(xù)運(yùn)行。這種依靠接觸器自身觸點(diǎn)使線圈持

20、續(xù)通電的措施稱為自鎖。 只要按下停止按鈕SB1，控制電路斷電。這時(shí)接觸器KM斷電釋放，KM的主觸點(diǎn)將三相電源切斷，使M立即停轉(zhuǎn)。同時(shí)KM的輔助觸點(diǎn)斷開，切斷線圈KM的電源。 2.電路保護(hù)環(huán)節(jié) 熔斷器FU作為電路的短路保護(hù)。 熱繼電器FR作為過載保護(hù)。由于熱繼電器慣性較大，即使熱元件流過幾倍額定電流也不會(huì)立即動(dòng)作。只有在負(fù)載較長(zhǎng)時(shí)間過載時(shí)FR才動(dòng)作，進(jìn)行過載保護(hù)。 欠壓與失壓保護(hù)依靠接觸器本身的電磁機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電源出現(xiàn)欠壓或失壓時(shí)，接觸器的銜鐵自行釋放，即使電源恢復(fù)正常時(shí)，也要再次按下SB2，接觸器線圈才能通電，故又叫零電壓保護(hù)。9.2.2 長(zhǎng)動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)控制 生產(chǎn)實(shí)際中，有的生產(chǎn)機(jī)械需要點(diǎn)動(dòng)控制，

21、所謂“點(diǎn)動(dòng)”，就是按下按鈕，KM通電，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)；松開按鈕，KM斷電，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。所謂“長(zhǎng)動(dòng)”，就是按下按鈕，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，松開按鈕，由自鎖回路保持通電。所以長(zhǎng)動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)的區(qū)別是起動(dòng)按鈕有無自鎖回路。圖9.2.2列出了長(zhǎng)動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)控制的幾種控制線路。 圖9.2.2（a）是帶手動(dòng)開關(guān)SA的點(diǎn)動(dòng)控制線路。當(dāng)需要點(diǎn)動(dòng)時(shí)將開關(guān)SA打開，取消SB2的自鎖回路，即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。當(dāng)需要連續(xù)工作（長(zhǎng)動(dòng)）時(shí)，合上SA開關(guān)，將自鎖觸點(diǎn)接入，即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。 圖9.2.2（b）中增加了一個(gè)復(fù)合按鈕SB3，這樣，點(diǎn)動(dòng)控制時(shí)，按下SB3，其常閉觸點(diǎn)先斷開自鎖電路，常開觸頭后閉合，接通起動(dòng)控制線路，KM線圈通電，主觸點(diǎn)閉合

22、，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)松開SB3時(shí)，KM線圈斷電，主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。若需要電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作，則按下SB2即可，停機(jī)時(shí)需按停止按鈕SB1。 圖9.2.2（c）是利用中間繼電器實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)的控制線路。利用起動(dòng)按鈕SB2控制中間繼電器KA，KA的常開觸點(diǎn)并聯(lián)在SB3兩端，控制接觸器KM，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)動(dòng)。當(dāng)需要點(diǎn)動(dòng)時(shí)，按下SB3按鈕，KM通電。松開SB3，KM斷電。 圖9.2.2 電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)控制(1) 圖9.2.2 電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)控制(2) 9.2.3 電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 在實(shí)際應(yīng)用中，往往要求生產(chǎn)機(jī)械改變運(yùn)動(dòng)方向，如工作臺(tái)前進(jìn)和后退；電梯的上升和下降等，這就要求電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制。對(duì)

23、于三相異步電動(dòng)機(jī)來說，可通過兩個(gè)接觸器改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源相序來實(shí)現(xiàn)。 電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路如圖9.2.3所示。圖中，KM1為正向接觸器，控制電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)；KM2為反向接觸器，控制電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)。在圖9.2.2（a）中，其工作過程如下： 正轉(zhuǎn)控制：合上刀開關(guān)QK按下正向起動(dòng)按鈕SB2正向接觸器KM1通電KM1主觸點(diǎn)和自鎖觸點(diǎn)閉合電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)。 反轉(zhuǎn)控制：合上刀開關(guān)QK按下反向起動(dòng)按鈕SB1反向接觸器KM2通電KM2主觸點(diǎn)和自鎖觸點(diǎn)閉合電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)。 停機(jī)： 按下停止按鈕SB1KM1（或KM2）斷電M停轉(zhuǎn)。 該控制線路必須要求KM1與KM2不能同時(shí)通電，以免引起主電路電源短路，故在線路中設(shè)置

24、聯(lián)鎖環(huán)節(jié)，如圖9.2.2（b）所示。即將其中一個(gè)接觸器的常閉觸點(diǎn)串入另一個(gè)接觸器線圈中，在任何一個(gè)接觸器先通電后，即使按下相反方向的起動(dòng)按鈕，另一個(gè)接觸器也無法通電。這種利用兩個(gè)接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)互相控制的方式，叫電氣互鎖（或聯(lián)鎖）。但該線路有一個(gè)缺點(diǎn)，它只能實(shí)現(xiàn)“正停反”或者“反停正”控制，即必須按下停止按鈕后，再反向或正向起動(dòng)。為此，利用復(fù)合按鈕組成“正反?！被蛘摺胺凑！钡幕ユi控制，如圖9.2.3（c）所示。 該線路既有接觸器常閉觸點(diǎn)的電氣互鎖，也有復(fù)合按鈕常閉觸點(diǎn)的機(jī)械互鎖，稱為雙重互鎖。該線路操作方便，安全可靠，得到廣泛應(yīng)用。 圖9.2.3 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路 (1)圖9.2.3

25、 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路 (2)9.2.4 順序控制與多地點(diǎn)控制 1.多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的順序控制 在電氣控制線路中，有時(shí)要求一個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)中多臺(tái)電動(dòng)機(jī)按先后順序工作。例如，機(jī)床中要潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，主軸電動(dòng)機(jī)才起動(dòng)。如圖9.2.4所示為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)控制線路。 在圖9.2.4（a）中，接觸器KM1和KM2分別控制電動(dòng)機(jī)M1和M2的起動(dòng)和停止。M1先起動(dòng)后， M2再起動(dòng)的工作過程如下：合上QK按下起動(dòng)按鈕SB2接觸器KM1接通電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)KM1常開觸點(diǎn)閉合按下起動(dòng)按鈕SB4接觸器KM2通電電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)。按下停止按鈕SB1，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)停止。 若將圖（a）的控制部分改用圖（b）線路的接法，可以省去

26、接觸器KM1的一對(duì)常開觸點(diǎn)和SB4，使控制線路得到簡(jiǎn)化。 圖9.2.4 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)的控制線路(1)KM1KM2圖9.2.4 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)的控制線路(2)2多地點(diǎn)控制 圖9.2.5 所示為三地點(diǎn)控制線路。把一個(gè)起動(dòng)按紐和一個(gè)停止按鈕構(gòu)成一組，并把三組起動(dòng)、停止按紐分別放置三地，即能實(shí)現(xiàn)三地控制。多地控制的接線原則是起動(dòng)按紐應(yīng)并聯(lián)連接，停止按紐應(yīng)串聯(lián)連接。 圖9.2.5 三地點(diǎn)的控制線路 9.2.5 自動(dòng)往返控制 在機(jī)床電氣設(shè)備中，有時(shí)要求機(jī)床能夠自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)，即要求控制線路實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的自動(dòng)切換。自動(dòng)往返控制線路如圖9.2.6所示。電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)是實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)自動(dòng)往返循環(huán)的基本

27、環(huán)節(jié)?？刂凭€路按照行程控制原則，采用限位開關(guān)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的行程位置進(jìn)行控制。 在圖9.2.6中，SQ3、SQ4分別為反、正向極限保護(hù)開關(guān)，防止限位開關(guān)SQ1和SQ2失靈時(shí)造成工作臺(tái)從床身上沖出。 圖9.2.6 自動(dòng)往返控制(1) 圖9.2.6 自動(dòng)往返控制(2) 【練習(xí)與思考練習(xí)與思考】 9.2.1既然在電動(dòng)機(jī)的主電路中裝有熔斷器，為什么還要裝熱繼電器？裝熱繼電器是否就可以不裝熔斷器？為什么? 9.2.2交流接觸器線圈斷電后，銜鐵不能立即釋放，從而使電動(dòng)機(jī)不能及時(shí)停止，分析出現(xiàn)這種故障的原因，應(yīng)如何處理？ 9.2.3某食堂的烤箱采用三相四線制380V電源供電，每相負(fù)載的額定電壓為220V，功

28、率為2000W，試計(jì)算每相負(fù)載所采用熔斷器中熔體的額定電流。 9.3 電氣系統(tǒng)的典型控制線路9.3.1 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制線路 1定子串電阻的降壓起動(dòng)控制線路 圖9.3.1所示為定子繞組串電阻的降壓起動(dòng)控制線路。它依靠時(shí)間繼電器延時(shí)動(dòng)作來控制電器元件按時(shí)間先后順序動(dòng)作。起動(dòng)時(shí)，在三相定子繞組中串入電阻R，以降低了定子繞組電壓，待起動(dòng)后，再將電阻R切除，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行。 9.3.1定子繞組串電阻起動(dòng)控制線路 起動(dòng)過程如下。2星角降壓起動(dòng)的控制線路 星角降壓起動(dòng)控制線路也是按時(shí)間順序進(jìn)行控制的，控制線路如圖9.3.2所示。起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形，使加在電動(dòng)機(jī)每相繞組上的電壓為額定電

29、壓的1/，從而減小起動(dòng)電流。待起動(dòng)后再按預(yù)先整定時(shí)間，把電動(dòng)機(jī)換成三角形聯(lián)接，使電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。圖9.3.2 星角降壓起動(dòng)的控制線路FU1FU2起動(dòng)過程如下。9.3.2 電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制線路 反接制動(dòng)是利用改變電動(dòng)機(jī)電源相序，使定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，因而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的一種制動(dòng)方法。應(yīng)注意的是，但電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，必須立即斷開電源，否則電動(dòng)機(jī)會(huì)反向旋轉(zhuǎn)。 單向運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制線路如圖9.3.3所示?？刂凭€路按速度原則實(shí)現(xiàn)控制，通常采用速度繼電器。速度繼電器與電動(dòng)機(jī)同軸相連，在1203000r/min范圍內(nèi)速度繼電器觸點(diǎn)點(diǎn)動(dòng)作，但速度低于100r/min時(shí)，其

30、觸點(diǎn)復(fù)位。 起動(dòng)過程如下。 合上刀開關(guān)QK按下起動(dòng)按鈕SB2接觸器KM1線圈通電電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)運(yùn)行速度繼電器KS常開觸點(diǎn)閉合，為制動(dòng)做準(zhǔn)備。制動(dòng)時(shí)按下停止按鈕SB1KM1斷電KM2通電（KS常開觸點(diǎn)尚未打開）KM2主觸點(diǎn)閉合，定子繞組串入限流電阻R進(jìn)行反接制動(dòng)n0時(shí)，KS常開觸點(diǎn)斷開KM2斷電，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)結(jié)束。圖9.3.3 單向運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制線路 【練習(xí)與思考練習(xí)與思考】 9.3.1為什么在異步電動(dòng)機(jī)脫離電源后，在定子繞組中通入直流電，電動(dòng)機(jī)能迅速停止？ 9.3.2 為兩臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)控制回路，要求如下： （1）兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)互不影響地獨(dú)立工作； （2）能同時(shí)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的

31、起動(dòng)和停止； （3）當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)發(fā)生過載時(shí)，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都停止。 * *9.4 9.4 可編程序控制器可編程序控制器 可編程序控制器是20世紀(jì)70年代以來發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。本節(jié)主要介紹它的基本組成和原理，重點(diǎn)介紹微型機(jī)，為今后應(yīng)用PLC打下基礎(chǔ)。 9.4.1 PLC慨述 1PLC的定義 現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯控制功能，還具有數(shù)據(jù)運(yùn)算，傳送與處理功能，成為具備計(jì)算機(jī)功能的通用工業(yè)控制裝置。1980年美國電氣制造商協(xié)會(huì)（NEMA）正式將它命名為可編程序控制器，簡(jiǎn)稱PC，為了區(qū)分計(jì)算機(jī)（PC），仍沿用PLC的簡(jiǎn)稱。 1987年2月，國際電工委員會(huì)（IEC）頒布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三

32、稿。該草案中對(duì)可編程控制器的定義是：“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)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)” 。定義強(qiáng)調(diào)了可編程序控制器直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境時(shí)，必須具有很強(qiáng)的抗干擾功能、廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍，這是PLC與一般微型計(jì)算機(jī)的主要區(qū)別。 2PLC的主要特點(diǎn)（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，由于它采取了一系列高

33、可靠性的技術(shù)和措施，使其系統(tǒng)的平均無故障間隔時(shí)間可達(dá)到4萬小時(shí)以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)接觸器控制系統(tǒng)。 （2）編程簡(jiǎn)單，易掌握 PLC最常用的編程語言是梯形圖，它與接觸器控制原理圖類似，但PLC內(nèi)部每個(gè)繼電器是一位存儲(chǔ)單元，因此稱為“軟繼電器”。梯形圖就是由 “軟繼電器”組成的控制線路。其中，繼電器線圈用 表示，常開觸點(diǎn)用 表示，常閉觸點(diǎn)用 表示。這種圖形符號(hào)很直觀、且易于修改，即使未掌握專門計(jì)算機(jī)知識(shí)的也人容易掌握。 例如圖9.4.1是電動(dòng)機(jī)的接觸器控制線路，KT是時(shí)間繼電器，KM1、KM2是接觸器，SB1是起動(dòng)按鈕，SB2是停止按鈕，用于順序控制三相異步電動(dòng)機(jī)M1、M2的運(yùn)轉(zhuǎn)，原理簡(jiǎn)單。若用CP

34、M2*的梯形圖表示時(shí)，如圖9.4.2所示，它與接觸器控制過程基本一致。 圖9.4.1 電動(dòng)機(jī)的接觸器控制線路 圖9.4.2 電動(dòng)機(jī)控制的梯形圖 ACDC（3）組合靈活，使用方便 現(xiàn)代PLC大多采用標(biāo)準(zhǔn)模塊，一般用戶無需進(jìn)行硬件的二次開發(fā)，可靈活構(gòu)成各種不同規(guī)模，不同功能的控制系統(tǒng)，而且外部接線簡(jiǎn)單，使用和維護(hù)都很方便。（4）功能強(qiáng)，開發(fā)周期短 現(xiàn)代PLC運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)和集成工藝的最新技術(shù)，使其具有很強(qiáng)的信息處理能力和輸出控制能力。除此之外，PLC還具備體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低等特點(diǎn)，是機(jī)電一體化的理想控制裝置。 3PLC的分類（1）按結(jié)構(gòu)分類，可分為整體式和模塊式兩大類。 整體

35、式PLC ，它是將電源、CPU、存儲(chǔ)器及I/O等各個(gè)功能模塊集成在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，不需要機(jī)架。結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，價(jià)格低，微型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)。 分體式PLC，它是將構(gòu)成PLC的各個(gè)部件按功能做成獨(dú)立的模塊，如CPU模塊，電源模塊，I/O模塊以及其他的各種功能模塊等，然后安裝在機(jī)架（也稱為底板）上。它配置靈活，裝配維護(hù)方便，一般大中型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)。（2）按I/O點(diǎn)數(shù)分類 ，可分為（微）小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)等。 小型PLC， 它的I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，存儲(chǔ)容量2K步，用于邏輯控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)，順序控制等場(chǎng)合。 中型PLC，它的I/O點(diǎn)數(shù)在256-2048點(diǎn)之間，存儲(chǔ)容量達(dá)2.8K步。

36、邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷、數(shù)據(jù)通信、模擬量處理等功能較齊全。 大型PLC，它的I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，存儲(chǔ)容量達(dá)15K步以上，不僅有數(shù)據(jù)運(yùn)算，模擬控制，聯(lián)網(wǎng)通信，監(jiān)視記錄和打印功能，還具有中斷，智能控制，遠(yuǎn)程控制等強(qiáng)大功能。9.4.2 CPM2A的結(jié)構(gòu)與外部接線 圖9.4.3是微型機(jī)CPM2A的面板結(jié)構(gòu)，下面介紹其系統(tǒng)構(gòu)成和使用方法。1. CPU及主機(jī)的面板結(jié)構(gòu) CPM2A主機(jī)是一種整體式結(jié)構(gòu)，它的具體規(guī)格如表9.4.1所示。 表注：信宿晶體管就是漏型晶體管；信源晶體管就是源型晶體管。 表9.4.1 CPU單元的規(guī)格 CPM2A的外部結(jié)構(gòu)可分為6個(gè)部分，下面分別加以介紹。（1）電

37、源輸入端、輸出端和保護(hù)端 PLC有電源輸入端子、保護(hù)接地端子、功能接地端子和外部電源（輸出）端子。電源端有AC電源型和DC電源型二種，AC電源的供電電壓為交流100V240V/50Hz，DC電源的供電電壓為直流24V。保護(hù)接地端用于漏電保護(hù)，應(yīng)單獨(dú)接地，以降低電擊危險(xiǎn)。只有AC電源的PLC才有功能接地端，使用時(shí)可將它單獨(dú)接地或者與保護(hù)接地端一起接地，接地電阻應(yīng)100，以提高抗噪音干擾和降低電擊危險(xiǎn)。但不可與其他設(shè)備接地線或建筑物金屬結(jié)構(gòu)聯(lián)在一起。 圖9.4.3 CPM2A 面板結(jié)構(gòu)（俯視）圖 僅AC電源型才有向外部提供輸出電源的端子，它可對(duì)外提供DC24V電源，用于向輸入端或現(xiàn)場(chǎng)傳感器供電。

38、（2）輸入和輸出（I/O）端 輸入端子在CPU單元面板的上半部，用于連接外部輸入設(shè)備。輸出端子在下半部，用于連接外部輸出設(shè)備。30點(diǎn)I/O型PLC有18個(gè)輸入點(diǎn)、12個(gè)輸出點(diǎn)。18個(gè)輸入點(diǎn)分二組，分別為00000、00001、00002、00003、00004、00011，00100、 00101、00105，共用一個(gè)COM（公共）端。00101、00105，共用一個(gè)COM端。12個(gè)輸出點(diǎn)也分二組，分別為01000、01001、01002、01003、01007，01100、01103，有5個(gè)COM端，01000、01001各用1個(gè)COM端，01002、01003合用1個(gè)COM端， 01004

39、、01005、01006、01007以及01100、01101、01102、01103則分別共用2個(gè)COM端。 （3）指示燈（LED） 指示燈有輸入指示燈、輸出指示燈和狀態(tài)指示燈，它們位于CPU單元面板的中部。每個(gè)輸入、輸出點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)LED燈。當(dāng)某一點(diǎn)的LED亮?xí)r，表示該點(diǎn)的I/O狀態(tài)為ON。I/O點(diǎn)的LED指示為調(diào)試程序、檢查運(yùn)行結(jié)果提供了方便。 狀態(tài)顯示LED有5個(gè)，其中，PWR（綠）用于指示電源的接通或斷開。電源接通時(shí)亮，電源斷開時(shí)滅。RUN（綠）用于指示PLC的工作狀態(tài)。PLC處于運(yùn)行（RUN）或監(jiān)控狀態(tài)（MONITOR）時(shí)亮，處于編程狀態(tài)（PR0GRAM）或運(yùn)行異常時(shí)滅。ERR（紅

40、）用于錯(cuò)誤指示，當(dāng)PLC出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)才亮，此時(shí)PLC停止工作，不執(zhí)行程序；ALM（紅）為警告指示，PLC出現(xiàn)警告性錯(cuò)誤時(shí)閃爍，但PLC不停止工作，仍可執(zhí)行程序；COMM（黃）為通信指示，PLC通過外圍端口或RS-232C端口與外部設(shè)備通信時(shí)閃爍，不通信時(shí)滅。 （4）模擬量設(shè)定電位器 兩個(gè)模擬量設(shè)定電位器0、1位于面板的左上角，旋轉(zhuǎn)這些控制，改變IR250和IR251的模擬量可預(yù)置參數(shù)，范圍在0200（BCD），輸入通道分別為250、251。（5）連接端口 CPM2A有三個(gè)連接端口，即外圍端口、RS-232C端口和I/O擴(kuò)展連接器（端口）。外圍端口可以連接編程設(shè)備，包括編程器、上位計(jì)算機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)外部

41、設(shè)備；RS-232C端口可連接編程設(shè)備，包括編程器、上位計(jì)算機(jī)、可編程終端或標(biāo)準(zhǔn)外部設(shè)備。I/O擴(kuò)展連接器，用于 連接擴(kuò)展單元，如I/O擴(kuò)展單元、特殊功能單元等的端口。每一個(gè)CPM2A可以同時(shí)連接不同類型的擴(kuò)展單元，但總數(shù)不能超過3個(gè)。（6）通信開關(guān) 當(dāng)開關(guān)撥在“OFF”時(shí)，除與外圍端口連接的編程器外，外圍端口和RS-232C端口的通信方式可設(shè)置；在“ON”時(shí)，除與外圍端口連接的編程器外，外圍端口和RS-232C端口的通信為標(biāo)準(zhǔn)模式。 2. 存儲(chǔ)器的分配 CPU中包含了存儲(chǔ)器部分。存儲(chǔ)器劃分為多個(gè)繼電器區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū)：內(nèi)部繼電器區(qū)（IR）、特殊輔助繼電器區(qū)（SR）、暫存繼電器區(qū)（TR）、保持繼電器

42、區(qū)（HR）、輔助記憶繼電器區(qū)（AR）、鏈接繼電器區(qū)（LR）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器區(qū)（TIM/CNT）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（DM）。 （1） IR區(qū) IR分為兩部分：一部分供輸入點(diǎn)/輸出點(diǎn)用，稱為輸入/輸出繼電器區(qū)，通常反映輸入/輸出觸點(diǎn)的ON/OFF狀態(tài)；另一部分供PLC的用戶程序使用，在程序中可任意使用，但不能直接用于外部的I/O，稱為內(nèi)部輔助繼電器區(qū)。CPM2A的內(nèi)部每一個(gè)繼電器用5位十進(jìn)制數(shù)字表示，稱為繼電器號(hào)，前3位數(shù)字表示通道號(hào)，一個(gè)通道內(nèi)有16位（即每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)軟繼電器）；后2位數(shù)字為該位通道中的序號(hào)。每個(gè)通道中16位的繼電器序號(hào)為0015，如20004為200通道中的第04位繼電器。 輸入繼

43、電器區(qū)有10個(gè)通道000009，編號(hào)為0000000915。其中000、001用于CPU單元的輸入通道，分配給二組輸入端使用；002009用于CPU單元連接擴(kuò)展模塊的輸入通道，分配給連接的擴(kuò)展單元使用。輸出繼電器區(qū)有10個(gè)通道010019，編號(hào)為0100001915。其中010、011用于CPU單元的輸出通道，012019用于CPU單元連接擴(kuò)展模塊的輸出通道。 內(nèi)部輔助繼電器區(qū)有58個(gè)通道020049和200227，編號(hào)為0200004915和2000022715，共計(jì)928點(diǎn)。輸入/輸出繼電器區(qū)中未被使用的點(diǎn)也可作內(nèi)部輔助繼電器使用。 （2）SR區(qū) SR有28個(gè)通道228255，編號(hào)為228

44、0025515，共計(jì)448點(diǎn)。SR區(qū)和IR區(qū)同屬于PLC的一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，SR緊接在IR區(qū)之后順序編號(hào)的。不同的是IR供用戶使用，SR由系統(tǒng)使用。SR主要用于存儲(chǔ)有關(guān)動(dòng)作標(biāo)志、各種功能的設(shè)定值和當(dāng)前值。SR最常用的有以下幾部分。 故障碼存儲(chǔ)區(qū)2530025307。執(zhí)行故障診斷指令后，2位BCD碼表示的故障碼輸出到2530025307。故障碼可由用戶編號(hào)，范圍為0199。 掃描時(shí)間出錯(cuò)標(biāo)志25309。當(dāng)掃描時(shí)間超過100ms時(shí)，該繼電器狀態(tài)為ON，可利用這一狀態(tài)檢查掃描時(shí)間。 步啟動(dòng)標(biāo)志25407，啟動(dòng)一個(gè)單步運(yùn)行時(shí)，該位ON一個(gè)掃描周期。 時(shí)鐘標(biāo)志2540025401、2550025502。時(shí)鐘標(biāo)

45、志繼電器輸出占空比為1：1的方波，利用這些時(shí)鐘標(biāo)志可以構(gòu)成閃爍電路，還可以與計(jì)數(shù)器配合使用，構(gòu)成當(dāng)前值斷電后可保持的定時(shí)器，構(gòu)成各種周期和占空比的時(shí)鐘（脈沖）等。 指令執(zhí)行出錯(cuò)標(biāo)志ER。當(dāng)指令執(zhí)行出錯(cuò)時(shí)，出錯(cuò)標(biāo)志25503為ON。該位為ON時(shí)，當(dāng)前指令不執(zhí)行。 運(yùn)算標(biāo)志位2550425507。其中，25504是進(jìn)位標(biāo)志位于CY，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果有進(jìn)位或借位時(shí)，該位為ON；25505是大于標(biāo)志GR，執(zhí)行比較指令時(shí)，若第一個(gè)比較數(shù)大于第二個(gè)比較數(shù)時(shí)，則該位為ON；25506是等于標(biāo)志EQ，執(zhí)行比較指令時(shí)，若第一個(gè)比較數(shù)等于第二個(gè)比較數(shù)時(shí)，或運(yùn)算結(jié)果為00000時(shí)，則該位為ON；25507是小于標(biāo)志LE，

46、執(zhí)行比較指令時(shí)，若第一個(gè)比較數(shù)小于第二個(gè)比較數(shù)時(shí)，則該位為ON。 （3）TR區(qū) TR區(qū)用于暫存復(fù)雜梯形圖中分支點(diǎn)的ON/OFF狀態(tài)。CPM2A有8個(gè)暫存繼電器，其范圍為TR0TR7，僅在助記符編程時(shí)使用。用梯形圖編程時(shí)，內(nèi)部能自動(dòng)處理。（4）HR區(qū) HR區(qū)具有斷電保持功能，它們能夠保持掉電前的ON/OFF狀態(tài)。它有20個(gè)通道HR00HR19，編號(hào)為HR0000HR1915，共有320位，其使用方法同內(nèi)部輔助繼電器一樣。（5）AR區(qū) AR區(qū)有24個(gè)通道，具有斷電保持功能。通道號(hào)為AR00AR23，編號(hào)為AR0000AR2315，共384位。AR區(qū)用來存儲(chǔ)PLC的工作狀態(tài)信息，包括擴(kuò)展模塊連接的臺(tái)

47、數(shù)、斷電發(fā)生的次數(shù)、掃描周期最大值及當(dāng)前值，以及高速計(jì)算、脈沖輸出的工作狀態(tài)標(biāo)志和通信出錯(cuò)碼、系統(tǒng)設(shè)定區(qū)域異常標(biāo)志等。用戶可根據(jù)其狀態(tài)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。 （6）LR區(qū) LR區(qū)有16個(gè)通道，通道號(hào)為L(zhǎng)R00LR15，編號(hào)為L(zhǎng)R0000LR1515，共256位。當(dāng)CPM2A之間，CPM2A與CQM1、CQM1H以及C200HX/HG/HE之間進(jìn)行1：1鏈接時(shí)，用鏈接繼電器LR可將一方與另一方進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)交換；不進(jìn)行1：1鏈接時(shí)，LR可作內(nèi)部輔助繼電器使用。 （7）TIM/CNT區(qū) TIM/CNT區(qū)用于定時(shí)和計(jì)數(shù)，他們統(tǒng)一編號(hào)，也稱為TC號(hào)。CPM2A有256個(gè)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，其編號(hào)為TIM/C

48、NT000TIM/CNT256。CPM2A有二種定時(shí)器和二種計(jì)數(shù)器，分別為普通定時(shí)器TIM與高速定時(shí)器TIMH（15），普通計(jì)數(shù)器CNT與可逆計(jì)數(shù)器CNTR（12）。（8）DM區(qū) DM區(qū)用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，有2558個(gè)通道，范圍分為DM0000DM2047、DM6144DM6599和DM6600DM6655三個(gè)區(qū)段。它只能以字為單位使用（存取），每個(gè)字16位，即由4位十進(jìn)制數(shù)字構(gòu)成，利用DM區(qū)可進(jìn)行間接尋址，還具有斷電保持功能。 DM0000DM2047為程序讀寫區(qū)，用戶可在這個(gè)區(qū)讀寫其程序。其中，DM2000 2021可用作故障履歷存儲(chǔ)器，記錄有關(guān)故障信息，否則可作普通數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)使用。是否作為故障

49、履歷存儲(chǔ)器，由DM6655的0003位來設(shè)定。 DM6144DM6599為只讀存儲(chǔ)區(qū)，用戶只能讀出但不能改寫其程序內(nèi)容，但利用編程器可預(yù)先寫入所需數(shù)據(jù)。 3. CPM2A的外部接線 CPM2A主機(jī)可在垂直面上或DIN導(dǎo)軌上安裝，操作簡(jiǎn)單。利用連接電纜，也很容易將CPU模塊與擴(kuò)展模塊或外部設(shè)備進(jìn)行連接。（1）端子板的拆卸與安裝 CPM2A的CPU單元的接線采用端子板結(jié)構(gòu)，所有外接端子（也稱為現(xiàn)場(chǎng)接線）固定在端子板上。更換CPM2A的CPU模塊時(shí)，可將端子板整體取下來，這樣不僅可以減少CPU單元的更換時(shí)間，還可以保證在拆卸和重裝CPU單元時(shí)使現(xiàn)場(chǎng)接線固定不變。端子板拆卸時(shí)，首先抬起端子板上蓋（也稱

50、為保護(hù)蓋），用合適的十字起子擰松端子板末端的黑色螺絲，如圖9.4.4(a)所示。然后從CPU單元上取出端子板，如圖9.4.4（b）所示。 圖9.4.4 端子板的位置與取出 端子板的安裝與拆卸過程相反，先將端子板放到CPU單元的對(duì)應(yīng)位置上，再擰緊其黑色螺絲，最后蓋上保護(hù)蓋子。（2）現(xiàn)場(chǎng)接線 CPM2A的接線采用0.51.5mm2軟導(dǎo)線，同時(shí)應(yīng)將強(qiáng)電線與弱電信號(hào)線分隔開，對(duì)干擾較嚴(yán)重的應(yīng)用場(chǎng)所還應(yīng)增設(shè)浪涌抑制設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)接線建議使用壓接端子（即叉型端子或圓形端子）的導(dǎo)線，切勿將金屬部分裸露，以免發(fā)生短路。 接地線 PLC 電源、I/O電源，一般采用帶屏蔽層的隔離變壓器供電，在強(qiáng)干擾源環(huán)境或?qū)LC可

51、靠性要求高的場(chǎng)合，應(yīng)將屏蔽層和PLC接地端子可靠接地。接地電阻應(yīng)小于100。AC型的PLC接地方式如圖9.4.5（a）所示，在需要做耐壓試驗(yàn)之前，應(yīng)先拆除功能接地端子。DC型的PLC接地方式如圖9.4.5（b）所示。 圖9.4.5 PLC的接地（1） 圖9.4.5 PLC的接地（2） 電源端接線 連接電源之前，應(yīng)先確認(rèn)CPU單元的工作電源是AC型或DC型，切勿錯(cuò)接，否則將導(dǎo)致CPU單元內(nèi)部損壞。AC型的電源接線如圖9.4.6 (a)所示，端子板上的L1接交流電源的火線，可以用單刀開關(guān)（或過流保護(hù)的空氣開關(guān)等）將電源與CPM2A隔開，端子板上的L2/N接電源零線，為防止電源干擾，電源線應(yīng)使用雙絞

52、線。在條件允許的情況下，可加用一臺(tái)1：1隔離變壓器，可提高抗噪聲（干擾）效果。DC型的電源接線如圖9.4.6（b）所示，端子板上的 “+”標(biāo)記接直流電源的正極性端“”接電源的負(fù)極性端，禁止在“+”、“”端上做耐壓試驗(yàn)。圖9.4.6 電源端的接線（1） 圖9.4.6 電源端的接線（2） 輸入端接線 輸入端的接線按照輸入位的分配與相應(yīng)的輸入設(shè)備（或開關(guān)等）分別相連，DC型CPU單元沒有電源輸出,需要外部提供直流電源，其輸入端接線如圖9.4.7 (a)所示。AC型CPU單元可輸出24VDC，300mA，用于向輸入端子或現(xiàn)場(chǎng)傳感器供電，其輸入端接線如圖9.4.7 (b)所示。 輸出端接線 CPM2A有

53、2種輸出類型，對(duì)于繼電器輸出的CPU單元，所使用的電源可以是DC24V（交流型供電的CPU 內(nèi)部可提供直流輸出電源）或220V，允許的輸出電流為2A，公共端（COM）最大容許電流為4A，其輸出端的連接如圖9.4.8(a)圖9.4.7 輸入端的接線(1) 圖9.4.7 輸入端的接線(2) 所示。對(duì)于晶體管輸出的CPU單元，所使用的工作電源只能是DC4.5VV，最大輸出電流為300mA，公共端最大容許電流0.8A，其輸出端的連接如圖9.4.8（）所示。直流電源的極性要注意不能接反，以免導(dǎo)致電路誤動(dòng)作或內(nèi)部元件損壞。 （3）CPU與編程工具的連接 CPM2A的編程工具有兩種，即手持編程器和個(gè)人計(jì)算機(jī)

54、，編程器通過電纜與CPM2A的外圍端口相連接的，如圖9.4.9所示。用計(jì)算機(jī)編程時(shí)，應(yīng)通過電纜與CPM2A的RS-232C串口相連接，并需使用配套軟件。 圖9.4.8 輸出端的接線(1)圖9.4.8 輸出端的接線(2)圖9.4.9 CPM2A與編程器的連接9.4.3 9.4.3 常用指令與編程常用指令與編程 CPM2A的指令系統(tǒng)中基本指令14條，專用指令105條?；局噶钪苯訉?duì)輸入輸出點(diǎn)進(jìn)行操作，包括輸入、輸出和邏輯“與”、“或”、“非”的基本運(yùn)算等。專用指令用于進(jìn)行運(yùn)算和控制。 指令一般由序號(hào)、助記符和操作數(shù)三部分組成。序號(hào)是指令在內(nèi)存中存放的順序代號(hào)或步號(hào)，用4位十進(jìn)制數(shù)表示，也可用0，1

55、，2，n直接表示。助記符一般用英文縮寫字母表示指令功能。操作數(shù)提供了指令執(zhí)行的對(duì)象，有的指令帶1個(gè)或2個(gè)，有的指令可帶3個(gè)，少數(shù)指令不帶操作數(shù)。操作數(shù)一般為繼電器號(hào)、通道號(hào)或常數(shù)，此外，還可以對(duì)DM區(qū)進(jìn)行間接尋址。為區(qū)別常數(shù)和繼電器通道號(hào)，常數(shù)前需加前綴#符號(hào)。 1. PLC基本指令 LDLD、LDNOTLDNOT和OUTOUT、OUTNOTOUTNOT 指令 LDLD稱為取指令，表示常開觸點(diǎn)與左側(cè)母線連接，即表示一個(gè)邏輯行的開始；LDNOTLDNOT稱為取反指令，表示常閉觸點(diǎn)與左側(cè)母線連接。它們使用IR、SR、HR、AR、LR、TC、TR區(qū)域中的繼電器，對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖9.4.10中的000

56、00和00001觸點(diǎn)。 OUTOUT稱為輸出指令，輸出邏輯運(yùn)算結(jié)果；OUTNOTOUTNOT稱為輸出反指令，將輸出邏輯運(yùn)算結(jié)果取反后再輸出。輸出位相當(dāng)于繼電器的線圈。若輸出位為PLC的輸出點(diǎn)，則運(yùn)算結(jié)果輸出到PLC的外部,圖9.4.10 LD、LD NOT、OUT 、OUTNOT指令的用法 若輸出位為PLC的內(nèi)部繼電器，則邏輯運(yùn)算結(jié)果為中間結(jié)果，不輸出到PLC外部。使用的繼電器編號(hào)為IR、SR、HR、AR、LR、TR。 圖（a）為用梯形圖編寫的指令，圖（b）為用助記符編寫的指令。圖（a）中線圈01000和01001并聯(lián)輸出，則圖（b）可連續(xù)使用OUT和OUTNOT指令。當(dāng)00000為ON時(shí)，0

57、1000為ON，而01001則為OFF；當(dāng)00000為OFF時(shí)，01000為OFF、而01001則為ON。說明OUT和OUTNOT指令輸出結(jié)果相反。 AND 和OR指令 AND稱為與指令，它表示常開觸點(diǎn)與前面的觸點(diǎn)相串聯(lián)，或者說AND后面的位與其前面的狀態(tài)進(jìn)行邏輯“與”運(yùn)算； ANDNOT稱為與非指令，它表示常閉觸點(diǎn)與前面的觸點(diǎn)相串聯(lián)，或者說ANDNOT后面的位取“反”后與其前面的狀態(tài)再進(jìn)行邏輯“與”運(yùn)算。 OR稱為或指令，它表示常開觸點(diǎn)與前面的觸點(diǎn)相并聯(lián)，或者說OR后面的位與其前面的狀態(tài)進(jìn)行邏輯“或”運(yùn)算；OR NOT稱為或非指令，它表示常閉觸點(diǎn)與前面的觸點(diǎn)相并聯(lián)，或者說ORNOT后面的位取

58、“反”后與其前面的狀態(tài)再進(jìn)行邏輯“或”運(yùn)算。 在圖9.4.11的梯形圖中，第一邏輯行的常開觸點(diǎn)00001與常開觸點(diǎn)00000相串聯(lián)，表示這2個(gè)觸點(diǎn)是與邏輯關(guān)系，只有當(dāng)00000和00001均為ON時(shí)，01000才為ON，否則01000為OFF；。第二邏輯行的常開觸點(diǎn)00002與常開觸點(diǎn)00000并聯(lián)，表示這2個(gè)觸點(diǎn)為或邏輯關(guān)系。只有當(dāng)00002和00000有一個(gè)為ON，且 01000為OFF時(shí)，輸出 01001才為ON，否則01001為OFF。 圖9.4.11 AND、OR指令的用法 對(duì)上述指令，原則上對(duì)它們串聯(lián)、并聯(lián)的觸點(diǎn)數(shù)量沒有限制。但如果把含有兩個(gè)及兩個(gè)以上邏輯塊串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)，就要用到后

59、面介紹的塊與AND LD和塊或指令OR LD指令。ANDLDANDLD指令 ANDLDANDLD稱為邏輯塊指令，即對(duì)邏輯塊進(jìn)行邏輯“與”的操作。每一個(gè)邏輯塊都以LD或LDNOT指令開始。ANDLD指令單獨(dú)使用時(shí)，后面沒有操作數(shù)，如圖9.4.12所示。 圖9.4.12 AND LD指令的用法 ORLD指令 ORLD稱為塊或指令，即對(duì)邏輯塊進(jìn)行邏輯“或”的操作。每一個(gè)邏輯塊都以O(shè)R或ORNOT指令開始。ORLD指令單獨(dú)使用時(shí)，后面沒有操作數(shù)。它的應(yīng)用如圖9.4.13所示。使用助記符編程時(shí)同ANDLD一樣，也有以下二種不同的編程方法。在方法2中，ANDLD和ORLD指令之前的邏輯塊數(shù)應(yīng)不能多于8塊，

60、而方法1對(duì)邏輯塊的數(shù)量沒有限制。 在上面的梯形圖中，有3個(gè)邏輯塊串聯(lián)，使用助記符編程時(shí)，可有以下2種方法。 圖9.4.13 ORLD指令的用法 SET和RESET指令 SET和和RESET分別稱為置位和復(fù)位指令，其作用和RS觸發(fā)器功能相似。當(dāng)SET指令的執(zhí)行條件為ON時(shí)，使指定繼電器置位為ON；當(dāng)RESET指令的執(zhí)行條件為ON時(shí)，使指定繼電器復(fù)位為OFF，否則，指令不改變?cè)瓉砝^電器的狀態(tài)。在圖9.4.14中，當(dāng)00000由OFF變?yōu)镺N后，20000被置位為ON，即使00000變?yōu)镺FF時(shí)也保持ON。只有當(dāng)00003由OFF變?yōu)镺N后，20000才被復(fù)位為OFF，并保持OFF。圖9.4.14