《電氣控制與可編程控制器技術(shù)》電子課件6前半部分

《電氣控制與可編程控制器技術(shù)》電子課件6前半部分contents目錄引言電氣控制基礎(chǔ)可編程控制器基礎(chǔ)可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計可編程控制器通信系統(tǒng)實例分析與實驗操作01引言電氣控制基本概念電氣控制是指在電氣系統(tǒng)中，通過控制電器的工作狀態(tài)，實現(xiàn)對機械運動、生產(chǎn)過程等的自動控制?？删幊炭刂破骱喗榭删幊炭刂破鳎≒LC）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(yīng)用而設(shè)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(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。電氣控制與可編程控制器概述本課程主要介紹電氣控制的基本原理、常用電器元件、基本控制電路以及可編程控制器的原理、編程和應(yīng)用等方面的知識。課程內(nèi)容通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電氣控制的基本知識和基本技能，熟悉常用電器元件的選用、整定和維護方法，掌握基本控制電路的分析和設(shè)計方法，了解可編程控制器的原理和應(yīng)用，能夠編寫簡單的PLC程序并調(diào)試運行。課程目標(biāo)課程內(nèi)容與目標(biāo)本課程是一門實踐性很強的課程，建議學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中注重理論與實踐相結(jié)合，多做實驗、多動手，加深對理論知識的理解和掌握。學(xué)習(xí)方法建議學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中按照課程進度安排，有計劃地進行預(yù)習(xí)、聽課、復(fù)習(xí)和作業(yè)等學(xué)習(xí)活動。同時，要積極參與課堂討論和實驗活動，多與同學(xué)和老師交流學(xué)習(xí)心得和體會，以便更好地掌握課程內(nèi)容和提高學(xué)習(xí)效果。學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)方法與建議02電氣控制基礎(chǔ)

電氣控制原理電氣控制的基本概念利用電氣設(shè)備和元器件，對生產(chǎn)機械或生產(chǎn)過程進行控制和保護，實現(xiàn)自動化或半自動化。電氣控制的主要任務(wù)保證生產(chǎn)機械或生產(chǎn)過程按照預(yù)定的要求進行工作，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，減輕勞動強度，保障安全生產(chǎn)。電氣控制的基本原理基于電路理論、電磁學(xué)原理和自動控制原理，通過控制電氣設(shè)備和元器件的工作狀態(tài)，實現(xiàn)對生產(chǎn)機械或生產(chǎn)過程的控制。開關(guān)元件保護元件控制元件執(zhí)行元件電氣控制元件01020304包括刀開關(guān)、組合開關(guān)、按鈕開關(guān)等，用于接通或斷開電路。如熔斷器、熱繼電器等，用于保護電路和設(shè)備免受過載、短路等故障的損害。如接觸器、繼電器等，用于控制電氣設(shè)備和元器件的工作狀態(tài)。如電動機、電磁閥等，用于驅(qū)動生產(chǎn)機械或執(zhí)行控制命令。由電氣控制元件組成的電路，用于實現(xiàn)對生產(chǎn)機械或生產(chǎn)過程的控制。電氣控制電路的基本概念包括電路圖分析、邏輯代數(shù)分析、狀態(tài)圖分析等，用于理解電路的工作原理和性能特點。電氣控制電路的分析方法如電動機控制電路、機床控制電路等，通過分析典型電路，掌握電氣控制電路的設(shè)計和應(yīng)用方法。典型電氣控制電路分析介紹常見的電路故障及其原因，提供故障排除的方法和步驟。電氣控制電路的故障分析與排除電氣控制電路分析03可編程控制器基礎(chǔ)可編程控制器（PLC）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(yīng)用而設(shè)計?？删幊炭刂破鞯亩x可靠性高，抗干擾能力強；編程簡單，使用方便；功能完善，通用性強；設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少；維護方便，容易改造?？删幊炭刂破鞯奶攸cPLC已廣泛應(yīng)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)保及文化娛樂等各個行業(yè)?？删幊炭刂破鞯膽?yīng)用領(lǐng)域可編程控制器概述03可編程控制器的性能指標(biāo)主要包括I/O點數(shù)、掃描速度、存儲容量、指令種類和數(shù)量、通信功能等。01可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)主要包括中央處理器（CPU）、存儲器、輸入輸出接口電路、電源等部分。02可編程控制器的工作原理采用循環(huán)掃描的工作方式，即每一個掃描周期包括輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。可編程控制器結(jié)構(gòu)與工作原理主要包括梯形圖（LAD）、指令表（IL）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)化文本（ST）等五種編程語言。PLC的指令系統(tǒng)非常豐富，包括基本指令、功能指令和特殊指令等。其中，基本指令主要用于實現(xiàn)基本的邏輯控制功能，如與、或、非等；功能指令則用于實現(xiàn)一些特殊的控制功能，如數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)處理、通信等；特殊指令則針對某些特定的PLC型號或功能模塊而設(shè)計。為了方便用戶進行PLC編程，各大PLC廠商都提供了相應(yīng)的編程軟件，如Siemens的STEP7、Mitsubishi的GXDeveloper等。這些編程軟件通常都支持多種編程語言，并提供了豐富的編程工具和調(diào)試功能?？删幊炭刂破鞯木幊陶Z言可編程控制器的指令系統(tǒng)可編程控制器的編程軟件可編程控制器編程語言與指令系統(tǒng)04可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計確定系統(tǒng)方案根據(jù)控制要求，確定系統(tǒng)的控制方案，包括硬件配置、軟件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試等。分配I/O點根據(jù)控制要求，為PLC分配輸入/輸出點，并設(shè)計I/O接線圖。系統(tǒng)調(diào)試與運行將設(shè)計好的程序下載到PLC中，進行系統(tǒng)調(diào)試和運行，確保系統(tǒng)滿足控制要求。明確控制要求充分了解被控對象的工藝過程和機械運動情況，明確控制任務(wù)和控制要求。選擇合適的PLC型號根據(jù)系統(tǒng)控制要求、I/O點數(shù)、存儲容量、掃描速度等因素，選擇合適的PLC型號。設(shè)計程序根據(jù)控制要求和系統(tǒng)方案，設(shè)計PLC程序，并進行模擬調(diào)試。010203040506系統(tǒng)設(shè)計原則與步驟根據(jù)被控對象的控制要求，估算所需的輸入點數(shù)，包括開關(guān)量輸入、模擬量輸入等。輸入點數(shù)估算根據(jù)被控對象的控制要求，估算所需的輸出點數(shù)，包括開關(guān)量輸出、模擬量輸出等。輸出點數(shù)估算根據(jù)估算的輸入/輸出點數(shù)，為PLC分配具體的I/O點，并設(shè)計I/O接線圖。同時，要注意留出一定的備用點數(shù)，以便日后擴展或修改。I/O點數(shù)分配輸入/輸出點數(shù)估算與分配VS根據(jù)被控對象的控制要求和系統(tǒng)方案，繪制程序流程圖。程序流程圖應(yīng)清晰、簡潔地反映出控制過程和邏輯關(guān)系。程序設(shè)計方法根據(jù)程序流程圖和控制要求，采用合適的程序設(shè)計方法進行編程。常用的程序設(shè)計方法包括順序控制設(shè)計法、功能圖設(shè)計法、邏輯設(shè)計法等。在編程過程中，要注意遵循PLC的編程規(guī)范和技巧，以提高程序的可靠性和可讀性。程序流程圖繪制程序流程圖繪制與程序設(shè)計方法05可編程控制器通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)通常由信源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿等部分組成。通信基本概念通信是指信息從發(fā)送者傳輸?shù)浇邮照叩倪^程，涉及信號傳輸、編碼解碼、調(diào)制解調(diào)等技術(shù)。通信方式分類根據(jù)信息傳輸方式的不同，通信可分為串行通信和并行通信；根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向的不同，通信可分為單工、半雙工和全雙工通信。通信基礎(chǔ)知識可編程控制器（PLC）通信接口包括RS232、RS485、以太網(wǎng)等，用于連接PLC與其他設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)。通信接口種類通信協(xié)議是指通信雙方為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸而約定的一組規(guī)則和約定，包括數(shù)據(jù)格式、傳輸速率、傳輸方式、檢糾錯方式等。通信協(xié)議概念PLC通信中常見的協(xié)議有Modbus、Profibus、Profinet、EtherNet/IP等，這些協(xié)議各有特點，適用于不同的應(yīng)用場景。常見通信協(xié)議可編程控制器通信接口與通信協(xié)議ABCD網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)PLC網(wǎng)絡(luò)通信通常采用星型、樹型、環(huán)型等拓撲結(jié)構(gòu)，其中星型結(jié)構(gòu)最為常見。網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備PLC網(wǎng)絡(luò)通信需要使用交換機、路由器、集線器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和交換。網(wǎng)絡(luò)通信安全為了保證PLC網(wǎng)絡(luò)通信的安全性和穩(wěn)定性，需要采取一系列安全措施，如訪問控制、數(shù)據(jù)加密、防火墻等。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議PLC網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議包括TCP/IP、UDP、ICMP等，這些協(xié)議是實現(xiàn)PLC網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)?？删幊炭刂破骶W(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)06實例分析與實驗操作控制要求分析主電路設(shè)計控制電路設(shè)計電路調(diào)試與故障排除實例分析：電動機正反轉(zhuǎn)控制電路設(shè)計明確電動機正反轉(zhuǎn)的功能需求，如啟動、停止、轉(zhuǎn)向等。設(shè)計控制電路，實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)控制，包括按鈕、繼電器等控制元件的選型和接線。根據(jù)控制要求，設(shè)計主電路，包括電源、電動機、接觸器等元件的選型和接線。對設(shè)計好的電路進行調(diào)試，檢查各元件的工作狀態(tài)，排除可能出現(xiàn)的故障。實驗操作：基本指令練習(xí)及程序設(shè)計實驗學(xué)習(xí)PLC的基本指令，如LD、AND、OR、OUT等，了解指令的功能和使用方法。根據(jù)實驗要求，設(shè)計簡單的PLC程序，實現(xiàn)基本的控制功能。將設(shè)計好的程序下載到PLC中，進行調(diào)試和運行，觀察程序的控制效果。根據(jù)實驗結(jié)果，撰寫實驗報告，總結(jié)實驗經(jīng)驗和不足之處?；局噶顚W(xué)習(xí)程序設(shè)計實驗程序調(diào)試與運行實驗報告撰寫ABCD實驗操作：功能指令練習(xí)及程序設(shè)計實驗功能指令學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)PLC的功能指令，如定時器、計數(shù)器、移位寄存器等，了解指令的功能和使用方法。程序調(diào)試與優(yōu)化對設(shè)計好的程序進行調(diào)試和優(yōu)化，提高程序的控制精度和穩(wěn)定性。程序設(shè)計實驗根據(jù)實驗要求，設(shè)計復(fù)雜的PLC程序，實現(xiàn)多種控制功能的組合。實驗報告撰寫根據(jù)實驗結(jié)果，撰寫實驗報告，總