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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,