S7-1200-PLC應用基礎課件第1章-電氣控制與PLC基本知識

第1章電氣控制與PLC基本知識摘要ABSTRACT本章主要介紹電氣控制技術的一些基礎知識。包括生產(chǎn)實際中最常用的低壓電器的結構、工作原理、主要技術參數(shù)、選擇等；簡單介紹了電氣控制系統(tǒng)設計的基本知識，繼電-接觸器控制常用基本控制線路；并介紹PLC的產(chǎn)生、發(fā)展、結構以及工作原理等，對其與繼電-接觸器控制系統(tǒng)作以簡單的比較；最后簡要介紹TIA博途軟件、軟件的安裝及軟件安裝常見問題。1357目錄CONTENTS常用低壓電器PLC的硬件組成基本控制線路PLC概述2468PLC控制系統(tǒng)與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的比較電氣控制系統(tǒng)的設計PLC的工作原理TIA博途軟件常用低壓電器電器定義：電器是一種能根據(jù)外界的信號和要求，手動或自動地接通或斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實現(xiàn)電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測，變換和調(diào)節(jié)用的電氣設備。

簡言之，電器就是一種能控制電的工具。低壓電器：用于交流1200V、直流1500V級以下的電路中起通斷、保護、控制或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品。常用低壓電器：開關電器、熔斷器、接觸器、繼電器、主令電器等。第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分開關電器熔斷器接觸器繼電器主令電器常用低壓電器1.開關電器

開關電器廣泛應用于配電系統(tǒng)和拖動控制系統(tǒng)，用做電源的隔離、電氣設備的保護和控制。常用的開關電器有刀開關和低壓斷路器。刀開關圖形及文字符號HK2系列刀開關的結構和外形圖1.開關電器定義又稱自動空氣斷路器或稱自動空氣開關,是一種既有手動開關作用又能自動進行欠壓、失壓、過載和短路保護的電器。低壓斷路器分類單極、雙極、三極、四極4種。作用可用于電源電路、照明電路、電動機主電路的分合及保護等。品種品種繁多，典型產(chǎn)品有DZ10系列、DZ20系列、3VE系列、DZ47-63系列等。DZ47-63系列低壓斷路器圖

1.開關電器——低壓斷路器斷路器圖形及文字符號1.開關電器——低壓斷路器工作原理

1-分閘彈簧2-主觸點3-傳動桿4-鎖扣5-軸6-過電流脫扣器7-熱脫扣器8-欠壓失壓脫扣器9-分勵脫扣器

額定電壓：斷路器長期工作時的允許電壓。

額定電流：脫扣器允許長期通過的電流。如果電路中流過的電流大于額定電流一定量時，脫扣器動作，斷開主觸點。

殼架等級額定電流：殼架中能安裝的最大脫扣器的額定電流。

通斷能力：能夠接通和分斷短路電流的能力。

保護特性：斷路器動作時間與動作電流的關系。1.開關電器——低壓斷路器主要技術參數(shù)第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分開關電器熔斷器接觸器繼電器主令電器常用低壓電器2.熔斷器定義熔斷器是一種應用廣泛簡單有效的保護電器之一。熔斷器組成熔斷器主要由熔體和絕緣底座組成。作用原理其主體是低熔點的金屬絲或金屬薄片制成的熔體，串聯(lián)在被保護的電路中。在正常情況下，熔體相當于一根導線，當發(fā)生短路或過載時熔體因過熱熔化而切斷電路，從而保護電器設備的安全。選用熔斷器對輕度過載反應遲鈍，一般只能作短路保護用。2.熔斷器RL1、RT18熔斷器熔斷器圖形及文字符號

2.熔斷器常用熔體的安秒特性熔體通過電流/A

1.25IN

1.6IN

1.8IN

2IN

2.5IN

3IN

4IN

8IN

熔斷時間/s

∞360012004084.52.512.熔斷器

額定電壓：熔斷器長期工作時能夠正常工作的電壓。

額定電流：熔斷器長期工作時允許通過的最大電流。熔斷器是起保護作用的，負載正常工作時，電流是基本不變的，熔斷器的熔體要根據(jù)負載的額定電流進行選擇，只有選擇合適的熔體，才能起到保護作用。

極限分斷能力：熔斷器在規(guī)定的額定電壓下能夠分斷的最大電流值。它取決于熔斷器的滅弧能力，與熔體的額定電流無關。主要技術參數(shù)第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分開關電器熔斷器接觸器繼電器主令電器常用低壓電器3.接觸器

定義用來自動地接通或斷開主電路或大電流控制電路的自動控制電器。接觸器分類交流接觸器、直流接觸器。組成電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧室、其他部分優(yōu)點控制容量大、低電壓釋放保護、壽命長、能遠距離控制等優(yōu)點。3.接觸器

結構及工作原理

接觸器的線圈和靜鐵芯固定不動，當線圈得電時，鐵芯線圈產(chǎn)生電磁吸力，將動鐵芯吸合，由于動觸頭與鐵芯固定在同一根軸上的，因此動鐵芯帶動動觸頭運動，與靜觸頭接觸，使電路接通。當線圈斷電時，吸力消失，動鐵芯依靠反作用彈簧的作用而復位，動觸頭斷開，電路被切斷。3.接觸器

主要技術參數(shù)

接觸器的主要技術參數(shù)有極數(shù)和電流種類、額定工作電壓、額定工作電流（或額定控制功率）、線圈額定電壓、線圈的起動功率和吸持功率、額定通斷能力、允許操作頻率、機械壽命和電壽命、使用類別等。交流接觸器圖

接觸器圖形及文字符號

3.接觸器

接觸器的類型：根據(jù)電路中負載電流的種類進行選擇。交流負載應選用交流接觸器，直流負載應選擇直流接觸器。

額定工作電壓：接觸器的額定工作電壓應等于或大于負載的額定電壓。

額定工作電流：被選用的接觸器的額定工作電流應不小于負載電路的額定電流。

線圈工作電壓和輔助觸頭容量：如果控制線路比較簡單，所用接觸器的數(shù)量較少，則交流接觸器的線圈電壓一般直接選用380V或220V。如果控制線路比較復雜，使用的電器又比較多，為了安全起見，線圈額定電壓可選低一些。接觸器的選擇第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分開關電器熔斷器接觸器繼電器主令電器常用低壓電器4.繼電器

定義繼電器組成繼電器一般由感測機構、中間機構和執(zhí)行機構三個基本部分組成。繼電器是一種根據(jù)電量（電壓、電流等）或非電量（溫度、時間、轉速等）的變化使觸點動作，接通或斷開控制回路，以實現(xiàn)自動控制和保護的電器。4.繼電器

繼電器與接觸器的區(qū)別一般用于控制回路中，控制小電流電路，觸點額定電流一般不大于5A，所以不加滅弧裝置。一般用于主回路中，控制大電流電路，主觸點額定電流一般不小于5A，需加滅弧裝置。其次，接觸器一般只能對電壓的變化作出反應，而各種繼電器可以在相應的各種電量或非電量作用下動作。繼電器接觸器4.繼電器

按用途分：控制繼電器、保護繼電器。

按原理分：電磁式、感應式、熱繼電器、機械式、電動式和電子式等。

按參數(shù)分：電流、電壓、時間、速度、壓力等。

按動作時間分：瞬時繼電器、延時繼電器。

按輸出形式分：有觸點、無觸點。繼電器的分類4.繼電器

電磁式繼電器

定義：電磁式繼電器是以電磁力為驅動力的繼電器，是自動控制電路中用得最多的一種繼電器。組成：繼電器一般由感測機構、中間機構和執(zhí)行機構三個基本部分組成。

分類：主要可分為電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器。4.繼電器——電磁式繼電器

電流繼電器

繼電器圖形及文字符號電壓繼電器

小型繼電器

4.繼電器——電磁式繼電器

結構與工作原理

電流繼電器：線圈串聯(lián)在被測量的電路中，以反映電路電流的變化。線圈匝數(shù)少、線徑粗、線圈阻抗小。電壓繼電器：根據(jù)線圈兩端電壓大小而接通或斷開的繼電器。線圈匝數(shù)多、線徑細、線圈阻抗大，并聯(lián)在電路中。

中間繼電器：在結構上是一個電壓繼電器，但它的觸點數(shù)多、觸點容量大。與接觸器動作原理基本相同。4.繼電器——電磁式繼電器

電磁式繼電器的選擇

先了解必要的條件，控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；被控制電路中的電壓和電流；被控電路需要幾組、什么形式的觸點。選用繼電器時，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)。

確定使用條件后，可查找相關資料，確定需要繼電器的型號和規(guī)格。注意控制柜的容積，若用于一般用途，除考慮控制柜容積外，小型繼電器主要考慮安裝布局。

要注意交流與直流之分。4.繼電器

時間繼電器

定義：感測機構在感受外界信號后，經(jīng)過一段時間才能使執(zhí)行機構動作的繼電器，稱為時間繼電器。分類：主要有電子式、數(shù)字式和空氣阻尼式。

延時方式：有通電延時和斷電延時兩種。4.繼電器——時間繼電器

電子式時間繼電器4.繼電器——時間繼電器

圖形及文字符號4.繼電器

熱繼電器

熱繼電器是一種具有反時限過載保護特性的過電流繼電器，廣泛用于電動機的過載保護，也可以用于其它電氣設備的過載保護。熱繼電器圖形及文字符號4.繼電器——熱繼電器

結構和工作原理1-主雙金屬片2-電阻絲3-導板

4-補償雙金屬片5-螺釘6-推桿

7-靜觸頭8-動觸頭9-復位按鈕10-調(diào)節(jié)凸輪11-彈簧熱繼電器主要由感溫元件、觸頭系統(tǒng)、動作機構、復位按鈕、電流調(diào)節(jié)裝置、溫度補償元件等組成。感溫元件由雙金屬片及繞在雙金屬片外面的電阻絲組成。雙金屬片是由兩種膨脹系數(shù)不同的金屬以機械碾壓的方式而成為一體的。4.繼電器——熱繼電器

應按實際安裝情況選擇熱繼電器的安裝方式。

原則上熱繼電器的額定電流應按電動機的額定電流選擇。在不頻繁起動的場合，要保證熱繼電器在電動機起動過程中不產(chǎn)生誤動作。

對于三角形接法電動機，應選用帶斷相保護裝置的熱繼電器。當電動機工作于重復短時工作制時，要注意確定熱繼電器的允許操作頻率。選用4.繼電器

固態(tài)繼電器

固態(tài)繼電器SSR（SolidStateRelay）是采用固體半導體元件組裝而成的一種無觸點開關器件。

固態(tài)繼電器具有控制功率小、開關速度快、工作頻率高、使用壽命長等特點。4.繼電器——固態(tài)繼電器

按切換負載性質分：直流固態(tài)繼電器、交流固態(tài)繼電器。

按輸入與輸出之間的隔離分：光電隔離固態(tài)繼電器、磁隔離固態(tài)繼電器。

按控制觸發(fā)信號方式分：過零型、非過零型、源觸發(fā)型、無源觸發(fā)型。分類4.繼電器——固態(tài)繼電器

固態(tài)繼電器的選擇應根據(jù)負載的類型來確定，并要采取有效的保護。輸出端采用RC浪涌吸收回路或非線性壓敏電阻吸收瞬變電壓。過電流保護應采用專門保護半導體器件的熔斷器。安裝時采取相應的散熱方式。

切忌負載側兩端短路。使用注意事項第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分開關電器熔斷器接觸器繼電器主令電器常用低壓電器5.主令電器定義主令電器是自動控制系統(tǒng)中用于發(fā)送控制指令的電器。主令電器分類常用的主令電器有控制按鈕、行程開關、接近開關、光電開關等5.主令電器控制按鈕及指示燈

定義：控制按鈕是發(fā)出控制指令和信號的電器，是一種手動而且一般可以自動復位的主令電器。

分類旋轉式控制鈕用于；鈕，；；還有指示燈式控制鈕，在透明的按鈕內(nèi)裝入指示燈，用作信號指示等普通控制按鈕：用于通常的啟動、停止等。旋轉式控制鈕：用于選擇工作方式。鑰匙式控制鈕：為了安全起見，需用鑰匙插入方可操作。緊急式控制鈕：控制鈕裝有突出的蘑菇形鈕帽，以便于緊急操作。指示燈式控制鈕：在透明的按鈕內(nèi)裝入指示燈，用作信號指示等。5.主令電器——控制按鈕及指示燈結構和工作原理控制按鈕的結構由鈕帽、復位彈簧、動觸點、動斷靜觸點、動合靜觸點和外殼等組成。為了表明按鈕的作用，避免誤操作，通常將鈕帽做成不同的顏色以示區(qū)別，其顏色一般有紅、綠、黃、藍、白、黑等。5.主令電器——控制按鈕及指示燈控制按鈕圖

圖形及文字符號

5.主令電器行程開關

定義：依據(jù)生產(chǎn)機械的行程發(fā)出命令以控制其運行方向或行程長短的主令電器，稱為行程開關。行程開關

圖形及文字符號

5.主令電器——行程開關

分類：行程開關的種類很多，其主要變化在于傳動操作方式和傳動頭形式的變化。工作原理：行程開關的工作原理與控制按鈕類似，只是其用運動部件上的撞塊來碰撞行程開關的推桿，而按鈕是人操作。

選用：主要依據(jù)生產(chǎn)機械運行方式、開關安裝位置確定傳動頭形式，依據(jù)開關安裝環(huán)境確定是否有防水、高溫、防爆等其他條件。5.主令電器接近開關

定義：接近開關是一種無接觸式物體檢測裝置，又稱為無觸點行程開關。接近開關

圖形及文字符號

5.主令電器——接近開關

組成：由信號發(fā)生機構（感測機構）、震蕩器、檢測器、鑒幅器和輸出電路組成。工作原理：當被測物接近其工作面并達到一定距離時，不論檢測物體是運動的還是靜止的，接近開關都會自動地發(fā)出物體接近而“動作”的信號，而不像機械式行程開關那樣需施以機械力。

特點：既有行程開關、微動開關的特性，又具有傳感器的性能，且動作可靠、性能穩(wěn)定、頻率響應快、使用壽命長、抗干擾能力強，并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。5.主令電器——接近開關

外形結構：方型、圓柱型、槽型等。

種類：電感式、電容式、霍爾式等。

檢測距離：幾毫米～幾十毫米。

電源：直流、交流。

輸出形式：NPN、PNP、兩線、三線等。

輸出狀態(tài)：常開、常閉、一常開一常閉等。選擇5.主令電器光電開關

定義：光電開關又稱為無接觸檢測和控制開關。組成：一般是由投光器和受光器組成，光傳感系統(tǒng)根據(jù)需要，有的是投光器和受光器互相分離（對射式）；有的是投光器和受光器組成一體（反射式）。

工作原理：它是利用物質對光束的遮蔽、吸收或反射等作用，對物體的位置、形狀、標志、符號等進行檢測。

優(yōu)點：體積小、功能多、壽命長、功耗低、精度高、響應速度快、檢測距離遠等優(yōu)點。5.主令電器——光電開關

外形結構：方型、圓柱型、槽型等。

檢出方式：擴散反射式、鏡片反射式、對射式、槽型等。

檢測距離：幾厘米～幾十米。

電源：直流、交流。

輸出形式：NPN、PNP、繼電器等。

輸出狀態(tài)：常開、常閉、一常開一常閉等。選擇光電開關電氣控制系統(tǒng)的設計電氣控制系統(tǒng)由各種電器元件按照一定的要求連接而成。電氣控制系統(tǒng)圖是根據(jù)國家電氣制圖標準，用規(guī)定的圖形符號、文字符號以及規(guī)定的畫法繪制的。常用的電氣控制系統(tǒng)圖有電氣原理圖、電器元件布置圖、電氣安裝接線圖、功能圖、電器元件明細表等。電氣控制系統(tǒng)圖是根據(jù)國家電氣制圖標準，用規(guī)定的圖形符號、文字符號以及規(guī)定的畫法繪制的。第一部分第二部分第三部分第四部分電氣控制系統(tǒng)圖中的圖形符號和文字符號電氣原理圖電器元件布置圖電氣安裝接線圖電氣控制系統(tǒng)的設計1.電氣控制系統(tǒng)圖中的圖形符號和文字符號電氣控制系統(tǒng)圖圖形符號文字符號一般符號符號要素限定符號常用的非電操作控制的動作符號（如機械控制符號）等組成?；疚淖址栞o助文字符號1.電氣控制系統(tǒng)圖中的圖形符號和文字符號

符號尺寸大小、線條粗細依國家標準可放大與縮小，但在同一張圖樣中，同一符號的尺寸應保持一致，各符號間及符號本身比例應保持不變。

標準中示出的符號方位，在不改變符號含義的前提下，可根據(jù)圖面布置的需要旋轉，或成鏡像位置，但文字和指示方向不得倒置。大多數(shù)符號都可以附加上補充說明標記。

有些具體器件的符號由設計者根據(jù)國家標準的符號要素、一般符號和限定符號組合而成。運用圖形符號繪制電氣系統(tǒng)圖注意事項1.電氣控制系統(tǒng)圖中的圖形符號和文字符號文字符號的原則

在不違背國家標準文字符號編制原則的條件下，可采用國家標準中規(guī)定的電氣技術文字符號。

在優(yōu)先采用基本和輔助文字符號的前提下，可補充國家標準中未列出的雙字母文字符號和輔助文字符號。文字符號應按有關電氣名詞術語國家標準或專業(yè)標準中規(guī)定的英文術語縮寫而成。基本文字符號不得超過兩個字母，輔助文字符號一般不能超過三個字母。

因拉丁字母“I”和“O”易同阿拉伯數(shù)字“1”和“0”混淆，不允許單獨作為文字符號使用。第一部分第二部分第三部分第四部分電氣控制系統(tǒng)圖中的圖形符號和文字符號電氣原理圖電器元件布置圖電氣安裝接線圖電氣控制系統(tǒng)的設計2.電氣原理圖

電氣原理圖是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的工作原理，采用電器元件展開的形式，利用圖形符號和項目代號表示電路各電器元件中導電部件和接線端子聯(lián)接關系的電路圖。三相籠型感應電動機可逆運行電氣原理圖2.電氣原理圖

原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分。

控制系統(tǒng)內(nèi)的全部電機、電器和其他機械的帶電部件，都應在原理圖中表示出來。原理圖中各電器元件不畫實際的外形圖，而采用國家規(guī)定的統(tǒng)一標準圖形符號和文字符號。

原理圖中，各個電器元件和部件在控制線路中的位置，應根據(jù)便于閱讀的原則安排。同一電器元件的各個部件可以不畫在一起。電氣原理圖的繪制原則2.電氣原理圖

圖中元件、器件和設備的可動部分，都按沒有通電和沒有外力作用時的開閉狀態(tài)畫出。

原理圖的繪制應布局合理、排列均勻，為了便于看圖，可以水平布置，也可以垂直布置。

電器元件應按功能布置，并盡可能按工作順序排列，其布局順序應該是從上到下，從左到右。電路垂直布置時，類似項目宜橫向對齊；水平布置時，類似項目應縱向對齊。

電氣原理圖中，有直接聯(lián)系的交叉導線連接點，要用黑圓點表示。電氣原理圖的繪制原則第一部分第二部分第三部分第四部分電氣控制系統(tǒng)圖中的圖形符號和文字符號電氣原理圖電器元件布置圖電氣安裝接線圖電氣控制系統(tǒng)的設計3.電器元件布置圖

電器元件布置圖

電器元件布置圖主要是用來詳細表明電氣原理圖中所有電器元件的實際安裝位置，為生產(chǎn)機械電氣設備的制造、安裝提供必要的資料。3.電器元件布置圖

體積大和較重的電器設備、元器件應安裝在電器安裝板的下方，而發(fā)熱元器件應安裝在電器安裝板的上面。

強電、弱電應分開，弱電應加屏蔽，以防止外界干擾。

需要經(jīng)常維護、檢修、調(diào)整的電器元件安裝位置不宜過高或過低。

電器元件的布置應考慮整齊、美觀、對稱。外形尺寸與結構類似的電器安裝在一起，以利安裝和配線。電器元件布置不宜過密，應留有一定間距。

留有一定的備用器件和位置，以利修改。繪制注意事項第一部分第二部分第三部分第四部分電氣控制系統(tǒng)圖中的圖形符號和文字符號電氣原理圖電器元件布置圖電氣安裝接線圖電氣控制系統(tǒng)的設計4.電氣安裝接線圖

電氣安裝接線圖

根據(jù)電氣原理圖和電器元件布置圖進行繪制。用來表明電氣設備或裝置之間的接線關系，清楚的表明電氣設備外部元件的相對位置及它們之間的電氣連接，是實際安裝布線的依據(jù)。4.電氣安裝接線圖

各電器元件均按實際安裝位置繪出，元件所占圖面按實際尺寸以統(tǒng)一比例繪制，盡可能符合實際情況。

各電器元件的所有帶電部件均畫在一起，并用點劃線框起來，即采用集中表示法。各電器元件的圖形符號和文字符號必須與電氣原理圖一致，并符合國家標準。

各電器元件上凡是需接線的部件端子都應繪出，并予以編號，各接線端子的編號必須與電氣原理圖上的導線編號相一致。電氣原理圖的繪制原則4.電氣安裝接線圖

電氣安裝接線圖一律采用細實線。成束的接線可用一條實線表示。接線很少時，可直接畫出電器元件間的接線方式；接線很多時，接線方式用符號標注在電器元件的接線端，表明接線的線號和走向，可以不畫出兩個元件間的接線。

在接線圖中應當標明配線用的電線型號、規(guī)格、標稱截面。穿管或成束的接線還應標明穿管的種類、內(nèi)徑、長度及接線根數(shù)、接線編號等。

安裝底板內(nèi)外的電器元件之間的連線需要通過接線端子板連接。

注明有關接線安裝的技術條件。電氣原理圖的繪制原則第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分自鎖與互鎖控制線路順序控制線路點動與連續(xù)控制線路多地控制線路往復循環(huán)控制線路基本控制線路

控制線路類型很多，有的初看上去電器元件繁多、結構復雜，但實際上大多數(shù)線路都由一些基本控制線路組成。1.自鎖與互鎖控制線路自鎖控制線路

主電路中斷路器QF起手動開關和短路保護作用，接觸器KM控制電動機起動、停止，熱繼電器FR用作過載保護?？刂齐娐分械腇U1用作控制電路的短路保護，SB1為停止按鈕，SB2為啟動按鈕。三相籠型感應電動機單向運行電氣控制線路1.自鎖與互鎖控制線路互鎖控制線路

KM、KMR為實現(xiàn)正、反轉控制的接觸器，它們的主觸點接線的相序不同，KM按1-2-3相序接線，KMR按3-2-1相序接線，即將1、3兩相對調(diào)，所以兩個接觸器分別工作時，電動機的旋轉方向不一樣，實現(xiàn)電動機的可逆運轉。三相籠型感應電動機實現(xiàn)正、反轉的控制線路第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分自鎖與互鎖控制線路順序控制線路點動與連續(xù)控制線路多地控制線路往復循環(huán)控制線路基本控制線路2.順序控制線路當要求甲接觸器工作后方允許乙接觸器工作，則在乙接觸器線圈電路中串入甲接觸器的動合觸點。當要求乙接觸器線圈斷電后方允許甲接觸器線圈斷電，則將乙接觸器的動合觸點并聯(lián)在甲接觸器的停止按鈕兩端。順序控制線路第二部分第三部分第四部分第五部分順序控制線路點動與連續(xù)控制線路多地控制線路往復循環(huán)控制線路基本控制線路第一部分自鎖與互鎖控制線路3.點動與連續(xù)控制線路

點動控制線路第二部分第三部分第四部分第五部分順序控制線路點動與連續(xù)控制線路多地控制線路往復循環(huán)控制線路基本控制線路第一部分自鎖與互鎖控制線路4.多地控制線路

欲使幾個電器都能控制某接觸器通電，則幾個電器的動合觸點應并聯(lián)后接到接觸器的線圈電路中。欲使幾個電器都能控制某接觸器斷電，則幾個電器的動斷觸點應串聯(lián)后接到接觸器的線圈電路中。電動機兩地控制線路第二部分第三部分第四部分第五部分順序控制線路點動與連續(xù)控制線路多地控制線路往復循環(huán)控制線路基本控制線路第一部分自鎖與互鎖控制線路5.往復循環(huán)控制線路自動往復工作示意圖例：自動往復運動是利用行程開關ST1、ST2來實現(xiàn)的。將ST1安裝在左端需要進行反向的位置A處，ST2安裝在右端需要進行反向的位置B處，機械擋塊安裝在工作臺的運動部件上，工作臺由電動機M拖動。5.往復循環(huán)控制線路自動往復循環(huán)控制線路PLC概述第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分PLC的產(chǎn)生和發(fā)展PLC的定義PLC的特點PLC的應用PLC的分類PLC概述1.PLC的產(chǎn)生和發(fā)展1968年，美國通用汽車公司(GM)提出十項指標。01編程方便，可現(xiàn)場修改程序。02維修方便，采用模塊化結構。03可靠性高于繼電器控制裝置。08輸出可為市電。09通用性強，易于擴展。10用戶程序存儲器容量可擴展到4K。04體積小于繼電器控制裝置。05數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機。06成本可與繼電器控制裝置競爭。07可直接輸入市電。1.PLC的產(chǎn)生和發(fā)展

1969年，美國數(shù)字設備公司(DEC)研制出了世界上第一臺可編程序控制器PDP-14。第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分PLC的產(chǎn)生和發(fā)展PLC的定義PLC的特點PLC的應用PLC的分類PLC概述2.PLC的定義

定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應用而設計。

它采用了可編程序的存儲器，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。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。第二部分第三部分第四部分第五部分PLC的定義PLC的特點PLC的應用PLC的分類PLC概述第一部分PLC的產(chǎn)生和發(fā)展3.PLC的特點可靠性高、抗干擾能力強PLC的特點功能強、應用面廣使用方便、適應性強編程方便易學系統(tǒng)設計、安裝、調(diào)試工作量少維修方便體積小、重量輕、能耗低第二部分第三部分第四部分第五部分PLC的定義PLC的特點PLC的應用PLC的分類PLC概述第一部分PLC的產(chǎn)生和發(fā)展4.PLC的應用

開關量邏輯控制

運動控制

閉環(huán)過程控制

數(shù)據(jù)處理

聯(lián)網(wǎng)通信第二部分第三部分第四部分第五部分PLC的定義PLC的特點PLC的應用PLC的分類PLC概述第一部分PLC的產(chǎn)生和發(fā)展5.PLC的分類分類輸入輸出點(I/O)總數(shù)按性能高低分類：小型機的控制點一般在256點之內(nèi)中型機的控制點一般不大于2048點大型機的控制點一般多于2048點低檔機、中檔機和高檔機按結構形式分類整體式結構：整體式結構的特點是將PLC的基本部件緊湊的安裝在一個標準的機殼內(nèi)模塊式結構：模塊式結構是把PLC系統(tǒng)的各個組成部分按功能分成若干個模塊，插在框架上或基板上通過內(nèi)部總線相連。PLC的硬件組成PLC主要由CPU、存儲器、輸入/輸出、電源和外設等組成。第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分CPU模塊電源模塊輸入/輸出模塊外部設備I/O擴展接口PLC的硬件組成第六部分通信接口模塊1.CPU模塊CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分CPU模塊電源模塊輸入/輸出模塊外部設備I/O擴展接口PLC的硬件組成第六部分通信接口模塊2.電源模塊電源模塊將交流或直流電源轉換成供CPU、存儲器以及所有擴展模塊使用的直流電源。電源模塊PLC一般采用高質量的開關電源，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力比較強。電源模塊的選擇和使用應先計算所需電流的總和，核實電源的負載能力，選擇電源模塊時，還需留有適當?shù)脑Ａ?。第二部分第三部分第四部分第五部分電源模塊輸入/輸出模塊外部設備I/O擴展接口PLC的硬件組成第六部分通信接口模塊第一部分CPU模塊3.輸入/輸出模塊

輸入電路中設有光電隔離、濾波電路，以防止由于輸入觸點抖動或外部干擾脈沖引起錯誤的輸入信號。

每路輸入信號均經(jīng)過光電隔離、濾波，然后送入輸入緩沖器等待CPU采樣，每路輸入信號均有發(fā)光二極管（LED）顯示，指示輸入信號狀態(tài)。輸入模塊的種類有：直流輸入模塊和交流輸入模塊。數(shù)字量輸入模塊3.輸入/輸出模塊——數(shù)字量輸入模塊直流輸入模塊3.輸入/輸出模塊——數(shù)字量輸入模塊交流輸入模塊3.輸入/輸出模塊

輸出模塊的作用是將內(nèi)部的電平信號轉換為外部所需要的電平等級輸出信號，并傳給外部負載。

每個輸出點的輸出電路可以等效成一個輸出繼電器，按負載使用電源的不同，可分為直流輸出、交流輸出和交直流輸出三種；按輸出電路所用的開關器件不同，可分為繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。數(shù)字量輸出模塊3.輸入/輸出模塊——數(shù)字量輸出模塊繼電器輸出模塊3.輸入/輸出模塊——數(shù)字量輸出模塊繼電器輸出模塊3.輸入/輸出模塊——數(shù)字量輸出模塊繼電器輸出模塊3.輸入/輸出模塊——數(shù)字量輸出模塊直流輸出模塊3.輸入/輸出模塊——數(shù)字量輸出模塊交流輸出模塊3.輸入/輸出模塊——數(shù)字量輸出模塊

繼電器輸出模塊的負載電源可以是交流也可以是直流，是有觸點開關，帶負載能力比較強，一般在2A左右，但壽命比無觸點開關要短一些，開關動作頻率也相應低一些。繼電器輸出模塊直流輸出模塊

直流輸出模塊的輸出方式一般為集電極輸出，外加直流負載電源。其帶負載的能力一般每一個輸出點為零點幾安培左右。因晶體管輸出模塊為無觸點輸出模塊，所以使用壽命比較長、響應速度快、可關斷次數(shù)多。交流輸出模塊

交流輸出模塊需要外加交流電源，帶負載能力一般為1A左右，不同型號的外加電壓和帶負載的能力有所不同。雙向晶閘管為無觸點開關，使用壽命較長，反應速度快，可靠性高。3.輸入/輸出模塊

模擬量輸入模塊是把模擬信號轉換成CPU可以接收的數(shù)字量。模擬量輸入模塊又稱A-D模塊，一般輸入模擬信號都為標準的傳感器信號。模擬量輸出模塊是把CPU要輸出的數(shù)字量信號轉換成外部設備可以接收的模擬量（電壓或電流）信號。模擬量輸出模塊又稱D-A模塊，一般輸出的模擬信號都為標準的傳感器信號。輸入模塊輸出模塊模擬量第二部分第三部分第四部分第五部分電源模塊輸入/輸出模塊外部設備I/O擴展接口PLC的硬件組成第六部分通信接口模塊第一部分CPU模塊4.外部設備

外部設備主要有編程器、人機界面、打印機、條形碼掃碼器等。第二部分第三部分第四部分第五部分電源模塊輸入/輸出模塊外部設備I/O擴展接口PLC的硬件組成第六部分通信接口模塊第一部分CPU模塊5.I/O擴展接口擴展接口用于擴展輸入/輸出單元，它使PLC的控制規(guī)模配置得更加靈活。第二部分第三部分第四部分第五部分電源模塊輸入/輸出模塊外部設備I/O擴展接口PLC的硬件組成第六部分通信接口模塊第一部分CPU模塊6.通信接口模塊通信接口模塊是計算機和PLC之間、PLC和PLC之間的通信接口。操作系統(tǒng)的任務：啟動；更新輸入和輸出過程映像；調(diào)用用戶程序；檢測中斷并調(diào)用中斷OB；檢測并處理錯誤；管理存儲區(qū)；與編程設備和其他設備通信。用戶程序的任務：啟動的初始化工作；進行數(shù)據(jù)處理，I/O數(shù)據(jù)交換和工藝相關的控制；對中斷的響應；對異常和錯誤的處理。PLC的工作原理第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分CPU的工作模式過程映像存儲器機制優(yōu)先級與中斷輸入/輸出的處理過程PLC的工作原理1.CPU的工作模式工作模式描述STOP不執(zhí)行用戶程序，可以下載項目，可以強制變量STARTUP執(zhí)行一次啟動OB（如果存在）及其他相關任務RUNCPU重復執(zhí)行程序循環(huán)OB，響應中斷事件S7-1200CPU有3種工作模式：STOP、STARTUP、RUN。1.CPU的工作模式

將物理輸入的狀態(tài)復制到過程映像I區(qū)。

根據(jù)組態(tài)情況將過程映像Q區(qū)初始化為零、上一值或替換值，并將PB、PN和AS-i輸出設為零。初始化非保持性的M存儲器和數(shù)據(jù)塊，并啟用組態(tài)的循環(huán)中斷事件和時鐘事件，執(zhí)行啟動OB。

將所有中斷事件存儲到進入RUN模式后需要處理的隊列中。將過程映像Q區(qū)寫入到物理輸出。CPU的啟動操作1.CPU的工作模式

將過程映像Q區(qū)寫入物理輸出。

將物理輸入的狀態(tài)復制到過程映像I區(qū)。執(zhí)行程序循環(huán)OB。

執(zhí)行自檢診斷。在掃描周期的任何階段，處理中斷和通信。在RUN模式下處理掃描周期第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分CPU的工作模式過程映像存儲器機制優(yōu)先級與中斷輸入/輸出的處理過程PLC的工作原理2.過程映像過程映像是CPU提供的一個內(nèi)部存儲器，用于同步更新物理輸入輸出點的狀態(tài)。過程映像過程映像對I/O點的更新可組態(tài)在每個掃描周期或發(fā)生特定事件觸發(fā)中斷時。第二部分第三部分第四部分第五部分過程映像存儲器機制優(yōu)先級與中斷輸入/輸出的處理過程PLC的工作原理第一部分CPU的工作模式3.存儲器S7-1200CPU提供用于存儲用戶程序、數(shù)據(jù)和組態(tài)的存儲器。類型描述裝載存儲器是非易失性存儲器，用于存儲用戶程序數(shù)據(jù)和組態(tài)等也可以使用外部存儲卡作為裝載存儲器。工作存儲器是易失性存儲器，用于存儲與程序執(zhí)行有關的內(nèi)容無法擴展工作存儲器CPU將與運行相關的程序內(nèi)容從裝載存儲器復制到工作存儲器中。保持性存儲器是非易失性存儲器如果發(fā)生斷電現(xiàn)象或停機時，CPU使用保持性存儲器存儲一定數(shù)量的工作存儲區(qū)數(shù)據(jù)，在啟動運行時恢復這些保持性數(shù)據(jù)。第二部分第三部分第四部分第五部分過程映像存儲器機制優(yōu)先級與中斷輸入/輸出的處理過程PLC的工作原理第一部分CPU的工作模式4.優(yōu)先級與中斷CPU按照OB的優(yōu)先級對其進行處理，高優(yōu)先級的OB可以中斷低優(yōu)先級的OB，最低優(yōu)先級為1（主程序循環(huán)），最高優(yōu)先級為26。當中斷事件出現(xiàn)時，調(diào)用與該事件相關的中斷OB。當中斷程序執(zhí)行完成后返回至產(chǎn)生中斷處繼續(xù)運行程序。優(yōu)先級中斷第二部分第三部分第四部分第五部分過程映像存儲器機制優(yōu)先級與中斷輸入/輸出的處理過程PLC的工作原理第一部分CPU的工作模式5.輸入/輸出的處理過程

PLC一個掃描周期工作過程主要包括兩部分內(nèi)容，一個是處理系統(tǒng)級問題，一個是處理用戶程序。繼電-接觸器控制系統(tǒng)一般由主令電器、接觸器、繼電器等部分組成，其結構簡單易懂，成本低，在工業(yè)控制領域中被長期廣泛使用。PLC控制系統(tǒng)由軟硬件兩部分組成，具有通用性強、軟硬件設計簡便、維護方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC控制系統(tǒng)與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的比較由繼電器等低壓電器組成具有一定邏輯的控制電路，采用硬件接線實現(xiàn)，連線多而復雜，體積較大，一旦控制系統(tǒng)想改變或增加功能都很困難。PLC控制系統(tǒng)采用了計算機技術，系統(tǒng)由軟件和硬件組成，通過編程來實現(xiàn)要求的功能，要改變控制功能，只需改變程序即可。繼電-接觸器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的比較控制方法當電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。繼電-接觸器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的比較工作方式繼電-接觸器控制系統(tǒng)是依靠機械觸點的動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點的動作一般在幾十毫秒，偶爾還會出現(xiàn)抖動問題。PLC控制系統(tǒng)是通過程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，速度快，一般一條程序指令執(zhí)行時間在微秒級，且PLC內(nèi)部還有嚴格的同步不會出現(xiàn)觸點抖動問題。繼電-接觸器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的比較控制速度利用時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)定時控制，精度不高，易受環(huán)境溫度和濕度的影響，調(diào)整時間困難。有些特殊的時間繼電器結構復雜，不便于維護。PLC控制系統(tǒng)的定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設定定時值，修改方便，定時精度高，且PLC定時時間不受環(huán)境的影響。繼電-接觸器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的比較定時控制繼電-接觸器控制系統(tǒng)一般不具備計數(shù)控制功能。PLC控制系統(tǒng)具有計數(shù)控制功能。繼電-接觸器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的比較計數(shù)控制構建繼電-接觸器控制系統(tǒng)，其設計、施工、調(diào)試必須依次進行，周期長，而且修改困難。構建PLC控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)設計完成以后，現(xiàn)場施工與控制程序的設計可以同步進行，周期短，調(diào)試和修改都很方便。繼電-接觸器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的比較設計與施工系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，觸點會因電弧而損壞并有機械磨損，接線多，壽命短，可靠性和可維護性差。PLC控制系統(tǒng)大量的“觸點動作”由程序完成，壽命長，可靠性高。繼電-接觸器控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的比較可靠性和可維護性第一部分第二部分第三部分TIA博途軟件簡介TIA博途軟件的安裝TIA博圖軟件安裝常見問題TIA博途軟件1.TIA博途軟