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1、电气控制技术与PLC基础知识,主讲人： 日期：,目 录,CONTENTS,简单的交流电气控制实物接线图,一、电气控制技术,220V交流接触器时间继电器水泵实物接线图,浮漂控制中间继电器线圈电压 ，中间继电器常闭触点控接触器线圈,交流接触器,基本组成 交流接触器主要由四部分组成:(1) 电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；(2)触头系统,包括三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；(3)灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头；(4)绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。 工作原理 当线圈通电时,静铁芯
2、产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时动作,主触点闭合,和主触点机械相连的辅助常闭触点断开，辅助常开触点闭合，从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,和主触点机械相连的辅助常闭触点闭合，辅助常开触点断开，从而切断电源。,电气符号,站上常见电气控制箱,1#、2# 空压机控制箱,站上常见电气控制箱,1#、2# 空压机控制箱 电流互感器,站上常见电气控制箱,1#、2# 空压机控制箱 电流互感器 电流表,站上常见电气控制箱,1#、2# 空压机控制箱 24V开关电源 露点仪控制单元,二 、PLC的基本概
3、念,1.PLC的由来,20世纪60年代末，汽车制造工业竞争激烈，传统继电器电路适应生产工艺不断更新的需要。继电器电路的弊端： 1） 动作速度慢。 2） 绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。 3） 继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。 4） 对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。 5） 在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。 6） 继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。 7） 继电器线路出现故障时没有自诊
4、断功能，很难直接找到故障所在的部位，检修时间长。,.PLC的定义,PLC(Programmable Logic Controller)，即可编程序逻辑控制器。 它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。,.PLC的特点,1、编程简单，使用面向控制操作的控制逻辑语言。 比如，梯形图、指令表、顺序功能流程图和编程语言等，技术工人易于掌握和使用，便于普及和应用。 2、可靠性高，抗干扰能力强，适于在恶劣的生产环境下运行。 1）硬件措施：屏蔽、滤波、隔离等 2）软件措施：故障的检测与处理
5、、信息的保护与恢复等，以提高可靠性，适应生产现场的要求。 3、分散的模块化结构。 1）可针对各类不同控制需要进行组合，便于扩展；2）也易于检查故障和维修更换，从而大大提高了效率。 3）目前较高档的PLC还配有各类智能化模板，如：模拟量I/O模板，PID过程控制模板，I/O通讯模板，视觉输入、伺服及编码等专用模板等等，大大提高了PC的功能与适应性,.PLC的特点,4、接口简单，维护方便 1）可编程控制器可直接与现场强电设备相连接，接口电路模块化。 2） 有完善的自诊断和监视功能。可编程控制器对于其内部工作状态，通信状态，异常状态和 I/O 点的状态均有显示。可以方便的查出故障原因，迅速作出处理。
6、 5、体积小，功耗低 1）采用了大规模集成电路技术和微处理器技术故小体积、功耗低。 2）易于装入机械设备内部，实现机电一体化,4.PLC的分类,根据生产厂家的产品类型、系列分类 根据的点数和存储器容量分类 、小型PLC的I/O点数在256 点以下，用户程序存储器容量为2K字以下（1K=1024，存储一个1或0的二进制码称为一位，一个字为16位）。 、中型PLC的I/O点数在2562048之间，用户程序存储器容量一般为28K字。 、大型PLC的I/O点数在2048点以上。用户程序存储器容量达8K字以上。 按照结构分类 可分为整体式和模块式。 按照的功能强弱分配 可分为低档机、中档机和高档机。,5
7、.PLC的基本结构,PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示：,编程器,中央处理单元 ,输入电路,输出电路,系统程序存储器,RAM存储器,电源,6.PLC的工作原理,PLC：循环扫描的工作方式 CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性的循环扫描，如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。,一个扫描周期主要分为三个阶段： 输入采样阶段 程序执行阶段 输出刷新阶段,PLC的扫描工作过程,以PLC梯形图为例，比较下面两个程序的异同：,程序：,程序：,程序一只用了一
8、次扫描周期，就完成了对的刷新；,程序二要用四次扫描周期，才能完成对的刷新。,三、的功能 、逻辑控制 、定时控制 、计数控制 、步进（顺序）控制 、控制 、数据控制 、通信和联网 、其他,四、PLC各部分的作用,、CPU 诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。 采集现场的状态或数据，并送入PLC的寄存器中。 逐条读取指令，完成各种运算和操作。 将处理结果送至输出端。 响应各种外部设备的工作请求。,、存储器 系统程序存储器：用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。PLC出厂前已将其固化在只读存储器ROM或PROM中，用户不能更改。 用户存储器：包括用户程序存储区及工作数据
9、存储区。这类存储器一般由低功耗的CMOS-RAM构成，其中的存储内容可读出并更改。 PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户程序存储器而言的。,输出接口电路：采用光电耦合电路，将CPU处理过的信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。有三种类型： 继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路。,晶闸管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的交流电源负载。,晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的直流电源负载。 集电极开路 集电极开路,、电源 电压稳定可靠 220VAC 2
10、4VDC,、输入输出接口（放电源前面） 若主机单元的IO点数不能满足需要时，可通过此接口用扁平电缆线将IO扩展单元与主机相连，以增加IO点数。PLC的最大扩展能力主要受CPU寻址能力和主机驱动能力的限制。,五、常用PLC输入元器件,输入元器件是PLC信号输入部分，主要由按钮、行程开关、继电器触点、光电开关、霍尔开关、接近开关、数字开关、旋转编码器等等。,按钮开关,行程开关,常用PLC输入元器件,光电开关 (1) 漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。 当被检测物体的表面光亮或其反光
11、率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式,常用PLC输入元器件,（2）镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。,光电开关,常用PLC输入元器件,（3）对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。 当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。,光电开关,常用PLC输入元器件,（4）槽式光电开关通常是标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位
12、于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。 槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。 （5）光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，以实现被检测物体不在相近区域的检测。 通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。,光电开关,常用PLC输入元器件,6）接近开关 （1）电感式接近开关：由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。 这种接近开关所能检测
13、的物体必须是金属物体。 （2）电容式接近开关的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。 电容式接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是液体或粉状物体。,常用PLC输入元器件,7）数字开关 数字开关常用的是8421拨码开关,每片开关后面有5个接点,分别是8、4、2、1和C,C为公共端，设定的数值为8421的组合 。,常用PLC输出元器件,1）信号元器件 作用：用来对电气控制系统中的某些信号的状态、报警信息等进行指示。 常用的信号元器件有： 指示
14、灯 电铃 蜂鸣器,常用PLC输出元器件,2）执行元器件 作用：根据PLC的输出控制逻辑，执行动作命令的元器件。 常用的执行元器件有：接触器、电磁铁、电磁阀、继电器、变频器信号端子。 接触器,常用PLC输出元器件,2）执行元器件 作用：根据PLC的输出控制逻辑，执行动作命令的元器件。 常用的执行元器件有：接触器、电磁铁、电磁阀、继电器、变频器信号端子。 电磁铁,常用PLC输出元器件,2）执行元器件 作用：根据PLC的输出控制逻辑，执行动作命令的元器件。 常用的执行元器件有：接触器、电磁铁、电磁阀、继电器、变频器信号端子。 电磁阀,常用PLC输出元器件,2）执行元器件 作用：根据PLC的输出控制逻
15、辑，执行动作命令的元器件。 常用的执行元器件有：接触器、电磁铁、电磁阀、继电器、变频器信号端子。 继电器,PLC控制电机正传反转的控制图,PLC控制电机的图,站上常见小型PLC,3#空压机 PLC控制箱,站上常见小型PLC,3#空压机 干燥机 PLC控制箱,站上常见小型PLC,3#空压机 干燥机 PLC控制箱 触摸屏和指示灯,站上常见小型PLC,循环水泵房 PLC控制箱,站上常见小型PLC,循环水泵房 PLC控制箱 触摸屏面板 和蜂鸣器、急停按钮开关,六、 GE FANUC PLC简介,. GE FANUC Series 90TM Micro PLC 简介,90 TM Micro PLC是GE
16、 FANUC 系列家族的一员。其紧凑的物理设计，简易的安装方式，强大的控制功能，和极具竞争力的价格，可用于许多经费紧张，低成本的小规模控制场合。 （） Micro PLC 的类型 14点 Micro； 28点 Micro； 23点 Micro（带2 AI/1 AO）； 14点扩展 Micro。,（）技术参数 CPU, I/O,（） Micro PLC 的特点 两个外置可调电位器（对其他I/O设置门限值）； 软件组态功能（无DIP开关）； 直流输入可组态成5KHz的高数计数器； 直流输出可组态成PWM（脉宽调制19hz 2Khz）信号； 28点/23点Micro PLC 支持实时时钟； 14点的
