電氣控制與plc實訓教程PPT完整全套教學課件

電氣控制與plc實訓教程學習情景引入：1、什么是低壓電器？2、低壓電器的主要部件？3、低壓配電電器的主要作用是什么？4、低壓控制電器的主要作用是什么？5、繼電器的主要作用是什么？6、常用的無觸點電器有哪些？7、控制對象電動機的工作原理第1章常用低壓電器1.1低壓電器基礎1.2電磁機構及執(zhí)行機構1.3低壓配電電器1.4低壓控制電器1.5繼電器1.6無觸點電器1.7電動機1.1低壓電器基礎1.1.1分類按電器的用途分：控制電器和保護電器按電器的動作方式分：手動電器和自動電器按有無觸點分：有觸點電器和無觸點電器按工作原理分：電磁式電器和非電量控制電器。（1）額定工作電流

（2）額定發(fā)熱電流

（3）額定封閉發(fā)熱電流

（4）額定持續(xù)發(fā)熱電流1.1.2主要技術參數(shù)

1．額定電流

2．額定電壓（1）額定工作電壓

（2）額定絕緣電壓

（3）額定脈沖耐受電壓3．操作頻率及通電持續(xù)率

4．機械壽命和電氣壽命1.1.3使用注意事項在選擇時首先考慮安全原則，其次是經(jīng)濟性，另外，在選擇低壓電器時還應注意以下幾點。（1）了解電器的正常工作條件（2）了解電器的主要技術性能（3）明確控制對象及使用環(huán)境（4）明確相關的技術數(shù)據(jù)1.1.4型號表示法1.2.1電磁機構電磁機構——將電磁能轉(zhuǎn)換為機械能并帶動觸頭動作。

組成：電磁機構一般由鐵芯、銜鐵及線圈等幾部分組成。

原理：線圈通入電流，產(chǎn)生磁場，經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。

鐵芯銜鐵線圈1.2電磁機構及執(zhí)行機構交流：硅鋼片疊加直流：整塊鑄鐵或鑄鋼直動式轉(zhuǎn)動式電壓線圈：并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多、導線細。電流線圈：串聯(lián)在電路中，匝數(shù)少、導線粗。交流線圈：短而粗，有骨架。直流線圈：細而長，無骨架。短路環(huán)——減小銜鐵吸合時產(chǎn)生的振動和噪音。1.2電磁機構及執(zhí)行機構1.2.2觸點系統(tǒng)觸點系統(tǒng)——通過觸點的開合控制電路通、斷。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)材料制成橋式觸點指形觸點1.2電磁機構及執(zhí)行機構1.2.3滅弧系統(tǒng)電?。洪_關電器切斷電流電路時，觸頭間電壓大于10V，電流超過80mA時，觸頭間會產(chǎn)生藍色的光柱，即電弧。電弧的危害：延長了切斷故障的時間；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、長弧割短弧、多斷口滅弧、利用介質(zhì)滅弧、改善觸頭表面材料。

1.2電磁機構及執(zhí)行機構深圳職業(yè)學院1.3低壓配電電器1.3.1刀開關作用：隔離電源，不頻繁通斷電路分類：按刀的級數(shù)分:單極、雙極和三極按滅弧裝置分：帶滅弧裝置和不帶滅弧裝置按刀的轉(zhuǎn)換方向分為：單擲和雙擲按接線方式分為：板前接線和板后接線按操作方式分為：手柄操作和遠距離聯(lián)桿操作按有無熔斷器分：帶熔斷器和不帶熔斷器1.3.1刀開關1.開關板用刀開關（不帶熔斷器式刀開關）作用：不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。結(jié)構圖和符號：1.3低壓配電電器1.3低壓配電電器1.3.1刀開關2.帶熔斷器式刀開關——用作電源開關、隔離開關和應急開關，并作電路保護用。1.3.1刀開關3.負荷開關(1)開啟式負荷開關用途：作不頻繁帶負荷操作和短路保護用。結(jié)構：由刀開關和熔斷器組合成。瓷底板上裝有進線座、靜觸頭、熔絲、出線座及刀片式動觸頭，工作部分用膠木蓋罩住，以防電弧灼傷人手。分類：單相雙極和三相三極兩種1.3低壓配電電器1.3.1刀開關3.負荷開關(2)封閉式負荷開關（鐵殼開關）作用：手動通斷電路及短路保護。1.3低壓配電電器作用：短路和嚴重過載保護應用：串接于被保護電路的首端優(yōu)點：結(jié)構簡單，維護方便，價格便宜，體小量輕圖形符號：分類：

1.3低壓配電電器

1.3.2低壓熔斷器瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT無填料密封式RM快速熔斷器RS自恢復熔斷器瓷插式熔斷器1.3低壓配電電器

1.3.2低壓熔斷器1.3.2低壓熔斷器1.3.2低壓熔斷器1.3.2低壓熔斷器1.3.2低壓熔斷器1.3.2低壓熔斷器1.3.2低壓熔斷器1．特點及用途常用熔斷器的特點及用途如表1-1所示。2．主要參數(shù)低壓熔斷器的主要參數(shù)如下：（1）熔斷器的額定電流Ige；（2）熔體的額定電流ITe（3）熔體的熔斷電流Ib（4）熔斷器的斷流能力Id1.3.2低壓熔斷器3．選型熔斷器的選型主要是選擇熔斷器的形式、額定電流、額定電壓以及熔體額定電流。熔體額定電流的選擇是熔斷器選擇的核心，其選擇方法如表1-2所示。負載性質(zhì)熔體額定電流（ITe）電爐和照明等電阻性負載ITe≥IN（電動機額定流）單臺電動機線繞式電動機ITe≥(1～1.25)IN籠型電動機ITe≥(1.5～2.5)IN起動時間較長的某些籠型電動機ITe≥3IN連續(xù)工作制直流電動機ITe=IN反復短時工作制直流電動機ITe=1.25IN多臺電動機ITe≥(1.5～2.5)INmax+

IdeINmax最大一臺電動機額定電流

Ide其他電動機額定電流之和1.3.2低壓熔斷器4．注意事項在安裝、更換熔體時，一定要切斷電源，將刀開關拉開，不要帶電作業(yè)，以免觸電。熔體燒壞后，應換上和原來同材料、同規(guī)格的熔體，千萬不要隨便加粗熔體，或用不易熔斷的其他金屬絲去替換。1.3.3低壓斷路器功能：不頻繁通斷電路，并能在電路過載、短路及失壓時自動分斷電路。特點：操作安全，分斷能力較高。分類：框架式（萬能式）和塑殼式（裝置式）結(jié)構：觸點系統(tǒng)、滅弧裝置、保護裝置、操作機構。1.3低壓配電電器1.3.3低壓斷路器2．工作原理低壓斷路器的工作原理如圖1-8所示。圖中低壓斷路器的3對主觸點串聯(lián)在被保護的三相主電路中，由于搭鉤鉤住彈簧，使主觸點保持閉合狀態(tài)。當線路正常工作時，電磁脫扣器中線圈所產(chǎn)生的吸力不能將它的銜鐵吸合。當線路發(fā)生短路時，電磁脫扣器的吸力增加，將銜鐵吸合，并撞擊杠桿，把搭鉤頂上去，在彈簧的作用下切斷主觸點，實現(xiàn)了短路保護。當線路上電壓下降或失去電壓時，欠電壓脫扣器的吸力減小或失去吸力，銜鐵被彈簧拉開，撞擊杠桿，把搭鉤頂開，切斷主觸點，實現(xiàn)了失壓保護。當線路過載時，熱脫扣器的雙金屬片受熱彎曲，也把搭鉤頂開，切斷主觸點，實現(xiàn)了過載保護。1.3.3低壓斷路器萬能式低壓斷路器結(jié)構圖塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕線路短路或嚴重過載保護塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕遠距離跳閘，對電路不起保護作用塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕線路過載保護塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過電流脫扣器4．分勵脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕電動機的失壓保護1.3.4漏電保護開關漏電保護開關是一種最常用的漏電保護電器，如圖1-10所示。它既能控制電路的通與斷，又能保證其控制的線路或設備發(fā)生漏電或人身觸電時迅速自動跳閘，切斷電源，從而保證線路或設備的正常運行及人身安全。1．結(jié)構漏電保護開關由零序電流互感器、漏電脫扣器、開關裝置3部分組成。零序電流互感器用于檢測漏電流；漏電脫扣器將檢測到的漏電流與一個預定基準值比較，從而判斷漏電保護開關是否動作；開關裝置通過漏電脫扣器的動作來控制被保護電路的閉合或分斷。1.3.4漏電保護開關2．保護原理漏電保護開關的原理圖如圖1-11所示。正常情況下，漏電保護開關所控制的電路沒有發(fā)生漏電和人身觸電等接地故障時，I相=I負=I零（I相為相線上的電流，I負為負載電流，I零為零線上的電流），故零序電流互感器的二次回路沒有感應電流信號輸出，也就是檢測到的漏電電流為零，開關保持在閉合狀態(tài)，線路正常供電。1.3.4漏電保護開關3．技術參數(shù)漏電保護開關的技術參數(shù)如下。①額定電壓（V），規(guī)定為220V或380V。②額定電流（A），開關主觸點允許通過的最大電流（即電路允許通過的最大電流）。③額定動作電流（mA），漏電保護開關必須動作跳閘時的漏電流。④額定不動作電流（mA），開關不應動作的漏電流，一般為額定動作電流的一半。⑤動作時間（s），從發(fā)生漏電到開關斷開的時間，快速型在0.2s以下，延時型一般為0.2～2s。⑥消耗功率（W），開關內(nèi)部元件正常情況下所消耗的功率。低壓控制電器是指完成各種控制所用的電器，廣泛應用于電力拖動系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)，包括主令電器、接觸器、各種繼電器等。這些控制電器要求工作準確可靠、操作頻率高、壽命長、體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構堅固、電氣和機械壽命長。1.4低壓控制電器作用：發(fā)送控制命令或信號的電器分類：控制按鈕轉(zhuǎn)換開關位置開關1.4.1主令電器1.4.1主令電器1.控制按鈕

1.控制按鈕1.4.1主令電器2．轉(zhuǎn)換開關2.轉(zhuǎn)換開關3.位置開關觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭常開觸頭（動合觸頭）常閉觸頭（動斷觸頭）電磁系統(tǒng)：動、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅弧1.4.2接觸器1．結(jié)構接觸器是一種適用于遠距離頻繁接通和斷開交、直流主電路和控制電路的自動控制電器。1.4.2接觸器交流接觸器結(jié)構圖主觸頭常閉輔助觸頭常開輔助觸頭靜鐵心動鐵心吸引線圈滅弧裝置2．工作原理線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復常態(tài)。為防止鐵心振動，需加短路環(huán)。1.4.2接觸器KM常閉輔助觸點線圈KM主觸點KM常開輔助觸點KM1.4.2接觸器接觸器的符號3.常用接觸器（1）空氣電磁式交流接觸器（2）機械聯(lián)鎖交流接觸器（3）切換電容接觸器（4）真空交流接觸器（6）智能化接觸器（5）直流接觸器用途：遠距離通斷直流電路或控制直流電動機的頻繁起停。結(jié)構：電磁機構、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。3.常用接觸器（5）直流接觸器額定電壓交流接觸器：127、220、380、500V直流接觸器：110、220、440V交流接觸器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A直流接觸器：40、80、100、150、250、400、600A額定電流吸引線圈額定電壓交流接觸器：36、110（127）、220、380V直流接觸器：24、48、220、440V1.4.2接觸器4.接觸器的主要技術指標(1)根據(jù)電路中負載電流的種類選擇接觸器的類型；(2)接觸器的額定電壓應大于或等于負載回路的額定電壓；(3)吸引線圈的額定電壓應與所接控制電路的額定電壓等級一致(當線路簡單、使用電器較少時，可選用220V或380V；當線路復雜、使用電器較多或不太安全的場所，可選用36V、110V或127V)；(4)接觸器主觸點的額定電流≥1.3倍負載額定電流。(5)接觸器的觸點數(shù)量、種類應滿足控制線路要求。(6)操作頻率（每小時觸點通斷次數(shù)）:當通斷電流較大及通斷頻率超過規(guī)定數(shù)值時，應選用額定電流大一級的接觸器型號。否則會使觸點嚴重發(fā)熱，甚至熔焊在一起，造成電動機等負載缺相運行。5.接觸器的使用選擇原則作用：控制、放大、聯(lián)鎖、保護和調(diào)節(jié)分類：按用途分：控制和保護繼電器按動作原理分：電磁式、感應式、電動式、電子式、機械式按輸入量分：電流、電壓、時間、速度、壓力按動作時間分：瞬時、延時繼電器特點：額定電流不大于5A1.5繼電器繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化來接通或斷開控制電路，實現(xiàn)控制作用的電器。作用：電動機的過載保護利用雙金屬片受熱彎曲去推動杠桿使觸頭動作利用電阻值隨溫度變化而變化的特性制成利用過載電流發(fā)熱使易熔合金熔化而使繼電器動作1.5.1熱繼電器1.5繼電器型式：雙金屬片式熱敏電阻式易熔合金式結(jié)構：由發(fā)熱元件、雙金屬片和觸頭及動作機構等部分組成。1.結(jié)構1.5.1熱繼電器1-1.接線端子2-主雙金屬片3-熱元件4-推動導板5-補償雙金屬片

6-常閉觸頭7-常開觸頭8-復位調(diào)節(jié)螺釘9-動觸頭

110-復位按鈕11-偏心輪12-支撐件13-彈簧

2.工作原理1.5.1熱繼電器雙金屬片式熱繼電器原理示意圖使用：作為電動機的過載保護，注意與熔斷器的配合。選擇：ＩeR≥ＩedＩeR：熱繼電器熱元件的額定電流；Ｉed：電動機的額定電流。3.使用與選擇1.5.1熱繼電器特點：線圈并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多，導線細分類：過電壓繼電器和欠電壓繼電器結(jié)構原理：與電流繼電器類似欠電壓繼電器KAU<KAKA過電壓繼電器>UKAKAKA1.電壓繼電器1.5.2電磁式繼電器2.電流繼電器特點：線圈串接于電路中，導線粗、匝數(shù)少、阻抗小。分類：過電流繼電器、欠電流繼電器1.5.2電磁式繼電器欠電流繼電器KAI<KAKA過電流繼電器>IKAKAKA2.電流繼電器1.5.2電磁式繼電器動作電流Ｉq：使電流繼電器開始動作所需的電流值；返回電流Ｉf：電流繼電器動作后返回原狀態(tài)時的電流值；返回系數(shù)Ｋf：返回值與動作值之比，Ｋf＝Ｉf/Ｉq。主要技術指標：2.電流繼電器1.5.2電磁式繼電器作用：按整定時間長短通斷電路分類：按構成原理分：電磁式電動式空氣阻尼式晶體管式數(shù)字式按延時方式分：通電延時型斷電延時型1.5.3時間繼電器(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)線圈一般符號(b)通電延時線圈(c)斷電延時線圈(d)通電延時閉合動合（常開）觸點(e)通電延時斷開動斷（常閉）觸點（f）斷電延時斷開動合（常開）觸點（g）斷電延時閉合動斷（常閉）觸點（h）瞬動觸點1.5.3時間繼電器符號1.5.3時間繼電器1.5.3時間繼電器中間繼電器實質(zhì)上是一種電壓繼電器，結(jié)構和工作原理與接觸器相同。但它的觸點數(shù)量較多，在電路中主要是擴展觸點的數(shù)量。另外其觸頭的額定電流較大。1.5.4中間繼電器作用：根據(jù)速度的大小通斷電路結(jié)構：定子、轉(zhuǎn)子和觸頭原理：與異步電動機類似參數(shù)：動作轉(zhuǎn)速：>120rpm復位轉(zhuǎn)速：<100rpm1.5.5速度繼電器定子---由硅鋼片迭成籠型空心圓環(huán)套在轉(zhuǎn)子上，裝有鼠籠型短路繞組。符號1.5.5速度繼電器轉(zhuǎn)子---圓柱形永久磁鐵，與電動機同軸連接。1.5.5速度繼電器壓力繼電器光電繼電器溫度繼電器1.6其它繼電器接近開關1.6其他繼電器1.7電動機1.7.1三相交流異步電動機1．結(jié)構（1）定子

三相異步電動機定子由機座（鑄鐵或鑄鋼制成）、圓筒形鐵芯（由互相絕緣的硅鋼片疊制而成）以及嵌放在鐵芯內(nèi)的三相對稱定子繞組（接成星形或三角形）組成。（2）轉(zhuǎn)子根據(jù)構造上的不同，三相異步電動機的轉(zhuǎn)子可分為2種類型：籠型和繞線型。

（a）轉(zhuǎn)子外形（b）籠型繞組（c）鑄鋁籠型繞組圖1-30籠型轉(zhuǎn)子圖1-31繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的構造2．工作原理三相異步電動機轉(zhuǎn)動原理如下：三相交流電通入定子繞組，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。磁力線切割轉(zhuǎn)子導條使導條兩端出現(xiàn)感應電動勢，閉合的導條中便有感應電流流過。在感應電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用下，轉(zhuǎn)子導條受到電磁力并形成電磁轉(zhuǎn)矩，從而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。（1）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生（2）轉(zhuǎn)動原理3．轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速

（1）電動機正、反轉(zhuǎn)（a）繞組相序（b）t=0°（c）t=60°圖1-34旋轉(zhuǎn)磁場的反轉(zhuǎn)（2）電動機轉(zhuǎn)速①旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0。當旋轉(zhuǎn)磁場具有p對磁極時，磁場的轉(zhuǎn)速為 n0=

(60f1/p)(r/min)圖1-35產(chǎn)生2對磁極的定子繞組圖1-36三相交流電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場（p=2）②轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n。

③轉(zhuǎn)差率s。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0相差的程度用轉(zhuǎn)差率s來表示，即

s=(n0?n)/n0

4．銘牌數(shù)據(jù)（1）型號（2）電壓

銘牌上所標的電壓值是指電動機在額定運行時定子繞組上應加的線電壓有效值。（3）電流銘牌上所標的電流值是指電動機在額定運行時定子繞組的線電流有效值。（4）功率與效率銘牌上所標的功率值是指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率值。一般籠型電動機在額定運行時的效率為72%～93%，在額定功率的75%左右運行時效率最高。（5）功率因數(shù)

三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負載時為0.7～0.9，而在輕載和空載時更低，空載時只有0.2～0.3。（6）溫升與絕緣等級溫升是指電動機在運行時，其溫度高出環(huán)境的溫度，即電動機溫度與周圍環(huán)境溫度之差。（7）接法接法是指定子三相繞組（U1U2、V1V2、W1W2）的接法。如果U1、V1、W1分別為三相繞組的始端（頭），則U2、V2、W2是相應的末端（尾）。籠型電動機的接線盒中有三相繞組的6個引出線端，連接方法有星形（Y）連接和三角形（△）連接2種，如圖1-37所示。圖1-37定子繞組的星形（Y）連接和三角形（△）連接1.7.2直流電機1．構造直流電動機主要由磁極、電樞和換向器組成，如圖1-38所示。（1）磁極

直流電動機的磁極如圖1-39所示，是用硅鋼片疊制而成的，固定在機座（即電動機外殼）上，是磁路的一部分，它分成極芯和極掌2部分。（2）電樞

直流電動機的電樞是旋轉(zhuǎn)的，是電動機中產(chǎn)生感應電動勢的部分。電樞鐵芯呈圓柱狀，由硅鋼片疊制而成，表面沖有槽，槽中放電樞繞組。電樞和電樞鐵芯片示意圖如圖1-40所示。（3）換向器

換向器是直流電動機的構造特征，裝在電動機轉(zhuǎn)軸上，如圖1-41所示。2．基本工作原理

為了討論直流電動機的工作原理，現(xiàn)把復雜的直流電動機簡化為圖1-42所示的工作原理圖。電動機具有1對磁極，電樞繞組只是1個線圈，線圈兩端分別連在2個換向片上，換向片上壓著電刷A和B。本章小結(jié)開關電器、主令電器、接觸器、繼電器、熔斷器等低壓電器的作用、結(jié)構、工作原理；低壓電器圖形和文字符號；每種低壓電器的技術參數(shù)；低壓電器的使用和選擇方法。電動機的結(jié)構及工作原理謝謝!第2章電氣控制系統(tǒng)電氣工程圖及繪制2.1電動機的直接啟動控制2.3電動機的制動控制2.4電氣控制線路的分析方法2.2電動機的降壓啟動控制2.5電動機的調(diào)速控制2.6直流電動機控制2.7典型機械的電氣控制2.8第2章電氣控制系統(tǒng)本章采用我校的教學軟件進行講解，同時對照實訓室的實訓設備采用邊講、邊學、邊導的教學模式進行（本部分共有26個項目可供選擇）。為方便老師教學，這里附有第一版教材的課件供老師參考。2.1電氣工程圖及繪制常用的電氣工程圖有3種：電路圖（電氣系統(tǒng)圖、原理圖）、接線圖和元件布置圖。2.1.1圖形符號和文字符號1．圖形符號由符號要素、限定符號、一般符號以及常用的非電操作控制的動作符號（如機械控制符號等）根據(jù)不同的具體器件情況組合構成。2．文字符號基本文字符號、單字母符號和雙字母符號表示電氣設備、裝置和元器件的大類。3．輔助文字符號輔助文字符號用來進一步表示電氣設備、裝置和元器件功能、狀態(tài)和特征。2.1.2電路圖電路圖用于表達電路、設備、電氣控制系統(tǒng)組成部分和連接關系。1．電路繪制電路的繪制一般包括主電路的繪制和控制電路的繪制。主電路是設備的驅(qū)動電路，在控制電路的控制下，根據(jù)控制要求由電源向用電設備供電?？刂齐娐酚山佑|器和繼電器線圈、各種電器的動合、動斷觸點組合構成控制邏輯，實現(xiàn)所需要的控制功能。主電路、控制電路和其他的輔助電路、保護電路一起構成電控系統(tǒng)。2．元器件繪制電路圖中所有電器元件一般不畫出實際的外形圖，而采用國家標準規(guī)定的圖形符號和文字符號表示，同一電器的各個部件可根據(jù)需要畫在不同的地方，但必須用相同的文字符號標注。3．圖區(qū)和觸點位置索引電路圖常采用在圖的下方沿橫坐標方向劃分的方式，并用數(shù)字標明圖區(qū)。同時在圖的上方沿橫坐標方向劃區(qū)，分別標明該區(qū)電路的功能。4．電路圖中技術數(shù)據(jù)的標注電路圖中元器件的數(shù)據(jù)和型號（如熱繼電器動作電流和整定值的標注、導線截面積等）可用小號字體標注在電器代號的下面。2.1.3元件布置圖電器元件布置圖主要是表明機械設備上所有電氣設備和電器元件的實際位置，是電氣控制設備制造、安裝和維修必不可少的技術文件。2.1.4接線圖接線圖主要用于安裝接線、線路檢查、線路維修和故障處理。它表示了設備電控系統(tǒng)各單元和各元器件間的接線關系，并標注出所需數(shù)據(jù)，如接線端子號、連接導線參數(shù)等。實際應用中通常與電路圖和位置圖一起使用。2.2電氣控制線路的分析方法分析的一般原則是：化整為零、順藤摸瓜、先主后輔、集零為整、安全保護和全面檢查。常用的分析電氣線路圖的方法有兩種：查線讀圖法和邏輯代數(shù)法。2.2.1查線讀圖法查線讀圖法（又稱為直接讀圖法或跟蹤追擊法）是按照電氣控制線路圖，根據(jù)生產(chǎn)過程的工作步驟依次讀圖，一般按照以下步驟進行。1．了解生產(chǎn)工藝與執(zhí)行電器的關系2．分析主電路3．分析控制電路4．分析輔助電路5．分析聯(lián)鎖和保護環(huán)節(jié)6．總體檢查2.2.2邏輯代數(shù)法邏輯代數(shù)法（又稱為間接讀圖法）是通過對電路的邏輯表達式的運算來分析電路的，其關鍵是正確寫出電路的邏輯表達式。1．電器元件的邏輯表示2．電路狀態(tài)的邏輯表示邏輯代數(shù)法讀圖的優(yōu)點是各電氣元器件之間的聯(lián)系和制約關系在邏輯表達式中一目了然，通過對邏輯函數(shù)的運算，一般不會遺漏或看錯電路的控制功能，而且為電氣線路的計算機輔助分析提供方便。邏輯代數(shù)法讀圖的主要缺點是對于復雜的線路，其邏輯表達式很煩鎖。2.3電動機的直接啟動控制電動機通電后由靜止狀態(tài)逐漸加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程稱為電動機的起動，三相籠型異步電動機的起動有降壓和全壓起動兩種方式。2.3.1點動控制點動控制線路是用按鈕開關、接觸器來控制電動機運轉(zhuǎn)的最簡單的控制線路。所謂點動控制是指按下按鈕時，電動機就得電運轉(zhuǎn)；松開按鈕時，電動機就失電停轉(zhuǎn)。這種控制方法常用于如電動葫蘆的起重電機控制和機床上的手動調(diào)?？刂啤?．主電路元器件2．控制回路元器件3．工作原理2.3.2單向連續(xù)運行控制其控制線路及電路分析參見實訓1。2.3.3單向點動與連續(xù)運行控制其控制線路如圖2-6所示。2.3.4兩地控制其控制線路及電路分析參見實訓2。2.3.5正反轉(zhuǎn)控制其控制線路及電路分析參見實訓3。2.3.6行程控制其控制線路圖2－7?？刂凭€路的工作過程如下：（1）控制電路通電合上空氣開關QF→指示燈EL亮（2）工作臺右移（3）工作臺停止右移（左移開始）（4）工作臺停止左移（右移開始）（5）工作臺重復工作過程3～4的動作，在限定行程內(nèi)自動往返運動。（6）工作臺停止運動按下SB→KM1（或KM2）線圈→KM1（或KM2）主觸頭斷開→電動機M停轉(zhuǎn)→工作臺停止運動。（7）控制電路斷電斷開空氣開關QF→指示燈EL滅。（1）控制線路通電合上空氣開關QF→指示燈EL亮（2）電動機M1先起動2.3.7順序控制手動順序控制線路如圖2-8所示。（3）電動機M2后起動在M1運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，圖2-8手動順序控制線路圖（4）電動機逆序停轉(zhuǎn)（5）電動機M1、M2同時停轉(zhuǎn)（6）控制線路斷電斷開空氣開關QF→指示燈EL熄滅，線路斷電手動順序控制線路具有如下特點：①電動機M2的控制線路與KM1線圈順接，這樣就保證了M1起動后，M2才能起動的順序控制要求。②停止按鈕SB2只控制電動機M2停轉(zhuǎn)，而總停止按鈕SB可控制電動機M1、M2同時停轉(zhuǎn)。若想實現(xiàn)自動順序控制，可通過時間繼電器實現(xiàn)，其控制線路及電路分析參見實訓5。2.4電動機的制動控制制動可分為機械制動和電氣制動，機械制動一般為電磁鐵操縱抱閘制動，電氣制動是電動機產(chǎn)生一個和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機的轉(zhuǎn)速迅速下降。三相交流異步電動機常用的制動方法有能耗制動、反接制動和發(fā)電反饋制動。2.4.1反接制動異步電動機反接制動有兩種，一種是在負載轉(zhuǎn)矩作用下使電動機反轉(zhuǎn)的倒拉反轉(zhuǎn)反接制動，這種方法不能準確停車。另一種是改變?nèi)喈惒诫妱訖C定子繞組中三相電源的相序，實現(xiàn)反接制動。反接制動控制線路工作過程如下：（1）起動合上空氣開關QF，給電路送電。（2）制動當電動機的轉(zhuǎn)速接近零時，KS的動合觸點斷開→KM2線圈失電→制動結(jié)束。2.4.2能耗制動能耗制動是在定子繞組斷開三相交流電源的同時，在三相繞組中通入直流電，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。10kW以下小容量電動機，且對制動要求不高的場合，常采用半波整流能耗制動，其線路圖及線路分析參見實訓3。對于10kW以上容量較大的電動機，多采用有變壓器全波整流能耗制動的控制線路。2.5電動機降壓起動控制線路降壓起動的方法有定子電路串電阻（或電抗）、星形-三角形、自耦變壓器和使用軟起動器等。常用的方法是星形-三角形降壓起動和使用軟起動器。2.5.1Y/D降壓起動星形-三角形（Y/D）降壓起動是籠型三相異步電動機降壓起動方法之一。Y/D起動控制分為手動和自動兩種。2.5.2定子串接電阻降壓起動電動機起動時在三相定子繞組中串接電阻，使定子繞組上電壓降低，起動結(jié)束后再將電阻短接，使電動機在額定電壓下運行，這種起動方式不受電動機接線方式的限制。合上電源開關QF2.5.3定子串接自耦變壓器降壓起動自耦變壓器降壓起動的控制線路，電動機起動電流的限制是靠自耦變壓器的降壓作用來實現(xiàn)的。其線路的工作過程如下。合上QF，給電路送電2.5.4轉(zhuǎn)子繞組串接電阻起動轉(zhuǎn)子回路串接起動電阻，一般接成星形且分成若干段，起動時電阻全部接入，起動過程中逐段切除起動電阻。切除電阻的方法有三相平衡切除法及三相不平衡切除法，常用的接觸器控制切除起動電阻多為三相平衡切除法，即每次每相切除的起動電阻相同。其工作過程如下。合上開關QF，給電路送電2.5.5轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器起動繞線轉(zhuǎn)子異步電動機除轉(zhuǎn)子串接電阻起動的控制方式外，還可轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器起動，其線路的工作過程如下：該電路KM1線圈通電需在KTKM2觸點工作正常條件下進行，若發(fā)生KTKM2觸點粘連、KT線圈故障時，KM1線圈無法得電，從而避免了電動機直接起動和轉(zhuǎn)子長期串接頻敏變阻器的不正?，F(xiàn)象發(fā)生。2.6電動機的調(diào)速控制由電動機原理可知改變極對數(shù)可改變電動機的轉(zhuǎn)速（見公式：n=(1?S)60f/P），多速電動機就是通過改變電動機定子繞組的接線方式而得到不同的極對數(shù)，從而達到不同速度的目的。雙速、三速電動機是變極調(diào)速中最常用的兩種形式。2.6.1雙速電動機的控制雙速電動機的定子繞組的連接方式常用的有兩種：一種是繞組從單星形改成雙星形，如圖2-15（b）所示的連接方式轉(zhuǎn)換成如圖2-15（c）所示的連接方式；另一種是從三角形改成雙星形，如圖2-15（a）所示的連接方式轉(zhuǎn)換成如圖2-15（c）所示的連接方式，這兩種接法都能使電動機產(chǎn)生的磁極對數(shù)減少一半即電機的轉(zhuǎn)速提高一倍。圖2-15雙速電動機的定子繞組的接線圖如圖2-16是雙速電動機三角形變雙星形的控制原理圖，當按下起動按鈕，主電路接觸器KM1的主觸頭閉合，電動機三角形連接，電動機以低速運轉(zhuǎn)；同時KA的常開觸頭閉合使時間繼電器線圈帶電，經(jīng)過一段時間（時間繼電器的整定時間），KM1的主觸頭釋放，KM2、KM3的主觸頭閉合，電動機的定子繞組由三角形變雙星形，電動機以高速運轉(zhuǎn)。圖2-16雙速電動機的控制原理圖雙速電動機控制線路工作過程如下：合上電源開關QF2.6.2三速電動機的控制三速電動機為一多速電動機，其調(diào)速為改變磁極對數(shù)的調(diào)速過程。三速電動機控制線路工作過程如下：圖2-17三速電動機的控制原理合上電源開關QF（1）低速運行（2）中、高速運行（3）停止運行2.7直流電動機的控制線路如圖2-16所示的直流電動機正反轉(zhuǎn)調(diào)速及制動控制線路，具體的控制過程如下。直流電動機正反轉(zhuǎn)、調(diào)速及制動控制主要由三部分組成：第一部分是直流電源部分，如圖2-18（a）所示，第二部分是主電路部分，如圖2-18（b）所示，圖2-18直流電動機正反轉(zhuǎn)調(diào)速及制動控制線路第三部分是控制電路部分，通過控制電路的動作來控制直流電動機的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速及制動，其動作過程如下。（1）正轉(zhuǎn)運行（2）調(diào)速①當需要加速時，②當需要再加速時，③制動當需要制動時，電動機反轉(zhuǎn)、調(diào)速及制動，請參照以上分析。2.8典型機械控制線路1．閱讀設備說明書2．電氣控制線路的分析方法分析電氣控制系統(tǒng)應掌握的正確方法如下。（1）結(jié)合典型線路分析電路（2）結(jié)合基礎理論分析電路（3）分析控制電路的步驟第一，看電路圖中的說明和備注，有助于了解該電路的具體作用。第二，分清電氣控制線路中的主電路、控制電路、輔助電路、交流電路和直流電路。第三，從主電路入手，根據(jù)每臺電動機和執(zhí)行器件的控制要求去分析控制功能。第四，將電氣原理圖、接線圖和布置安裝圖結(jié)合起來，進一步研究電路的整體控制功能。2.8.1車床電氣控制線路車床在機械加工中廣泛使用，根據(jù)其結(jié)構和用途不同，分成普通車床、立式車床、六角車床、仿形車床等。車床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面（內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形回轉(zhuǎn)面等）和回轉(zhuǎn)體的端面。下面以CA6140普通車床為例進行車床電氣控制線路的分析，其結(jié)構示意圖如圖2-19所示。1－帶輪；2－進給箱；3－掛輪架；4－帶輪；5－主軸管；6－床身；7－刀架；8－溜板；9－尾座；10－絲杠；11－光杠；12－床腿圖2-19普通車床結(jié)構示意圖1．車床的主要結(jié)構及控制要求普通車床主要由床身、主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、光杠、絲杠和尾座等部件組成如圖2-19所示?？刂埔螈僦麟妱訖CM1完成主軸主運動和刀具的縱橫向進給運動的驅(qū)動，電動機為不調(diào)速的籠型異步電動機，采用直接起動方式，主軸采用機械變速，正反轉(zhuǎn)采用機械換向機構。②冷卻泵電動機M2加工時提供冷卻液，防止刀具和工件的溫升過高。采用直接起動方式和連續(xù)工作狀態(tài)。③電動機M3為刀架快速移動電動機，可根據(jù)使用需要，隨時手動控制起停。2．電氣控制線路分析CA6140型普通車床的電氣控制線路原理圖如圖2-20所示，其工作原理分析如下。（1）主電路分析（2）控制電路分析①主軸電動機M1的控制②冷卻泵電動機M2的控制③刀架快速移動電動機M3的控制圖2-20CA6140型車床電氣控制線路3．保護環(huán)節(jié)分析4．輔助電路分析2.8.2鉆床電氣控制線路下面以Z3040搖臂鉆床為例分析其控制線路。1．鉆床主要結(jié)構及控制要求搖臂鉆床一般由底座、立柱、搖臂和主軸箱等部件組成。搖臂鉆床具有下列運動：主軸箱的旋轉(zhuǎn)主運動及軸向進給運動；主軸箱沿搖臂的水平移動；搖臂的升降運動和回轉(zhuǎn)運動。Z3040鉆床中，主軸箱沿搖臂的水平移動和搖臂的回轉(zhuǎn)運動為手動調(diào)整?？刂埔螅赫_機床由4臺異步電動機驅(qū)動，分別是主軸電動機、搖臂升降電動機、液壓泵電動機及冷卻泵電動機。主軸箱的旋轉(zhuǎn)運動及軸向進給運動由主軸電機驅(qū)動，旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向由機械傳動部分實現(xiàn)，電機不需變速。（1）4臺電動機的容量均較小，故采用直接起動方式。（2）搖臂升降電動機和液壓泵電動機均能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。當搖臂上升或下降到預定的位置時，搖臂能在電氣或機械夾緊裝置的控制下，自動夾緊在外立柱上。（3）電路中應具有必要的保護環(huán)節(jié)。2．電氣控制線路分析Z3040型搖臂鉆床的電氣控制工作原理分析如下。（1）主電路分析（2）控制電路分析①主軸電動機M1的控制②搖臂升降電動機M2的控制圖2-22Z3040搖臂轉(zhuǎn)床電氣原理圖③主軸箱與立柱的夾緊與放松立柱與主軸箱均采用液壓夾緊與松開，且兩者同時動作，當進行夾緊或松開時，要求電磁鐵YA處于釋放狀態(tài)。實訓課題1繼電控制實訓實訓1電動機的起保停控制一、實訓目的二、實訓器材（1）電氣控制臺1個（交流接觸器、熱繼電器、按鈕、行程開關等電器元件）；（2）電工常用工具1套（包括萬用表1個、剝線鉗1把、斜口鉗1把、尖嘴鉗1把、螺絲刀2支）；（3）導線若干。三、實訓電路四、電路工作原理五、元件選擇和檢查從電氣控制臺上選出圖2-21中所需的電氣元件，并分別檢查其好壞。元件清單如下：空氣開關（1個），交流接觸器（1個），熱繼電器（1個），熔斷器（2個），停止按鈕（1個），起動按鈕（1個），電動機（1臺）。六、電路裝接裝接電路的原則：應遵循“先主后控，先串后并；從上到下，從左到右；上進下出，左進右出。”的原則進行接線。裝接電路的工藝要求：“橫平豎直，彎成直角；少用導線少交叉，多線并攏一起走。”可按照圖2-22逐根逐根的進行接線。圖2-25接線圖七、電路檢查1．主電路的檢查（1）將表筆放在1、2處，人為使KM吸合（有的只需按KM），此時萬用表的讀數(shù)應為電動機兩繞組的串聯(lián)電阻值（設電動機為Y接法）；（2）將表筆放在1、3處，按KM，萬用表的讀數(shù)應同上；（3）將表筆放在2、3處，按KM，萬用表的讀數(shù)應同上。2．控制電路的檢查（表筆放在3、N處）（1）此時萬用表的讀數(shù)應為無窮大，按SB2，讀數(shù)應為KM線圈的電阻值；（2）按KM，萬用表讀數(shù)應為KM線圈的電阻值，若再同時按SB1，則讀數(shù)應變?yōu)闊o窮大。八、通電試車通過上述檢查正確后，可在教師的監(jiān)護下通電試車。（1）合上QF，即接通電路電源；（2）按一下起動按鈕SB2，接觸器KM得電吸合，電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)；（3）按一下停止按鈕SB1，接觸器KM失電斷開，電動機停轉(zhuǎn)；（4）斷開QF，即斷開電路電源。九、實訓思考（1）總結(jié)實訓過程中應注意的安全事項。（2）若SB1和SB2都接成常閉（或常開）按鈕，會有什么現(xiàn)象？（3）若將控制回路的220V電源誤接成380V，會有什么現(xiàn)象？（4）KM的自鎖觸頭不接，會有什么后果？實訓2電動機的兩地控制一、實訓目的二、實訓電路三、電路工作原理四、元件選擇和檢查從電氣控制臺上選出所需的電氣元件，并分別檢查其好壞。元件清單如下：低壓斷路器（1個），交流接觸器（1個），熱繼電器（1個），熔斷器（2個），停止按鈕（2個），起動按鈕（2個），電動機（1臺）。五、電路裝接六、電路檢查1．主電路的檢查檢查方法與實訓1相同。2．控制回路的檢查七、通電試車經(jīng)上述檢查正確后，在老師的監(jiān)護下通電試車。八、實訓思考實訓3電動機的能耗制動控制一、實訓目的二、實訓電路三、電路工作原理四、元件選擇和檢查從電氣控制臺上選出電氣元件，并對電氣元件進行檢查，元件清單如下：低壓斷路器（1個），交流接觸器（2個），熱繼電器（1個），二極管（1個），熔斷器（2個），起動按鈕（1個），停止（復合）按鈕（1個），晶體管時間繼電器（1個），電動機（1臺）。五、電路裝接六、電路檢查七、通電試車八、實訓思考實訓4電動機的正反轉(zhuǎn)控制一、實訓目的二、實訓電路三、電路工作原理1．電動機正轉(zhuǎn)從電氣控制臺上選出電氣元件，并對電氣元件進行檢查，元件清單如下：低壓斷路器（1個），交流接觸器（2個），熱繼電器（1個），熔斷器（2個），起動按鈕（2個），停止按鈕（1個），電動機（1臺）。五、電路裝接六、電路檢查七、通電試車八、實訓思考實訓5電動機的自動順序控制一、實訓目的二、實訓電路三、電路工作原理四、元件選擇和檢查從電氣控制臺上選出電氣元件，并對電氣元件進行檢查，元件清單如下：低壓斷路器（1個），交流接觸器（2個），熱繼電器（2個），熔斷器（2個），起動按鈕（1個），停止按鈕（1個），電動機（2臺）。五、電路裝接注意主電路要接2臺電動機，如果條件有限，則第2臺電動機可以不接，即只需要接到FR2為止。另外控制電路要注意KT的引腳分配。六、電路檢查七、通電試車八、實訓思考實訓6電動機的Y/D降壓起動控制一、實訓目的（1）學會分析電動機Y/D降壓起動控制電路的動作原理；（2）熟練掌握電動機Y/D降壓起動的接線；（3）能夠識讀較復雜的控制電路。二、實訓電路電動機Y/D降壓起動控制的電路如圖2-31所示。圖2-31電動機Y/D降壓起動控制電路三、電路工作原理圖2-31的主電路由3個交流接觸器KM、KMY、KMΔ和FR組成，當接觸器KM和KMY主觸頭閉合時，電動機M定子3個繞組末端U2、V2、W2接在一起，即星形起動，以降低起動電壓限制起動電流。電動機起動后，當轉(zhuǎn)速上升到接近額定值時，接觸器KMY斷開，KMΔ主觸頭閉合，此時U1與W2相連，V1與U2相連，W1與V2相連，即把定子繞組改接為三角形，電動機在全電壓下運行。熱繼電器FR對電動機實現(xiàn)過載保護，其控制過程如下。四、元件選擇和檢查從電氣控制臺上選出如圖2-29所示的電氣元件，并對電氣元件進行檢查，元件清單如下：低壓斷路器（1個），交流接觸器（3個），熱繼電器（1個），熔斷器（2個），起動按鈕（1個），停止按鈕（1個），電動機（1臺）。五、電路裝接主回路的接線比較復雜，可按圖2-32進行接線，其接線步驟如下。（1）用萬用表判別出電動機每個繞組的2個端子，可設為：U1、U2，V1、V2和W1、W2。（2）按圖2-30將電動機的6條引線分別接到KMD的主觸頭上。（3）從W1、V1、U1分別引出一條線，再將這3條線不分相序地接到KMY主觸頭的3條進線處，KMY主觸頭的3條出線短接在一起。（4）從V2、U2、W2分別引出一條線，再將這3條線不分相序地接到FR的3條出線處，再將主電路的其他線按圖2-30進行連接。圖2-32（5）主電路接好后，可用萬用表的R×100擋分別測KMD的3個主觸頭對應的進出線處的電阻。若電阻為無窮大，則正確；若其電阻不為無窮大（而為電動機繞組的電阻值），則三角形的接線有錯誤。（6）按圖2-29將控制電路接好。六、電路檢查1．主電路的檢查（1）表筆放在1，2處，同時按KM和KMY，讀數(shù)應為電動機兩繞組的串聯(lián)電阻值；（2）表筆放在1，2處，同時按KM和KMD，讀數(shù)應小于電動機一個繞組的電阻值；（3）表筆放在1，3處或2，3處，分別用上述方法檢查；（4）測量接觸器KMD的三對上下觸頭，應該為無窮大的電阻值，電動機接線才正確。2．控制回路的檢查（1）未按任何按鈕時，讀數(shù)應為無窮大；（2）按SB1，讀數(shù)應為KT線圈與KMY線圈的并聯(lián)電阻值，再同時按下SB，則讀數(shù)應變?yōu)闊o窮大；（3）按KM，讀數(shù)應為KM和KMΔ線圈的并聯(lián)電阻值，再同時輕按KMY，則讀數(shù)應為KM線圈的電阻值，再用力按KMY，則讀數(shù)應為KM、KT、KMY線圈的并聯(lián)電阻值（當輕按KMY時，KMY的輔助動斷點能斷開，而KMY的輔助動合點不能閉合，重按時，則KMY的動合點就閉合了）。七、通電試車經(jīng)上述檢查正確后，可在老師的監(jiān)護下通電試車。（1）合上QF，即接通電路電源；（2）按SB1，則KM和KMY吸合，電動機星形起動，并且KT線圈得電開始延時；（3）延時到時，KMY斷電釋放，KT線圈失電，KMD吸合，電動機三角形運行；（4）按SB，KM和KMD斷電釋放，電動機停止。（5）斷開QF，即斷開電路電源。八、實訓思考（1）Y/D起動適合什么樣的電動機？并分析在起動過程中電動機繞組的連接方式？（2）電源缺相時，為什么Y形起動時電動機不動，到了D形連接時，電動機卻能轉(zhuǎn)動（只是聲音較大）？（3）Y/D起動時的起動電流為直接起動時的多少倍？若是重載起動，則起動時間一般為多少？（4）當按下SB1后，若電動機能Y形起動，而一松開SB1，電動機即停轉(zhuǎn)，則故障可能出在哪些地方？（5）若按下SB1后，電動機能Y形起動，但不能D運轉(zhuǎn)，則故障可能出在哪些地方？第3章PLC概述學習情景引入：1、PLC是什么？2、PLC有何特點？3、PLC如何分類？4、編程語言是什么？5、PLC的應用領域及發(fā)展趨勢是什么？6、對今后的學習及職業(yè)生涯有何影響？等等。。。3.1PLC的產(chǎn)生3.2PLC的特點3.3PLC的分類3.4PLC的編程語言3.5PLC的應用領域及發(fā)展趨勢本章從如下幾個方面進行闡述3.1PLC的產(chǎn)生

3.1.1PLC的由來原因：因為繼電器邏輯電路配線復雜3.1.1PLC的由來背景：1968年美國通用汽車公司（GM），為了適應汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設計和更換繼電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。1968年，GM公司提出十項設計標準：編程方便，現(xiàn)場可修改程序；維護簡便，采用插件式結(jié)構；可靠性高于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜；數(shù)據(jù)可直接送入計算機；成本可與繼電器控制柜競爭；輸入可為市電；輸出采用115V交流電壓，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸器等；通用性強，擴展方便;能存儲程序，存儲器容量可以擴展到4KB。3.1.1PLC的由來1969年，美國數(shù)字設備公司研制第一臺可編程控制器，并應用于工業(yè)現(xiàn)場。3.1.1PLC的由來什么是PLC？3.1.2PLC的定義是一種工業(yè)控制裝置是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業(yè)控制裝置。通用叫法中文名稱為可編程控制器；英文名稱為ProgrammableLogicController，簡稱PLC。3.1.2PLC的定義1987年，國際電工委員會（IEC）定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計”。3.2PLC的特點可靠性高，抗干擾強功能強大，性價比高編程簡易，現(xiàn)場可修改配套齊全，使用方便壽命長，體積小，能耗低系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試、維修工作量少，維護方便3.3.1按I/O點數(shù)分小型PLCI/O點數(shù)為256點以下的為小型PLC（其中I/O點數(shù)小于64點的為超小型或微型PLC）中型PLCI/O點數(shù)為256點以上、2048點以下的為中型PLC大型PLCI/O點數(shù)為2048以上的為大型PLC（其中I/O點數(shù)超過8192點的為超大型PLC）3.3PLC的分類3.3.2按結(jié)構形式分整體式PLC將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，具有結(jié)構緊湊、體積小、價格低等特點。3.3PLC的分類模塊式PLC將PLC各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。緊湊式PLC還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來。模塊式PLC將PLC各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。緊湊式PLC還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來。整體式PLC將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，具有結(jié)構緊湊、體積小、價格低等特點。3.3.3按功能分低檔PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。中檔PLC具有低檔PLC功能外，增加模擬量輸入/輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設中斷、PID控制等功能。高檔PLC具有中檔機功能外，增加帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)運算、制表及表格傳送等。高檔PLC機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能。3.3PLC的分類3.3.4按生產(chǎn)廠家分3.4.1梯形圖（LD）梯形圖是一種以圖形符號及其在圖中的相互關系來表示控制關系的編程語言，是從繼電控制電路圖演變過來的，是使用得最多的PLC圖形編程語言。梯形圖由觸點、線圈和功能指令等組成，觸點代表邏輯輸入條件，如外部的開關、按鈕和內(nèi)部條件等；線圈和功能指令通常代表邏輯輸出結(jié)果，用來控制外部的負載（如指示燈、交流接觸器、電磁閥等）或內(nèi)部的輸出條件。3.4PLC的編程語言梯形圖的特點①梯形圖是按從上到下的順序繪制②梯形圖的左、右母線并未加電壓，梯形圖中的支路接通時，并沒有真正的電流流動③梯形圖中使用的各種器件是按照繼電控制電路圖中相應的名稱稱呼的，并不是真實的電器器件④梯形圖中輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于對應輸入電路中輸入信號的通斷狀態(tài)，與程序的執(zhí)行無關⑤梯形圖中輔助繼電器不對外驅(qū)動外部負載⑥梯形圖中各軟元件的觸點既可常開，又可常閉，其常開、常閉觸點的數(shù)量是無限的

3.4.1梯形圖四、編程語言3.4.2指令表（IL）指令表是由許多指令構成的，是一種與微型計算機的匯編語言中的指令相似的助記符表達式，它由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。操作碼用助記符表示，它表明CPU要執(zhí)行某種操作，是不可缺少的部分；操作數(shù)包括執(zhí)行某種操作所必需的信息，一般由常數(shù)和軟元件組成，大多數(shù)指令只有1個操作數(shù)，但有的沒有操作數(shù)，而有的有2個或更多。如LDM8002這條指令，其中LD為助記符（即操作碼），M8002為軟元件（即操作數(shù)），其中的M為元件符號，8002為元件M的編號；又如MOVK0D0這條指令3.4PLC的編程語言3.4.3順序功能圖（SFC）順序功能圖是用來描述開關量控制系統(tǒng)的功能，是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，用于編制順序控制程序。順序功能圖提供了一種組織程序的圖形方法，根據(jù)它可以很容易地畫出順控梯形圖，本書將在第4章中作詳細介紹。順序功能圖是用來描述開關量控制系統(tǒng)的功能3.4.4功能圖塊3.4.5結(jié)構文本3.5PLC的應用領域及發(fā)展趨勢

3.5.1PLC的應用領域PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保等各行各業(yè)。1．開關量邏輯控制2．運動控制3．過程控制4．數(shù)據(jù)處理5．通信聯(lián)網(wǎng)3.5.1PLC的應用領域3.5.1PLC的應用領域3.5.1PLC的應用領域3.5.1PLC的應用領域3.5.1PLC的應用領域3.5.1PLC的應用領域3.5.1PLC的應用領域3.5.1PLC的應用領域3.5.1PLC的應用領域3.5.1PLC的應用領域3.5.2PLC的發(fā)展趨勢從技術上看，PLC會向運算速度更快、存儲容量更大、功能更廣、性能更穩(wěn)定、性價比更高的方向發(fā)展。為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應速度和更大的存儲容量。目前，有的PLC的掃描速度可達0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。在存儲容量方面，有的PLC最高可達幾十兆字節(jié)。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。從規(guī)模上看，PLC會進一步向超小型和超大型兩個方向發(fā)展。小型PLC由整體結(jié)構向小型模塊化結(jié)構發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟的超小型微型PLC，最小配置的I/O點數(shù)為8～16點，以適應單機及小型自動控制的需要。大型化是指大中型PLC向大容量、智能化和網(wǎng)絡化發(fā)展，使之能與計算機組成集成控制系統(tǒng)，對大規(guī)模、復雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制?，F(xiàn)已有I/O點數(shù)達14336點的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲器，功能強。3.5.2PLC的發(fā)展趨勢從配套性上看，PLC產(chǎn)品會向品種更豐富、規(guī)格更齊備的方向發(fā)展。為滿足各種控制系統(tǒng)的要求，不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。3.5.2PLC的發(fā)展趨勢從標準上看，隨著IEC1131標準的誕生，將會使PLC的通用信息、設備特性、編程語言等向IEC1131標準的方向發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設備占45%，輸出設備占30%，線路占5%。前二項共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理。而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。在PLC系統(tǒng)結(jié)構不斷發(fā)展的同時，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖、語句表語言外，為了適應各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言（BASIC、C語言等）等。多種編程語言并存、互補與發(fā)展是PLC進步的一種趨勢。3.5.2PLC的發(fā)展趨勢從網(wǎng)絡通信的角度看，隨著PLC和其他工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構成大型控制系統(tǒng)以及現(xiàn)場總線的發(fā)展，PLC將向網(wǎng)絡化和通信的簡便化方向發(fā)展。PLC的聯(lián)網(wǎng)與通信有兩類：①PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；②PLC與計算機之間的聯(lián)網(wǎng)通信。為了加強聯(lián)網(wǎng)與和通信能力，PLC生產(chǎn)廠家也在協(xié)商制訂通用的通信標準，以構成更大的網(wǎng)絡系統(tǒng)。3.5.2PLC的發(fā)展趨勢本章主要介紹了：1.PLC的產(chǎn)生2.PLC的定義3.PLC的特點4.PLC分類5.PLC的應用領域及發(fā)展趨勢本章小結(jié)第4章FX系列PLC及其編程工具學習情景引入：1、FX系列PLC是什么？2、FX系列有哪幾種？3、PLC的硬件組成是什么？4、PLC的編程軟元件是什么？5、PLC的編程軟件如何使用？6、PLC的手持編程器如何使用？4.1FX系列PLC概述4.2FX系列PLC4.3PLC的基本組成4.4FX系列PLC的軟元件實訓7FX2N系列PLC的認識實訓8編程軟件的基本操作實訓9編程軟件的綜合操作實訓10編程器的基本操作實訓11編程器的綜合操作本章從如下幾個方面進行闡述4.1FX系列PLC概述

4.1.1三菱小型PLC的發(fā)展歷史三菱小型PLC在20世紀90年代初F系列被F1系列和F2系列取代FX2、FX1、FX2C、FX0、FX0N、FX0S等系列產(chǎn)品目前，F(xiàn)X1S、FX1N、FX2N、FX3G和FX3U5個子系列特殊品種輸出形式單元類型I/O總點數(shù)系列序號D—DC電源A1—AC電源H—大電流輸出擴展模塊V—立式端子排的擴展模塊C—接插口輸入輸出方式F—輸入濾波器1ms擴展模塊L—TTL輸入擴展模塊S—獨立端子（無公共端）擴展模塊R—繼電器輸出T—晶體管輸出S—晶閘管輸出M—基本單元E—輸入輸出混合擴展單元及擴展模塊EX—輸入專用擴展模塊EY—輸出專用擴展模塊16~256點0、2、ON、2C、2N型號的命名方式4.1.2型號名稱的含義型號及意義I/O點數(shù)：16～256點單元類型M——表示基本單元E——表示擴展單元及擴展模塊EX——擴展輸入單元EY——擴展輸出單元型號及意義型號變化DS——24VDC，世界型ES——世界型（晶體管型為漏輸出）ESS——世界型（晶體管型為源輸出）輸出形式R——繼電器輸出T——晶體管輸出S——晶閘管輸出4.1.3技術性能指標4.2FX系列PLC

4.2.1FX1S系列PLC

4.2.2FX1N系列PLC4.2.3FX2N系列PLC4.2.4FX3G系列PLC4.2.5FX3U系列PLC4.2.6擴展單元、擴展模塊4.3PLC的基本組成

PLC的組成基本單元擴展單元擴展模塊特殊功能模塊FX系列PLC的硬件配置圖FX系列PLC的網(wǎng)絡通信能力基本單元主要由CPU、存儲器、I/O單元、電源單元、編程器、擴展接口、編程器接口和存儲器接口組成，是PLC控制的核心；擴展單元是擴展I/O點數(shù)的裝置，內(nèi)部有電源；擴展模塊用于增加I/O點數(shù)和改變I/O點數(shù)的比例，內(nèi)部無電源，由基本單元或擴展單元供電。擴展單元和擴展模塊內(nèi)無CPU，必須與基本單元一起使用。特殊功能模塊是一些具有特殊用途的裝置。4.3.1硬件4.3.1硬件PLC系統(tǒng)結(jié)構框圖外部設備外部負載輸出單元輸入單元擴展接口編程器接口編程設備計算機打印機等傳感器按鈕、開關現(xiàn)場信號電磁閥繼電器執(zhí)行器輸入信號擴展設備擴展單元通訊模塊功能模塊電源單元～110V/220V市電PLC基本單元系統(tǒng)存儲器微處理器（CPU）用戶存儲器存儲設備存儲器接口1.微處理器（CPU）接收并存儲用戶程序和數(shù)據(jù)；診斷電源、PLC工作狀態(tài)及編程的語法錯誤；接收輸入信號，送入數(shù)據(jù)寄存器并保存；運行時順序讀取、解釋、執(zhí)行用戶程序，完成用戶程序的各種操作；將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。4.3.1硬件2.1系統(tǒng)存儲器——系統(tǒng)程序存儲器+系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序）；存放模塊化應用功能子程序；存放命令解釋程序；存放功能子程序的調(diào)用管理程序；存放存儲系統(tǒng)參數(shù)。4.3.1硬件2.2用戶存儲器——RAM/EPROM/EEPROM存放用戶工作程序；存放工作數(shù)據(jù)。4.3.1硬件3.1輸入單元——帶光電隔離電路多種輔助電源類型：AC電源DC24V輸入DC電源DC24V輸入DC電源DC12V輸入接收開關量及數(shù)字量信號（數(shù)字量輸入單元）；接收模擬量信號（模擬量輸入單元）；接收按鈕或開關命令（數(shù)字量輸入單元）；接收傳感器輸出信號。3.2輸出單元——帶光電隔離器及濾波器多種輸出方式：晶體管晶閘管繼電器驅(qū)動直流負載（晶體管輸出單元）；驅(qū)動非頻繁動作的交/直流負載（繼電器輸出單元）；驅(qū)動頻繁動作的交/直流負載（晶閘管輸出單元）。4.3.1硬件5.通訊及編程接口——采用RS-485或RS-422串行總線連接專用編程器（FX-20P、FX-10P）；連接個人電腦（PC），實現(xiàn)編程及在線監(jiān)控；連接工控機，實現(xiàn)編程及在線監(jiān)控；連接網(wǎng)絡設備（如調(diào)制解調(diào)器），實現(xiàn)遠程通訊；連接打印機等計算機外設。4.3.1硬件4.電源單元PLC的供電電源一般是市電，有的也用DC24V電源供電。PLC對電源穩(wěn)定性要求不高，一般允許電源電壓在?15%～+10%內(nèi)波動。6.I/O擴展接口——采用并行通訊方式擴展I/O模塊；擴展位置控制模塊（如F2-30GM）；擴展通訊模塊（如FX-232AW等）；擴展模擬量控制模塊（如FX-2DA、FX-4AD等）。4.3.2軟件系統(tǒng)監(jiān)控程序運行管理生成用戶元件系統(tǒng)內(nèi)部自檢管理程序解釋程序標準程序模塊、系統(tǒng)調(diào)用用戶程序自動化系統(tǒng)控制程序數(shù)據(jù)表格軟件系統(tǒng)PLC內(nèi)部有許多具有不同功能的元件，實際上這些元件是由電子電路和存儲器組成的。例如，輸入繼電器X是由輸入電路和輸入映像寄存器組成；輸出繼電器Y是由輸出電路和輸出映像寄存器組成；定時器T、計數(shù)器C、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、數(shù)據(jù)寄存器D、變址寄存器V/Z等都是由存儲器組成的。4.4FX系列PLC的軟元件

4.4.1概述1.輸入繼電器（X）在PLC內(nèi)部，與輸入端子相連的輸入繼電器是光電隔離的電子繼電器，采用八進制編號，用無數(shù)個常開和常閉觸點。輸入繼電器不能用程序驅(qū)動。4.4.2軟元件2.輸出繼電器（Y）輸出繼電器采用八進制編號，有內(nèi)部觸點和外部輸出觸點（繼電器觸點、雙向可控硅、晶體管等輸出元件）之分，由程序驅(qū)動。在PLC內(nèi)部，外部輸出觸點與輸出端子相連，向外部負載輸出信號，且一個輸出繼電器只有一個常開型外部輸出觸點。輸出繼電器有無數(shù)個內(nèi)部常開和常閉觸點，編程時可隨意使用。FX2N系列PLC的輸入、輸出繼電器元件號如上。4.4.2軟元件3.輔助繼電器（M）由內(nèi)部軟元件的觸點驅(qū)動,常開和常閉觸點使用次數(shù)不限，但不能直接驅(qū)動外部負載,采用十進制編號。通用輔助繼電器M0～M499（500點）掉電保持輔助繼電器M500～M1023（524點）特殊輔助繼電器M8000～M8255（256點）只能利用其觸點的特殊輔助繼電器可驅(qū)動線圈的特殊輔助繼電器通用輔助繼電器與掉電保持用輔助繼電器的比例，可通過外設設定參數(shù)進行調(diào)整。4.4.2軟元件只能利用其觸點的特殊輔助繼電器M8000：運行監(jiān)控用，PLC運行時M8000接通。M8002：僅在運行開始瞬間接通的初始脈沖特殊輔助繼電器。M8012：產(chǎn)生100ms時鐘脈沖的特殊輔助繼電器。可驅(qū)動線圈的特殊輔助繼電器M8030：鋰電池電壓指示燈特殊繼電器。M8033：PLC停止時輸出保持特殊輔助繼電器。M8034：禁止全部輸出特殊輔助繼電器。M8039：定時掃描特殊輔助繼電器。4.狀態(tài)（S）狀態(tài)是對工序步進型控制進行簡易編程的內(nèi)部軟元件，采用十進制編號。與步進指令STL配合使用；狀態(tài)有無數(shù)個常開觸點與常閉觸點，編程時可隨意使用；狀態(tài)不用于步進階梯指令時，可作輔助繼電器使用。狀態(tài)同樣有通用狀態(tài)和掉電保持用狀態(tài)，其比例分配可由外設設定。4.4.2軟元件5.狀態(tài)（S）狀態(tài)有五種類型：初始狀態(tài)S0～S9共10點回零狀態(tài)S10～S19共10點通用狀態(tài)S20～S499共480點保持狀態(tài)S500～S899共400點報警用狀態(tài)S900～S999共100點4.4.2軟元件6.定時器（T）定時器實際是內(nèi)部脈沖計數(shù)器，可對內(nèi)部1ms、10ms和100ms時鐘脈沖進行加計數(shù)，當達到用戶設定值時，觸點動作。定時器可以用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù)k或H作為設定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容作為設定值。普通定時器（T0～T245）100ms定時器T0～T199共200點，設定范圍0.1～3276.7s；10ms定時器T200～T245共46點，設定范圍0.01～327.67s。積算定時器（T246～T255）1ms定時器T246～T249共4點，設定范圍0.001～32.767s；100ms定時器T250～T255共6點，設定范圍為0.1～3276.7s。4.4.2軟元件表4-14 FX系列PLC的定時器普通定時器的工作原理設定值K、H或D觸點動作T10T10100ms時鐘脈沖驅(qū)動T10K123X0T10Y1相等比較器T1012.3s加法計數(shù)器延時觸點T250設定值K計數(shù)器1100ms時鐘脈沖X2X1觸點動作Tx相等比較器積算定時器的工作原理RSTT250K345X1X2T250Y1T2507.計數(shù)器（C）計數(shù)器可分為通用計數(shù)器和高速計數(shù)器。16位通用加計數(shù)器，C0～C199共200點，設定值：1～32767。設定值K0與K1含義相同，即在第一次計數(shù)時，其