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1、预备知识 继电器控制技术,第一部分 可编程控制器绪论,第三部分 三菱FX-2N可编程控制器,本课程具体内容,第二部分 可编程控制器基础知识,第四部分 PLC网络及通信,第五部分 PLC控制系统设计与应用,第六部分 其他可编程控制器简介,一、常用低压电器,二、基本控制线路,继电器控制技术,电器的构成：,电器的定义：,1、概述,常用低压电器,电器是根据外界信号（机械力、电动力和其它物理量）自动或手动接通和断开电路,实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的元件或设备。,（1）电磁机构,铁心,衔铁,线圈,（2） 触头系统,常用低压电器,2、接触器,接触器是一种用于接通和断开(交、直
2、流)负荷电流的电磁式自动切换电器，主要用于控制电动机、电焊机、电容器组等大容量设备，具有低压释放的保护,常用低压电器,(1) 结构,1动触头 2静触头 3衔铁 4弹簧 5线圈 6铁心 7垫毡 8触头弹簧 9灭弧罩 10触头压力弹簧,3. 符号,功能，适用于频繁操作和远距离控制。,继电器是一种根据某种输入信号的变化来接通或断开控制电路，实现自动控制和保护的电器。其输入量可以是电压、电流等电气量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电气量。,(1)结构,1底座 2反力弹簧 3、4调节螺钉 5非磁性垫片 6衔铁 7铁心 8极靴 9电磁线圈 10触点系统,常用低压电器,3、继电器,(2)、种类：,1）电
3、流继电器,2）电压继电器,3）中间继电器,(3) 符号(中间继电器)：,4）时间继电器,5）热继电器,6）速度继电器,常用低压电器,常用低压电器,4、其它常用电器,（1）低压断路器,1热脱扣器的整定按钮 2手动脱扣按钮 3脱扣弹簧 4手动合闸机构 5合闸联杆6热脱扣器 7锁钩 8电磁脱扣器 9脱扣联杆 10、11动、静触点12、13弹簧 14发热元件 15电磁脱扣弹簧 16调节按钮,（2） 控制按钮,常用低压电器,2）符号,（3）行程开关,常用低压电器,（1）长动控制,基本控制线路,1、异步电动机直接起动控制线路,（2）点动控制,基本控制线路,2、异步电动机正反转控制线路,（1） “正停反”控
4、制,基本控制线路,（2） “正反停”控制,基本控制线路,（1） 定子串电阻降压起动控制电路,基本控制线路,3、异步电动机降压起动控制线路,改进后的电路,基本控制线路,（2） 星形三角形降压起动控制电路,基本控制线路,（3） 自耦变压器降压起动控制线路,基本控制线路,三种降压起动方式优缺点：,（1）串起动电阻起动的优点：结构简单、成本低、动作可靠。缺点：消耗电能。适用场合：要求起动平稳的中小容量电动机以及起动不频繁的场合。,（2）自耦变压器起动的优点：对电网电流冲击小，功率损耗小。缺点：价格较贵，体积较大，且是按照非连续工作制设计制造的，不允许频繁操作。,（3）Y-起动的优点：定子绕组星形接法时
5、，起动电压为直接采用三角形接法时的1/3，起动电流为1/3，因而起动电流特性好。缺点：起动转矩也相应下降为三角形接法的1/3，转矩特性差。此线路适合轻载或空载的场合。,基本控制线路,（1）反接制动控制线路,基本控制线路,4、异步电动机制动控制线路,改进后的电路,基本控制线路,（2）能耗制动控制线路,基本控制线路,反接制动优点：制动效果好，其缺点是能量损耗大，在制动过程中有冲击，对转动部件有害，故用于不太经常起制动的设备。,能耗制动优点：能量损耗少，在制动时磁场静止不动，不会产生有害的反转，制动停车准确，制动过程平稳。缺点是需要整流电路，制动速度也较反接制动慢些。所以，能耗制动适用于电动机容量较
6、大，要求制动平稳和起动频繁的场合。,两种制动方式优缺点的比较：,基本控制线路,PLC绪论,一、PLC的由来,二、PLC的特点,PLC出现后受到普遍重视，应用发展十分迅速。它有一系列受用户欢迎的特点。主要是：,PLC是上世纪70年代以来发展起来的一种新型工业控制设备。具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国内外已广泛应用于自动化控制的各个方面，并已成为实现工业自动化的支柱产品。作为电气工程技术人员，必须牢固掌握PLC及其控制系统的基本原理与应用技术，才能适应当前及今后的社会发展的需要。,1、可靠性高;,3、组合灵活、使用方便;,4、功能强、通用性好;,5、开发周期短、
7、成功率高;,6、体积小、重量轻、功耗低；,1、按结构形式：整体式、模块式,2、按I/O点数和存储容量：小型（256点、8K步）、 中型（20 48点、32K步）、大型（2048点以上、32K步以上）,3、按功能：低档机、中档机、高档机,PLC绪论,三、分类,2、编程简单、易于掌握;,四、应用,1、开关量逻辑控制,2、定时、计数控制,3、闭环过程控制,4、冗余控制,5、监控,6、数字通信和联网控制,五、发展方向,PLC绪论,1、小型化方向：多功能、体积小、点数少；,2、大型化方向：功能强、应用范围大、性能高、编程软件多样化和高级化、标准化、构成形式的分散化和集散化,六、PLC控制系统与其他控制系
8、统的比较,1、与继电器接触器控制系统的比较,（1）控制逻辑：硬接线；软接线,（2）工作方式：受约状态；周期扫描,（3）控制速度：机械式；电子式,（6）设计与施工：周期长且困难；周期短、方便,（7）可靠性：差；高,（8）价格：便宜；昂贵,小结：在性能上PLC优异，且体积小、功耗低，使用维护方便，但价格较高。,（1）应用范围：几乎所有领域；主要用于工业领域,PLC绪论,2、与微型计算机控制系统比较,（2）使用环境：要求较高；要求不高,（3）输入输出：I/O与主机采取微电联系，不需电气隔离；控制强电，需电气隔离,（4）程序设计：要求具有较高的计算机硬件和软件知识；易于学习和掌握,（5）运算速度：速度
9、快，微秒级；接口响应速度慢影响运算速度，毫秒级,（6）价格：较高；较低，十分之一左右,小结：PLC是一种用于工业自动化控制的专用微机控制系统，结构简单，抗干扰能力强，易于学习和掌握，价格便宜。,（1）单片机不如PLC容易掌握,（2）单片机不如PLC使用简单,（3）单片机不如PLC可靠,PLC绪论,3、与单片计算机比较,（4） PLC不如单片机运算速度快,（5） PLC不如单片机数据处理能力强,小结：PLC用于控制，稳定可靠，抗干扰能力强，使用方便，单片机通用性和适应性较强,PLC绪论,一、PLC基本结构,二、PLC基本工作原理,可编程控制器基础知识,三、PLC编程语言,主机,PLC的硬件系统简
10、化图,基本组成,基本组成,PLC的单总线结构框图,基本组成,1、输入部件,输入部件是PLC与工业生产现场被控对象之间的 连接部件。是现场信号进入PLC的桥梁。,（）开关量输入电路,）汇点式,）分隔式,2、输出部件,输出部件也是PLC与现场设备之间的连接部件，其功能是控制现场设备进行工作。,）直流输入,）交流输入,（2）输入信号接线图,基本组成,三种方式的使用场合分别为交直流、直流、交流,I/O端口接线,（ 3 ）可控硅输出方式,（ 2 ）晶体管输出方式,（）继电器输出方式,工作原理,1、工作方式,2、工作过程,（1）输入采样阶段：PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映
11、像区中相应的存储单元内。,（2）程序执行阶段：CPU按自上而下、自左而右顺序扫描用户程序，逐句执行各条指令。,PLC采用周期循环扫描、集中输入与集中输出的 工作方式。每次扫描的时间称为扫描周期。,（3）输出刷新阶段：所有程序执行完毕后，CPU将所有需输出的数据一次性输出以驱动外部负载。,工作原理,3、输入输出响应时序图,电路,工作原理,4、滞后原因及改进的措施：,（1）提高扫描速度,（2）提供高速输入端口以减少输入滤波时间,（3）提供高速处理模块,（4）采用I/O立即刷新指令,改进的措施有：,导致PLC滞后的因素主要为：,（1）输入滤波的时间常数（输入延迟）,（2）输出继电器的机械滞后（输出延
12、迟）,（3）PLC的循环扫描工作方式（工作原理）,（4）PLC的输入采样、输出刷新的特殊性（工作原理）,（5）用户程序的编程水平,1、梯形图与语句表,编程语言,继电器控制线路与梯形图的联系与区别,编程语言,2、顺序功能图（状态转移图）,3、逻辑图编程语言,4、高级编程语言,一、 FX-2N简介,二、 FX-2N编程软元件,三菱FX-2N可编程控制器,三、 FX-2N基本逻辑指令,四、 FX-2N定时器及计数器编程,五、 FX-2N实例,六、 FX-2N步进控制,七、 FX-2N应用指令编程,1、型号名称,FX-2N PLC简介,一,FX-2N系列PLC是由电源、CPU、存贮器和输入/输出器件组
13、成的单元型可编程控制器，而且AC电流、DC输入型的内装DC24V电源作为传感器的辅助电源。功能强大，可进行逻辑控制、开关量控制、模拟量控制，并可进行各种各种功能运算、传送、变址寻址、移位等。,FX-2N PLC简介,举例,2、FX2N PLC的主要特点,（1）输入输出16256点。,（2）内部随机存取存贮器（8000步）。电池后备、RAM。,（3）内部定时时钟,（4）基本指令：27种 步进阶梯指令：5种 应用指令：128种,3、产品概述：,FX-2N PLC简介,1、输入继电器,编程软元件,要点,（1）输入继电器是PLC与外部用户设备连接的接口， 用来接受用户输入设备发来的输入信号，是一种位元
14、件。,（2）输入继电器编址区域标号为X，采用八进制编 址并从X000开始，最多128点。,（4）输入继电器有无数对常开触点和常闭触点供编程时使用。,（3）输入继电器只能由外部信号驱动,编程软元件,2、输出继电器,（4）每个输出继电器有无数对常开和常闭触点（称为内部触点）供编程使用。,编程软元件,（1）输出继电器用于将程序运算的结果经过输出端 送到用户输出设备，位元件。,（2）输出继电器编址区域标号为Y，采用八进制编址并从Y000开始，最多128点。,（3）输出继电器的状态只能由由程序驱动,要点,3、辅助继电器,编程软元件,辅助继电器分为普通型、停电保持型型和特殊型三种。,要点,（1）辅助继电器
15、主要用于中继、中间量寄存，位元件。,（3）有无数对常开和常闭触点，但只能供内部编程使用，不能去直接输出驱动外部负载,（2）辅助继电器编址区域标号为M，采用十进制编址并从M000开始。,（1）普通型辅助继电器,（2）停电保持型辅助继电器,地址编号：M500 M3071，共2572点，其中 M500M1023（共524点）可通过参数设定变为非停电保持型（即普通型）。,特点：这类辅助继电器在PLC运行中若突然发生停电，则保持停电前的状态；当电源恢复正常时，系统又继续停电前的控制；当清除锁存时，才将断电保持型辅助继电器断开。,编程软元件,特点：它们无断电保持功能，即当切断PLC的电源或PLC进行复位时
16、，其当时状态无法保持，一律呈断开状态。,地址编号：M0M499，共500点,举例,编程软元件,在绘制或阅读时序图时，一般是指某元件常开接点的状态随时间的变化而显示的波形。,（3）特殊型辅助继电器,地址编号：M8000M8255，共256点。,编程软元件,这些继电器各自具有特定的功能，可分成以下两类：,M8000、M8001：运行监视继电器,1）触点利用型：,举例,M8002、M8003：初始脉冲继电器,编程软元件, M8011M8014：内部时钟脉冲,M8011 10ms M8012 100ms M8013 1s M8014 1min,M8012的动作时序,编程软元件,2）线圈驱动型：, M8040：禁止状态转移, M8034：全部输出禁止继电器,编程软元件,
