現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)(第三版)復(fù)習(xí)材料ppt課件

.,復(fù)習(xí),第一章電氣控制系統(tǒng)常用器件第二章電氣控制線路基礎(chǔ)第三章可編程控制器概述第四章S7-200PLC基礎(chǔ)知識(shí)第五章PLC基本指令及程序設(shè)計(jì)第七章S7-200順序控制指令及應(yīng)用,.,第一章電氣控制系統(tǒng)常用器件,一、電器定義和分類1.定義：電器是根據(jù)外界的信號(hào)和要求，能手動(dòng)或自動(dòng)地?cái)嚅_或接通電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電或非電對(duì)象的切換、控制、檢測(cè)、保護(hù)、變換和調(diào)節(jié)的電工機(jī)械。,1.1電器的基本知識(shí),.,1.1電器的基本知識(shí),二、電氣的分類（P4圖1-1、圖1-2）三、電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理大多數(shù)為電磁式電器，原理相同，組成相近感受部分(檢測(cè)部分)電磁電器的電磁系統(tǒng)執(zhí)行部分電磁電器的觸點(diǎn)系統(tǒng)1.電磁機(jī)構(gòu)-電磁式低壓電器的感測(cè)部件組成：激磁線圈+鐵心(靜鐵心)+銜鐵(動(dòng)鐵心)。作用：將電磁能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量，銜鐵帶動(dòng)觸頭動(dòng)作使之閉合或斷開，從而實(shí)現(xiàn)電路的接通和分?jǐn)唷?.,1.1電器的基本知識(shí),2.觸頭是接觸器的執(zhí)行部件，用來(lái)接通或斷開被控電路。類型材料一般采用銅材料制成；對(duì)于小容量電器常用銀質(zhì)材料制成。主觸頭分類輔助觸頭,橋式觸頭,指形觸頭,.,1.1電器的基本知識(shí),3.工作原理（1）反力特性（2）吸力特性（3）反力特性和吸力特性的配合（4）短路環(huán)的作用,.,滅弧系統(tǒng)電弧危害延長(zhǎng)了切斷故障的時(shí)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。滅弧措施吹弧拉弧柵片滅弧多斷口滅弧利用介質(zhì)滅弧改善觸頭表面材料,1.1電器的基本知識(shí),四、電弧的產(chǎn)生和滅弧的方法,.,1.2接觸器,一、接觸器的定義、結(jié)構(gòu)及工作原理接觸器的定義：是利用電磁吸力頻繁的遠(yuǎn)距離地接通或分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)電路或其他負(fù)載主電路的電磁式自動(dòng)控制電器。接觸器的結(jié)構(gòu)：1.電磁機(jī)構(gòu)2.主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)3.滅弧裝置4.支架和底座,.,1.2接觸器,二、接觸器觸點(diǎn)的類型：主觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)主觸點(diǎn)的作用：用來(lái)接通或分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)電路或其他負(fù)載主電路。輔助觸點(diǎn)的作用：在控制電路中起聯(lián)動(dòng)作用，控制其它電器工作。,.,.,1.2接觸器,三、接觸器的工作原理：線圈通電后,在鐵芯中產(chǎn)生磁通,由此在銜鐵氣隙處產(chǎn)生吸力,使銜鐵產(chǎn)生閉合動(dòng)作,帶動(dòng)主觸點(diǎn)閉合,接通主電路,同時(shí)銜鐵還帶動(dòng)輔助觸點(diǎn)動(dòng)作,使原來(lái)斷開的輔助觸點(diǎn)閉合,而原來(lái)閉合的輔助觸點(diǎn)斷開。當(dāng)線圈斷電或線圈的電壓降低到一定值時(shí)，電磁吸力消失或減弱，銜鐵在反力彈簧的作用下打開，主、輔觸點(diǎn)又恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。,.,1.2接觸器,四、接觸器的用途：1.自動(dòng)接通或斷開大電流電路的電器。接觸器是利用電磁吸力頻繁地遠(yuǎn)距離地接通或分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)電路或其他負(fù)載主電路。2.具有低電壓或欠電壓保護(hù)功能。接觸器具有控制容量大、過(guò)載能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、設(shè)備簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，是電力拖動(dòng)自動(dòng)控制線路中使用最廣泛的電器元件。3.控制對(duì)象：其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于電熱設(shè)備、電焊機(jī)、電容器組等其它負(fù)載。五、接觸器的分類：接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器兩大類。,.,1.3繼電器,一、定義(作用)：繼電器是根據(jù)某種輸入信號(hào)來(lái)接通或斷開小電流控制電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和保護(hù)的自動(dòng)控制電器。二、結(jié)構(gòu)組成：感測(cè)機(jī)構(gòu)、輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)三、分類：按用途分：控制繼電器和保護(hù)繼電器按動(dòng)作原理分：電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式、電子式、機(jī)械式按輸入量分：電流、電壓、時(shí)間、速度、壓力按動(dòng)作時(shí)間分：瞬時(shí)繼電器、延時(shí)繼電器,.,1.3繼電器,四、接觸器與電磁式繼電器在結(jié)構(gòu)上的異同1、相同點(diǎn)：電磁機(jī)構(gòu)完全相同。2、不同點(diǎn)：觸點(diǎn)不同，電磁式繼電器觸點(diǎn)容量小，且觸點(diǎn)容量均相同，沒(méi)有主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)之分，無(wú)滅弧裝置；接觸器有主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)之分，有滅弧裝置。,.,1.3繼電器,五、熱繼電器熱繼電器定義：熱繼電器是隨過(guò)載程度而改變動(dòng)作時(shí)間的一種電器。作用：電動(dòng)機(jī)起過(guò)載保護(hù)。電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性：電動(dòng)機(jī)在不超過(guò)允許溫升條件下，電動(dòng)機(jī)的載電流與其通過(guò)的時(shí)間關(guān)系，稱為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性。電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性曲線：,.,1.3繼電器,六、時(shí)間繼電器定義：從得到輸入信號(hào)(線圈的通電或斷電)開始，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)后，才輸出信號(hào)(觸點(diǎn)的閉合或斷開)的繼電器，叫時(shí)間繼電器。作用：在控制電路中按整定時(shí)間長(zhǎng)短通斷電路的作用。通電延時(shí)：從接受輸入信號(hào)后延時(shí)一定的時(shí)間，輸出信號(hào)才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，輸出瞬時(shí)復(fù)原。斷電延時(shí)：接受輸入信號(hào)時(shí)，瞬時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，延時(shí)一定的時(shí)間才復(fù)原。,.,1.4開關(guān)電器,一、低壓斷路器（又稱自動(dòng)空氣開關(guān)）,.,1.4開關(guān)電器,主要功能：1.可用來(lái)接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來(lái)控制不頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。2.隔離電源、3.具有短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)功能同時(shí)還具有欠電壓或失壓保護(hù)功能。特點(diǎn)：操作安全，分?jǐn)嗄芰^高。分類：框架式（萬(wàn)能式）和塑殼式（裝置式）結(jié)構(gòu)：觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝置、各種脫扣器。,.,小結(jié),一、本章主要內(nèi)容為低壓電器的基本知識(shí)；二、熟悉主要低壓電器的結(jié)構(gòu)、掌握它們的工作原理；三、主要低壓電器：接觸器、中間繼電器、熱繼電器、低壓斷路器、行程開關(guān)等；四、掌握主要低壓電器的電氣符號(hào)。,.,第二章、電氣控制線路基礎(chǔ),2.1電氣控制線路圖的圖形、符號(hào)及繪制原則一、常用電氣圖的種類1.系統(tǒng)圖用規(guī)定的圖形符號(hào)概略地表示系統(tǒng)或子系統(tǒng)的基本組成、相互關(guān)系及其主要特征的簡(jiǎn)圖。以框圖作為主要表現(xiàn)形式。2.電路圖用規(guī)定的圖形及文字符號(hào)，按在電路中的工作順序排列，詳細(xì)表示系統(tǒng)及其設(shè)備的全部基本組成和連接關(guān)系，而不考慮其實(shí)際位置的圖。供詳細(xì)了解系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)，研究分析電路控制原理及其工作過(guò)程。又稱電氣原理圖。,.,2.1電氣控制線路圖的圖形、符號(hào)及繪制原則,3.設(shè)備元件表將電路圖中所用的各種電器元件及其相應(yīng)的名稱、圖中代號(hào)、型號(hào)規(guī)格、數(shù)量等要求以表格形式無(wú)遺漏地詳盡列出。4.位置圖采用正投影法繪制，用于表明系統(tǒng)或設(shè)備中各種電器件的實(shí)際位置，而不考慮器件功能以及相互連接關(guān)系的圖。主要為電氣設(shè)備的制造、安裝、維修提供資料。又稱電器元件布置圖或排列圖。5.接線圖(表)用于表示成套裝置中各種電器件之間相互連接關(guān)系的圖。是電氣安裝、配線、檢修、故障檢修查線的依據(jù)。其它的還有：等效電路圖、功能流程圖、程序圖、端子圖等。,.,2.1電氣控制線路圖的圖形、符號(hào)及繪制原則,二、電氣控制圖的繪制規(guī)則1.電路圖繪制規(guī)則主電路指由電源到負(fù)載的工作回路。特點(diǎn)是：運(yùn)行時(shí)，電流大，是電路中負(fù)荷最大的一條支路，一旦發(fā)生故障，造成的損失也較大。又稱大電流回路。輔助電路指可對(duì)主電路實(shí)現(xiàn)控制、檢測(cè)、保護(hù)、顯示、報(bào)警等功能的工作回路。由以下幾部分組成：控制回路對(duì)主電路運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)控制的電路，主要由按鈕、電磁電器線圈、觸點(diǎn)等組成；保護(hù)回路對(duì)主輔電路實(shí)現(xiàn)保護(hù)的電路，由各種保護(hù)器件組成；,.,2.1電氣控制線路圖的圖形、符號(hào)及繪制原則,電源回路為輔助電路提供所需電源的回路。由電源開關(guān)、控制變壓器等組成；信號(hào)回路對(duì)主電路的各種運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、顯示、報(bào)警、測(cè)量等回路，由儀器儀表、聲光信號(hào)顯示器件、觸點(diǎn)等組成。繪圖原則須按所規(guī)定的圖形符號(hào)、文字符號(hào)和回路標(biāo)號(hào)進(jìn)行繪制；主電路標(biāo)記按相序沿電壓降落的方向，以自然遞增數(shù)列進(jìn)行；輔助電路標(biāo)記沿前向通道信號(hào)流的方向，以自然遞增數(shù)列進(jìn)行；同類型器件標(biāo)記應(yīng)采取前綴或下腳標(biāo)的方法加以區(qū)分；,.,2.1電氣控制線路圖的圖形、符號(hào)及繪制原則,各種圖符均按無(wú)電壓、無(wú)外力作用或不工作時(shí)的狀態(tài)繪制；電路圖中信號(hào)流的方向：前向通道應(yīng)從左到右，或由上到下；反饋通道應(yīng)從右到左，或由下到上；每個(gè)器件及它們的部件都需用一確定的圖形符號(hào)表示，且每個(gè)器件有一個(gè)文字符號(hào)。屬于同一個(gè)器件的各個(gè)部件采用同一文字符號(hào)表示；同一器件的不同部件，無(wú)論在電路圖中的位置，均采用同一文字符號(hào)標(biāo)記；一個(gè)完整的電路圖至少應(yīng)包括主電路、輔助電路、材料表三個(gè)基本組成部分；,.,2.1電氣控制線路圖的圖形、符號(hào)及繪制原則,為方便分析閱讀電路圖，應(yīng)將圖面分區(qū)，方法是：圖紙相互垂直的兩邊各自等分，但均須為偶數(shù)。長(zhǎng)度介于2575間即可；區(qū)域編號(hào)以標(biāo)題欄對(duì)應(yīng)的左上角為起始位置，縱向用大寫拉丁字母、橫向用阿拉伯?dāng)?shù)字順序編寫；也可在該區(qū)域內(nèi)標(biāo)明電路功能。同一圖內(nèi)電器件可動(dòng)部分的動(dòng)作方向應(yīng)保持一致，相似部分對(duì)齊；原理圖中應(yīng)標(biāo)出下列數(shù)據(jù)：各個(gè)電源電路的電壓值、極性或頻率及相數(shù);某些元件的特性(電阻、電容的量值等);萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)等類似器件的觸點(diǎn)通斷表；圖中的全部電機(jī)、電器元件的型號(hào)、文字符號(hào)、用途、數(shù)量、技術(shù)數(shù)據(jù)，均應(yīng)統(tǒng)計(jì)列表，并繪制在電路圖中。,.,2.1電氣控制線路圖的圖形、符號(hào)及繪制原則,三、電氣識(shí)圖與分析1.電氣識(shí)圖，是電氣技術(shù)人員分析控制原理、排查設(shè)備故障、改創(chuàng)電路的基本技能。2.對(duì)于有觸點(diǎn)控制系統(tǒng)電路圖，識(shí)圖分析的方法很多，無(wú)論采用何種方法，其基本指導(dǎo)思想是：順序控制，關(guān)聯(lián)電器并聯(lián)運(yùn)行。3.基本方法是：眼手腦，不可缺；覽全圖，分主輔；設(shè)電流，找關(guān)聯(lián)；按順序，步步查。,.,2.2基本電氣控制線路,綜述,1.設(shè)備設(shè)施可為人們提供各種產(chǎn)品、必需品或各種方便的機(jī)械裝置。2.設(shè)備的構(gòu)成機(jī)、電、氣(液)及其組合。3.設(shè)備工作狀態(tài)為滿足用戶要求、產(chǎn)品工藝等，設(shè)備所具備的運(yùn)行功能：?jiǎn)?dòng)、調(diào)速、延時(shí)、制動(dòng)等等。4.控制實(shí)現(xiàn)的方法機(jī)械方法、液壓方法、電力方法或是它們的組合。,.,2.2.1全壓?jiǎn)?dòng)控制線路,1.原理通過(guò)開關(guān)或控制電器，將電源電壓的全部直接接入鼠籠電機(jī)定子繞組，并使其啟動(dòng)運(yùn)行的控制方式。2.適用范圍7.5KW以下空載或輕載電機(jī)。,.,2.2.1全壓?jiǎn)?dòng)控制線路,3.典型電路介紹單向啟/停電路電機(jī)作為旋轉(zhuǎn)電器，其旋轉(zhuǎn)方向只有兩個(gè)：順時(shí)針(右旋)和逆時(shí)針(左旋)。所謂單向，是指電機(jī)只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。,.,開關(guān)控制電路,電路簡(jiǎn)介結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電器件最少?？刂品治鯭S閉合，電機(jī)M得電，啟動(dòng)運(yùn)行；QS斷開，電機(jī)M失電，慣轉(zhuǎn)停止。存在隱患a)安全性差；b)對(duì)接法的電機(jī)，易造成缺相運(yùn)行，燒毀電機(jī)；c)控制靈活性差。,2.2基本電氣控制線路,.,電路組成點(diǎn)動(dòng),繼電接觸單向啟?？刂?2.2基本電氣控制線路,.,長(zhǎng)動(dòng),2.2基本電氣控制線路,.,保護(hù),電源隔離,過(guò)載保護(hù),零失壓保護(hù)（P59）,低壓釋放保護(hù),2.2基本電氣控制線路,.,2.2基本電氣控制線路,小結(jié),相序與正反轉(zhuǎn)：為分析方便起見(jiàn)，常將相序L1、L2、L3與負(fù)載端U、V、W對(duì)應(yīng)時(shí)，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)稱之為“順相序”或“正轉(zhuǎn)”。反之，則為“逆相序”或“反轉(zhuǎn)”；b)SB2啟動(dòng)按鈕其常開觸點(diǎn)串接在所控制電器的線圈回路中；SB1停止按鈕其常閉觸點(diǎn)串接在所控制電器的線圈回路中；FR輔助常閉觸點(diǎn)電路過(guò)載時(shí)，通過(guò)切斷輔助電路中電磁線圈的通路使其失電釋放主觸點(diǎn)斷開電機(jī)失電而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。一般地，該觸點(diǎn)常串接在輔助電路的公共總線中；,.,2.2基本電氣控制線路,.,2.2基本電氣控制線路,可逆運(yùn)行電路,適用范圍適用于一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)或裝置有前后、左右、上下、翻轉(zhuǎn)等兩個(gè)相反運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制。,方法對(duì)鼠籠電機(jī)而言，改變接入定子繞組的電源相序，就可改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。籍此，利用兩個(gè)連接不同相序的單向電路并聯(lián)運(yùn)行，就可使到電機(jī)在兩個(gè)方向均可運(yùn)行，進(jìn)而滿足運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)控制的要求。典型電路分析,.,2.2基本電氣控制線路,.,2.2基本電氣控制線路,.,2.2基本電氣控制線路,.,2.2基本電氣控制線路,控制規(guī)律聯(lián)鎖是指利用電器觸點(diǎn)，對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的電器動(dòng)作順序先后實(shí)施控制的技術(shù)措施。機(jī)械聯(lián)鎖是指由機(jī)械式電器觸點(diǎn)實(shí)施控制的技術(shù)措施。電氣聯(lián)鎖是指由電磁式電器觸點(diǎn)實(shí)施控制的技術(shù)措施。方法a)要求A接觸器動(dòng)作時(shí)，B接觸器不得動(dòng)作，則應(yīng)將A接觸器的常閉觸點(diǎn)串接在B接觸器線圈回路中，反之亦然；b)要求A接觸器動(dòng)作后，B接觸器才能動(dòng)作，則應(yīng)將A接觸器的常開觸點(diǎn)串接在B接觸器線圈回路中，反之亦然；c)要求B接觸器失電后，A接觸器才能失電，則應(yīng)將B接觸器的常開觸點(diǎn)串接在A接觸器停止按鈕的兩端，反之亦然。,.,2.2基本電氣控制線路,（3）位置、自動(dòng)往返控制,適用范圍適用于液位、物料容積及機(jī)械裝置的位置、行程、速度、方向等控制。方法選用各式光電開關(guān)、磁控開關(guān)、浮球開關(guān)、位置傳感器、行程開關(guān)等與接觸器、中間繼電器組合，實(shí)現(xiàn)控制。典型電路分析,.,單行程控制,2.2基本電氣控制線路,.,單循環(huán)控制,2.2基本電氣控制線路,.,自動(dòng)循環(huán)控制,2.2基本電氣控制線路,.,2.3異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng),一、降壓間接啟動(dòng)所謂降壓?jiǎn)?dòng)，是指電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)定子端的電壓在數(shù)值上，僅是正常額定值的一部分，其目的是；減小供電電網(wǎng)因電機(jī)啟動(dòng)造成的電壓波動(dòng)，將電機(jī)的啟動(dòng)電流限制在(22.5)IN。待電機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速(接近額定值)時(shí)，再切換到全壓下運(yùn)行，并使電機(jī)輸出額定功率。對(duì)于7.5KW以上電機(jī)，如無(wú)特殊要求，一般采用降壓間接啟動(dòng)方式。由于交流電機(jī)結(jié)構(gòu)上的差異，鼠籠式電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)方法有：定子回路串電阻、串電抗、串自耦調(diào)壓器、Y-、以及對(duì)多抽頭電機(jī)的延邊三角形降壓?jiǎn)?dòng)。本課程重點(diǎn)介紹Y-降壓?jiǎn)?dòng)控制。,.,2.3異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng),Y-降壓?jiǎn)?dòng),1.電路介紹,.,2.3異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng),2.方法,3.適用范圍7.5KW30KW的空載或輕載，運(yùn)行時(shí)采用接法的鼠籠電機(jī)。,.,2.3異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng),4.控制分析,啟動(dòng)準(zhǔn)備,.,2.3異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng),啟動(dòng),.,2.3異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng),.,2.3異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng),停止,.,2.3異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng),電機(jī)M慣轉(zhuǎn)停止。,.,2.3異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng),電路保護(hù),QF電源引入與隔離；FU電路短路保護(hù)；FR電路過(guò)載保護(hù)；KM電路控制及低壓釋放保護(hù)；1KM輔助常開觸點(diǎn)自保與零(失)壓保護(hù)；2KM輔助常閉觸點(diǎn)與3KM互鎖，防止電源短路；輔助常開觸點(diǎn)防止KT線圈工作后帶電，節(jié)能減熱。3KM輔助常閉觸點(diǎn)與2KM互鎖，防止電源短路；防止2KM線圈工作后帶電，節(jié)能減熱。輔助常開觸點(diǎn)自保。,.,2.3異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng),說(shuō)明,在前面的學(xué)習(xí)中，我們已知：IlIyl。因而，在設(shè)計(jì)Y-降壓?jiǎn)?dòng)電路時(shí)，熱繼電器熱元件的額定電流應(yīng)以電機(jī)在接法下運(yùn)行時(shí)的電流數(shù)值為準(zhǔn)，否則電機(jī)不能可靠啟動(dòng)或運(yùn)行，易造成啟動(dòng)或運(yùn)行失敗；,本電路中省略了信號(hào)顯示回路，但在實(shí)際工程中還是必須的；,Y-降壓?jiǎn)?dòng)電路，是各種降壓?jiǎn)?dòng)電路中最簡(jiǎn)單、最直接、最常用的電路，也是工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)掌握的基本單元電路之一；,.,2.3異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng),線路標(biāo)記電氣控制線路要求每段線路節(jié)點(diǎn)、觸點(diǎn)、負(fù)載等兩端都需做出標(biāo)記，不得重復(fù)，也不得出現(xiàn)錯(cuò)誤或誤導(dǎo)；例如：,否則造成的惡果是：電源短路；繞組內(nèi)部可能形成環(huán)流。,.,2.4異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路,一、三相鼠籠異步電機(jī)的制動(dòng),1.制動(dòng),指的是實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中的電機(jī)迅速停車的技術(shù)措施。,2.原理,由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的慣性作用，電源切斷后，電機(jī)轉(zhuǎn)子還會(huì)沿原運(yùn)行方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間后，才會(huì)停止。為提高效、縮短慣轉(zhuǎn)時(shí)間或防止意外發(fā)生，對(duì)設(shè)備、機(jī)械裝置中正在運(yùn)行的電機(jī)采取人為措施，使電機(jī)在切除電源后，能夠迅速有效的停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為此，要求制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子原轉(zhuǎn)矩方向相反，起制動(dòng)作用。,.,2.4異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路,3.制動(dòng)的分類,4.典型制動(dòng)電路,斷電型電磁抱閘,適用范圍對(duì)卷?yè)P(yáng)、起重、電梯類設(shè)備的電機(jī)制動(dòng)控制。,特點(diǎn)專用機(jī)械制動(dòng)裝置。,組成結(jié)構(gòu)由底座、支架、摩擦片、反力彈簧、電磁線圈等組成。,產(chǎn)品與圖符,.,2.4異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路,能耗制動(dòng),能耗制動(dòng)，指將轉(zhuǎn)子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并消耗在轉(zhuǎn)子回路中的制動(dòng)方式。原理在斷開三相電源，給兩相繞組通入直流電流，形成固定磁場(chǎng)，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。,用途迅速減速；勻速降落。,.,2.4異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路,典型電路圖示為單向運(yùn)行電路的能耗制動(dòng)。直流電源可通過(guò)對(duì)交流電源整流(半波、全波、橋式)獲得。,.,2.4異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路,制動(dòng)分析按下停車按鈕SB1KM1線圈斷電復(fù)位；KM2線圈通電自鎖電動(dòng)機(jī)M定子繞組切除交流電源，通入直流電源進(jìn)入能耗制動(dòng)。KT線圈通電延時(shí)KM2線圈斷電復(fù)位KT線圈斷電復(fù)位。,.,2.4異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路,反接制動(dòng),反接制動(dòng)，是指將轉(zhuǎn)子機(jī)械能與電源電能轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)繞組中的熱能的制動(dòng)方式。原理改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中的三相電源相序，使定子繞組產(chǎn)生方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。反接制動(dòng)要求在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)及時(shí)切斷反相序的電源，以防電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)。用途10KW以下小容量、不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)快速停車。,.,2.4異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路,典型電路圖示為單向反接制動(dòng)控制電路。KM1運(yùn)行接觸器；KM2反接制動(dòng)接觸器;為限流電阻。,.,2.4異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路,制動(dòng)分析按下停車按鈕SB1KM1線圈斷電復(fù)位;KM2線圈通電自鎖，實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)，轉(zhuǎn)速n接近零時(shí)，速度繼電器KS常開觸點(diǎn)打開KM2線圈斷電，反接制動(dòng)結(jié)束。,.,2.4異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路,說(shuō)明能耗制動(dòng)與反接制動(dòng)時(shí)，由于流入定子繞組的電流超過(guò)其額定值，因此，必須接入限流電阻，以防止定子繞組過(guò)熱；能耗制動(dòng)用時(shí)間繼電器或速度繼電器控制均可，但一般情況下，采用時(shí)間繼電器(延時(shí)范圍可調(diào))控制為宜；反接制動(dòng)采用速度繼電器控制時(shí)，應(yīng)防止電機(jī)的反向啟動(dòng)運(yùn)行；采用點(diǎn)動(dòng)方式時(shí)，則無(wú)此現(xiàn)象；可逆運(yùn)行電機(jī)采用反接制動(dòng)時(shí)，兩接觸器互為反接制動(dòng)用，具體電路見(jiàn)課本，自行分析。,.,2.7電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法,一、電控設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,由于電氣工程涵蓋電能分配與信息傳輸兩大專業(yè)門類，作業(yè)方式大相徑庭，因而電控設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，包括：設(shè)計(jì)、產(chǎn)品檢驗(yàn)、施工、檢測(cè)、質(zhì)量保證、調(diào)試驗(yàn)收等諸方面。,標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范是工程界的技術(shù)法典，具有權(quán)威性，不得隨意簡(jiǎn)化、取消、更改。,工程圖集、圖冊(cè)是以圖解的方式對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范所進(jìn)行的表述，并對(duì)具體作業(yè)方式方法具有指導(dǎo)意義。,標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范隨技術(shù)進(jìn)步也在不斷修訂、完善，電氣工程作為特種專業(yè)來(lái)講，安全可靠運(yùn)行、最大限度滿足用戶需求永不會(huì)變。,.,2.7電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法,二、電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則,1.最大限度地滿足(或?qū)崿F(xiàn))生產(chǎn)機(jī)械或工藝(或用戶)對(duì)控制的要求。要結(jié)合實(shí)際需求、能力、技術(shù)現(xiàn)狀、適用性、性價(jià)比等多方面進(jìn)行比較。,2.在滿足控制需求的條件下，控制力求安全、可靠、簡(jiǎn)單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)。要盡量選用大家熟知的常用常見(jiàn)的控制方式；要盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、同系列、同型號(hào)的常規(guī)器件，并盡可能減少使用數(shù)量；簡(jiǎn)單并不意味著低水平、低層次、低技術(shù)含量；對(duì)現(xiàn)行成熟技術(shù)不宜作修改。,.,2.7電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法,同一線路中電磁式電器的電壓等級(jí)應(yīng)保持一致，且并聯(lián)連接：因?yàn)?，電磁電器線圈絕大多數(shù)為電壓型，是根據(jù)電壓信號(hào)變化工作的，尤其是對(duì)交流，從圖中可見(jiàn)：,3.保證控制線路的可靠與安全。,.,2.7電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法,輔助電路工作時(shí)，除必要通電電器外，不工作電器盡量不通電，以利節(jié)能，減少電器散熱量，延長(zhǎng)使用壽命；如：,.,2.7電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法,減少連接導(dǎo)線，簡(jiǎn)化電路；,.,2.7電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法,控制環(huán)節(jié)應(yīng)簡(jiǎn)單明了，避免繁瑣；如：,頻繁可逆運(yùn)行環(huán)節(jié)，應(yīng)采取雙重聯(lián)鎖。,應(yīng)有完善有效的保護(hù)環(huán)節(jié)，即使誤操作也能防止故障發(fā)生。,小容量觸點(diǎn)通斷大容量電磁線圈時(shí)，應(yīng)利用中間繼電器過(guò)渡。,4.線路編號(hào)應(yīng)具有唯一性，且與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線編號(hào)保持一致。,5.為日后的操作、維護(hù)等盡量提供方便。,.,2.7電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法,三、電控設(shè)計(jì)的基本任務(wù),電控設(shè)計(jì)，包括電氣原理圖設(shè)計(jì)和電氣工藝設(shè)計(jì)兩部分。電氣原理圖設(shè)計(jì)是電氣工程設(shè)計(jì)最主要的環(huán)節(jié)，是后續(xù)的工藝設(shè)計(jì)，制定其它技術(shù)資料的依據(jù)。電氣原理圖設(shè)計(jì)擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書；選擇方案；確定負(fù)載類型及其控制方式；根據(jù)用戶要求，擬定經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)；繪制電氣原理草圖，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)；選擇器件，編制器件目錄清單；編寫使用說(shuō)明書。,.,2.7電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法,電氣工藝設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)電氣原理圖設(shè)計(jì)功能，為便于組織電氣系統(tǒng)的制造、施工、調(diào)試、維護(hù)、使用提供必備的技術(shù)資料。2.電氣工藝設(shè)計(jì)依據(jù)原理圖及其選擇的器件，設(shè)計(jì)平面圖、布局圖等；依據(jù)原理圖(也可按功能、組件)進(jìn)行線路編號(hào)；確定器件安裝方式，繪制自制件加工圖；選擇或設(shè)計(jì)電器箱圖；繪制安裝圖、接線圖；技術(shù)資料匯總(各類圖紙)；編寫使用維護(hù)說(shuō)明書。,.,2.7電氣控制線路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法,四、電控設(shè)計(jì)的步驟與內(nèi)容,控制方案的選擇與確定控制人員應(yīng)根據(jù)專業(yè)知識(shí)、設(shè)備功能、用途、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件、用戶要求、控制目的、經(jīng)濟(jì)承受能力等因素綜合考量，至少要作2個(gè)以上的方案，以供用戶、業(yè)主、設(shè)計(jì)相關(guān)者等甄選。方案設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)是電路圖的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)，需要考量的因素有：主電路負(fù)載屬性；負(fù)載對(duì)電源的要求；負(fù)載的連接方式；負(fù)載的啟動(dòng)及運(yùn)行方式；系統(tǒng)技術(shù)安全措施及負(fù)載的保護(hù)。,.,本章小結(jié),電氣工程圖表的分類、功能、作用；線條、圖符、標(biāo)注等繪制要求；基本控制電路的控制功能及實(shí)現(xiàn)方法；基本控制電路的保護(hù)特點(diǎn)及其種類、作用等；電機(jī)調(diào)速的意義、應(yīng)用和選擇方法；電路圖的閱讀分析。,.,74,概述PLC的硬件組成PLC的軟件系統(tǒng)PLC的工作原理PLC的主要指標(biāo)PLC的分類,第3章PLC概述(軟硬件組成及工作原理),.,75,可編程序邏輯控制器簡(jiǎn)稱為PLC（ProgrammableLogicalController），也常稱為可編程序控制器即PC(ProgrammableController)，它是微機(jī)技術(shù)與繼電接觸器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，即采用了微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，融合了繼電接觸器控制的概念構(gòu)成的一種新型電控器，它專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。,.,1987年，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)它定義如下：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。,在早期，主要用于替代繼電-接觸的順序控制，因此，又稱為可編程邏輯控制器(ProgrammablelogiccontrollerPLC)。,.,77,PLC的產(chǎn)生和發(fā)展,PLC的發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)重要時(shí)期：（1）從產(chǎn)生到20世紀(jì)70年代初期。CPU由中小規(guī)模數(shù)字集成電路組成，存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器，控制功能比較簡(jiǎn)單。（2）20世紀(jì)70年代末期。采用CPU微處理器，存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，體積減小，數(shù)據(jù)處理能力有很大提高。（3）20世紀(jì)70年代末到80年代中期。PLC開始采用8位和16位微處理器，使數(shù)據(jù)處理能力和速度大大提高。（4）20世紀(jì)80年代中期到90年代中期。超大規(guī)模集成電路促使PLC完全計(jì)算機(jī)化，CPU已經(jīng)開始采用32位微處理器。（5）20世紀(jì)90年代中期至今。PLC使用16位和32位微處理器，出現(xiàn)了智能化模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種復(fù)雜系統(tǒng)的控制。,.,78,1通用性強(qiáng)：由于采用了微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，而且接口電路考慮了工業(yè)控制的要求，輸出接口能力強(qiáng)，因而對(duì)不同的控制對(duì)象，可以采用相同的硬件，只需編制不同的軟件，就可實(shí)現(xiàn)不同的控制。2接線簡(jiǎn)單：只要將用于控制的接線、限位開關(guān)和光電開關(guān)等接入控制器的輸入端，將被控制的電磁鐵、電磁閥、接觸器和繼電器等功率輸出元件的線圈接至控制器的輸出端，就完成了全部的接線任務(wù)。3編程容易：一般使用與繼電接觸器控制電路原理圖相似的梯形圖或用面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式編程。因而編程語(yǔ)言形象直觀，容易掌握，具有一定的電工和工藝知識(shí)的人員可在短時(shí)間學(xué)會(huì)并應(yīng)用自如。4抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高：PLC的輸入輸出采取了隔離措施，并應(yīng)用大規(guī)模集成電路，故它能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，能直接安裝在機(jī)器設(shè)備上運(yùn)行。5容量大，體積小，重量輕，功耗少，成本低，維修方便：例如一臺(tái)具有128個(gè)輸入輸出點(diǎn)的小型PLC，其尺寸為216127110mm3，重約2.3Kg，空載功耗為1.2W，它可以完成相當(dāng)于400800個(gè)繼電器組成的系統(tǒng)的控制功能，而其成本僅相當(dāng)于相同功能繼電器系統(tǒng)的（1020）；PLC一般采用模塊結(jié)構(gòu)，又具有自診斷功能，判斷故障迅速方便，維修時(shí)只需更換插入式模塊，因而維修十分方便。,.,1.與繼電接觸器的異同相同點(diǎn)：名詞、術(shù)語(yǔ)、圖形結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系相同。不同點(diǎn)：控制邏輯不同；工作方式不同。2.與計(jì)算機(jī)的異同相同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)相近；工作原理相同。不同點(diǎn)：主要體現(xiàn)在對(duì)程序的執(zhí)行方式。3.與單片機(jī)的異同相同點(diǎn)：均采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)。不同點(diǎn)：開發(fā)出發(fā)點(diǎn)不同；編程方式方法不同。,.,80,2.按I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)容量分類,大型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，存儲(chǔ)器容量8K以上。,小型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，存儲(chǔ)器容量2K；,中型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在2562048點(diǎn)之間，存儲(chǔ)器容量2K8K;,.,81,當(dāng)今世界上PLC生產(chǎn)廠家按地域可分為三大流派：美國(guó)、歐洲和日本。,美國(guó)是PLC生產(chǎn)大國(guó)，有100多家PLC廠商，著名的有A-B公司、通用電氣（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州儀器（TI）公司、西屋電氣公司等。,歐洲著名的PLC生產(chǎn)廠商有德國(guó)的西門子（SIEMENS）公司、AEG公司，法國(guó)的TE公司等。,日本有許多PLC制造商，如：三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等。,我國(guó)的PLC生產(chǎn)廠家規(guī)模一般不大，主要有無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司、上海香島機(jī)電制造有限公司、杭州機(jī)床電器廠、天津中環(huán)自動(dòng)化儀表公司等。,.,82,PLC的硬件組成,PLC生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也各不相同，但其基本構(gòu)成是一樣的，都采用計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，如下圖所示，都以微處理器為核心，通過(guò)硬件和軟件的共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。PLC主要有六部分組成：CPU(中央處理器)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）接口電路、電源、外設(shè)接口、輸入/輸出（I/O）擴(kuò)展接口。,整體式,組合式,PLC的基本分類,小型機(jī)常采用整體式,中、大型機(jī)常采用組合式,.,83,整體式PLC的基本組成框圖,.,84,組合式PLC的基本組成框圖,.,85,輸入并存儲(chǔ)用戶程序、顯示輸入內(nèi)容和地址；,CPU指揮PLC完成各種預(yù)定的功能,檢查、校驗(yàn)用戶程序，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤即報(bào)警；,執(zhí)行用戶程序、驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備動(dòng)作；,診斷故障、記憶故障信息并報(bào)警。,CPU單元,.,86,1.中央處理單元（CPU）：(1)從程序存儲(chǔ)器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令(2)將各種輸入信號(hào)取入(3)把運(yùn)算結(jié)果送到輸出端(4)響應(yīng)各種外部設(shè)備的請(qǐng)求,PLC中所采用的CPU通常有三種：（1）通用處理器：8086、80286、80386（2）單片機(jī)芯片：8031、8096（3）位片式微處理器：AMD-2900小型PLC多采用8位微處理器或單片機(jī)作為CPU中型PLC多采用16位微處理器或單片機(jī)作為CPU大型PLC多采用高速位片式微處理器,.,87,系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)系統(tǒng)系統(tǒng)程序,用戶程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)系統(tǒng)用戶程序,工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù),存儲(chǔ)器,RAM：存儲(chǔ)各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào)試的程序。ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。,.,88,I/O單元,PLC與外部設(shè)備聯(lián)系的橋梁,開關(guān)量輸入單元,開關(guān)量輸出單元,.,89,輸入、輸出接口：采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。,輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。,輸出接口電路按照PLC的類型不同一般分為繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型3類以滿足各種用戶的需要。其中繼電器輸出型為有觸點(diǎn)的輸出方式，可用于直流或低頻交流負(fù)載；晶體管輸出型和晶閘管輸出型都是無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，前者適用于高速、小功率直流負(fù)載，后者適用于高速、大功率交流負(fù)載。,輸入接口作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。,.,90,PLC的軟件系統(tǒng),系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序是由PLC的制造者采用匯編語(yǔ)言編寫的，固化于ROM型系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中，用于控制PLC本身的運(yùn)行，用戶不能更改。系統(tǒng)程序分為：1.系統(tǒng)管理程序2.用戶指令解釋程序3.標(biāo)準(zhǔn)程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用程序,.,91,用戶程序用戶程序又稱為應(yīng)用程序，是用戶為完成某一控制任務(wù)而利用PLC的編程語(yǔ)言編制的程序。用戶程序是線性地存儲(chǔ)在系統(tǒng)程序制定的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)。1用戶環(huán)境用戶環(huán)境是由系統(tǒng)程序生成的，它包括用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶元件區(qū)、用戶程序存儲(chǔ)區(qū)、用戶參數(shù)、文件存儲(chǔ)區(qū)等。2用戶程序結(jié)構(gòu)用戶程序結(jié)構(gòu)大致可以分為三種：（1）線性程序（2）分塊程序（3）結(jié)構(gòu)化程序3用戶程序語(yǔ)言PLC的編程語(yǔ)言有多種，其中梯形圖、語(yǔ)句表、功能塊圖是三種基本語(yǔ)言。,.,92,PLC的循環(huán)掃描工作過(guò)程,接線程序控制與存儲(chǔ)程序控制,輸入/輸出滯后響應(yīng),PLC的工作原理,.,93,繼電接觸器控制系統(tǒng)，又稱為接線程序控制系統(tǒng)，是通過(guò)電器元器件的固定接線來(lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯，完成控制任務(wù)的。,.,94,在PLC控制系統(tǒng)中，用戶根據(jù)控制要求編制出相應(yīng)的控制程序，并寫入PLC的程序存儲(chǔ)器中。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PLC將程序執(zhí)行結(jié)果輸出給相應(yīng)的輸出設(shè)備，控制被控對(duì)象工作。這種控制稱為存儲(chǔ)程序控制。,.,95,PLC的工作方式為循環(huán)掃描方式，其工作過(guò)程大致分為3個(gè)階段：輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新。,.,96,循環(huán)掃描工作流程,PLC,接通電源,初始化,硬件檢查,正常？,異常報(bào)警,異常處理,掃描周期監(jiān)視,執(zhí)行用戶程序,程序結(jié)束？,掃描周期檢查,有固定設(shè)置？,等待,掃描周期計(jì)算,I/O刷新,外設(shè)端口服務(wù),異常,.,97,(1)PLC掃描工作各環(huán)節(jié)的功能,PLC上電后，首先檢查硬件是否正常。,按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執(zhí)行。,對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將結(jié)果存入元件映象寄存器。,計(jì)算掃描周期。,若正常，則進(jìn)行下一步；若不正常，則報(bào)警并作處理。,母線,I/O刷新階段。,外設(shè)端口服務(wù)。,讀輸入點(diǎn)的狀態(tài)并寫入輸入映像寄存器。,將元件映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器、輸出電路送到輸出點(diǎn)。,訪問(wèn)外設(shè)端口連接的外部設(shè)備。,.,98,讀,讀,讀,寫,寫,執(zhí)行用戶程序,(2)PLC執(zhí)行用戶程序的過(guò)程,.,99,(3)PLC控制的原理,等效電路圖,SB1,公共端,公共端,輸出端子,輸入端子,主電路,.,100,線圈通電,SB1閉合,00000閉合,接點(diǎn)閉合,觸點(diǎn)閉合,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn),觸點(diǎn)閉合,.,101,線圈斷電,00001斷開,接點(diǎn)斷開,觸點(diǎn)斷開,電動(dòng)停轉(zhuǎn),觸點(diǎn)斷開,SB2閉合,.,102,(4)PLC執(zhí)行用戶程序的特點(diǎn),按梯形圖自左向右、自上而下逐次執(zhí)行程序,執(zhí)行程序時(shí)所需數(shù)據(jù)取自于：,輸入映像寄存器,元件映像寄存器,輸入映像寄存器和元件映像寄存器中的數(shù)據(jù),元件映像寄存器：在一個(gè)掃描周期中可讀可寫,輸入映像寄存器：在一個(gè)掃描周期中保持不變,每個(gè)掃描周期I/O刷新階段集中讀入/讀出數(shù)據(jù),.,103,從PLC工作過(guò)程的分析中可知，由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，而且對(duì)輸入和輸出信號(hào)只在每個(gè)掃描周期的I/O刷新階段集中輸入并集中輸出，所以必然會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào)相對(duì)輸入信號(hào)的滯后現(xiàn)象。,響應(yīng)時(shí)間或滯后時(shí)間：即從PLC的輸入端有一個(gè)輸入信號(hào)發(fā)生變化到PLC的輸出端對(duì)該輸入信號(hào)的變化做出反應(yīng)需要一段時(shí)間。,滯后時(shí)間是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)應(yīng)了解的一個(gè)重要參數(shù)。,.,104,滯后時(shí)間的長(zhǎng)短與以下因素有關(guān)：,輸入電路濾波時(shí)間，它由RC濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定。改變時(shí)間常數(shù)可調(diào)整輸入延遲時(shí)間。,PLC循環(huán)掃描的工作方式,用戶程序中語(yǔ)句的安排,PLC對(duì)輸入采樣、輸出刷新的集中處理方式,輸出電路的滯后時(shí)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(shí)間為10ms左右；雙向晶閘管輸出方式，在接通負(fù)載時(shí)滯后時(shí)間約為1ms，切斷負(fù)載時(shí)滯后時(shí)間小于10ms；晶體管輸出方式的滯后時(shí)間小于1ms。,.,105,CPU讀輸入,輸入輸出延遲時(shí)間最短響應(yīng)時(shí)間,輸入/輸出刷新時(shí)間,最短響應(yīng)時(shí)間=輸入延遲時(shí)間+一個(gè)掃描周期+輸出延遲時(shí)間,.,106,CPU讀輸入,輸入/輸出刷新時(shí)間,最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間=輸入延遲時(shí)間+兩個(gè)掃描時(shí)間+輸出延遲時(shí)間,輸入輸出延遲時(shí)間最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間,第3章PLC概述(軟硬件組成及工作原理),.,107,I/O響應(yīng)時(shí)間的估算,以20點(diǎn)的繼電器輸出型CPM1A為例。,設(shè)輸入ON延時(shí)為8毫秒公共處理和I/O刷新時(shí)間為2毫秒執(zhí)行用戶程序時(shí)間為14毫秒輸出ON延時(shí)為15毫秒,輸入狀態(tài)經(jīng)過(guò)一個(gè)掃描周期后在輸出得到響應(yīng)最小I/O響應(yīng)時(shí)間,輸入狀態(tài)經(jīng)過(guò)兩個(gè)掃描周期后在輸出得到響應(yīng)最大I/O響應(yīng)時(shí)間,第3章PLC概述(軟硬件組成及工作原理),.,108,最小I/O響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算,最小I/O響應(yīng)時(shí)間=輸入ON延時(shí)+（公共處理+I/O刷新時(shí)間）+執(zhí)行程序時(shí)間+輸出ON延時(shí)=8+2+14+15=39ms,輸入觸點(diǎn),輸入濾波,輸出鎖存,輸出觸點(diǎn),輸入ON延時(shí),輸出ON延時(shí),I/O響應(yīng)時(shí)間,第3章PLC概述(軟硬件組成及工作原理),.,109,輸入ON延時(shí),最大I/O響應(yīng)時(shí)間=輸入ON延時(shí)+(公共處理+I/O刷新+執(zhí)行程序)2+輸出ON延時(shí)=8+（2+14）2+15=55ms。,最大I/O響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算,輸出ON延時(shí),I/O響應(yīng)時(shí)間,第3章PLC概述(軟硬件組成及工作原理),.,110,程序語(yǔ)句安排對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的影響舉例,當(dāng)SB閉合，經(jīng)過(guò)輸入濾波，設(shè)第一個(gè)掃描周期I/O刷新時(shí)00000的映像寄存器ON。,第一個(gè)掃描周期結(jié)束時(shí)，01000為OFF。,01000只能在第二個(gè)掃描周期結(jié)束后才能ON。,第3章PLC概述(軟硬件組成及工作原理),.,111,當(dāng)SB閉合，經(jīng)過(guò)輸入濾波，設(shè)第一個(gè)掃描周期00000的映像寄存器ON。,01000在第一個(gè)掃描周期結(jié)束后就能ON。,續(xù),如果將梯形圖的第一與第二梯級(jí)交換，如下圖：,顯然，程序語(yǔ)句的安排對(duì)I/O響應(yīng)的影響很大。,第3章PLC概述(軟硬件組成及工作原理),.,112,PLC的主要指標(biāo),1、輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)PLC上的I/O端子的個(gè)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接的輸入和輸出元器件就越多，控制規(guī)模就越大。2、存儲(chǔ)容量這里說(shuō)的存儲(chǔ)容量指的是用戶程序存儲(chǔ)器的容量。也有的PLC用存放用戶程序的指令條數(shù)來(lái)表示容量。3、掃描速度掃描速度是指PLC執(zhí)行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。4、指令的種類和條數(shù)編程指令的種類和條數(shù)是衡量PLC軟件功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。5、特殊I/O單元（高級(jí)模塊或智能模塊）PLC不僅能完成開關(guān)量的邏輯控制，而且利用特殊I/O單元可完成模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制、模糊控制、定位控制、高速中斷控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。6、支持軟件符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言，為用戶提供方便的編程環(huán)境。,第3章PLC概述(軟硬件組成及工作原理),.,113,小結(jié),一、PLC的定義二、PLC的特點(diǎn)三、PLC的系統(tǒng)組成四、PLC的工作原理,第3章PLC概述(軟硬件組成及工作原理),.,114,第4章S7-200PLC基礎(chǔ)知識(shí),S7-200PLC的硬件組成S7-200PLC的內(nèi)部器件資源S7-200PLC的數(shù)據(jù)類型S7-200PLC的尋址方式S7-200PLC的編程語(yǔ)言和程序結(jié)構(gòu),.,115,S7-200系列PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品特性,CPU221:數(shù)字量10點(diǎn),CPU222:40入/38出=78數(shù)字量模擬量8入或4出或8入/2出,CPU224:94入/74出=168數(shù)字量模擬量28入或14出或28入/7出,最大2個(gè)模塊,無(wú)擴(kuò)展能力,CPU226(XM):128入/120出=248數(shù)字量模擬量28入或14出或28入/7出,第4章S7-200PLC基礎(chǔ)知識(shí),.,116,這幾種CPU模塊的外部結(jié)構(gòu)大體相同，其外部結(jié)構(gòu)如圖所示，CPU224XP和CPU226有兩個(gè)通信口。,第4章S7-200PLC基礎(chǔ)知識(shí),.,SIMATICS7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構(gòu)成，如圖所示。,.,工業(yè)軟件西門子的工業(yè)軟件分為三個(gè)不同的種類：編程和工程工具編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護(hù)等控制所需的工具。STEP7標(biāo)準(zhǔn)軟件包SIMATICS7是用于S7-300/400，C7PLC和SIMATICWinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護(hù)的項(xiàng)目管理工具，STEP7-Micro/WIN是在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。,.,基于PC的控制軟件基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個(gè)人計(jì)算機(jī)作為可編程序控制器(PLC)運(yùn)行用戶的程序，運(yùn)行在安裝了WindowsNT4.0操作系統(tǒng)SIMATIC工控機(jī)或其它任何商用機(jī)。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計(jì)算機(jī)上作為視窗任務(wù)運(yùn)行。另一種是具有硬件PLC全部功能的插槽PLC(在用戶計(jì)算機(jī)上安裝一個(gè)PC卡)。WinAC與SIMATICS7系列處理器完全兼容，其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具(如:STEP7)，編制的程序既可運(yùn)行在WinAC上，也可運(yùn)行在S7系列處理器上。,.,人機(jī)界面軟件人機(jī)界面軟件是為用戶自動(dòng)化項(xiàng)目提供人機(jī)界面(HMI)或SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集)系統(tǒng)，支持大范圍的平臺(tái)。人機(jī)界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機(jī)器級(jí)的ProTool，另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級(jí)的WinCC。ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài)，WinCC是一個(gè)真正開放的，面向SCADA的軟件，可在任何標(biāo)準(zhǔn)PC上運(yùn)行。,.,121,S7-200系列PLC的內(nèi)部資源,PLC中的每一個(gè)輸入/輸出、內(nèi)部存儲(chǔ)單元、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器等都稱為軟元件。各軟元件有其不同的功能，有固定的地址。軟元件的數(shù)量決定了PLC的規(guī)模和數(shù)據(jù)處理能力，每一種PLC的軟元件是有限的。編程時(shí)，用戶只需記住軟元件的地址即可。每一個(gè)軟元件都有一個(gè)地址與之相對(duì)應(yīng)，軟元件的地址編排采用區(qū)域號(hào)加區(qū)域內(nèi)編號(hào)的方式。,第4章S7-200PLC基礎(chǔ)知識(shí),.,122,PLC內(nèi)部根據(jù)軟元件的功能不同，分成了許多區(qū)域：,輸入繼電器（I）輸出繼電器（Q）內(nèi)部位存儲(chǔ)器（M）特殊存儲(chǔ)器（SM）變量存儲(chǔ)器（V）局部變量存儲(chǔ)器（L）,第4章S7-200PLC基礎(chǔ)知識(shí),.,123,定時(shí)器（T）計(jì)數(shù)器（C）模擬量輸入映像寄存器（AI）模擬量輸出映像寄存器（AQ）高速計(jì)數(shù)器（HC）累加器（AC）順序控制繼電器（S）,第4章S7-200PLC基礎(chǔ)知識(shí),.,軟元件PLC中的每一個(gè)輸入/輸出、內(nèi)部存儲(chǔ)單元、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器等都稱為軟元件。軟元件有其不同的功能，有固定的地址。其特點(diǎn)為軟元件不存在物理性的觸點(diǎn)；軟元件的觸點(diǎn)可以無(wú)限次使用；體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)。,.,1.輸入映像寄存器（輸入繼電器）,（1）輸入映像寄存器的工作原理輸入繼電器是PLC用來(lái)接收用戶設(shè)備輸入信號(hào)的接口。PLC中的“繼電器”與繼電器控制系統(tǒng)中的繼電器有本質(zhì)性的差別，是“軟繼電器”，它實(shí)質(zhì)是存儲(chǔ)單元。（2）輸入映像寄存器的地址分配S7-200輸入映像寄存器區(qū)域有IB0IB15共16個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元。系統(tǒng)對(duì)輸入映像寄存器是以字節(jié)（8位）為單位進(jìn)行地址分配的。,.,2.輸出映像寄存器（輸出繼電器）,（1）輸出映像寄存器的工作原理,“輸出繼電器”是用來(lái)將輸出信號(hào)傳送到負(fù)載的接口，每一個(gè)“輸出繼電器”線圈都與相應(yīng)的PLC輸出相連，并有無(wú)數(shù)對(duì)常開和常閉觸點(diǎn)供編程時(shí)使用。（2）輸出映像寄存器的地址分配,S7-200輸出映像寄存器區(qū)域有QB0QB15共16個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元。系統(tǒng)對(duì)輸出映像寄存器也是以字節(jié)（8位）為單位進(jìn)行地址分配的。,.,3.變量存儲(chǔ)器V,變量存儲(chǔ)器主要用于存儲(chǔ)變量?？梢源娣艛?shù)據(jù)運(yùn)算的中間運(yùn)算結(jié)果或設(shè)置參數(shù)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，變量存儲(chǔ)器會(huì)被經(jīng)常使用。變量存儲(chǔ)器可以是位尋址，也可按字節(jié)、字、雙字為單位尋址，其位存取的編號(hào)范圍根據(jù)CPU的型號(hào)有所不同，CPU221/222為V0.0V2047.7共2KB存儲(chǔ)容量，CPU224/226為V0.0V5119.7共5KB存儲(chǔ)容量。,.,4.內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器（中間繼電器）M,內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器，用來(lái)保存控制繼電器的中間操作狀態(tài)，其作用相當(dāng)于繼電器控制中的中間繼電器，內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器在PLC中沒(méi)有輸入/輸出端與之對(duì)應(yīng)，其線圈的通斷狀態(tài)只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動(dòng)，其觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，只能在程序內(nèi)部驅(qū)動(dòng)輸出繼電器的線圈，再用輸出繼電器的觸點(diǎn)去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。,.,5.特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器SM,PLC中還有若干特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器,特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器提供大量的狀態(tài)和控制功能，用來(lái)在CPU和用戶程序之間交換信息，特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器能以位、字節(jié)、字或雙字來(lái)存取，CPU224的SM的位地址編號(hào)范圍為SM0.0SM179.7共180個(gè)字節(jié)。其中SM0.0SM29.7的30個(gè)字節(jié)為只讀型區(qū)域。,.,6.局部變量存儲(chǔ)器L,局部變量存儲(chǔ)器L用來(lái)存放局部變量，局部變量存儲(chǔ)器L和變量存儲(chǔ)器V十分相似，主要區(qū)別在于全局變量是全局有效，即同一個(gè)變量可以被任何程序（主程序、子程序和中斷程序）訪問(wèn)。而局部變量只是局部有效，即變量只和特定的程序相關(guān)聯(lián)。,.,7.定時(shí)器T,PLC所提供的定時(shí)器作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器。每個(gè)定時(shí)器可提供無(wú)數(shù)對(duì)常開和常閉觸點(diǎn)供編程使用。其設(shè)定時(shí)間由程序設(shè)置。,.,8.計(jì)數(shù)器C,計(jì)數(shù)器用于累計(jì)計(jì)數(shù)輸入端接收到的由斷開到接通的脈沖個(gè)數(shù)。計(jì)數(shù)器可提供無(wú)數(shù)對(duì)常開和常閉觸點(diǎn)供編程使用，其設(shè)定值由程序賦予。,.,9.高速計(jì)數(shù)器HC,一般計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率受掃描周期的影響，不能太高。而高速計(jì)數(shù)器可用來(lái)累計(jì)比CPU的掃描速度更快的事件。高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值是一個(gè)雙字長(zhǎng)（32位）的整數(shù)，且為只讀值。,.,10.累加器AC,累加器是用來(lái)暫存數(shù)據(jù)的寄存器，它可以用來(lái)存放運(yùn)算數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結(jié)果。CPU提供了4個(gè)32位的累加器，其地址編號(hào)為AC0AC3。累加器的可用長(zhǎng)度為32位，可采用字節(jié)、字、雙字的存取方式，按字節(jié)、字只能存取累加器的低8位或低16位，雙字可以存取累加器全部的32位。,.,11.順序控制繼電器S（狀態(tài)元件）,順序控制繼電器是使用步進(jìn)順序控制指令編程時(shí)的重要狀態(tài)元件，通常與步進(jìn)指令一起使用以實(shí)現(xiàn)順序功能流程圖的編程。,.,12.模擬量輸入/輸出映像寄存器（AI/AQ）,S7-200的模擬量輸入電路是將外部輸入的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成1個(gè)字長(zhǎng)的數(shù)字量存入模擬量輸入映像寄存器區(qū)域，區(qū)域標(biāo)志符為AI。,.,4.5S7-200指令系統(tǒng),S7-200系列PLC有兩類基本指令集：SIMATIC指令集和IEC1131-3指令集，都提供了許多類型的指令以完成廣泛的自動(dòng)化任務(wù)。編程時(shí)可以任選一種。SIMATIC指令集：是為S7-200系列PLC設(shè)計(jì)，可以用LAD、STL和FBD三種