第10章電氣控制技術第4版(應)

1、第第1010章章 電氣控制技術電氣控制技術10.1 10.1 常用低壓電器常用低壓電器10.2 10.2 三相異步電動機繼電三相異步電動機繼電- -接觸控制電路接觸控制電路* *10.3 10.3 可編程控制器可編程控制器 * *10.4 10.4 異步電動機的電子控制異步電動機的電子控制10.5 10.5 安全用電安全用電電氣控制技術是自動控制技術的一個重要組電氣控制技術是自動控制技術的一個重要組成部分，它采用各種電氣、電子器件對各種成部分，它采用各種電氣、電子器件對各種控制對象按生產和工藝的要求進行有效的控控制對象按生產和工藝的要求進行有效的控制。制。本章首先介紹一些常用電器，并討論三相異

2、本章首先介紹一些常用電器，并討論三相異步電動機典型的繼電接觸控制電路。然后介步電動機典型的繼電接觸控制電路。然后介紹可編程序控制器的基礎知識及異步電動機紹可編程序控制器的基礎知識及異步電動機的電子控制。的電子控制。 10.1 10.1 常用低壓電器常用低壓電器10.1.1 刀開關和熔斷器10.1.2 低壓斷路器10.1.3 剩余電流動作保護裝置10.1.4 交流接觸器10.1.5 繼電器10.1.6 按鈕和行程開關 低壓電器一般是指交流低壓電器一般是指交流1200V、直流、直流1500V以以下，用來切換、控制、調節(jié)和保護用電設備的電下，用來切換、控制、調節(jié)和保護用電設備的電器。器。 低壓電器種

3、類很多，按其動作方式可分為手動電低壓電器種類很多，按其動作方式可分為手動電器和自動電器。器和自動電器。 隨著電子技術的發(fā)展，電子電器已成為自動電器隨著電子技術的發(fā)展，電子電器已成為自動電器的重要組成部分。的重要組成部分。10.1.1 刀開關和熔斷器1. 閘刀開關閘刀開關 閘刀開關是一閘刀開關是一種手動控制電器。種手動控制電器。閘刀開關的結構閘刀開關的結構簡單，主要由刀簡單，主要由刀片（動觸點）和片（動觸點）和刀座（靜觸點）刀座（靜觸點）組成。圖示是膠組成。圖示是膠木蓋瓷座閘刀開木蓋瓷座閘刀開關的結構和符號關的結構和符號 閘刀開關一般不宜在負載下切斷電閘刀開關一般不宜在負載下切斷電源，常用作電源

4、的隔離開關，以便源，常用作電源的隔離開關，以便對負載端的設備進行檢修。在負載對負載端的設備進行檢修。在負載功率比較小時也可以用作電源開關功率比較小時也可以用作電源開關 L1 L2 L3aQSQSU V Wb2. 2. 熔斷器熔斷器 一種短路保護電器，串接在被保護的電路中。一種短路保護電器，串接在被保護的電路中。電路短路電路短路短路電流使熔斷器的熔體發(fā)熱熔斷，切短路電流使熔斷器的熔體發(fā)熱熔斷，切斷電路斷電路保護線路及電氣設備。保護線路及電氣設備。常用的熔斷器及圖形文字符號如圖所示。常用的熔斷器及圖形文字符號如圖所示。 螺旋式螺旋式管式管式符號符號FU熔體的選擇熔體的選擇熔體額定電流的選擇應考慮被

5、保護負載的電流熔體額定電流的選擇應考慮被保護負載的電流大小，同時也必須注意負載的工作方式。大小，同時也必須注意負載的工作方式。一般可按下列條件進行一般可按下列條件進行 對無沖擊（起動）電流的電路為對無沖擊（起動）電流的電路為 IfuNIN 式中，式中，IN表示負載額定電流。表示負載額定電流。對具有沖擊（起動）電流的電路為對具有沖擊（起動）電流的電路為 IfuNKIS式中，式中，IS表示負載的沖擊電流值，例如異步電動表示負載的沖擊電流值，例如異步電動機的起動電流。機的起動電流。K為計算系數，數值在為計算系數，數值在0.30.6之間之間 10.1.2 低壓斷路器按結構來分，有萬能式按結構來分，有萬

6、能式(又稱框架式，通稱又稱框架式，通稱ACB)和和塑料外殼式塑料外殼式(通稱通稱MCCB、MCB)兩大類。兩大類。 低壓斷路器也稱為自動空氣開關，可用來接通和分斷低壓斷路器也稱為自動空氣開關，可用來接通和分斷負載電路，控制不頻繁起動的電動機，在線路或電動負載電路，控制不頻繁起動的電動機，在線路或電動機發(fā)生過載、短路或欠電壓等故障時，能自動切斷電機發(fā)生過載、短路或欠電壓等故障時，能自動切斷電路，予以保護。廣泛用于配電、電動機、家用等線路路，予以保護。廣泛用于配電、電動機、家用等線路的通斷控制及保護。的通斷控制及保護。 低壓斷路器由操作機構、觸點、保護裝置、滅弧系低壓斷路器由操作機構、觸點、保護裝

7、置、滅弧系統(tǒng)等組成。下圖是其原理示意圖。統(tǒng)等組成。下圖是其原理示意圖。 QF圖形符號圖形符號10.1.3 剩余電流動作保護裝置剩余電流動作保護裝置以剩余電流動作保護裝置以前稱為漏電保護器，用以前稱為漏電保護器，用以對低壓電網直接觸電和間對低壓電網直接觸電和間接觸電進行有效保護。接觸電進行有效保護。 圖示為三相四線制系統(tǒng)剩圖示為三相四線制系統(tǒng)剩余電流動作保護裝置原理余電流動作保護裝置原理示意圖。示意圖。TA 剩余電流互感器剩余電流互感器 QF 主開關主開關TL 主開關的分勵脫扣器線圈主開關的分勵脫扣器線圈無漏電或觸電時無漏電或觸電時 0UVWNIIIITA 的二次側不產生感應電動勢的二次側不產生

8、感應電動勢, 剩余電流動作保護裝置不動作剩余電流動作保護裝置不動作, 系統(tǒng)保持正常供電系統(tǒng)保持正常供電 當被保護電路發(fā)生漏電或有人觸電時，當被保護電路發(fā)生漏電或有人觸電時， 通過通過TA 一次一次側各相電流的相量和不為零，產生了剩余電流側各相電流的相量和不為零，產生了剩余電流Ik，即，即 UVWNkIIIII在在TA的鐵心中出現交變磁通，的鐵心中出現交變磁通，TA二次線圈就產生感二次線圈就產生感應電動勢，經中間環(huán)節(jié)進行處理比較，應電動勢，經中間環(huán)節(jié)進行處理比較， 當達到預定值當達到預定值時，使主開關分勵脫扣器線圈時，使主開關分勵脫扣器線圈TL 通電，通電， 驅動主開關驅動主開關QF 自動跳閘，

9、自動跳閘， 切斷故障電路，從而實現保護切斷故障電路，從而實現保護 10.1.4 交流接觸器接觸器是繼電接觸控制中的主要器件之一。它利用接觸器是繼電接觸控制中的主要器件之一。它利用電磁吸力來動作，常用于直接控制主電路電磁吸力來動作，常用于直接控制主電路下圖為一些交流接觸器的外形下圖為一些交流接觸器的外形 交流接觸器主要組成部分交流接觸器主要組成部分電磁鐵電磁鐵 觸點組觸點組 靜鐵芯、動鐵芯靜鐵芯、動鐵芯 吸引線圈吸引線圈 主觸點主觸點(動合觸點動合觸點)輔助觸點輔助觸點(動合動合/動斷觸點動斷觸點)接觸器各部件圖形符號如圖所示接觸器各部件圖形符號如圖所示 選用接觸器考慮的主要參數選用接觸器考慮的

10、主要參數 主觸點額定電流主觸點額定電流/額定電壓額定電壓輔助觸點數目輔助觸點數目 吸引線圈額定電壓吸引線圈額定電壓 10.1.5 繼電器繼電器是一種自動電器，輸入量可以是電壓、電流等繼電器是一種自動電器，輸入量可以是電壓、電流等電量，也可以是溫度、時間、速度或壓力等非電量，電量，也可以是溫度、時間、速度或壓力等非電量，輸出就是觸點動作。當輸入量變化到某一定值，繼電輸出就是觸點動作。當輸入量變化到某一定值，繼電器動作而帶動其觸點接通器動作而帶動其觸點接通(或切斷或切斷)它所控制的電路。它所控制的電路。 圖為繼電器動合觸點的繼電特性圖為繼電器動合觸點的繼電特性YmaxYminY0XfXCXNXXN

11、額定值額定值 XC動作值動作值 Xf返回值返回值 KF=Xf /XCKC=XN/XC 儲備系數儲備系數 返回系數返回系數 1.1.中間繼電器中間繼電器中間繼電器是一種電磁繼電器，中間繼電器是一種電磁繼電器，其結構與工作原理和交流接觸器基其結構與工作原理和交流接觸器基本相同，只是電磁系統(tǒng)小一些，觸本相同，只是電磁系統(tǒng)小一些，觸點數量則多一些點數量則多一些。中間繼電器的觸點容量較小，中間繼電器的觸點容量較小，通常一是用來傳遞信號，同時控制通常一是用來傳遞信號，同時控制多個電路；二是也可以直接用來接多個電路；二是也可以直接用來接通和斷開小功率電動機或其他電氣通和斷開小功率電動機或其他電氣執(zhí)行元件執(zhí)行

12、元件。圖為中間繼電器的外形及符號。圖為中間繼電器的外形及符號。 2.2.時間繼電器時間繼電器時間繼電器是一種利用電磁原理、機械原理或電時間繼電器是一種利用電磁原理、機械原理或電子技術來實現子技術來實現觸點延時接通或斷開觸點延時接通或斷開的控制電器。的控制電器。 比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)延時環(huán)節(jié)延時環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)信號信號輸入輸入 開關開關輸出輸出 不管不管何種類型的時間繼電器，其組成的主要環(huán)節(jié)何種類型的時間繼電器，其組成的主要環(huán)節(jié)包括延時環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)與執(zhí)行環(huán)節(jié)三個部分，包括延時環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)與執(zhí)行環(huán)節(jié)三個部分，如如下下圖所圖所示。示。 時間繼電器時間繼電器的輸出的輸出開關開關的的三三種類型種類型

13、：瞬時：瞬時觸點觸點；通通延時觸點延時觸點；斷；斷延時觸點。延時觸點。時間繼電器的輸入不管是電磁時間繼電器的輸入不管是電磁的還是電子類型，均以繼電器的還是電子類型，均以繼電器線圈形式表示。線圈形式表示。右圖為時間繼電器的圖形符號右圖為時間繼電器的圖形符號 注意延時觸點符號中圓弧缺口注意延時觸點符號中圓弧缺口的方向，表示延時動作的方向的方向，表示延時動作的方向瞬時動作瞬時動作通延時通延時斷延時斷延時圖形符號圖形符號部分名稱部分名稱動作性質動作性質時序波形時序波形輸輸入入輸輸出出時間繼電器各部分的圖形符號及動作時序時間繼電器各部分的圖形符號及動作時序KT01t01t01t01t01t01tton0

14、1ttoff繼電器繼電器線圈線圈瞬時瞬時動合觸點動合觸點瞬時瞬時動斷觸點動斷觸點延時閉合延時閉合動合觸點動合觸點延時斷開延時斷開動斷觸點動斷觸點延時延時斷開斷開動合觸點動合觸點延時閉合延時閉合動斷觸點動斷觸點瞬時動作瞬時動作 1：閉合：閉合 0：斷開：斷開通電通電延時延時動作動作斷電延時斷電延時動作動作1：通電：通電 0：斷電：斷電3. 3. 熱繼電器和電子式電動機保護器熱繼電器和電子式電動機保護器 熱繼電器熱繼電器 利用電流熱效應原理工作利用電流熱效應原理工作 組成：發(fā)熱元件、雙金屬組成：發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點片、觸點工作原理：過載工作原理：過載雙金屬雙金屬片彎曲片彎曲繼電器觸點動作繼電器

15、觸點動作熱繼電器圖形符號如圖熱繼電器圖形符號如圖 電子式電動機保護器電子式電動機保護器過流過流設定設定起動時起動時間設定間設定不平衡不平衡度設定度設定比較比較動作動作過流、斷過流、斷相報警相報警I/V變換變換信號處理信號處理電流電流互感器互感器電子式電動機保護器原理電子式電動機保護器原理框圖如圖所示框圖如圖所示M3KMKMU VWFUSK電子式電動機保護器工作示意圖電子式電動機保護器工作示意圖如右圖所示如右圖所示保護器從電流互感器獲保護器從電流互感器獲得主電路電流情況，經得主電路電流情況，經I/U變換器轉換成電壓變換器轉換成電壓信號輸出，與信號輸出，與(過流、起過流、起動時間、不平衡度等動時間

16、、不平衡度等)設設定值進行比較，決定是定值進行比較，決定是否進行保護動作否進行保護動作4.4.固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器一種由光電耦合器件、集成觸發(fā)器和功率器件組成一種由光電耦合器件、集成觸發(fā)器和功率器件組成的無觸點繼電器的無觸點繼電器固態(tài)繼電器的符號及原理如圖所固態(tài)繼電器的符號及原理如圖所示，輸入接直流控制電路，輸出示，輸入接直流控制電路，輸出接交流主電路。接交流主電路。單相交流固態(tài)繼電器單相交流固態(tài)繼電器三相交流固態(tài)繼電器三相交流固態(tài)繼電器三相交流三相交流直流控制端直流控制端例題例題10.1.1分析固態(tài)繼電器組成電路的功能分析固態(tài)繼電器組成電路的功能 解解 若若 A=1SSR1SSR5不通不通電

17、動機停止電動機停止A=0電動機運轉電動機運轉B控制其轉向控制其轉向B=1SSR1 SSR3 SSR5導通，進入電動機的相序為導通，進入電動機的相序為UVWB=0SSR1 SSR2 SSR4導通，進入電動機的相序為導通，進入電動機的相序為UWV電動機的轉向與電動機的轉向與B=1時相反時相反11110001100101000011UVWUWV10.1.6 按鈕和行程開關按鈕和行程開關是一種在控制系統(tǒng)中發(fā)出指令的電按鈕和行程開關是一種在控制系統(tǒng)中發(fā)出指令的電器，稱為主令電器。器，稱為主令電器。 1.按鈕按鈕 按鈕是一種簡單按鈕是一種簡單的手動開關，用的手動開關，用來接通或斷開控來接通或斷開控制電路。

18、制電路。按鈕原理圖及符按鈕原理圖及符號如圖所示。動號如圖所示。動/靜觸點均為橋式雙斷點結構靜觸點均為橋式雙斷點結構 2.2.機械式行程開關機械式行程開關1.靜觸頭靜觸頭 2.動觸頭動觸頭 3.頂桿頂桿 4.彈簧彈簧 5.復位彈簧復位彈簧 行程開關行程開關常被安裝在工常被安裝在工作機械行程的終點處，作機械行程的終點處，以限制機械的行程，因以限制機械的行程，因此也稱為限位開關此也稱為限位開關 工作過程如圖所示，工作機械碰撞工作過程如圖所示，工作機械碰撞傳動頭時，頂桿傳動頭時，頂桿3受力向下運動，受力向下運動，當到達一定的位置時，彈簧當到達一定的位置時，彈簧4的力的力的垂直分量變?yōu)橄蛏?，帶動了動觸的

19、垂直分量變?yōu)橄蛏?，帶動了動觸頭向上跳，從而使得動斷觸頭斷開，頭向上跳，從而使得動斷觸頭斷開，動合觸頭閉合；當去掉外力動合觸頭閉合；當去掉外力F時，時，復位彈簧復位彈簧5使頂桿使頂桿4上升，動觸頭上升，動觸頭復位。復位。 外形及符號外形及符號 1 2 3 4 5 F 3.3.接近開關接近開關高頻振蕩型：用以檢測各種金屬體高頻振蕩型：用以檢測各種金屬體電容型：用以檢測各種導電或不導電的液體或固體電容型：用以檢測各種導電或不導電的液體或固體光電型：用以檢測所有不透光物質光電型：用以檢測所有不透光物質超聲波型：用以檢測不透過超聲波的物質超聲波型：用以檢測不透過超聲波的物質電磁感應型：用以檢測導磁或不導

20、磁金屬電磁感應型：用以檢測導磁或不導磁金屬接近開關是一種無觸點的行程開關。當被測物體接近開關是一種無觸點的行程開關。當被測物體與之接近到一定距離時就會發(fā)出動作信號。它在定位與之接近到一定距離時就會發(fā)出動作信號。它在定位精度、操作頻率、使用壽命和對環(huán)境適應能力等方面精度、操作頻率、使用壽命和對環(huán)境適應能力等方面具有明顯優(yōu)點。具有明顯優(yōu)點。接近開關按照其工作原理，可分為以下類型：接近開關按照其工作原理，可分為以下類型：下圖為停振型接近開關框圖。下圖為停振型接近開關框圖。金屬物體未接近開關的感應頭時，振蕩器產生自激振金屬物體未接近開關的感應頭時，振蕩器產生自激振蕩，蕩，繼電器線圈繼電器線圈K無電流不

21、動作；無電流不動作；金屬物體接近開關的感應頭時，產生渦流，金屬物體接近開關的感應頭時，產生渦流，使得振使得振蕩電路的品質因數蕩電路的品質因數Q明顯下降，振蕩器停振，明顯下降，振蕩器停振，繼電繼電器線圈器線圈K通電動作通電動作4.4.微動開關微動開關微動開關是一種行程很小的、瞬時動作的主令電器。微動開關是一種行程很小的、瞬時動作的主令電器。它是一種施壓促動的快速開關，又叫靈敏開關。它是一種施壓促動的快速開關，又叫靈敏開關。 工作原理：外部機械力工作原理：外部機械力作用于作用于動作簧片動作簧片能量積聚到臨界點能量積聚到臨界點動觸點與靜觸點快速接通或斷開動觸點與靜觸點快速接通或斷開作用力移去作用力移

22、去動作簧片產生反向動作簧片產生反向動作力動作力反向行程達到簧片的動反向行程達到簧片的動作臨界點作臨界點瞬時完成反向動作。瞬時完成反向動作。 特點：觸點間隔小、動作行程短、特點：觸點間隔小、動作行程短、按動力小、通斷迅速。動觸點的按動力小、通斷迅速。動觸點的動作速度與傳動元件動作速度無動作速度與傳動元件動作速度無關。關。 右圖是微動開關的結構原理圖。右圖是微動開關的結構原理圖。10.2 10.2 三相異步電動機繼電三相異步電動機繼電- -接觸控制電路接觸控制電路10.2.1 直接起動和正反轉控制電路10.2.2 時間控制和行程控制電路10.2.1 直接起動和正反轉控制電路1. 直接起動控制線路直

23、接起動控制線路 KKMM FR KM FU QS 3 M L L2 2 L L1 1 L3 S SB B2 2 S SB B1 1 KKMM F FR R 刀開關刀開關QS：隔離開關：隔離開關 熔斷器熔斷器FU：短路保護：短路保護 接觸器接觸器KM：失壓保護：失壓保護 熱繼電器熱繼電器FR：過載保護：過載保護 SB1：停止按鈕：停止按鈕SB2：起動按鈕：起動按鈕 KM輔助觸頭：自鎖輔助觸頭：自鎖 主電路主電路輔助電路輔助電路點動點動 SBTSBPKMFRKMSBP1SBT1在直接起動控制電路中串聯第在直接起動控制電路中串聯第2個停止按鈕個停止按鈕 在起動按鈕處并聯第在起動按鈕處并聯第2個起動按

24、鈕個起動按鈕 即可實現兩地控制即可實現兩地控制 QSKM2KM1L3下圖為順序控制電路下圖為順序控制電路只有當只有當M1起動后，起動后，M2才可才可以起動，從而兩臺電動機順序起動控制以起動，從而兩臺電動機順序起動控制2.2.正反轉控制電路正反轉控制電路KMFL1 L2 L3 QSFUM3KMFFRSBPSBFKMFFRKMRKMRKMFKMRSBRKMR聯鎖觸點聯鎖觸點10.2.2 時間控制和行程控制電路1. 時間控制電路時間控制電路以三相異步電動機以三相異步電動機Y起動控制的電路為例起動控制的電路為例KM1控制電動機的啟停控制電動機的啟停KMY用于控制電動機繞組的星形聯結用于控制電動機繞組的

25、星形聯結KM用于控制電動機繞組的星形聯結用于控制電動機繞組的星形聯結根據延時要求，電動機按一定時間間隔進行控制。根據延時要求，電動機按一定時間間隔進行控制。在繼電接觸控制電路中，用時間繼電器來實現時在繼電接觸控制電路中，用時間繼電器來實現時間控制功能。間控制功能。按下按下SBTKM1、KMY和和KT的線圈得電的線圈得電KM1、KMY的動的動合主觸頭合主觸頭閉合，電閉合，電動機星形動機星形啟動啟動KM1的輔助觸的輔助觸頭閉合自鎖頭閉合自鎖延時時間到，延時時間到，KT的延時動斷的延時動斷觸頭斷開，觸頭斷開，KMY線圈失電線圈失電KMY主觸主觸頭斷開頭斷開KMY互鎖動斷觸互鎖動斷觸頭閉合頭閉合KT延

26、時動合觸頭閉延時動合觸頭閉合，合，KM線圈得電線圈得電KM主觸主觸頭閉合，頭閉合，電動機成電動機成三角形運三角形運行并自鎖行并自鎖KM互鎖動斷觸頭斷開使互鎖動斷觸頭斷開使KT線圈失電復位線圈失電復位SB1KM1SB2FRKM1KTKTKM1KM2KM2FU2FRKM1QSFU13ML3前述星型前述星型三角起動控制電路應用了通延時時三角起動控制電路應用了通延時時間繼電器間繼電器電動機能耗制動電路使用的是斷延時電動機能耗制動電路使用的是斷延時時間繼電器，請自行分析其工作原理時間繼電器，請自行分析其工作原理KMRM3U1V1W1FRKMFFUQSL1 L2 L3KMFST2ST1SBFSBPKMFK

27、MRSBRKMRKMRST1ST3ST4ST2向左向左向右向右FRKMFST3ST1ST2ST42.2.行程控制電路行程控制電路 龍門刨龍門刨等設備中等設備中的工作部的工作部件往往需件往往需要作自動要作自動往復運動，往復運動，具有行程具有行程開關的電開關的電路可以實路可以實現這些功現這些功能能 * *10.3 10.3 可編程控制器可編程控制器10.3.1 可編程控制器的結構和工作原理10.3.2 可編程控制器的基本指令和編程10.3.3 可編程控制器應用舉例概述可編程控制器可編程控制器 (Programmable Logic Controller，簡，簡稱稱PLC)，它是一種專為在工業(yè)環(huán)境下

28、應用而設計的，它是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算的電子系統(tǒng)。數字運算的電子系統(tǒng)。 可靠性高，靈活性好?？煽啃愿?，靈活性好。 編程容易，使用方便。編程容易，使用方便。 接線簡單，通用性好。接線簡單，通用性好。易于安裝，便于維護。易于安裝，便于維護。 便于組成控制網絡系統(tǒng)。便于組成控制網絡系統(tǒng)。 PLC特點：特點： 機械、電力、采礦、機械、電力、采礦、冶金、化工、造紙、冶金、化工、造紙、紡織、水處理等紡織、水處理等PLC應用領域應用領域 10.3.1 可編程控制器的結構和工作原理1. 可編程控制器的結構可編程控制器的結構通信接口通信接口中中 央央 處處 理理 器器微微 處處 理理 器器電

29、電 源源系統(tǒng)系統(tǒng)程序程序存儲器存儲器用戶用戶程序程序存儲器存儲器輸輸入入電電路路輸入輸入接點接點輸輸出出電電路路輸出輸出接點接點COMCOM+ -+ -按鈕按鈕觸點觸點行程行程開關開關M M+ -+ -繼電器線圈繼電器線圈指示燈指示燈執(zhí)行電機執(zhí)行電機外部電源外部電源KMPLC類型：類型： 整體式、模塊式整體式、模塊式按結構分按結構分 整體式：把電源、控制器和輸入輸出做成一個整體，整體式：把電源、控制器和輸入輸出做成一個整體，或加少量擴展模塊，組成一個小型的控制系統(tǒng)或加少量擴展模塊，組成一個小型的控制系統(tǒng) 通信通信/編程口編程口輸入輸入/輸出端輸出端擴展擴展I/O模塊模塊模塊式：獨立的電源、機架

30、、處理器、各種模塊式：獨立的電源、機架、處理器、各種I/O、通信模塊。使用者根據控制系統(tǒng)的大小、功能等的通信模塊。使用者根據控制系統(tǒng)的大小、功能等的不同進行靈活的組態(tài)，并易于構成控制網絡不同進行靈活的組態(tài)，并易于構成控制網絡 電源模塊電源模塊機架機架通信通信/網絡模塊網絡模塊I/O模塊模塊處理器模塊處理器模塊輸入電路：把它們的輸入信號轉換成中央處理器輸入電路：把它們的輸入信號轉換成中央處理器能接收和處理的數字信號能接收和處理的數字信號 輸出電路：接收中央處理器的數字信號，把這些輸出電路：接收中央處理器的數字信號，把這些信號轉換成被控設備能接受的電壓或電流信號，以信號轉換成被控設備能接受的電壓或

31、電流信號，以驅動接觸器線圈、伺服電機等執(zhí)行裝置驅動接觸器線圈、伺服電機等執(zhí)行裝置 Allen-BradleyA-BQualityControlNETCHA CHB OKA#01RUN REM PROGLogix5555RUNOKRS232BATI/ORUN REM PROGLogix5555RUNOKRS232BATI/O ETHERNETRXD TXD OK ETHERNETRXD TXD OK ETHERNETRXD TXD OKControlNETCHA CHB OKA#01處處理理器器通通訊訊板板通通訊訊板板I/O 模模 板板I/O 模模 板板I/O 模模 板板機架機架電源電源Alle

32、n-BradleyA-BQualityControlNETCHA CHB OKA#01RUN REM PROGLogix5555RUNOKRS232BATI/ORUN REM PROGLogix5555RUNOKRS232BATI/O ETHERNETRXD TXD OK ETHERNETRXD TXD OK ETHERNETRXD TXD OKControlNETCHA CHB OKA#01處處理理器器通通訊訊板板通通訊訊板板I/O 模模 板板I/O 模模 板板I/O 模模 板板機架機架電源電源處處理理器器處處理理器器中央處理器：包括微處理器、系統(tǒng)程序存儲器和用中央處理器：包括微處理器、系統(tǒng)

33、程序存儲器和用戶程序存儲器戶程序存儲器用戶程序存儲器：用來存放用戶根據生產過程和工用戶程序存儲器：用來存放用戶根據生產過程和工藝要求而編制的程序，可進行編制或修改藝要求而編制的程序，可進行編制或修改 系統(tǒng)程序存儲器：存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序以及對系統(tǒng)程序存儲器：存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序以及對用戶程序進行編譯處理的程序，用戶不能改變用戶程序進行編譯處理的程序，用戶不能改變 微處理器：處理并運行用戶程序，監(jiān)控輸入、輸出微處理器：處理并運行用戶程序，監(jiān)控輸入、輸出電路的工作狀態(tài)，并作出邏輯判斷，協調各部分的電路的工作狀態(tài)，并作出邏輯判斷，協調各部分的工作，必要時作出應急處理工作，必要時作出應急處理可編程

34、控制器編程工具可編程控制器編程工具手持式編程器手持式編程器體體積小、重量輕、攜帶積小、重量輕、攜帶方便，易于在現場對方便，易于在現場對PLC進行編程與調試，進行編程與調試，早期用得較多早期用得較多 圖形操作終端圖形操作終端主要作為主要作為人機界面使用，附帶編程功人機界面使用，附帶編程功能能 通用計算機編程通用計算機編程由由于計算機功能強大，應于計算機功能強大，應用軟件豐富，筆記本的用軟件豐富，筆記本的便攜性等多種優(yōu)點，使便攜性等多種優(yōu)點，使得該方法稱為絕對主要得該方法稱為絕對主要的編程方法的編程方法 2.2.輸入和輸出電路輸入和輸出電路 開關量輸入電路開關量輸入電路 R1R2CDT1+ + -

35、 -COM直流直流電源電源直流輸入方式直流輸入方式 內內部部電電路路內內部部電電路路R1R2C2T1+-C1R3交流交流電源電源交流輸入方式交流輸入方式 繼電器輸出繼電器輸出交直流，有觸點，開關速度不夠快交直流，有觸點，開關速度不夠快內內部部電電路路RC+ +- -負載負載K外電源外電源晶閘管輸出晶閘管輸出無觸點，只用于交流無觸點，只用于交流負載負載內內部部電電路路R1R2T2T1負載負載R3外電源外電源+ -+ -晶體管輸出晶體管輸出無觸點，只用于直流負載無觸點，只用于直流負載內內部部電電路路R1R2DT1+ + - -負載負載T2外電源外電源輸出電路的作用輸出電路的作用把微處理器發(fā)出的邏輯

36、指令把微處理器發(fā)出的邏輯指令1或或0轉換成開關的閉合或斷開轉換成開關的閉合或斷開輸入電路的作用輸入電路的作用把外部開關的閉合或斷開轉換成把外部開關的閉合或斷開轉換成微處理器能夠接收的邏輯信號微處理器能夠接收的邏輯信號1或或0輸出線圈輸出線圈動合觸點動合觸點負負 載載+ -+ -外電源外電源用輸出繼電器等效用輸出繼電器等效表示輸出電路表示輸出電路用輸入繼電器等效用輸入繼電器等效表示輸入電路表示輸入電路輸入線圈輸入線圈動合觸點動合觸點動斷觸點動斷觸點+ +例題例題10.3.110.3.1 正反轉控制，試問在正反轉控制，試問在PLC的輸入側和輸出側應分別的輸入側和輸出側應分別接入哪些元件？畫出接線圖

37、。接入哪些元件？畫出接線圖。 若用若用PLC來實現三相異步電動機的來實現三相異步電動機的KMFKMRVAC/VDCY0Y1X0X1X2COMSBRFRSBP+ + PLC內部電源內部電源外接電源外接電源SBFX3解解 按鈕按鈕SBP）、）、1個熱繼電個熱繼電器器FR和和2個接觸器（正轉個接觸器（正轉接觸器接觸器KMF和反轉接觸器和反轉接觸器KMR） 實現三相異步電動機的正反轉控制需要實現三相異步電動機的正反轉控制需要3個控制個控制 按鈕（正轉起動按鈕按鈕（正轉起動按鈕SBF、反轉起動按鈕、反轉起動按鈕SBR和停止和停止 PLC的輸入點：的輸入點：4個個 PLC的輸出點：的輸出點：2個個 3.

38、3. 可編程控制器工作原理可編程控制器工作原理 繼電接觸器控制電路繼電接觸器控制電路接線程序控制系統(tǒng)接線程序控制系統(tǒng) PLC控制邏輯控制邏輯存儲程序控制系統(tǒng)存儲程序控制系統(tǒng) PLC工作過程工作過程采用循環(huán)掃描的工作方式采用循環(huán)掃描的工作方式 輸入掃描輸入掃描程序掃描程序掃描輸出掃描輸出掃描內務整理內務整理啟動啟動PLC啟動后，其工作過啟動后，其工作過程可分解為輸入掃描、程可分解為輸入掃描、程序掃描、輸出掃描及程序掃描、輸出掃描及內務整理幾個階段內務整理幾個階段 經歷的這四個工作過程，稱為經歷的這四個工作過程，稱為一個一個掃描周期掃描周期。然后又周而復。然后又周而復始地重復上述過程。始地重復上述

39、過程。 PLC的掃描周期與程序的長短有關的掃描周期與程序的長短有關 10.3.2 可編程控制器的基本指令和編程1. PLC程序的表達方式程序的表達方式 根據國際電工委員會制定的工業(yè)控制編程語言標準根據國際電工委員會制定的工業(yè)控制編程語言標準（IEC1131-3），），PLC的編程語言包括以下五種：的編程語言包括以下五種：梯形圖語言（梯形圖語言（LD）、指令表語言（指令表語言（IL）、功能塊功能塊圖語言（圖語言（FBD）、順序功能流程圖語言（順序功能流程圖語言（SFC）及結構化文本語言（及結構化文本語言（ST）梯形圖編程語言是梯形圖編程語言是PLC程序設計中最常用的編程語程序設計中最常用的編程語

40、言，與繼電器線路類似。特點是與電氣操作原理圖言，與繼電器線路類似。特點是與電氣操作原理圖相對應，形象、直觀和實用。相對應，形象、直觀和實用。本章只介紹梯形圖本章只介紹梯形圖 梯形圖示例梯形圖示例X0X2X3X4X1Y0Y1條件指令條件指令輸出指令輸出指令指令類型：指令類型： 輸入指令（條件指令）輸入指令（條件指令） 輸出指令（執(zhí)行指令）輸出指令（執(zhí)行指令）條件指令的返回值為條件指令的返回值為“1”或或“0”(真或假真或假) 輸出指令執(zhí)行其指令功能而發(fā)生一連串期望的數據處輸出指令執(zhí)行其指令功能而發(fā)生一連串期望的數據處理事件理事件 梯級條件為真時激活輸出指令梯級條件為真時激活輸出指令 幾個條件指令

41、的幾個條件指令的串聯串聯“與與”邏輯集合邏輯集合 幾個條件指令或其幾個條件指令或其“與與”集合的集合的并聯并聯“或或”邏輯關邏輯關系系 只有輸出而無輸入的梯級稱為只有輸出而無輸入的梯級稱為無條件輸出無條件輸出，反之不可，反之不可 2. PLC2. PLC器件的編址器件的編址 FX2N的編址的編址輸入繼電器輸入繼電器X0X267( (八進制八進制) )* *輸出繼電器輸出繼電器Y0Y267( (八進制八進制) )* *輔助繼電器輔助繼電器M0M3071，M8000M8255（特殊用特殊用）定時器定時器T0T255計數器計數器C0C234，C235C255（高速計數用）（高速計數用）* FX2N的

42、最大的最大I/O分別為分別為184點，總數為點，總數為256點點 PLC的核心是微處理器，使用時將它看成由繼電的核心是微處理器，使用時將它看成由繼電器、定時器、計數器等組成的一個組合體。這些器件器、定時器、計數器等組成的一個組合體。這些器件都分配有一個唯一的內存地址，不同廠家對器件的編都分配有一個唯一的內存地址，不同廠家對器件的編址方式不盡相同，但其基本方法相似。址方式不盡相同，但其基本方法相似。 MicroLogix 1200的編址的編址 輸入繼電器輸入繼電器I1:0.0/0I1:6.0/15輸出繼電器輸出繼電器O0:0.0/0O0:6.0/15輔助繼電器輔助繼電器B3:0/0*定時器定時器

43、T4:0*計數器計數器C5:0* MicroLogix 1200提供提供2k16bits的數據區(qū)，使用的數據區(qū)，使用者可以在此范圍內根據需要對數據進行自由組態(tài)。另者可以在此范圍內根據需要對數據進行自由組態(tài)。另外，文件編號除外，文件編號除0、1、2之外，可以任意一個小于之外，可以任意一個小于255的數字，如的數字，如T14:0是有效的定時器。是有效的定時器。 3. 3. FX系列系列PLC的基本指令的基本指令 PLC的指令系統(tǒng)包含了基本繼電器指令、定時的指令系統(tǒng)包含了基本繼電器指令、定時和計數指令、算術指令、數據操作和處理指令、數和計數指令、算術指令、數據操作和處理指令、數據傳送指令、特殊功能指

44、令這幾大類，指令數量多據傳送指令、特殊功能指令這幾大類，指令數量多達百條以上。達百條以上。 本章介紹最基本的繼電器類指令以及定時器本章介紹最基本的繼電器類指令以及定時器/計數計數器指令。器指令。 繼電器類指令繼電器類指令操作的對象是數據的一個位操作的對象是數據的一個位 I/O數據每一個位的數據每一個位的0或或1代表的是連接到代表的是連接到PLC的實際設備開關的打開或閉合的實際設備開關的打開或閉合 在在PLC運行時，處理器將根據梯形圖程序的邏運行時，處理器將根據梯形圖程序的邏輯對這些位清零或置輯對這些位清零或置1 指令指令圖形符號圖形符號類型類型功能功能 LD LD動合輸入動合輸入程序掃描到此指

45、令時，檢查程序掃描到此指令時，檢查X0X0的值，若的值，若X0X0為為1 1，指，指令返回值為真，否則為假令返回值為真，否則為假 LDI LDI動斷輸入動斷輸入程序掃描到此指令時，檢查程序掃描到此指令時，檢查X0X0的值，若的值，若X0X0為為0 0，指，指令返回值為真，否則為假令返回值為真，否則為假 OUT OUT非保持型輸非保持型輸出出梯級條件為真時，梯級條件為真時，Y0Y0置置1 1，否則清，否則清0 0 SET SET SET Y0 SET Y0保持型保持型輸出輸出一旦梯級條件為真，一旦梯級條件為真，Y0Y0置置1 1并保持并保持 RST RST RST Y0 RST Y0一旦梯級條件

46、為真，一旦梯級條件為真，Y0Y0清清0 0并保持并保持 PLS PLS PLS Y0 PLS Y0微分輸出微分輸出梯級條件由假變真時，梯級條件由假變真時，Y0Y0置置1 1并保持一個掃描周期并保持一個掃描周期 PLF PLF PLF Y0 PLF Y0梯級條件由真變假時，梯級條件由真變假時，Y0Y0置置1 1并保持一個掃描周期并保持一個掃描周期X0Y0X0FX系列系列PLC常用的繼電器類指令常用的繼電器類指令 圖為采用上述繼電器指令所構成的梯形圖及相應的波形圖。 X1X0Y0Y1一個掃描周期一個掃描周期Y2Y3X0Y0X1SET Y1PLS Y2PLF Y3RST Y1 定時器定時器/ /計數

47、器指令計數器指令 定時器有定時器有通延時通延時與與斷延時斷延時、即時型即時型與與保持型保持型之分。之分。 定時器累加器數字每增加定時器累加器數字每增加1所間隔的時間，叫所間隔的時間，叫時基時基。 時基設定關系到時基設定關系到定時長度定時長度與與定時精度定時精度，通常定時誤差，通常定時誤差不大于一個時基值。不大于一個時基值。 FX系列系列PLC用不同編號的定時器實現定時長度與精用不同編號的定時器實現定時長度與精度的不同要求度的不同要求保持型定時器在梯級條件為假時，只停止計時，用保持型定時器在梯級條件為假時，只停止計時，用RST(復位復位)指令才能對其復位。指令才能對其復位。對即時型定時器，一旦梯

48、級條件為假，即自動復位對即時型定時器，一旦梯級條件為假，即自動復位 當梯級條件為真時，定時器按照時基累加。當加到當梯級條件為真時，定時器按照時基累加。當加到與預置值相等時，停止累加，置完成標志。與預置值相等時，停止累加，置完成標志。計數器累計值的變化是因梯級條件由假到真的跳計數器累計值的變化是因梯級條件由假到真的跳變引起的。變引起的。 計數器的預置值可以是從下限值到上限值之間的計數器的預置值可以是從下限值到上限值之間的任意整數。對于任意整數。對于16位的計數器，位的計數器，-32768-32768+ 32767+ 32767；而而32位計數器，位計數器，-2147483648-21474836

49、48 +2147483647 +2147483647。當計。當計數值等于預置值時，計數完成。數值等于預置值時，計數完成。在計數完成后，當梯級條件再出現由假到真的轉換時，在計數完成后，當梯級條件再出現由假到真的轉換時，FX系列系列PLC的計數器累計值保持不變。計數值不會的計數器累計值保持不變。計數值不會自動清零，需要復位指令自動清零，需要復位指令(RST)來進行清除。來進行清除。編編 號號類類 型型數數 量量時時 基基( (秒秒) )定時范圍定時范圍( (秒秒) )T0T199T0T199即時即時2000.10.13276.7T200T245T200T245即時即時460.010.01327.6

50、7T246T249T246T249保持保持40.0010.00132.767T250T255T250T255保持保持60.10.13276.7FX系列系列PLC定時器參數定時器參數 編號編號數量數量 計數范圍計數范圍計數性質計數性質C0C19920016bits(032767)加計數加計數C200C234 3532bits(-2147483648+2147483647)雙向計數雙向計數FX系列計數器系列計數器 KMVAC/VDCY0X0X1COMSBPSBT+ + PLCM0T0X0X1M0C0M0T0T0K10K5RST C0X1C0Y0定時器定時器/計數器指令舉例計數器指令舉例 按下按下S

51、BT使輸入使輸入X0為為1時，定時時，定時器器T0啟動啟動 內部繼電器內部繼電器M0用于自鎖。用于自鎖。 T0按按1秒（秒（100.1）反復計）反復計時；每完成一次定時，計數器時；每完成一次定時，計數器C0加加1；當；當C0加到加到5時，時，Y0輸輸出出1。當按下。當按下SBP使輸入使輸入X1為為1時，定時器和計數器復位。時，定時器和計數器復位。注意定時器注意定時器/計數器出現在程序計數器出現在程序輸入側時，是作為定時輸入側時，是作為定時/計數是計數是否完成的判據否完成的判據 4. 4. 基本編程規(guī)則基本編程規(guī)則 梯形圖的每一行均從左邊母線開始，輸出指令接在梯形圖的每一行均從左邊母線開始，輸出

52、指令接在右邊的母線上，所有輸入指令不能放在輸出指令右邊右邊的母線上，所有輸入指令不能放在輸出指令右邊 錯誤畫法錯誤畫法正確畫法正確畫法 在同一個程序中，同一個輸出點不可重復出現在在同一個程序中，同一個輸出點不可重復出現在輸出指令中，以免產生誤動作輸出指令中，以免產生誤動作 PLC程序是根據梯形圖從左到右、從上到下地執(zhí)程序是根據梯形圖從左到右、從上到下地執(zhí)行，不符合順序執(zhí)行的電路不能直接編程行，不符合順序執(zhí)行的電路不能直接編程 輸入指令的使用次數不受限制，它可以用于串聯輸入指令的使用次數不受限制，它可以用于串聯連接的電路中，也可以用于并聯連接的電路中連接的電路中，也可以用于并聯連接的電路中 5.

53、 5. FX系列系列PLC編程舉例編程舉例 瞬時接通、延時斷開的電路瞬時接通、延時斷開的電路 18sY0X1Y0X1K180X1T0Y0Y0T0當輸入當輸入X1為為1時，第一個梯級時，第一個梯級條件為真，輸出條件為真，輸出Y0為為1并自鎖并自鎖 在第二梯級，此時在第二梯級，此時X1為為1，梯，梯級條件為假，定時器級條件為假，定時器T0不工作不工作 當輸入繼電器斷開，即當輸入繼電器斷開，即X1為為0時，第二個梯級條件為真，定時，第二個梯級條件為真，定時器時器T0啟動啟動 經經18s后，第一梯級的后，第一梯級的T0為為1 Y0為為0第二梯級條件為假，第二梯級條件為假，定時器定時器T0復位復位 計數

54、電路計數電路 15sY0X01 2 3 4C1Y0K1500T200X0RST C1K4C1T200當當X0從從0變變1，計數器，計數器C1的計的計數值加數值加1； 經經4次后計數完成，次后計數完成，Y0輸出輸出1，同時啟動定時器同時啟動定時器T200 15秒后秒后T200定時完成，計定時完成，計數器數器C1復位，復位，Y0輸出為輸出為0 注意注意T200的時基為的時基為0.01秒秒 6. 6. MicroLogix 1200 PLC的基本指令的基本指令 MicroLogix 1200可編程控制器是羅克韋爾自動化生產可編程控制器是羅克韋爾自動化生產的微型的微型PLC之一之一 梯形圖的梯形圖的繼

55、電器類指令繼電器類指令與與FX系列比較相似，而定時系列比較相似，而定時/計數指令差異較大計數指令差異較大 MicroLogix 1200的定時參數全部由軟件設定。其數據的定時參數全部由軟件設定。其數據結構包括控制與狀態(tài)結構包括控制與狀態(tài)標志標志、預置值預置值(Preset)、累計值累計值(Accumulator)。標志位指示定時器所處狀態(tài)。標志位指示定時器所處狀態(tài)標志位標志位EN TT DN定時器所處狀態(tài)定時器所處狀態(tài) 0 0 0梯級條件為假，定時器不工作梯級條件為假，定時器不工作 1 1 0梯級條件為真，且梯級條件為真，且ACCUMPRESET，定時器工作中，定時器工作中 1 0 1梯級條件

56、為真，梯級條件為真，ACCUMPRESET，定時器完成計時，定時器完成計時允許位允許位工作位工作位完成位完成位該類指令需要確定以下三個參數：該類指令需要確定以下三個參數：定時器定時器編號編號(如如T4:0255) 定時器定時器時基時基(在在0.001、0.01、1三選一三選一) 定時器定時器預置值預置值(132767) MicroLogix 1200的定時器指令的定時器指令即時型定時器指令即時型定時器指令TON當梯級條件為真時，定時器按時基當梯級條件為真時，定時器按時基間隔開始加計數，累計值增加間隔開始加計數，累計值增加當累計值大于或等于預置值時，停止計數并置完成標當累計值大于或等于預置值時，

57、停止計數并置完成標志志(DN=1) 若計數期間或計數完成后，梯級條件為假，累計值以若計數期間或計數完成后，梯級條件為假，累計值以及標志及標志EN、TT或或DN清零清零 保持型定時器指令保持型定時器指令RTO計時過程與計時過程與TON類似類似需復位指令需復位指令RES來復位定時器來復位定時器(注意不是注意不是RST!) 區(qū)別在于：區(qū)別在于：當計數期間梯級條件為假時，累計值保持不變，在梯當計數期間梯級條件為假時，累計值保持不變，在梯級條件重新為真時，繼續(xù)計時。級條件重新為真時，繼續(xù)計時。MicroLogix 1200的計數器指令的計數器指令羅克韋爾自動化的全系列羅克韋爾自動化的全系列PLC計數器是

58、均由軟件設定計數器是均由軟件設定的雙向保持型計數器，其中的雙向保持型計數器，其中MicroLogix 1200的計數范的計數范圍為圍為-32768+32767。計數器的數據結構中除了預置。計數器的數據結構中除了預置值與計數值外，還有一些標志位指示計數器工作狀態(tài)值與計數值外，還有一些標志位指示計數器工作狀態(tài) 標志位標志位意意 義義CU加計數允許加計數允許CD減計數允許減計數允許DN=1 AccumPresetAccumPresetOV計數上溢計數上溢UN計數下溢計數下溢計數器累計值計數器累計值(計數值計數值)下溢下溢上溢上溢下限值下限值上限值上限值0加計數加計數減計數減計數CU=1CD=1OVU

59、N 預置值預置值 DN=0DN=1使用計數指令須確定以下參數：使用計數指令須確定以下參數：計數器計數器編號編號(如如C5:0255) 預置值預置值(-32768+32767) 累計值累計值(如如0) 加計數加計數(CTU)指令指令 減計數減計數(CTD)指令指令 計數指令為輸出指令，位于梯形圖右側計數指令為輸出指令，位于梯形圖右側 計數器必須以計數器必須以(RES)指令復位指令復位 采用采用FX系列系列PLCPLC的的星星三角形起三角形起動動PLC外部接線圖外部接線圖KM1KMYKMVAC/VDCY1Y2Y3X0X1X2COMSBPFRSBT+ PLC外接電源外接電源10.3.3 可編程控制器

60、應用舉例1. 三相異步電動機星形三相異步電動機星形三角形起動控制三角形起動控制 X0X1X2Y1Y1Y1T0Y3Y2T0T1Y2Y1Y3T0K100T1K5相應的梯形圖相應的梯形圖 采用采用FX系列系列PLC 主電路主電路10s0.5sSBTSBPKM1KMYKM異步電動機星異步電動機星三角形起動時序波形三角形起動時序波形采用采用MicroLogix系列系列PLC KM1KMYKMVAC/VDCO:0/1O:0/2O:0/3I:0/0I:0/1I:0/2COMSBPFRSBT+ + PLC內部電源內部電源外接電源外接電源外部接線圖外部接線圖 Timer On DelayTimer T4:1Ti