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1、.,1,PLC初级应用课程实验,上课班级：11自动化1、2班 2011-2012学年第一学期,.,2,前 言,PLC初级应用课程实验 总学时数:60,授课时间:5-19周 职称: 教 授 联系电话:13654016032 Email地址:,.,3,教学要求及成绩评定,听讲 日常考勤 课堂纪律 实验报告 成绩 平时成绩: 30分 实验报告: 30分 期末考试：40分,.,4,第一章 可编程控制器的基本知识,11 可编程控制器的硬件知识 1.可编程控制器的基本知识 2.可编程控制器的基本结构 12 可编程控制器的软件知识,.,5,11 可编程控制器的硬件知识,PLC的基本知识 一、继电接触控制系统
2、 在PLC产生之前，生产生活中经常用的是继电接触控制系统，该系统与PLC相比存在许多不足之处，缺点如下： (1) 设备体积大 (2) 开关动作慢 (3) 功能较少 (4) 接线复杂 (5) 触点易损坏 (6) 改接麻烦 (7) 灵活性较差,.,6,二、PLC的产生 美国通用汽车公司（GM）在汽车制造业竞争激烈的情况下为提高效益，对继电接触控制系统提出了许多要求。美国数字设备公司（DEC）根据该公司的要求研制出世界上第一台可编程控制器，简称PLC，全称：Programmable Logic Controller。 我们给PLC下个定义： 它是一种带有指令存储器和数字或模拟IO接口，以位运算为主，
3、能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。,.,7,三、PLC的主要功能 根据PLC的定义我们可以归纳出它的主要功能。其主要功能为： 1逻辑控制 用“与”、“或”、“非”等逻辑指令描述继电器触点的串联、并联、攒并联、并串联等。 2定时控制 设定了许多定时器及相关定时指令，定时值可由用户在编程是设定。 3计数控制 设定了许多计数器及相关计数指令，计数值可由用户在编程是设定。 4步进控制 也叫顺序控制。是指在完成一道工序以后再进行下一步工序，用移位寄存器和和步进指令。,.,8,5AD、DA转换 A表示模拟量，D表示数字量。它是对模拟量和数字量的控制调节。 6
4、数据处理 可以进行数据并行传送，比较和逻辑运算，BCD码的加、减、乘、除运算等。 7通信与联网 可进行远程IO控制，可多台PLC机之间的链接。 8 对控制系统监控 能记忆某些异常情况，或当发生异常情况时自动终止运行，如交通灯的控制。,.,9,四、PLC的主要优点 1编程简单 指令不多，梯形图与接线图相似，只要具有一定的电气知识，在短时间内都能学会。 2可靠性高 PLC本身具有屏蔽、滤波、隔离、无触点等多层次的抗干扰措施，故障率为2万小时以上。 3通用性好 一台PLC只要改变其内部程序，就能运用于多种控制。 4功能强 PLC的主要功能中已具体介绍。 5使用方便 体现在它体积小、重量轻、安装方便、
5、编程简单、易于使用。 6设计、施工和调试周期短 三者可以同时进行。,.,10,注意： 1世界上几大著名的PLC生产公司 美国 AB公司、通用电气公司、哥德公司 德国 西门子公司 日本 三菱公司、东芝公司 2工业自动化中的三大技术 PLC技术（单片机技术） 机器人技术 计算机辅助设计与分析,.,11,作业,1.可编程控制器有哪些主要特点？ 2.PLC的定义？,.,12,常用低压电器,一、低压电器的定义 是指工作在直流1500V、交流1000V（1140V）及以下的电路中，以实现对电路或非电对象的控制、检测、保护、变换、调节等作用的基本器件。 二、低压电器分类 （一）按操作方式分： 手动电器：由人
6、工直接操作才能完成任务的电器称为手动电器，如刀开关、按钮和转换开关等。 自动电器：指不需要人工直接操作，按照电的或非电的信号自动完成接通、分断电路任务的电器称为自动电器，如低压断路器、接触器和继电器等。,.,13,（二）按用途分： 低压配电电器：主要用于低压供电系统，如刀开关、低压断路器、转换开关和熔断器等。 低压控制电器：主要用于电力拖动控制系统，如接触器、继电器、控制器、控制按钮、行程开关、主令控制器和万能转换开关等。 （三）按工作原理分： 电磁式电器：根据电磁感应原理来工作的电器，如交直流接触器、电磁式继电器等。 非电量控制电路：电器的工作是靠外力或非电物理量的变化而动作的电器。如刀开关
7、、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器和温度继电器等。,.,14,1、电磁式控制电器： 由电磁机构、触头系统、灭弧系统组成。 （1）电磁机构：电磁机构通常采用电磁铁的形式，由吸引线圈、铁心(亦称静铁心或磁轭)和衔铁(也称动铁心)三部分组成。其作用原理：当线圈中有电流通过时，电磁吸力克服弹簧的反作用力，使得衔铁与铁心闭合，由连接机构带动相应的触头动作。,1-衔铁 2-铁心 3-线圈,.,15,（2）触头系统： 触头的作用是接通或分断电路。,触头的结构有,点接触式：适用于电流不大场合,桥式触头,指式触头：适用于分合次数多，电流大的场合。,面接触式：电流较大场合。,a-点接触式 b-面接触式 c-
8、指式触头,.,16,3）灭弧系统： 双断口电动力吹弧 磁吹灭弧 窄缝(纵缝)灭弧法 栅片灭弧法 1.2 刀开关与组合开关 低压开关又称低压隔离器，是低压电器中结构比较简单、应用广泛的一类手动电器。主要有刀开关、组合开关、以及用刀开关与熔断器组合成的胶盖瓷底刀开关和熔断器式刀开关，还有转换开关等。,.,17,（1）型号： 胶盖刀开关即开启式负荷开关，适用于交流50Hz，额定电压单相220V、三相380V，额定电流至100A的电路中，作为不频繁地接通和分断有负载电路与小容量线路地短路保护之用。其中三极开关适当降低容量后，可作为小型感应电动机手动不频繁操作地直接起动即分断用。常用地有HK1和HK2系
9、列。,一、刀开关 （一）闸刀开关（胶盖刀开关） 1、文字符号：QS,2、图形符号：,3、主要技术参数：,单极,双极,三极,.,18,2）额定参数：额定电压 ，额定电流。 4、刀开关的选用 刀开关的额定电压应等于或大于电路额定电压。其额定电流应等于(在开启合通风良好的场合)或稍大于(在封闭的开关柜内或散热条件较差的工作场合，一般选1.15倍)电流工作电流。在开关柜内使用还应考虑操作方式，如杠杆操作机构、螺旋式操作机构等。当用当开关控制电动机时，其额定电流要大于电动机额定电流的3倍。,胶盖刀开关的型号及其含义如下：,.,19,（二）组合开关 1、文字符号：QS 2、图形符号：,单极,三极,3、基本
10、结构及动作原理：,实物图,示意图,.,20,广泛应用于电器设备的电源开关、测量三相电压和控制7.5kW以下小容量电动机的直接启动、正反转等不频繁操作的场合。组合开关的额定电压为220V和380V。额定电流有10A,25A,35A,60A等。产品型号有HZ5,HZ10系列等。,4、主要技术参数 （1）型号：,组合开关的型号及其含义如下：,（2）额定参数：额定电压，额定电流。,.,21,1.3 自动空气开关(断路器、自动开关) 低压断路器是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压过载和短路保护的电器。可用来分配电能，不频繁地启动异步电机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或短路
11、及欠电压等故障时能自动切断电路。 1、文字符号：QF,2、图形符号：,单极,三极,3、基本结构及动作原理：,当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁被吸合，使自动脱扣器机构动作；当电路过载时，过载脱扣器的热元件产生的热量增加，使双金属片向上弯曲，推动自动脱扣器机构动作；当电路失压时，失压脱扣器的衔铁释放，也使自动脱扣器机构动作。,.,22,实物图,1-分闸弹簧 2-主触头 3-传动杆 4-锁扣 5-轴 6-过电流脱扣器 7-热脱扣器 8-欠压失压脱扣器 9-分励脱扣器,原理图,.,23,4、主要技术参数（1）型号,DZ20系列低压断路器型号意义：,（2）额定参数： 额定工作电压；在数值上
12、取决于电网的额定电压等级，我国电网标准规定为AC220、380、660及1140V，DC220、440V等。应该指出，同一断路器可以在几种额定工作电压下使用，但相应的通断能力并不相同。,.,24,额定电流：为过电流脱扣器的额定电流，一般指断路器的额定持续电流。 通断能力：开关电器在规定的条件下(电压、频率及交流电路的功率因数和直流电路的时间常数)，能在给定的电压下接通和分断的最大电流值，也称为额定短路通断能力。 分断时间：指切断故障电流所需的时间，它包括固有的断开时间和燃弧时间。 5、断路器的选用： （1）断路器的额定工作电压应大于或等于线路或设备的额定工作电压。对于配电电路来说应注意区别是电
13、源端保护还是负载保护，电源端电压比负载端电压高出约5%左右。 （2）断路器主电路额定工作电流大于或等于负载工作电流。 （3）断路器的过载脱扣整定电流应大于或等于负载工作电流。 （4）断路器的额定通断能力应大于或等于电路的最大短电流。 （5）断路器低欠电压脱扣器额定电压等于主电路额定电压。,.,25,PLC,以CPU为核心,.,26,PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计的工业控制装置。,PLC的产生与发展,.,27,PLC的基本组成第一部分,PLC的基本分类,整体式,小型机常采用整体式,组合式,中、大型机常采用组合式,.,28,OMRON 公司的整体式 PLC,C28P,
14、.,29,CPM2A,.,30,OMRON 公司的组合式 PLC,.,31,整体式 PLC的基本组成框图,.,32,组合式 PLC的基本组成框图,.,33,1. CPU单元,CPU指挥PLC完成各种预定的功能, 输入并存储用户程序、显示输入内容和地址；, 输出并存储用户程序、显示输出内容和地址；, 检查、校验用户程序，发现错误即报警；, 诊断故障、记忆故障信息并报警。,.,34,2. 存储器,系统程序存储器 存储系统系统程序,用户程序存储器 存储系统用户程序,工作数据存储器 存储工作数据,.,35,3. 输入/输出单元,PLC与外部设备联系的桥梁,开关量输入单元,开关量输出单元,.,36,光电
15、耦合,输入点的状态显示,公共端,外部开关,输入点,直流输入电路,.,37,输入点的状态显示,光电耦合,输入点,外部开关,交流输入电路,.,38,输出点的状态显示,光电耦合,输出点,公共端,晶闸管输出电路,.,39,输出点的状态显示,继电器,机械触点,输出点,公共端,继电器输出电路,.,40,4. 电源单元,PLC由开关式稳压电源为内部电路供电,开关电源,输入电压范围宽,体积小,重量轻,效率高,抗干扰性能好,有的PLC能向外部提供24V的直流电源,有的PLC能向外部提供24V的直流电源,.,41,5. I/O扩展端口,.,42,CPM1A的外设端口和I/O扩展端口,I/O扩展端口,.,43,I/
16、O扩展端口连接扩展器的示意图,.,44,外设端口,6. 外设端口,.,45,7. 编程工具,编程器是对PLC进行操作的工具,专 用 编 程 器,简易编程器,图形编程器,直插式、便携式,计算机辅助编程,在装有专用编程软件的计算机上编程,.,46,PLC的基本结构,一、继电接触控制系统的结构 由输入设备、控制线路和输出设备组成，如图所示：,该系统主要由“硬”的元器件组成，包括“硬”开关、“硬”触点、“硬”接线等，为全硬件控制。,.,47,二、FX1S-30MR的面板介绍,1.型号介绍,.,48,2.面板的组成 由输入接线端、输出接线端、操作面板、状态指示栏组成。,.,49,.,50,注意：,PLC每一个输出端子（输出点）在内部都对应有一个完整的电路，如左图所示。电路中所用到的元器件都是集成的，所以每一个完整电路就是一个集成块。,.,51,选件连接插口,工作方式选择开关,通信接口,可调电位器,.,52,输入状态指示,运行状态指示,输
