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1、电气控制与电气控制与PLCPLC 电气与电子工程学院 电气工程及其自动化专业 韩顺杰 1 课程名称:电气控制与PLC n学 时：50h（理论：40h-实验：10h） n学 分：3学分 n先修课程：电机及拖动基础、微机原理及应用、 电力电子技术、自动控制原理、 n适用专业：电气工程及其自动化 n考核方式: 总成绩=（平时考核+实验成绩）20%+闭卷考 试成绩80%。 平时考核=出勤+作业 2 学习内容 n包括两大部分： 第一部分 （1-2章）常用低压电器及应用 介绍电气控制中常用的低压电器、典型控制线路、典型 电气控制系统分析。 第二部分 （3-9章）可编程控制器（PLC）及其应用 介绍可编程控
2、制器基础，以西门子公司S7-200型PLC为重 点，介绍S7系列可编程控制器结构原理、指令系统及其应用、 控制系统程序分析和设计方法。介绍可编程控制器的通信和网 络控制，可编程控制器与变频器结合在电气传动系统中的应用 。 3 第一部分 常用低压电器及其控制技术 第1章 常用低压电器 第2章 电气控制线路的基本原则和基本环节 第二部分 可编程控器(PLC)及其应用技术 第3章 可编程控制器基础 第4章 S7-200PLC的系统配置与开发环境 第5章 S7-200PLC的指令系统 第6章 可编程控制器系统设计与应用 第7章 S7-200可编程控制器通信与网络 第8章 基于SIMATIC S7的工业
3、网络 第9章 PLC与电气传动系统 主要内容 4 学习目标： 熟悉掌握PLC的工作原理与系统构成、指令系统、编程 方法，具备PLC控制系统的设计能力。 具备应用PLC实现电气控制自动化要求的设计、安装、 调试、故障处理能力。 熟悉常用控制电器的结构原理、用途及符号，具备正确 使用和选用的能力； 熟练掌握电气控制电路的基本环节，具备阅读和分析电 气控制电路图的能力； 具备独立设计简单电气控制电路的能力。 5 教学环节： n课程实验：10学时 熟悉PLC指令系统及编程方法 n课堂教学：40学时 介绍低压电器、可编程控制器工作原理及其应 用相关知识 n课程设计：1周 设计与调试基于PLC的过程控制系
4、统 n生产实习：2周 基于继电接触器控制的电气控制柜设计与安装 6 教材及主要参考书 主要参考书： n廖长初 主编 S7-200PLC编程及应用 机械工业出版社， 2013.8 n李 仁 主编 电气控制 机械工业出版社，1990 n邓则名 主编 电气与可编程控制器应用技术 机械工业出版 社，2002 n程子华 主编 视频学工控-西门子S7-200PLC应用技术 人民 邮电出版社 2010.11 n陈建明 主编 电气控制与PLC应用练习与实践 电子工业出版 社 2008.7 nSTEP7-Micro/WIN编程软件 nS7-200仿真软件 教材： n陈建明 主编 电气控制与PLC应用（第3版）电
5、子工业出版社 2014.1 7 几点要求： n课堂上不能影响他人； n不得无故旷课，迟到，早退。 n上课记录，书上要有记录的痕迹（准备一支荧光笔 ），； n每人上课时必须持有指定教材； 8 绪 论 n电气控制技术 n电气控制系统的分类 n电气控制系统的发展 9 一、电气控制技术 n电气控制技术：用以实现生产过程电气化及其自动控制 的电气设备及系统的控制技术。 它是以各类电动机为动 力的传动装置与系统。 1、动力部分：整个系统的动力供给环节。（电源、电器部件） 2、生产过程自动控制部分：是生产过程自动化的核心，是间接 控制、指挥动力电器及系统工作的部件（逻辑控制电路和各 种自动化仪表）。 3、传
6、动装置：是生产机械的连接及传动环节。 电气自动控制系统的主要环节： 10 x-y数控拖板 变频主轴 机床本体 数控系统及其 操作面板 行程开关 控制电柜 Z轴伺服电机 机床设备组成 11 二、电气控制系统的分类 1、按输入、输出信号的状态特征分类 1）开关量控制 2）连续量控制 2、按电器开关元件分类 1）有触点控制 2）无触点控制 3、按控制程序特征分类 1）固定程序（组合电路、时序电路、顺序电路） 2）可编程序 12 三、电气控制技术的发展 电气控制技术随着科学技术的不断发展创新，对生产工 艺 不断提出新的要求，电气控制装置也在不断地更新。 在控制方法:从手动控制发展到自动控制； 在控制功
7、能:从简单控制到复杂控制； 在操作上:由笨重到轻巧； 从控制原理:由单一的有触点硬接线继电器控制系统转为 以微处理器为中心的PLC软件控制系统。 新的控制理论和新型电器及电子器件的出现，不断地推 动 着电气控制技术的发展。 13 三、电气控制技术的发展 蒸汽机时代： 从集中传动到分散传动 集中传动开始于瓦特的蒸汽机时代一个车间使用一台蒸汽机提供动力， 通 过天轴、齿轮和皮带系统将动力分配到各个纺织机械。 蒸汽机天轴纺纱机 14 三、电气控制技术的发展 19世纪末，电机技术开始产生并应用，20世纪20年代初 逐 步取代蒸汽机，成为主要动力。 电气控制技术是针对电动机的控制技术，伴随着电机制 造
8、和应用发展起来。 在20世纪的20年代至30年代（继电接触器控制） 借助继电器、接触器、按钮、行程开关等组成继电器 接 触器控制系统，实现对机床的起动、停止、有级调速等控制 。 继电器接触器控制系统的优点：是结构简单、价格低 廉、维护方便、抗干扰能力强。 继电器接触器控制系统的缺点：是由于是固定接线形 式，故在进行程序控制时，改变控制程序不方便、灵活性差 ； 采用有触点开关，动作频率低，触点易损坏，可靠性差。 15 三、电气控制技术的发展 40年代至50年代（交磁放大机）： 出现了交磁放大机电动机控制，这是一种闭环反馈 系 统，当输出量与给定量发生偏差时就自动调整，系统的控制 精度、快速性都有
9、了提高。 16 三、电气控制技术的发展 60年代：（顺序控制） 出现了晶体管晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统 和交流调速系统调速性能大为改善，已完全取代了交磁放大 机电动机系统。 同时，出现了一种能够根据生产工艺要求，通过改变控制程 序便能达到控制目的的顺序控制器，它是通过组合逻辑元件的 插接或编程来实现继电接触器控制线路的装置。它能满足程 序经常改变的控制要求，使控制系统具有较大的灵活性和通用 性。它仍然是靠硬件手段完成自动控制任务的，装置体积大， 功能也受到一定的限制，并没有得到普及应用。 17 三、电气控制技术的发展 20世纪70年代（PLC） 随着大规模集成电路和微处理器技术的发
10、展和应用，上 述控制技术也发生了根本的变化，出现了用软件手段来实 现各种控制功能，以微处理器为核心的新型工业控制器可 编程序控制器，这种器件完全能够适应恶劣的工业环境；由 于它兼备了计算机控制和继电-接触器控制系统两方面的优 点，故目前世界各国已作为一种标准化通用设备普遍应用于 工 业控制。 18 三、电气控制技术的发展 微处理器和微型计算机问世(数控系统) 计算机应用于机床的局部控制或整机控制中，成为机床电 气控制系统的主要发展方向，其中数控机床和数控系统就是典 型的例子。 在50年代就出现了数控机床。数控机床是一种具有广泛通 用性的高效率自动化机床，它综合应用了电子技术、检测技 术、计算机技术、自动控制和机床结构设计等各个技术领域的 最新技术成就。目前又发展成为带自动换刀，自适应控制等功 能的复杂数控系列产品，称为加工中心。 19 数控车床 20 数控加工中心 21 三、电气控制技术的发展 随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广 泛，进一步推动了数控系统的发展，因此产生了自动编程系 统: 计算机数控系统（CNC）; 计算机群控系统（DNC）; 柔性制造系统（FMS）; 计算机集成制造系统（CIMS）; 设计制造一体化（CADCAM）是机械制造自动化的高级 阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。 22
