电气与PLC控制系统的设计

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1、电气与PLC控制系统的设计Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望第1章常用低压电器1.1概述一、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

2、压断路器、接触器和继电器等。（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、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器和温度继电器等。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

3、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（2）触头系统：触头的作用是接通或分断电路。触头的结构有桥式触头指式触头：适用于分合次数多，电流大的场合。点接触式：适用于电流不大场合面接触式：电流较大场合。a-点接触式b-面接触式c-指式触头（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

4、瓷底刀开关和熔断器式刀开关，还有转换开关等。一、刀开关（一）闸刀开关（胶盖刀开关）1、文字符号：QS2、图形符号：单极双极三极（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系列。3、主要技术参数：胶盖刀开关的型号及其含义如下：（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

5、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。（二）组合开关1、文字符号：QS2、图形符号：单极三极3、基本结构及动作原理：实物图示意图4、主要技术参数（1）型号：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。组合开关的型号及其含义如下：（2）

6、额定参数：额定电压，额定电流。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。实物图原理图1-分闸弹簧2-

7、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DZ20系列低压断路器型号意义：4、主要技术参数（1）型号 （2）额定参数：额定工作电压；在数值上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。 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

8、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。1.4主令电器主令电器主要用来接通或断开控制电路，以发布命令或信号，改变控制系统工作状况的电器。常用的主令电器有控制按钮、行程开关、万能转换开关

9、、主令控制器等。一、控制按钮1、文字符号：SB2、图形符号：常开按钮常闭按钮复合按钮3、基本结构及工作原理：实物图示意图1-按钮2-复位弹簧3-常闭静触头4-动触头5-常开静触头5、按钮的使用：（1）选择时应根据所需的触头数、使用的场所及颜色来确定。常用的LA18,LA19,LA20系列按钮开关，适用于AC500V,DC440V,额定电流5A，控制功率为AC300W,DC70W的控制回路中。4、型号：按钮开关的型号意义：（2）按钮颜色要求： “停止”和“急停”按钮必须是红色。当按下红色按钮时，必须使设备停止工作或断电。 “起动”按钮的颜色是绿色。 “起动” 与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、

10、白色或灰色，不得用红色和绿色。 “点动”按钮必须是黑色。 “复位”(如保护继电器的复位按钮)必须是蓝色。当复位按钮还有停止的作用时，则必须是红色。二、行程开关1、文字符号：SQ2、图形符号：常开触头常闭触头3、基本结构及工作原理实物图结构图4、型号：常用的行程开关有JLXK1、LX19、LX32、LX33和微动开关LXW-11、JLXK1-11、LXK3等系列。行程开关的型号及其含义如下：熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器。广泛应用于低压配电系统及用电设备中作短路和过电流保护。1.5熔断器1、文字符号：FU2、图形符号：3、结构及工作原理熔断器

11、是由熔体和绝缘底座(或称熔管)等组成。熔体为丝状或片状。当负载发生故障时，有很大的短路电流通过熔断器，熔体很快熔断，迅速断开故障电路，从而有效地保护未发生故障的线路和设备。熔断器主要用作短路保护，而对于过载一般不能准确保护。4、主要技术参数（1）型号：低压熔断器的型号含义：（2）熔断器种类：1）瓷插式熔断器：瓷插式熔断器有RCIA的等系列。主要用于AC380V、50Hz的低压电路中，一般接在电路的末端，作为电气设备的短路保护。2）螺旋式熔断器：螺旋式熔断器有RL1等系列，主要用于AC50Hz或60Hz、额定电压500V以下，额定电流200A以下的电路中，作为短路或过载保护。实物图示意图3）管式

12、熔断器：管式熔断器主要有RM10型和RM0型2种。RM10是新型的无填料密闭管式熔断器，用作短保护和连续过载保护，主要用于额定电压AC500V或DC400V的电力网和成套配电设备上。RT0型为有填料密闭管式熔断器，用作电缆、导线及电气设备的短路保护和电缆、导线的过载保护，主要用于具有较大短路电流的电力网或配电装置中。示意图5、额定参数：（1）额定电压：是指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，它取决于线路的额定电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。（2）额定电流：是指熔断器长期工作时，各部件温升不超过规定值时所能承受的电流。熔断器的额定电流等级比较少，而熔体的额定电流等级比较多，即在一

13、个额定电流等级的熔断管内可以分装不同额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流最大不能超过熔断管的额定电流。（3）极限分断能力：是指熔断器在规定的额定电压和功率因数(或时间常数)的条件下，能分断的最大短路电流值。在电路中出现的最大电流值一般是指短路电流值。所以，极限分断能力也是反映了分断短路电流的能力。6、熔断器的选择 工业上选择熔断器一般应从以下几个方面考虑：（1）熔断器的类型应根据线路的要求、使用 场合及安装条件进行选择。（2）熔断器的额定电压必须等于或高于熔断器的工作电压。（3）熔断器的额定电流根据被保护的电路(支路)及设备的额定负载电流选择。熔断器的额定电流必须等于或高于所装熔体的额定电流。

14、（4）熔断器的额定分断能力必须大于电路中可能出现的最大故障电流。（5）熔断器的选择需考虑电路中其他配电电器、控制电器之间选择性配合等要求。为此，应使上一级(供电干线)熔断器的熔体额定电流比下一级(供电支线)大12个级差。吸引线圈主触头 常开辅助触头 常闭辅助触头2、交流接触器 （1）基本结构 电磁机构：由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成。 触头系统：由主触头和辅助触头组成。主触头由用于通断主电路，其额定电流一般为5A。 （2）图形符号：1、接触器文字符号、图形符号 （1）文字符号：KM1.6 接触器工作原理示意图（2）工作原理：1-动触头动触头2-静触头静触头3-衔铁衔铁4-弹簧弹簧5-线圈线

15、圈6-铁心铁心7-垫毡垫毡8-触头弹簧触头弹簧9-灭弧罩灭弧罩10-触头压力弹簧触头压力弹簧3、直流接触器 应用于直流电力线路中，供远距离接通与分断电路及直流电动机的频繁起动、停止、反转或反接制动控制，以及CD系列电磁操作机构合闸线圈或频繁接通和断开电磁铁、电磁阀、离合器和电磁线圈等。常用直流接触器有：CJ18、CZ21、CZ22和CZ0系列等。4、主要技术参数（1）型号 目前国内常用交流接触器主要有：CJ10、CJ12、CJ20等系列。其中CJ10、CJ12是早期全国统一设计的系列产品；CJ20系列是全国统一设计的新型接触器，主要适用于交流50Hz、电压660V以下(其中部分等级可用于114

16、0V)、电流630A以下的电力线路中。 近年来从国外引进一些交流接触器产品，有德国BBC公司的B系列、西门子公司的3TB系列、法国TE公司的LC1-D和LC2-D系列等。直流接触器的型号意义：交流接触器的型号意义：（2）额定参数：主要有额定电压、额定电流和线圈的额定电压等。 1）额定电压 接触器铭牌上的额定电压是指主触头萨格的额定电压，通常用的电压等级为： 直流接触器：220V,440V,660V。 交流接触器：220V,380V,500V。 2） 额定电流 接触器铭牌上的额定电流是指主触头萨格的额定电流，通常用的电流等级为： 直流接触器：25A,40A,60A,100A,150A,250A,

17、400A,600A。 交流接触器：5A,10A,20A,40A,60A,100A,150A,200A,250A等。 3）线圈的额定电压 通常用的电压等级为：直流线圈额定电压有24V,48V,220V。交流线圈的额定电压有：36V,127V,220V,380V等。选用时一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器，但交流负载需要频繁动作时，可以采用直流线圈的交流接触器。1.7 继电器 继电器是一种根据外界输入地一定信号(电的或非电的)开控制电路中的电流通断的自动切换电器。 继电器的种类繁多，常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及速度继电器等。1、电流、电压继电器（

18、1）文字符号：KA(电流继电器) KV(电压继电器)（2）图形符号：过电流继电器线圈欠电流继电器线圈过电压继电器线圈欠电压继电器线圈常闭触头常开触头（3）结构及工作原理 1）电流继电器：根据输入(线圈)电流大小而动作的继电器。电流继电器的线圈串接在被测电路中，以反应电流的变化。其触点接在控制电路中，用于控制接触器的线圈或信号指示灯的通断。 过电流继电器:当电路发生短路及过流时立即将电路切断。因此，只有当过流继电器线圈通过电流超过额定电流时，继电器才动作。过电流继电器的动作电流整定范围：交流过电流继电器为110350IN，直流过电流继电器为70300IN， 欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电

19、路切断。因此，主要当欠电流继电器线圈通过电流低于整定电流时，继电器才动作。欠电流继电器动作电流整定范围：吸合电流为3050IN释放电流为1020IN 。 2）电压继电器：根据输入电压大小而动作的继电器。电压继电器线圈与被测电路并联。 过电压继电器：动作电压整定范围为 105120UN 欠电压继电器：吸合电压调整范围： 3050UN 释放电压调整范围： 720UN2、中间继电器（1）文字符号：KA（2）图形符号：吸引线圈常闭触头常开触头（3）工作原理 中间继电器的原理是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大触头容量）的继电器。其实质是电压继电器，但它的触头数量较多（可达8对），触头容

20、量较大（510A）、动作灵敏。（4）型号 中间继电器按电压分两类：一类是用于交直流电路中的JZ系列，另一类是只用于直流操作的各种继电器保护线路中的DZ系列。（5）用途当其它电器的触头对数不够用时，可借助中间继电器来扩展它们的触头容量。3、时间继电器继电器输入信号输入后，经一定的延时，才有输出信号的继电器称为时间继电器。对于电磁式时间继电器，当电磁线圈通电或断电后，经一段时间，延时触都头状态才发生变化，即延时触头才动作。按照延时方式可分为：通电延时型和断电延时型两种。（1）文字符号：KT（2）图形符号：通电延时型：断电延时型：常闭瞬动触头常开延时触头常开常闭线圈常闭瞬动触头常开延时触头常开常闭线

21、圈（3）基本结构及工作原理a-通电延时型b-断电延时型1-线圈2-铁心3-衔铁4-反力弹簧5-推板6-活塞杆7-塔形弹簧8-弱弹簧9-橡皮膜10-空气室壁11-调节螺钉12-进气孔13-活塞14、16-微动开关15-杠杆（4）主要技术参数：1）常用空气阻尼式时间继电器为JS7、JS23系列。型号：额定参数：触点额定电压、电流：380V、5A线圈电压：交流36V、127V、220V、380V延时范围：0.460s和0.4180s2）常用晶体管式时间继电器有：JS14A、JS15、JSJ等系列。3）常用数字式时间继电器有：JS14S、JSS1、JS14P、H48S、DH14S。4、热继电器（1）文

22、字符号：FR（2）图形符号：热元件常闭触头常开触头热继电器是电流通过发热元件加热使双金属片弯曲，推动执行机构动作的电器。主要用来保护电动机或其它负载免于过载以及作为三相电动机的断相保护（4）主要技术参数常用的热继电器有：JR0、JR2、JR9、JR10、JR15、JR16、JR20等几个系列。（3）基本结构及工作原理1-主双金属片主双金属片2-电阻丝电阻丝3-导板导板4-补偿双金属片补偿双金属片5-螺钉螺钉6-推杆推杆7-静触头静触头8-动触头动触头9-复位按钮复位按钮10-调节凸轮调节凸轮11-弹簧弹簧1）型号：2）技术参数额定电流：为发热元件额定电流；整定电流的调节范围：1.8速度继电器1

23、、文字符号：KS2、图形符号：转子常开触头常闭触头速度继电器是根据电磁感应原理制成的，它的套有永久磁铁的轴与被控电动机的轴相联，用以接受转速信号。常用的速度继电器有JY1型和JFZ0型。JY1型能在3000r/min以下可靠工作；JFZ01型适用与3001000 r/min ， JFZ02型适用与10003600 r/min 。一般速度继电器转轴在120 r/min左右既能动作，在100 r/min以下复位。3、基本结构及工作原理1-调节螺钉2-反力弹簧3-常闭触头4-动触头5-常开触头6-返回杠杆7-杠杆8-定子导条9-定子10-转轴11-转子第2章 电气控制系统的基本控制线路2.1 三相鼠

24、笼式异步电动机直接起动控制1、单向起动控制 控制线路：由闸刀开关、熔断器、接触器、按钮等组成。 主电路：三相电源到电动机的电路。由闸刀开关、熔断器、接触器主触头、热继电器发热元件组成。 控制电路：由按钮和接触器吸引线圈等组成。 控制线路安装布线图：把同一电器各工作部件集中在一起，按各部件实际位置画出。控制线路原理图：主电路画在一边，控制电路画在另一边。说明： （1）同一电器各工作部件画在各处，但它们的动作相互关联。 （2）同一电器上的各部件，必须标以相同文字符号。 1）工作原理 2）保护环节 短路保护：FU 过载保护：FR 失压保护：KM 失压保护指发生突然停电时，电动机与电源迅速断开，当电源

25、恢复供电时，如不重新按下起动按钮，电动机不能起动。2、正反转控制 电动机反转：将电动机任意两根火线对调。 实现方法： 采用KM1、KM2两个接触器控制电动机正、反转。 KM1控制电动机正转。 KM2控制电动机反转。 （1）线路图 1）主电路 2）控制电路 要求：KM1、KM2线圈不能同时有电，以避免电源相之间短路。电动机正转KM1电动机反转KM2 主电路 控制电路3、行程限位控制有些位移性生产机械或部件（如起重机小车、电梯、铣床的工作台等）需要有终端限位控制或自动往返控制。（1）控制要求：有一工作台可实现前后移动，当移动到终端时，自行停车。（2）实现方法：1）用接触器KM1控制电动机正转，使工

26、作台向前移动；用接触器KM2控制电动机反转，使工作台向后移动。2）行程开关SQ1作为工作台向前移动的终端限位开关；行程开关SQ2作为工作台向后移动的终端限位开关。（3）线路图自动往复循环控制电路 机床工作台自动往复运动示意图4、顺序控制有的生产机械和设备需要多台电动机拖动，而各台电动机的起动与停止需要有一定的顺序控制关系。（1）控制要求：在一台锅炉控制，有M1、M2两台电动机。M1引风电动机；M2送风电动机。要求：起动时，引风机M1先起动，送风机M2后起动；停止时则相反，送风机M2后停止，引风机M1先停止。（2）线路图主电路控制电路2.2三相笼型异步电动机降压起动控制1、定子线路串电阻降压起动

27、控制（1）控制要求：电动机M起动时定子线路串联电阻R，以实现降压起动，电动机起动后，恢复额定电压进入稳定正常运转。（2）实现方法：1）接触器KM1闭合，电动机M定子线路串电阻降压起动。2）接触器KM2闭合，电动机正常运转。3）时间继电器KT通电开始计时，当达到时间继电器的整定值时，KM2闭合。（3）线路图1）主电路2）控制电路主电路控制电路2、星形三角形降压起动控制（1）控制要求：电动机M起动时为星形连接，以实现降压起动，电动机起动后改为三角形连接，以恢复额定电压进入稳定正常运转。（2）实现方法：1）接触器KM1控制电机M通电接触器KM2控制电机M三角形连接接触器KM3控制电机M星形连接2）时

28、间继电器KT通电开始计时，当达到时间继电器整定值时使KM3断电、KM2通电，电动机三角形连接正常运转。（3）线路图1）主电路2）控制电路主电路控制电路2.3 三相鼠笼电动机的制动控制1、反接制动控制（1）实现方法：1）KM1为电动机M单向旋转接触器2）KM2为反接制动接触器，KV为速度继电器，R为反接制动电阻。（2）线路图1）主电路2）控制电路主电路控制电路2、能耗制动系统（1）控制要求：当需要电动机快速停止时，若在断开交流电源后，立即在定子绕组接入一直流电源，直流电流就会在电动机定子绕组中产生一个静止的磁场，而转子由于惯性作用在继续旋转，并切割这个磁场，在转子绕组中产生感应电动势和电流，利用

29、转子感应电流与静止磁场的相互作用产生制动转矩，达到迅速而准确地制动地目的。能耗制动的效果与通入直流电流的大小和三相绕组接法有关（可以有几种接法），但直流电流不能大于交流的起动电流，电动机停止时要立即断开直流电源。（2）实现方法1）KM1为电动机M单向旋转接触器2）KM2为能耗制动接触器3）时间继电器KT通电开始计时，当达到时间继电器的整定值时（电动机M已停转），使KM2断电，直流电源被切除，制动结束。主电路控制电路（3）线路图1）主电路2）控制电路2.4继电接触式控制系统的电路设计1、电气控制设计的一般原则（1）最大限度的满足机械或设备对电气控制系统提出的要求。机械或设备对电气控制系统的要求，

30、是电气设计的依据，这些要求常常以工作循环图。执行元件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供，有调速要求的设备还应给出调速技术指标。其他如起动、转向、制动等控制要求应根据生产需要充分考虑。（2）在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济。在电气控制系统设计时，为了满足同一控制要求，往往要设计几个方案，应选择简单。经济可靠和通用件强的方案，不要盲目追求自动化程度和高指标。（4）要有完善的保护措施，防止发生人身事故与设备损坏事故。要预防可能出现的故障，采用必要的保护措施。例如短路、过载、失压或误操作等电气方面的保护功能和使设备正常运行所需要的其他方面的保护功能。2、电气控制设计的基本内容（1）确

31、定电力传动方案和选择电动机的容量、结构型式和型号。（2）设计电气控制电路及相关的保护。（3）选择控制电器，制定电器设备一览表。（4）确定电气操作台和控制柜，绘制电器布置图和接线图。（5）编写电气控制说明书和设计计算说明。（6）安装、接线和调试及最终确定设计方案。（3）妥善处理机械与电气的关系。机械或设备与电力拖动已经紧密结合融为一体，传动系统为了获得较大的调速比，可以采用机电结合的方法实现，但要从制造成本、技术要求和使用方便等具体条件去协调平衡。1、车床的结构普通车床的结构示意图1进给箱2挂轮箱3主轴变速箱4溜板与刀架5溜板箱6尾架7丝杠8光杠9床身第3章 常用机床的电气控制3.1车床电气控制

32、2、车床的运动形式（1）切削运动1）主运动 工件的旋转运动，由主轴通过卡盘或顶尖去带动工件旋转，它承受车削加工时的主要切削功率。 2）进给运动 车床的进给运动是刀架的纵向或横向直线运动，其运动形式有手动和机动两种。 （2）辅助运动 刀架的快速移动和工件的夹紧与放松 3、车床的控制特点 1）主轴能在较大的范围内调速。 2）调速的方法可通过控制主轴变速箱外的变速手柄来实现。 3）加工螺纹时，要求反转退刀，这就要求主轴能够正、反转。主轴的正、反转可通过采用机械方法如操作手柄获得。4、C6201型普通车床的电气控制车床的典型环节（1）主轴的正反转控制 （2）主轴的点动控制 （3）主轴电动机反接制 动停

33、车控制 （4）刀架快速移动控制 （5）冷却泵电动机控制 （6）主轴电动机负载检 测及保护环节 1、摇臂钻床的结构3.2 摇臂钻床电气控制2、摇臂钻床的运动形式（1）主运动 主轴旋转（产生的切削）运动 （2）进给运动 主轴的纵向进给（3）辅助运动v摇臂在外立柱上的垂直运动（摇臂的升降）v摇臂与外立柱一起绕内立柱的旋转运动v主轴箱沿摇臂长度方向的运动。 3、摇臂钻床的控制特点（1）主轴电动机，为单方向旋转，主轴的正反转则由机床液压系统操纵机构配 合正反转摩擦离合器实现。（2）摇臂升降电动机,可实现正反转，短时工作，不用设长期过载保护。（3）液压泵电动机，可实现正反转 。（4）电液联合控制4、Z30

34、40摇臂钻床的电气控制原理图3M15、摇臂钻床的典型环节（1）主轴电动机的液压控制v正反转v调速v变速冲动（2）摇臂的升降控制v摇臂的放松（液压控制）v摇臂的升降（点动控制）v摇臂的夹紧（液压控制）1、铣床的结构X62W万能卧式铣床结构示意图1底座2进给电动机3升降台4进给变速手柄及变速盘5溜板6转动部分7工作台8刀架支杆9悬梁10主轴11主轴变速盘12主轴变速手柄13床身14主轴电动机3.3 铣床电气控制2、铣床的运动形式（1)主运动 主轴的旋转运动 （2）进给运动 工作台在三个相互垂直方向上的直线运动（手动或机动） （3）辅助运动 工作台在三个相互垂直方向上的快速直线移动 3、铣床的控制电

35、路4、铣床的典型环节（1）主轴电动机控制电路v 两地操作v主轴电动机M1反接制动 v主轴变速 v主轴变速的冲动（2）进给电动机控制电路 v工作台纵向前后运动的方向联锁 v工作台垂直上下运动和横向左右运动的方向联锁 v圆工作台和长工作台之间的联锁v进给变速时的冲动v工作台的快速移动 第4章 可编程控制器概述PLC是一种数字运算操作是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下的电子系统，专为工业环境下应用而设计的工业控制装置。应用而设计的工业控制装置。4.1 PLC的产生与发展PLC的的产生与发展产生与发展第一代：从第一台第一代：从第一台PLC诞生到上个世纪诞生到上个世纪70年代初。年代初。第二代

36、：第二代：70年代初至年代初至70年代末。年代末。CPU使用中小规模集成电路，采用磁芯存储器。使用中小规模集成电路，采用磁芯存储器。CPU使用微处理器，采用半导体存储器使用微处理器，采用半导体存储器EPROM。可靠性较差，略强于继电器控制。可靠性较差，略强于继电器控制。机种单一，没形成系列。机种单一，没形成系列。有了计算机接口和模拟量控制功能。有了计算机接口和模拟量控制功能。可靠性提高。可靠性提高。整机功能向系列化、标准化发展，并由专用向通用方向过渡。整机功能向系列化、标准化发展，并由专用向通用方向过渡。功能简单（只有计数功能简单（只有计数/定时功能）。定时功能）。功能增强（增加逻辑功能增强（

37、增加逻辑/数据运算、数据处理、自诊断等功能）。数据运算、数据处理、自诊断等功能）。第三代：第三代：70年代末到年代末到80年代中期。年代中期。CPU使用使用8或或16位微处理器甚至多微处理器，采用半位微处理器甚至多微处理器，采用半导体存储器导体存储器EPROM、CMOSRAM等。等。增加浮点数运算，平方、三角函数等运算。增加浮点数运算，平方、三角函数等运算。增加查表、列表功能。增加查表、列表功能。自诊断及容错技术提高。自诊断及容错技术提高。梯形图语言及语句表成熟。梯形图语言及语句表成熟。小型小型PLC体积减小、可靠性提高、成本下降。体积减小、可靠性提高、成本下降。大型大型PLC向模块化、多功能

38、方向发展。向模块化、多功能方向发展。第四代：第四代：80年代中期到年代中期到90年代中期。年代中期。第五代：第五代：90年代中期之后。年代中期之后。增加高速计数、中断、增加高速计数、中断、A/D、D/A、PID等功能。等功能。处理速度进一步提高（处理速度进一步提高（1 s/步步）。）。连网功能增强。连网功能增强。编程语言进一步完善，开发了编程软件。编程语言进一步完善，开发了编程软件。CPU使用使用16位或位或32位微处理器。位微处理器。PLC的的I/O点增加，最多可达点增加，最多可达32K个个I/O点。点。处理速度进一步提高（处理速度进一步提高（1ns/步步）。）。PLC都可以与计算机通信。都

39、可以与计算机通信。具有强大的数值运算、函数运算、大批量数据处理的功能。具有强大的数值运算、函数运算、大批量数据处理的功能。开发了大量的特殊功能模块。开发了大量的特殊功能模块。编程软件功能更强大。编程软件功能更强大。不断开发出功能强大可编程终端。不断开发出功能强大可编程终端。PLC及其控制系统的发展趋势及其控制系统的发展趋势PLC的性能的性能对小型对小型PLC对大中型对大中型PLC向着更大容量、更高速度、更多的功能、更高的可靠向着更大容量、更高速度、更多的功能、更高的可靠性、易于连络通信的方向发展。使之更利于对大规模、性、易于连络通信的方向发展。使之更利于对大规模、复杂系统的控制。复杂系统的控制

40、。向着体积更小、速度更高、功能增强、价格低廉的方向着体积更小、速度更高、功能增强、价格低廉的方向发展。使之更利于取代继电器控制。向发展。使之更利于取代继电器控制。I/O模块将直接安装在现场，模块将直接安装在现场，CPU与现场与现场I/O通过数通过数据通信实现控制，使系统控制更有效、可靠性更高；据通信实现控制，使系统控制更有效、可靠性更高；进一步应用计算机的信息处理技术、网络通信技术进一步应用计算机的信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使系统的产生控制功能与信息管理和图形显示技术，使系统的产生控制功能与信息管理功能一体化。功能一体化。PLC控制系统的性能控制系统的性能随着硬件冗余技术的应用

41、，各种单元、甚至整个系随着硬件冗余技术的应用，各种单元、甚至整个系统都可应用冗余技术，使系统具有更高的可靠性；统都可应用冗余技术，使系统具有更高的可靠性；1.通用性和灵活性强；通用性和灵活性强；2.抗干扰能力强，可靠性高；抗干扰能力强，可靠性高；3.编程语言简单易学；编程语言简单易学；4.与外部设备的连线简单、使用方便；与外部设备的连线简单、使用方便；5.功能强、功能的扩展能力强；功能强、功能的扩展能力强；6.控制系统设计、调试周期短；控制系统设计、调试周期短；7.体积小、重量轻、易于机电一体化；体积小、重量轻、易于机电一体化；8.PLC控制系统的故障少、维修方便。控制系统的故障少、维修方便。

42、4.2 PLC的主要特点整体式整体式组合式组合式PLC的基本分类的基本分类小型机常采用整体式小型机常采用整体式中、大型机常采用组合式中、大型机常采用组合式4.3 PLC的PLC的基本组成输输出出设设备备输输入入设设备备 I/OI/O扩展扩展 单元单元 特殊功特殊功 能单元能单元主机主机输输出出单单元元输输入入单单元元 电电 源源外外设设接接口口I/O/O扩扩展展口口存存 储储 器器 系统程序系统程序 存储器存储器CPU 用户程序用户程序 存储器存储器盒式磁带机盒式磁带机打印机打印机EPROMEPROM写入器写入器 上位计算机上位计算机 PLC PLC编程器编程器可编程终端可编程终端PTPT整体

43、式整体式PLC的基本组成框图的基本组成框图输入并存储用户程序、显示输入内容和地址；输入并存储用户程序、显示输入内容和地址；CPU指挥指挥PLC完成各种预定的功能完成各种预定的功能检查、校验用户程序，发现错误即报警；检查、校验用户程序，发现错误即报警；执行用户程序、驱动外部输出设备动作；执行用户程序、驱动外部输出设备动作；诊断故障、记忆故障信息并报警。诊断故障、记忆故障信息并报警。 1.CPU单元单元系统程序存储器系统程序存储器存储系统系统程序存储系统系统程序用户程序存储器用户程序存储器存储系统用户程序存储系统用户程序工作数据存储器工作数据存储器存储工作数据存储工作数据 2.存储器存储器PLC与

44、外部设备联系的桥梁与外部设备联系的桥梁开关量输入单元开关量输入单元开关量输出单元开关量输出单元直流输入单元直流输入单元交流输入单元交流输入单元晶体管输出单元晶体管输出单元晶闸管输出单元晶闸管输出单元继电器输出单元继电器输出单元 3.输入输入/ /输出单元输出单元直流输入电路直流输入电路COM+5VLEDSR3R1AR2CT内内 部部 电电 路路滤波滤波 光电耦合光电耦合外部开关外部开关输入点的输入点的状态显示状态显示输入点输入点公共端公共端交流输入电路交流输入电路LED+5VAR2TCOMSCR1 内内 部部 电电 路路R3滤波滤波 光电耦合光电耦合输入点的输入点的状态显示状态显示外部开关外部

45、开关输入点输入点晶体管输出电路晶体管输出电路COMT2LEDDFU+5V内内 部部 电电 路路T1R1R2R3负载负载光电耦合光电耦合输出点的输出点的状态显示状态显示公共端公共端输出点输出点晶闸管输出电路晶闸管输出电路COMLEDR2CTFU内内 部部 电电 路路R1负载负载光电耦合光电耦合输出点的输出点的状态显示状态显示公共端公共端输出点输出点继电器输出电路继电器输出电路COMLEDJR内内 部部 电电 路路负载负载输出点的输出点的状态显示状态显示继电器继电器机械机械触点触点公共端公共端输出点输出点PLC由开关式稳压电源为内部电路供电由开关式稳压电源为内部电路供电抗干扰性能好抗干扰性能好 有

46、的有的PLC能向外部提供能向外部提供24V的直流的直流电源电源可作为输入单元连接的外部设备的电源可作为输入单元连接的外部设备的电源 开关电源开关电源输入电压范围宽输入电压范围宽体积小体积小重量轻重量轻效率高效率高 4.电源单元电源单元 1. 1. 梯形图编程语言梯形图编程语言两种梯形图的继电器符号图对照两种梯形图的继电器符号图对照 物理继电器物理继电器 PLC继电器继电器常开常开常闭常闭 触触 点点线线 圈圈 梯形图编程语言是一种图形语言梯形图编程语言是一种图形语言 4.4 PLC4.4 PLC的编程语言的编程语言000000100001000PLC控制控制00001SB2KMKM继电器继电器

47、控控制制SB1 2. . 两种控制的梯形图比较两种控制的梯形图比较线圈线圈线圈线圈常开触点常开触点常开触点常开触点常闭触点常闭触点常闭触点常闭触点物理继电器物理继电器继电器需硬接线连接继电器需硬接线连接触点个数有限触点个数有限PLC继电器继电器继电器用程序软连接继电器用程序软连接触点个数无限触点个数无限继电器的接线改变继电器的接线改变控制功能改变控制功能改变PLC的用户程序改变的用户程序改变控制功能改变控制功能改变 3. . 两种控制中继电器的区别两种控制中继电器的区别用用PLC控制控制外部接线不变，改变用户程序。外部接线不变，改变用户程序。用继电器控制用继电器控制要改变控制电路的实际接线。要

48、改变控制电路的实际接线。KMQFUKHM3SB1SB2KMKHKM继电器控制接线继电器控制接线PLC控制外部接线控制外部接线输入输入设备设备PLCSB1SB2KHKM输出输出设备设备欲改变控制功能：欲改变控制功能：主电路主电路相同相同例例如如2. 2. 语句表编程语言语句表编程语言用助记符表示指令的功能用助记符表示指令的功能多条指令语句的组合构成了语句表多条指令语句的组合构成了语句表程序程序指令语句是指令语句是PLC用户程序的基础元素用户程序的基础元素LD00000OR01000ANDNOT00001OUT0100000000010000100000001梯形图程序梯形图程序语句表程序语句表程

49、序读读读读读读写写写写执行用户程序执行用户程序I/O刷新刷新I/O刷新刷新I/O刷新刷新I/O刷新刷新4.5PLC的工作过程的工作过程010010100000000 00001 01000输输入入端端子子输输入入电电路路用用户户输输入入设设备备输输入入映映像像寄寄存存器器输输出出电电路路输输出出端端子子元元件件映映像像寄寄存存器器输输出出锁锁存存器器用用户户输输出出设设备备1.PLC执行用户程序的特点执行用户程序的特点按梯形图自左向右、自上而下逐次执行程序按梯形图自左向右、自上而下逐次执行程序执行程序时所需数据取自于：执行程序时所需数据取自于：输入映像寄存器输入映像寄存器元件映像寄存器元件映像

50、寄存器输入映像寄存器和元件映像寄存器中的数据输入映像寄存器和元件映像寄存器中的数据元件映像寄存器：在一个扫描周期中可读可写元件映像寄存器：在一个扫描周期中可读可写输入映像寄存器：在一个扫描周期中保持不变输入映像寄存器：在一个扫描周期中保持不变每个扫描周期每个扫描周期I/O刷新阶段集中读入刷新阶段集中读入/读出数据读出数据2. PLC的的I/O滞后现象滞后现象（1）由于由于PLC采用循环扫描的工作方式。采用循环扫描的工作方式。PLC只在每个扫描周期的只在每个扫描周期的I/O刷新阶段集中输入刷新阶段集中输入/输输出，导致输出信号相对输入信号滞后。出，导致输出信号相对输入信号滞后。（2 2） 输入滤

51、波器对信号的延迟作用。输入滤波器对信号的延迟作用。滤波器时间常数越大，对输入信号的延迟作用越强。滤波器时间常数越大，对输入信号的延迟作用越强。有的有的PLCPLC其输入电路滤波器的时间常数可以调整。其输入电路滤波器的时间常数可以调整。输出输出ON延时。延时。（3）输出继电器的动作延迟（继电器输出型输出继电器的动作延迟（继电器输出型PLCPLC）。从输出锁存器从输出锁存器ON、到输出触点、到输出触点ON经历一定时间经历一定时间（4）用户程序的长短及语句编排。用户程序的长短及语句编排。要求有较快响应的场合要求有较快响应的场合最好不要使用最好不要使用继电器输出型继电器输出型PLC。I/O滞后现象，对

52、慢速控制系统影响不大。滞后现象，对慢速控制系统影响不大。要求快速响应的场合，需要解决要求快速响应的场合，需要解决I/O速度问题。速度问题。5.1 CPM1A系列PLC的基本组成第5章 CPM1A系列PLC一、一、CPM1A系列系列PLC的主机的主机 1. 1.主机的规格主机的规格按按I/O点数分点数分10、20、30、40点点按电源类型分按电源类型分分直流和交流型分直流和交流型按输出方式分按输出方式分继电器输出型继电器输出型晶体管输出型晶体管输出型5.1 CPM1A系列PLC的基本组成第5章 CPM1A系列PLC CPM1A40点的点的主机的外观主机的外观2. . CPM1A40点的点的主机的

53、面板结构主机的面板结构输入点输入点LED输出点输出点LEDI/O扩展器扩展器外设端口外设端口运行状态运行状态LEDCPM1A主机的输入主机的输入/ /输出接线端子输出接线端子输入端子输入端子输出输出端子端子二、二、CPM1A系列系列PLC的的I/O扩展单元扩展单元8点型（输入点型（输入8点）点）8点型（输出点型（输出8点）点）CPM1A-8ER继电器继电器CPM1A-8ET晶体管晶体管(NPN)CPM1A-8ET1晶体管晶体管(PNP)20点型点型（输入（输入12点）点）（输出（输出8点）点）CPM1A-20EDR继电器继电器CPM1A-20EDT晶体管晶体管(NPN)CPM1A-20EDT1

54、晶体管晶体管(PNP)类类型型输出形式输出形式CPM1A-8ED型型号号1.I/O扩展单元的规格和类型扩展单元的规格和类型CPM1A-20EDRI/O扩展单元的外观扩展单元的外观连接电缆连接电缆I/O扩展器扩展器输入点输入点LED输出点输出点LEDCPM1A-20EDRI/O扩展单元的面板扩展单元的面板I/O扩展器扩展器连接电缆连接电缆CPM1A-20EDRI/O扩展单元输入扩展单元输入/输出接线端子输出接线端子输入端子输入端子输出端子输出端子2.PLC的的I/O扩展方法扩展方法输入输入1818点点 30 30点主机点主机输出输出1212点点输入输入1212点点输出输出8 8点点 扩展器扩展器

55、输入输入1212点点输出输出8 8点点 扩展器扩展器输入输入1212点点输出输出8 8点点 扩展器扩展器30点的主机点的主机连接三个连接三个20点的扩展器点的扩展器扩展到扩展到90个个I/O点点CPM1A内部器件的编号内部器件的编号内部器件以通道形式的编号内部器件以通道形式的编号通道编号为通道编号为2、3、4位数不等位数不等每个通道内有每个通道内有16个继电器（个继电器（0015）例：某继电器的编号为例：某继电器的编号为01006。则：该继电器的通道编号为则：该继电器的通道编号为010、位编号为位编号为06。5.2 CPM1A系列的继电器区及数据区1.内部继电器区（内部继电器区（IR）IR区区

56、（000231）分为）分为两两部部分分输入输入/输出继电器区：输出继电器区：000019( (可以直接对外输出）可以直接对外输出）内部辅助继电器区内部辅助继电器区:200231( (不能直接对外输出不能直接对外输出) )000、001：用于主机的输入通道的编号：用于主机的输入通道的编号002009：I/O扩展单元的输入通道编号扩展单元的输入通道编号010011：用于主机的输出通道的编号：用于主机的输出通道的编号012019：I/O扩展单元的输出通道编号扩展单元的输出通道编号没被使用的没被使用的IR通道，可作为内部辅助继电器使用。通道，可作为内部辅助继电器使用。输入输入1818点点 30 30点

57、主机点主机输出输出1212点点输入输入1212点点输出输出8 8点点 扩展器扩展器输入输入1212点点输出输出8 8点点 扩展器扩展器输入输入1212点点输出输出8 8点点 扩展器扩展器例：例：30点的主机，连接三个点的主机，连接三个20点的扩展器。点的扩展器。其其I/O点编号分配：点编号分配：00000000110100001007001000010501100011030020000211012000120700300003110130001307004000041101400014072.特殊辅助继电器区（特殊辅助继电器区（SR）SR区（区（231255）分为前、后两部分）分为前、后两部

58、分232251：常以通道为单位使用常以通道为单位使用252255用于存储工作状态、产生脉冲信号等。用于存储工作状态、产生脉冲信号等。232249没作表中指定功能时，可作内辅助继电器用没作表中指定功能时，可作内辅助继电器用250、251只能按表中的功能使用，不能另作他用。只能按表中的功能使用，不能另作他用。除除25200外，外，252255的状态只可利用、不可改变。的状态只可利用、不可改变。前前后后3.暂存继电器区（暂存继电器区（TR）4.保持继电器区（保持继电器区（HR）该区继电器（该区继电器（HR00HR19）编号要冠以）编号要冠以HR。该区继电器（该区继电器（TR0TR7）编号要冠以）编号

59、要冠以TR。用于存储梯形图中分之点之前的用于存储梯形图中分之点之前的ON/OFF状态。状态。同一程序中，某一编号的同一程序中，某一编号的TR继电器不可重复使用。继电器不可重复使用。保持继电器具有掉电保持功能。保持继电器具有掉电保持功能。该区继电器可以通道或位为单位使用。该区继电器可以通道或位为单位使用。5.辅助记忆继电器区（辅助记忆继电器区（AR）该区继电器（该区继电器（AR00AR15）编号要冠以）编号要冠以AR。AR区继电器具有掉电保持功能区继电器具有掉电保持功能AR区继电器用于保存区继电器用于保存PLC的各种工作状态。的各种工作状态。根据该区某些继电器的状态，可了解根据该区某些继电器的状

60、态，可了解PLC的工的工作状况。作状况。6.链接继电器区（链接继电器区（LR）该区通道（该区通道（LR00LR15）编号要冠以）编号要冠以LRCPM1A与本系列或本公司其他与本系列或本公司其他PLC进行进行1：1链接通信时，要用使用链接通信时，要用使用LR区进行数据链接。区进行数据链接。不作不作1：1链接通信时，链接通信时，LR区可作内部辅助继区可作内部辅助继电器用。电器用。7.定时器定时器/计数器区（计数器区（TR）000127定时器分类定时器分类普通定时器普通定时器高速定时器高速定时器计数器分类计数器分类普通计数器普通计数器可逆计数器可逆计数器计数器有掉电保持功能，定时器没有此功能。计数器

61、有掉电保持功能，定时器没有此功能。同一程序中，计数器和定时器不能使用同一编号。同一程序中，计数器和定时器不能使用同一编号。8.数据存储区（数据存储区（DM）DM0000DM1023DM6144DM6655该区继电器只能以通道为单位使用！该区继电器只能以通道为单位使用！该区继电器具有掉电保持功能。该区继电器具有掉电保持功能。该区继电器分为三部分该区继电器分为三部分可读写区：可读写区：DM0000DM0999、DM1022DM1023故障履历存储区：故障履历存储区：DM1000DM1021不作该用途时，可作普通数据存储器用。不作该用途时，可作普通数据存储器用。只读存储区：只读存储区：DM6144D

62、M6599系统设定区：系统设定区：DM6600DM6655系统设定区的设定内容见表系统设定区的设定内容见表2.5。若系统设定区的设定出错，则辅助记忆继电器的若系统设定区的设定出错，则辅助记忆继电器的对应位为对应位为ON。系统设定区的设定内容，可在指定时间读取。系统设定区的设定内容，可在指定时间读取。系统设定区的设定错误，只能用初始化来处理。系统设定区的设定错误，只能用初始化来处理。系统设定区的设定内容可用编程工具写入。系统设定区的设定内容可用编程工具写入。6.1 基本指令第6章 CPM1A系列PLC的指令系统1LDLDNOTANDANDNOTORORNOTOUTOUTNOT这是些基本逻辑操作指

63、令，必须牢记其用法。这是些基本逻辑操作指令，必须牢记其用法。LD常开触点与母线相连的指令常开触点与母线相连的指令AND常开触点相与（串联）的指令常开触点相与（串联）的指令OUT将执行结果输出到某位的指令将执行结果输出到某位的指令OR常开触点相或（并联）的指令常开触点相或（并联）的指令一、常用的基本指令一、常用的基本指令LD00000OR01000ANDNOT00001OUT01000LDNOT00002ORNOT00003AND01000OUTNOT010010000000001010000000201000010000100100003梯形图程序梯形图程序语句表程序语句表程序使用指令举例使用

64、指令举例与与或或与与或或与与与与输出输出指出图示程序对指出图示程序对KM1和和KM2的控制作用的控制作用没按下按钮没按下按钮SB1线圈线圈01000断电断电触点触点01000闭合闭合 线圈线圈01001断电断电断开断开闭合闭合KM1断电断电KM2断电断电断电断电断电断电SB1SB2KM1PLC000000000101000KOMKM201001线圈线圈00000断电断电 触点触点00000断开断开0100001000010000100100000 00001使用指令举例使用指令举例触点触点00001闭合闭合按一下按一下SB1触点触点00000闭合闭合线圈线圈01000通电通电触点触点01000

65、断开断开闭合闭合KM1通电通电KM2通电通电闭合闭合线圈线圈01001通电通电通电通电通电通电线圈线圈00000通电通电断开断开0100001000010000100100000 00001触点触点00001闭合闭合SB1SB2KM1PLC000000000101000KOMKM201001按一下按一下SB2触点触点00001断开断开线圈线圈01000断电断电触点触点01000闭合闭合KM1断电断电KM2断电断电线圈线圈01001断电断电断开断开闭合闭合断电断电断电断电线圈线圈00001通电通电0100001000010000100100000 00001SB1SB2KM1PLC0000000

66、00101000KOMKM2010012.END指令指令程序的结尾一定要安排程序的结尾一定要安排END指令，否则程序不执行。指令，否则程序不执行。LD00000ANDNOT00001ORNOT00003AND00002OR00004OUT01002END(01)010020000300004END(01)000000000100002与与或或与与或或使用指令举例使用指令举例LD00000AND00001ANDNOT00002OUT20000LD00000NOP（00）ANDNOT00002OUT20000000000000100002200000000000002200003NOP指令指令NO

67、P是空操作指令是空操作指令用用NOP代替代替ANDN，可把，可把AND语句中的触点语句中的触点N短接短接用用NOP代替代替ORN，可把，可把OR语句中的触点语句中的触点N断掉断掉将梯形图中的触点将梯形图中的触点00001删掉。删掉。使用指令举例使用指令举例二、块与指令二、块与指令ANDLD和块或指令和块或指令ORLD1.ANDLD是将是将并联触点组相串联的指令并联触点组相串联的指令 方法方法1LD00000AND00001ORNOT00002LD00003OR00004ANDLDLD00005ORNOT00006ANDLDOUT20000方法方法2LD00000AND00001ORNOT000

68、02LD00003OR00004LD00005ORNOT00006ANDLDANDLDOUT2000020000000050000600000 00001000020000300004在方法在方法2中，中，ANDLD之前的触点组个数应小于等于之前的触点组个数应小于等于8使用指令举例使用指令举例2.ORLD是是串联触点组相并联连接的指令串联触点组相并联连接的指令 方法方法1LD00000ANDNOT00001LDNOT00002AND20005ORLDLD01004AND00003ORLDOUT01100方法方法2LD00000ANDNOT00001LDNOT00002AND20005LD010

69、04AND00003ORLDORLDOUT0110000000000010000200003010042000501100在方法在方法2中，中，ORLD之前的触点组个数应小于等于之前的触点组个数应小于等于8使用指令举例使用指令举例三、三、置位指令置位指令SET和复位指令和复位指令RESETSET将某继电器置为将某继电器置为ONLD00000SET20000LD00003RESET200000000000003200000000000003SET20000RESET20000RESET将某继电器置为将某继电器置为OFFSET、RESET指令的执行条件常为短信号（脉冲信号）指令的执行条件常为短信号

70、（脉冲信号）SET和和RESET指令可以单独使用（不一定成对使用）指令可以单独使用（不一定成对使用）四、微分指令四、微分指令DIFU和和DIFDDIFU和和DIFD上升沿微分和下降沿微分指令上升沿微分和下降沿微分指令DIFU和和DIFD指令的操作位只指令的操作位只ON一个扫描周期。一个扫描周期。开机时就开机时就OFF的执行条件，的执行条件，DIFD指令不执行。指令不执行。DIFU(13)20000DIFD(14)HR000000005TSTS0000520000HR0000LD00005DIFU(13)20000DIFD(14)HR0000扫描周期扫描周期执行条件执行条件开机时就开机时就ON的

71、执行条件，的执行条件，DIFU指令不执行。指令不执行。五、五、基本编程规则基本编程规则1.每梯级都起始于左母线，线圈或指令应画在最右边每梯级都起始于左母线，线圈或指令应画在最右边2.必须与左母线相连的线圈或指令，可通过必须与左母线相连的线圈或指令，可通过25313连接连接3.用用OUT指令输出时，要避免双线圈输出的现象。指令输出时，要避免双线圈输出的现象。(a)00000000050100001000(b)000000100000001010000100101000当当00000ON00005OFF输出无效输出无效当当00000ON00001OFFONOFF双线圈输出引起逻辑混乱双线圈输出引起

72、逻辑混乱4.梯形图必须遵循从左到右、从上到下的顺序，不允梯形图必须遵循从左到右、从上到下的顺序，不允许两行之间垂直连接触点。许两行之间垂直连接触点。5.程序结束一定要安排程序结束一定要安排END指令，否则程序不被执行指令，否则程序不被执行（b）35211543N（a）12345N没没END指令的程序，检查时显示信息指令的程序，检查时显示信息“NOENDINST”6.2 常用应用指令2.只有当只有当IL的执行条件为的执行条件为ON时，时，IL和和ILC之间的程序之间的程序执行执行(否则不执行否则不执行)。此时。此时IL和和ILC间各器件的状态为：间各器件的状态为：1.不论不论IL的输入条件是的输

73、入条件是ON还是还是OFF，CPU都要对都要对IL/ILC之间的程序段进行扫描。之间的程序段进行扫描。IL/ILC的用法的用法一、一、分支和分支结束指令分支和分支结束指令IL/ILCIL(02)/ILC(03)用于控制程序流向的指令用于控制程序流向的指令所有所有OUT指令的输出位为指令的输出位为OFF；所有定时器都复位；所有定时器都复位；KEEP指令的操作位、计数器、移位寄存器以及指令的操作位、计数器、移位寄存器以及SET和和RESET指指令的操作位保持执行条件为令的操作位保持执行条件为OFF以前的状态。以前的状态。二、二、跳转和跳转结束指令跳转和跳转结束指令JMP/JMEJMP(04)/JM

74、E(05)控制程序执行流向控制程序执行流向JMP/JME的用法的用法1.发生跳转时，发生跳转时，JMPN和和JMEN之间的程序不执行，且之间的程序不执行，且不占用扫描时间。不占用扫描时间。2.发生跳转时所有继电器、定时器、计数器均保持跳发生跳转时所有继电器、定时器、计数器均保持跳转前的状态不变。转前的状态不变。3.同一个跳转号同一个跳转号N只能在程序中使用一次。但当只能在程序中使用一次。但当N取取00时，时，JMP00/JME00可以在程序中多次使用。可以在程序中多次使用。LD00000JMP(04)00LD00001OUT01000AND00002OUT01100JME(05)00LD000

75、03OUT010044.以以00作为跳转号时，比其他跳转号的执行时间长。作为跳转号时，比其他跳转号的执行时间长。5.不同跳转号时可以嵌套使用。不同跳转号时可以嵌套使用。例如例如:JMP00JMP01JME01JME00JMP(04)00JME(05)0000001010000000201004000000000301100当当00000为为ON时，时，IL与与ILC之之间的程序间的程序执行。执行。01000和和01100的状态，取决于其输入条件的状态。的状态，取决于其输入条件的状态。使用跳转指令举例使用跳转指令举例6.多个多个JMP可以共用一个可以共用一个JME00000程序程序A程序程序B0

76、0001JMP(04)00JME(05)00程序程序CJMP(04)0000000OFF、00001OFF时：时：只执行程序只执行程序C00000ON、00001OFF时：时：执行程序执行程序A程序程序C00000ON、00001ON时：时：执行程序执行程序A程序程序B程序程序C三三、定时器、定时器/计数器指令计数器指令TIM/CNT使用使用TIM/CNT注意事项注意事项TIM/CNT共共同同使使用用编编号号000127，在在程程序序中中TIM和和CNT的编号不能重复。的编号不能重复。TIM/CNT的操作数可以是常数，也可以是通道，但的操作数可以是常数，也可以是通道，但常数或通道内容必须是常数

77、或通道内容必须是BCD数。数。 计数器有保持功能，而定时器没有此功能。计数器有保持功能，而定时器没有此功能。TIM/CNT的设定值是通道时，通道内容改变、设定的设定值是通道时，通道内容改变、设定值即改变。但必须在值即改变。但必须在TIM的输入条件断开、的输入条件断开、CNT复复位后，下一次定时位后，下一次定时/计数才执行新设定值。计数才执行新设定值。1.定时器定时器TIM/TIMHTIM普通定时器普通定时器定时时间为定时时间为0999.9sTIMH高速定时器高速定时器定时时间定时时间为为099.99s格式：格式：TIMNSVN：000127（TIM与与TIMH共用这些编号共用这些编号）TIMN

78、SV符号符号SV：09999单位：单位：TIM为为0.1s；TIMH为为0.01s定时器定时器ON后，若执行条件后，若执行条件OFF，定时器复位。，定时器复位。当扫描时间当扫描时间Ts0.1秒时，秒时，TIM会不准确；会不准确；当当Ts0.01秒时，秒时，TIMH会不准确。会不准确。定时器的功能定时器的功能当执行条件当执行条件ON时开始定时，定时过程中执行条件时开始定时，定时过程中执行条件要保持要保持ON。定时时间到，定时器定时时间到，定时器ON、其所属触点动作。此后、其所属触点动作。此后只只要执行条件保持要执行条件保持ON，其其ON状态保持。状态保持。定时器定时器ON后，若后，若PLC断电，

79、定时器复位。断电，定时器复位。当定时器复位时，其当前值为设定值。当定时器复位时，其当前值为设定值。定时器定时器TIM、TIMH的用法的用法LD00000TIM000#0050LDTIM000OUT0100000000TIM000010005STIM000#005000000TIM00001000TIM定时时间：定时时间：500.1=5s开始开始定时定时定时定时到到定时器定时器复位复位对对TIMH计算：计算：500.01=0.5s2.计数器指令计数器指令CNTN：000127SV：BCD09999格式：格式：CNTNSVCNTNSVCPR符号符号CP：计数输入端（每输入一个脉冲，：计数输入端（每

80、输入一个脉冲，CNT计一个数）计一个数）R：复位端：复位端（R端端ON时计数器复位，即时计数器复位，即CNT清零）清零）CNTON后，若输入条件后，若输入条件OFF，或，或PLC断电，断电，计数器当前值能保持。计数器当前值能保持。CNTON后，此后输入的计数脉冲无效。后，此后输入的计数脉冲无效。计数器的用法计数器的用法计数器的计数器的SV值可以是常数，也可以是通道号。值可以是常数，也可以是通道号。计数达到设定值时计数达到设定值时CNTON、其所属接点动作。、其所属接点动作。计数器计数器ON后，只要不清零后，只要不清零，CNT将保持将保持ON。当计数器复位时，其当前值为设定值。当计数器复位时，其

81、当前值为设定值。S：源数据（通道或十六进制数：源数据（通道或十六进制数）D：目的通道号：目的通道号功功能能MOV(21)SDMOV(21)SDMOV(21)SDMOV(21)SD非微分：在执行条件为非微分：在执行条件为ON时，将时，将S传送到传送到D中中（每个扫描周期都执行）。（每个扫描周期都执行）。微微分：在执行条件分：在执行条件OFFON时，将时，将S传送到传送到D中中（只在条件满足时刻执行一次）。（只在条件满足时刻执行一次）。1.单字传送指令单字传送指令MOV(21)/MOV(21)6.3 数据传送和数据比较指令LD25315MOV(21)#0198HR00在在PLC上电的第一个扫描周期

82、，把上电的第一个扫描周期，把0198传送到传送到HR00中中25315MOV(21)#0198HR00分析程序的功能，并写出语句表分析程序的功能，并写出语句表.使用使用MOV指令举例指令举例(1)在此后的各扫描周期，不再执行在此后的各扫描周期，不再执行MOV指令。指令。2.单字比较指令单字比较指令CMPCMP(20）C1C2CMP(20）C1C2C1：比较数：比较数1C2：比较数比较数2在执行条件为在执行条件为ON时，将时，将C1和和C2进行比较。进行比较。当当C1C2时，标志位时，标志位25505ON当当C1=C2时，标志位时，标志位25506ON当当C1C2时，标志位时，标志位25507O

83、N功能功能使用使用CMP指令举例指令举例(1)写语句表、分析程序功能写语句表、分析程序功能LD00000TIM000#0030CMP(20)TIM000#0200AND25505OUT20000AND25506OUT20001AND25507OUT20002LDTIM000OUT200032550620001TIM000255072000320002CMP(20）TIM000#0200TIM000#00300000025505200001.移位寄存器指令移位寄存器指令SFT(10)功功能能当复位端当复位端R为为OFF时，时，在在SP端移位脉冲的端移位脉冲的作用下，作用下，IN端的数据被移入移位

84、寄存器。端的数据被移入移位寄存器。St：移位开始通道：移位开始通道E：移位结束通道：移位结束通道SFT(10）StESFT(10）StEINSPRIN:数据输入端数据输入端R:复位端复位端SP:移位脉冲输入端移位脉冲输入端在移位脉冲的作用下，移位寄存器中的数在移位脉冲的作用下，移位寄存器中的数据以位为单位依次向左移一位。据以位为单位依次向左移一位。6.4 数据移位和数据转换指令移位寄存器指令移位寄存器指令SFT的用法的用法SFT(10）StEINSPR在移位脉冲作用下，在移位脉冲作用下，St到到E中的数据左移过程。中的数据左移过程。复位端复位端R为为ON时，时，St到到E所有通道均所有通道均复

85、位为零，且移位指令不执行。复位为零，且移位指令不执行。没有移位脉冲时不执行移位。没有移位脉冲时不执行移位。移位寄存器具有保持功能。移位寄存器具有保持功能。IN端端数据数据丢失丢失StE移位寄存器指令移位寄存器指令SFT的语句表的语句表LD00000LD25502LD00001OR25315SFT(10)200200LD20003OUT01000INSPR00000255022000300001SFT(10)2002000100025315图示梯形图的语句表如下图示梯形图的语句表如下SFT的两个操作数都是的两个操作数都是200，表示只由，表示只由200通道组通道组成移位寄存器。成移位寄存器。25

86、50200000000012000420003200002000120002INSPR00000255022000300001SFT(10)2002000100025315移位寄存器移位寄存器的工作时序的工作时序20000的的ON状态，在状态，在200通道内依次向左移动。通道内依次向左移动。00000000000000010200 00000000000000001200 00000000000000100200 00000000000001000200 00000000000010000200 00000000000100000200 00000000001000000200 0000000

87、0010000000200 00000000100000000200 00000001000000000200 00000010000000000200 00000100000000000200 00001000000000000200 00010000000000000200 00100000000000000200 01000000000000000200 10000000000000000200 000000000000000002001234567BCD/BCD与与BIN/BIN指令类似，下面以指令类似，下面以BIN/BIN为例说明其使用方法。为例说明其使用方法。BIN(23)SRBI

88、N(23）SRS:源通道源通道R:结果通道结果通道功能：当执行条件为功能：当执行条件为ON时时,将将S中的中的BCD码码转换成二进制数，并将结果存入转换成二进制数，并将结果存入R中。中。2.BCD码码二进制数转换指令二进制数转换指令BIN/BIN4321转换为二进制数是转换为二进制数是0100000011100001LD00000MOV(21)#4321200BIN(23)200DM000000000BINDM0000200#4321MOV200第第3位位第第2位位第第1位位第第0位位00110100215214213212 2112102928232221202726252400100001

89、IR200源通道源通道DM0000结果通道结果通道第第3位位第第2位位第第1位位第第0位位000001002152142132122112102928232221202726252411100001源通道源通道IR200中为中为BCD数数4321。转换后结果通道内容转换后结果通道内容写出图示语程序的句表、并分析功能。写出图示语程序的句表、并分析功能。本例只在本例只在00000OFFON时转换一次。时转换一次。第第7章章PLC控制系统设计概述控制系统设计概述一、一、PLC控制系统设计的基本步骤控制系统设计的基本步骤1.对控制任务作深入的调查研究对控制任务作深入的调查研究弄清哪些是弄清哪些是PLC

90、的输入信号，是模拟量还是开关的输入信号，是模拟量还是开关量信号，用什么方式来获取信号；量信号，用什么方式来获取信号；哪些是哪些是PLC的输出信号，通过什么执行元件去的输出信号，通过什么执行元件去驱动负载；驱动负载；弄清整个工艺过程和欲完成的控制内容，；弄清整个工艺过程和欲完成的控制内容，；了解运动部件的驱动方式，是液压、气动了解运动部件的驱动方式，是液压、气动还是电动；还是电动；了解系统是否有周期运行、单周期运行、了解系统是否有周期运行、单周期运行、手动调整等控制要求等；手动调整等控制要求等；了解哪些量需要监控、报警、显示，是否了解哪些量需要监控、报警、显示，是否需要故障诊断，需要哪些保护措施

91、等；需要故障诊断，需要哪些保护措施等；了解是否有通信连网要求等。了解是否有通信连网要求等。2.确定系统总体设计方案确定系统总体设计方案在深入了解控制要求的基础上，确定电气控制总在深入了解控制要求的基础上，确定电气控制总体方案。体方案。确定主回路所需的各电器，确定输入、输出元确定主回路所需的各电器，确定输入、输出元件的种类和数量；件的种类和数量；3.确定系统的确定系统的硬件构成硬件构成确定保护、报警、显示元件的种类和数量；确定保护、报警、显示元件的种类和数量；计算所需计算所需PLC的输入的输入/输出点数，并参照其他要输出点数，并参照其他要求选择合适的求选择合适的PLC机型。机型。4确定确定PLC

92、的输入的输入/ /输出点分配输出点分配确定各输入确定各输入/输出元件并作出输出元件并作出PLC的的I/O分配表。分配表。根根据据控控制制要要求求，拟拟订订几几个个设设计计方方案案，经经比比较较后后选择出最佳编程方案。选择出最佳编程方案。当控制系统较复杂时，可分成多个相对独立的子当控制系统较复杂时，可分成多个相对独立的子任务，分别对各子任务进行编程，最后将各子任任务，分别对各子任务进行编程，最后将各子任务的程序合理地连接起来。务的程序合理地连接起来。5设计应用程序设计应用程序6应用程序的调试应用程序的调试编编写写的的程程序序必必须须先先进进行行模模拟拟调调试试。经经过过反反复复调调试试和和修修改

93、，使程序满足控制要求。改，使程序满足控制要求。在开始制作控制柜及控制盘之前，要画出电气控制在开始制作控制柜及控制盘之前，要画出电气控制主回路电路图。主回路电路图。7制做电气控制柜和控制盘制做电气控制柜和控制盘要全面地考虑各种保护、连锁措施等问题。要全面地考虑各种保护、连锁措施等问题。在控制柜布置和敷线时，要采取有效的措施抑制各在控制柜布置和敷线时，要采取有效的措施抑制各种干扰信号。种干扰信号。要注意解决防尘、防静电、防雷电等问题。要注意解决防尘、防静电、防雷电等问题。8连机调试程序连机调试程序调调试试前前要要制制定定周周密密的的调调试试计计划划，以以免免由由于于工工作作的的盲盲目性而隐藏了故障

94、隐患。目性而隐藏了故障隐患。程程序序调调试试完完毕毕，必必须须运运行行实实际际一一段段时时间间，以以确确认认程程序是否真正达到控制要求。序是否真正达到控制要求。9编写技术文件编写技术文件整整理理程程序序清清单单并并保保存存程程序序，编编写写元元件件明明细细表表，整整理理电电气气原原理理图图及及主主回回路路电电路路图图，整整理理相相关关的的技技术术参参数数，编编写控制系统说明书等。写控制系统说明书等。逻逻辑辑设设计计法法根根据据控控制制功功能能，将将输输入入与与输输出出信信号号之之间间建建立立起起逻辑函数关系（可先列出逻辑状态表）；逻辑函数关系（可先列出逻辑状态表）；对上述所得的逻辑函数进行化简

95、或变换；对上述所得的逻辑函数进行化简或变换；对对化化简简后后的的函函数数，利利用用PLC的的逻逻辑辑指指令令实实现现其其函数关系（作出函数关系（作出I/O分配，画出分配，画出PLC梯形图）；梯形图）；逻辑设计法的基本步骤逻辑设计法的基本步骤添加特殊要求的程序。添加特殊要求的程序。上机调试程序，进行修改和完善。上机调试程序，进行修改和完善。逻逻辑辑设设计计法法举举例例某系统中有某系统中有3台通风机，欲用一台指示灯显示通风机台通风机，欲用一台指示灯显示通风机的各种运行状态。的各种运行状态。要求：要求：2台及台及2台以上风机开机时，指示灯常亮；若台以上风机开机时，指示灯常亮；若只有一个台开机时，指示

96、灯以只有一个台开机时，指示灯以0.5Hz的频率闪烁；全的频率闪烁；全部停机时，指示灯以部停机时，指示灯以2Hz的频率闪烁。用一个开关控的频率闪烁。用一个开关控制系统的工作。制系统的工作。分析控制要求可知：分析控制要求可知：反映台风机运行状态的信号是反映台风机运行状态的信号是PLC的输入信号；的输入信号；要用要用PLC的输出信号来控制指示灯的亮、灭。的输出信号来控制指示灯的亮、灭。对逻辑关系简单的控制，可以直接进行对逻辑关系简单的控制，可以直接进行I/O分配。分配。I/O分配为如下：分配为如下： 输输 入入 输输 出出 风机风机1 风机风机2风机风机3 控制开关控制开关 指示灯指示灯 00000

97、 00001 00002 00003 01000用辅助继电器用辅助继电器2000020002表示指示灯的几种状态。表示指示灯的几种状态。 输输 入入 输输 出出 00000 00001 00002 20000 20001 20002 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0由表可看出：由表可看出：20001=2000020002常亮常亮2Hz闪闪0.5Hz闪闪风机风机1风机风机3风机风机2设开机为设开机为1、停为、停为0；指示灯亮和闪为；指示灯亮

98、和闪为1，灭为，灭为0。20000=000000000100002+000000000100002000000000100002+00000000010000220002=000000000100002将将2000020002的逻辑表达式化简：的逻辑表达式化简：化简得：化简得：20000=0000000001+0000000002+000010000220002=00000000010000220001=200002000220000=000000000100002+000000000100002000000000100002+000000000100002设计梯形图程序设计梯形图程序2000

99、2=00000000010000220000=0000000001+0000000002+000010000220001=2000020002常亮常亮控制开关控制开关2Hz闪闪0.5Hz闪闪0000300001000022000020002200010100000000000020000000001000000000100002200002000220001TIM00020002TIM002TIM001TIM000#0010TIM001#0010TIM00020000aTIM003#0003TIM002TIM002#0002TIM003a经经验验设设计计法法经经验验设设计计法法的的基基础础是是

100、：具具有有继继电电器器控控制制的的设设计计经验，熟练掌握经验，熟练掌握PLC指令的功能。指令的功能。典典型型控控制制电电路路包包括括：电电动动机机的的启启保保停停控控制制、正正/反反转转控控制制、点点动动控控制制、Y- -启启动动控控制制、几几台台电电动动机机的的连连锁锁控制、异地控制、掉电保持等等。控制、异地控制、掉电保持等等。一、典型控制电路的一、典型控制电路的PLC程序设计程序设计所所谓谓设设计计经经验验，是是指指能能熟熟练练掌掌握握典典型型继继电电器器控控制制电电路路的的设设计计思思路路，并并能能将将这这种种设设计计思思路路移移植植到到PLC程序设计中。程序设计中。1.启保停控制程序启

101、保停控制程序0000200003KEEP01000010000100000002000030000200003SET01000RESET01000（a）（b）（c）下图是常用的启保停下图是常用的启保停PLC控制程序。控制程序。要区别不同场合，采用不同的启保停控制程序。要区别不同场合，采用不同的启保停控制程序。2.电动机正反转控制程序电动机正反转控制程序下面是正反转控制的程序设计下面是正反转控制的程序设计(尚有其他方案尚有其他方案)。01001000020000001001010020000101002010020000201001SB30000001001000010100200002COMC

102、OMSB1220VSB2DC24VKM1KM2PLCKHKM1KM2正转启动正转启动反转启动反转启动停车按钮停车按钮正转接触器正转接触器反转接触器反转接触器触点互锁触点互锁触点互锁触点互锁0000000001IL(02)ILC（03）200002000001001TIM001TIM001 0100101002YSV1TIM0010100200000010010000101002COMCOMSB1220VSB2DC24VKM1KM2PLCKHKM1KM23.电动机电动机Y-启动启动控制程序控制程序下面是电动机下面是电动机Y-启动启动控制控制的的程序设计程序设计(尚有其他方案尚有其他方案).必须有

103、硬必须有硬件互锁件互锁!启动按钮启动按钮停车按钮停车按钮注意注意20000的作用！的作用！0100101000000030100101000000000100100002000014.电动机电动机顺序启顺序启/停停控制程序控制程序下面是两台电动机顺序下面是两台电动机顺序启启/停停控制控制的的程序设计程序设计(尚有其他方案尚有其他方案)。启启动动时时，只只有有电电动动机机M1启启动动(01000ON)、电电动动机机M2才才可可能能启启动动(01001ON)；停停止止时时，只只有有M1先先停停、M2才可能停。才可能停。 输输 入入 输输 出出M1启动启动 00000KM1 01000M1停车停车

104、00001KM2 01001M2启动启动 00002M2停车停车 00003010000000200000200000000120000200005.电动机电动机既可长动、又可点动的既可长动、又可点动的控制程序控制程序下面是电动机长下面是电动机长/点动点动控制的程序控制的程序(尚有其他方案尚有其他方案)。 输输 入入 输输 出出点动按钮点动按钮SB1 00000KM 01000长动按钮长动按钮SB2 00001停车按钮停车按钮SB3 00002长动长动:按一下按一下SB2。点动点动:按住按住SB1不放不放,电动机转动电动机转动,释放释放SB1电动机停转。电动机停转。停车停车:按一下按一下SB3。