三PLC的基本原理

第三章PLC的基本原理

BasicPrincipleofPLC教學內(nèi)容：第一節(jié)PLC組成及其各部分的功能第二節(jié)PLC的分類及結(jié)構(gòu)形式

第三節(jié)PLC對繼電控制的仿真

第四節(jié)PLC的主要技術(shù)指標第五節(jié)PLC的工作過程

第六節(jié)PLC的使用步驟教學目的：了解可編程序控制器的基本組成和工作原理等，為進一步學習可編程序控制器的硬、軟件知識打好基礎。第一節(jié)PLC組成及其各部分的功能中央處理單元（CPU）：

它一般由控制電路、運算器、存儲器和總線等部件組成，它們集成在一塊芯片上，通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路相連接。作用：(1)從程序存儲器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令(2)將各種輸入信號取入，把運算結(jié)果送到輸出端(3)響應各種外部設備的請求.

存儲器（RAM/ROM）：

1.ROM（只讀存儲器）存系統(tǒng)程序（CMOS固化），它的內(nèi)容一般由廠家寫入，不能更改，包括檢查程序、監(jiān)控程序。

2.RAM（隨機存儲器）存用戶程序，它可讀可寫，另外運算結(jié)果、邏輯變量，系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，為防止掉電時信息丟失，有后備電池作保護。

3.EPROM或E2PROM：

存用戶程序,可永久保存.

輸入／輸出部件（I／0單元）1）輸入接口：信號調(diào)理、濾波電路、光電隔離電路等。

輸入形式：直流輸入交流輸入（1）PLC直流輸入：COM光電三極管發(fā)光二極管直流電源輸入端子+–PLC發(fā)光二極管.PLC交流輸入2）輸出接口：

輸出形式：繼電器輸出晶體管輸出晶閘管輸出PLC繼電器輸出繼電器輸出特點：低速大功率：信號響應時間長一些（8～10ms）

負載能力大（工作電流可達2～5A）；負載電源可以是直流也可以是交流；繼電器輸出電路抗干擾能力較強。PLC晶體管輸出晶體管輸出特點：高速小功率：輸出響應時間短（0.5～1ms以內(nèi)）,負載能力小,工作電流在0.3～0.5A；電源只能是直流，由外部提供；PLC晶閘管輸出

晶閘管輸出特點：高速大功率輸出響應時間短(導通1～2ms，斷開8～10ms),

負載能力強，工作電流一般達1A以上；晶閘管輸出一定用交流負載,交流電源,由外部提供.電源單元

可編程序控制器的電源一般采用開關(guān)式電源，其特點是輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、效率高、抗干擾性能好。編程器第二節(jié)PLC的分類及結(jié)構(gòu)形式1）按I／O點數(shù)分類I／O點數(shù)小于256為小型PLC；I／O點數(shù)在256～2048為中型PLC；I／O點數(shù)大于2048為大型PLC；整體式PLC：2）按結(jié)構(gòu)形式模塊式PLC：電源模塊CPU模塊IO模塊底板第三節(jié)PLC對繼電控制的仿真PLC取代繼電控制的前提：只能取代控制電路，不能取代主電路一、繼電器控制線路二、PLC

控制線路

例1:點動控制

1）硬件電路2）梯形圖例2:連續(xù)控制1）硬件電路2）梯形圖例3:點動及連續(xù)控制例4自動門控制1）微波人體檢測開關(guān)：K1、K22）控制電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的接觸器：KM1、KM23）行程開關(guān)：SQ1、SQ2第四節(jié)主要技術(shù)指標1.輸入輸出點數(shù)2.用戶存貯器容量3.掃描速度4.編程指令的種類和功能5.內(nèi)部寄存器的配置和容量6.PC的擴展能力。第五節(jié)PLC工作方式

清除內(nèi)部繼電器區(qū)，復位定時器等，并進行自診斷，對電源、PLC內(nèi)部電路、用戶程序的語法進行檢查。PLC內(nèi)部具有自監(jiān)視、自診斷功能,定期檢查用戶程序存儲器、I/O單元的連接、I/O總線是否正常等,如果有錯，CPU停止運行，并發(fā)出報警信號。PLC之間以及PLC與PC之間；PLC與其他帶微處理器的智能裝置通信編程器、終端設備、彩色圖形顯示器、打印機從第一條指令開始，順序執(zhí)行。從輸入暫存器讀入，結(jié)果送到輸出暫存器。數(shù)據(jù)輸入/輸出掃描階段。就是把輸入端讀入輸入暫存器，把輸出暫存器的內(nèi)容傳送給輸出狀態(tài)鎖存器，直至傳送到外部被控設備。一、工作方式掃描時間:PC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描過程。每一次掃描所用的時間稱為掃描時間，也可稱為掃描周期或工作周期。二、I/O響應時間的大小與以下因素有關(guān)①輸入延遲:輸入電路濾波時間，它由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。③PLC循環(huán)掃描的工作方式⑤用戶程序中語句的安排④PLC對輸入采樣、輸出刷新的集中處理方式②輸出延遲: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，在接通負載時滯后時間約為1ms，切斷負載時滯后時間小于10ms；晶體管輸出方式的滯后時間小于1ms。最短響應時間=輸入延遲時間+一個掃描周期+輸出延遲時間

三、輸入輸出延遲時間最長響應時間=輸入延遲時間+二個掃描周期+輸出延遲時間例1：用PLC實現(xiàn)電機的單向啟停1.明確控制要求：實現(xiàn)電機的單向啟停2.選擇設備:原則：輸入／輸出的點數(shù)

PLC的內(nèi)存容量、PLC的指令系統(tǒng)選擇I／O接口模塊的型號

A/D、D/A等特殊接口部件的選擇其它外圍設備，如通信聯(lián)網(wǎng)、編程器等

選定:西門子S7-200

第六節(jié)PLC的使用步驟3.I/O分配輸入I0.0SB1啟動輸入

I0.1SB2停止輸入輸出Q0.04.硬件電路5.軟件電路

6.編輯程序、調(diào)試程序7.保存程序

例2：異部電動機正反轉(zhuǎn)控制

課堂小測驗：

1.PLC有哪幾部分組成？有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？

2.PLC輸入、輸出接口各有哪幾種形式？

3.何為掃描周期？PLC的掃描過程和最短、最長響應時間的關(guān)系。

課后作業(yè)：

1.畫出聯(lián)鎖控制PLC接線圖及梯型圖2.畫出工作臺自動往返的PLC接線圖及梯型圖

周一（單號）課前交作業(yè)第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復習思考題單擊此處輸入你的副標題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過?；?葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運轉(zhuǎn)的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經(jīng)得到壓縮機行業(yè)的關(guān)注和公認。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設計，使其成為當今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴密配合。5）氣體流動慣性的影響當吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進排氣閥及流道阻力的影響吸氣預熱的影響二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理指示功率pi

：按示功圖計算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計算的功率

Ps(PT)<pi軸