《工学PLC复习要点》PPT课件

1.1低压电器的基本知识什么是低压电器？电器的概念——电器是电工器械的总称。作用——起通断、保护、控制或调节作用低压的界限——直流电器：<1500V　　　交流电器：<1200V常用的低压电器——接触器、继电器、刀开关、断路器(空气自动开关)、转换开关、行程开关、按钮、熔断器等。1.1.1低压电器的分类按用途分配电电器主令电器按动作性质分自动电器手动电器按工作原理分电磁式电器非电量控制电器闸刀开关、断路器等按钮、转换开关等继电器、接触器等闸刀开关、按钮等各种交流、直流接触器等行程开关、压力继电器等保护电器熔断器、热继电器等控制电器继电器、接触器等执行电器电磁铁、电磁离合器等1.1.2电磁式电器电磁式电器＝感测部分＋执行部分根据指令信号，执行电路的通、断控制感受外界信号的变化，作出有规律的反应电磁系统主要工作原理：利用电磁感应原理，将电磁能转换成机械能，带动触点动作，实现对电路的通、断控制。1.2接触器接触器是一种在电磁力的作用下，能够自动地接通或断开带有负载的主电路（如电动机）的自动控制电器。接触器是继电器-接触器控制系统中最重要和常用的元件之一。当按钮揿下时，线圈通电，静铁心被磁化，并把动铁心（衔铁）吸上，带动转轴使触头闭合，从而接通电路。当放开按钮时，过程与上述相反，使电路断开。接触器的结构和工作原理如下：是一种根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现控制目的的自动控制电器。结构特点：输入电路：感应元件，感测输入量的高低。输出电路：执行元件，触头接通和断开控制回路。无主辅之分，一般较小（5A以下），用于控制回路输入信号电量：电流、电压、功率等非电量：热、光、声、速度等1.3继电器2)时间继电器时间继电器是一种将定时信号变换为开关信号的继电器，它能够按设定时间开闭控制电路。时间继电器有空气阻尼式、电动式、电磁式和晶体管式等多种。机床控制线路中应用较多的是空气阻尼式时间继电器。3)热继电器：是一种常见的保护电器。利用电流的热效应而动作，主要用来对连续运行的电动机进行过载保护。工作原理：发热电阻丝双金属片导板触头调节旋钮手动复位按扭受热变形方向FR表示符号：JR36速度继电器速度继电器是将旋转速度信号转换为开关信号的一种控制电器，主要用于三项交流异步电动机的反接制动控制，所以亦称反接制动继电器。动作转速不低于120r/min,复位转速约在100r/min以下。工作时允许的最高转速1000～3600r/min是一种广泛应用于电力拖动控制系统中的保护电器。熔断器串于被保护电路中，当电路发生短路或严重过载时，它的熔体能自动迅速熔断，从而切断电路，起到保护作用。组成：熔体—易熔，导电性能好的合金材料:铅、锌、锡、铜、银及其合金。熔管—安装熔体的外壳。熔断特性：熔体的熔断时间与通过熔体的电流有关I/IN1.25时，熔体能长期工作。I/IN=2时，熔体在30s~40s后熔断。I/IN>10时，认为熔体瞬时熔断。1.4熔断器低压断路器俗称自动开关。不但能用于正常工作时手动通、断电路，而且当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动切断电路。有效地保护串接在后的电器设备。结构：包括触头系统、灭弧系统、保护机构、各种脱扣器。特点：具有过载、短路、失压保护作用。跳闸后，不需更换元件。1.6断路器电气原理图的绘制原则1）分主电路与辅电路两部分。通常主电路用粗实线表示，辅助电路用细实线表示。2）电器元件按国家标准表示。同一元件符号相同。3）所有触点按没通电和没有外力作用时的状态画。4）电气元件一般按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，可水平或者垂直布置。5）有直接电联系的交叉导线用黑圆点表示。6）图区编号与功能说明便于检索电气线路。电气元件布置图是表明电气原理图中所有电器元件、电器设备的实际位置。电气接线图是表明所有电器元件、电器设备的连接方式。按实际尺寸统一比例，接线端子编号与电气原理图一致，表明导线及穿线管的型号、规格等，需通过接线端子板连线QSFRFUKMM3~工作原理:合刀开关QS按SB1→KM线圈得电按SB2→KM线圈失电M3~M3~→KM辅助触头闭合自锁→KM主触头闭合→M运转→KM辅助触头解除自锁→KM主触头断开→M停转KMSB1KMSB2FR主电路控制电路2.2三相异步电动机的启动控制1.单向直接启动控制电路1)电动机“正-停-反”控制电路：正停反控制电路(1)主回路KM1的主触头闭合，电动机为正转；KM2的动合主触头闭合时，电动机反转；当KM1、KM2同时闭合时，电源短路。(2)控制回路(3)保护·电流保护；·互锁保护：接触器KM1、KM2支路中的动断触头KM2、KM1保证KM1、KM2两电器在任何时候都只能有一个得电。2.3三相异步电动机的正反转控制例3用继电接触器实现电动机正／反转控制UVWQSFRFUM3~~~KM1KM2KM2SB1SB3FRSB2KM1KM2KM1KM2KM1QSFRFUM3~KM2按SB1→KM1得电→KM1常开触头闭合→M运转误按SB2→KM2得电若去掉互锁—合QS，→KM2常开触头闭合→UVW则电源U、W相间短路M3~→熔断器FU烧毁！KM1互锁设计KM2SB1SB3KRSB2KM1KM2KM1KM2KM1加互锁防止短路KM1KM2采用电气和机械双重互锁的电动机正／反转控制电路利用复合按钮SB1、SB2，实现机械互锁正转反转直接转换KM1和KM2的电气互锁必不可少！QsKRFUM3~KM1KM2KM2SB1SB3FRSB2KM1KM2KM1KM2KM1UVW4）按顺序工作的联锁控制电路两个以上运动部件的启动、停止需按一定顺序进行的控制，称为顺序控制。例有两台电动机M1和M2，要求M1启动后，M2才能启动，而M2停止后，M1才能停止。某一生产机械有炉门和推料机构两个运动部件，炉门由交流电动机M1来控制，推料机构由交流电动机M2来控制。其动作循环图如图所示：现设定由接触器KM1、KM4分别控制电动机M1正转（炉门开）和反转（炉门关），接触器KM2、KM3分别控制电动机M2正转（推料机进）和反转（推料机退）。请完成上述自动循环过程的控制电路。题解：炉门开炉门关推料机进推料机退PLC的发展趋势机构微型化、模块化功能全面化、标准化产品系列化大容量化、高速化模块化、模块智能化通迅化、网络化编程语言化增强外部故障检测能力3.2可编程序控制器的定义及特点3.2.1PLC的定义：1985年1月，国际电工委员会（IEC）制定了PLC的标准，并给它作了如下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其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命令，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。可编程序控制器及其有关的外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。PLC已成为现代工业自动化的三大支柱之一。三大支柱：PLC、机器人和CAD/CAM。3.2.3PLC的分类按结构形式分类整体式PLC：又称单元式或箱体式。是将电源、CPU、I/O部件等都集中装在一个机箱内。一般小型和微型PLC采用这种结构。整体式结构紧凑、体积小、重量轻、价格低，但主机I/O点数固定，使用不灵活。模块式PLC：又称积木式。将PLC各部分分成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块和各种功能模块等，把这些模块插在机架底板上，组装在一个机架内。一般大、中型PLC采用模块式结构，有的小型PLC也采用这种结构。这种结构配置灵活，可以让用户按需组合节约成本。有的PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。按I/O点数I/O点数小于或等于64为微型PLC，单CPU、8位或16位处理器；I/O点数在64～128为微小型PLC，8位或16位处理器；I/O点数在128～256为小型PLC，单CPU、8位或16位处理器，用户程序存储量在4KB以下；I/O点数在256～2048为中型PLC，双CPU，用户程序存储量在2～8KB；I/O点数大于2048为大型PLC，多CPU，16位或32位处理器，用户程序存储量在8KB～16KB。CPU存储器总线或标准接口扩展接口电源外部设备（编程器等）扩展单元、特殊功能单元等输入映像寄存器输出映像寄存器输入接口输出接口现场输入信号现场输出信号3.3可编程序控制器组成及工作原理PLC的基本组成PLC是一种通用的工业控制计算机，它的硬件组成与普通微型计算机基本相同。它主要由以下几部分组成：CPU存储器I/O部分编程工具电源CPU，是PLC的核心部件之一。按一定的规律和要求读入被控对象的各种工作状态，接收用户程序，处理数据，向被控对象送出相应的控制（驱动）信号。各个公司PLC选用的CPU芯片类型不同。通用微处理器单片机（自成体系，集成性好）位片式微处理器（适用于多CPU，速度快，造价高，集成度低。大中型PLC）存储器保存程序和中间运算结果的器件。系统程序存储器——固化PLC厂家编写的系统程序。（ROM/PROM/EPROM）用户程序存储器——存放用户编写的控制程序。（RAM/EPROM）数据表存储器——存放I/O状态表，定时器、计算器的预置表。高速暂存储器——存放运算的中间结果、统计数据、故障诊断的标志位I/O部分一般可分为：开关量I/O模块、模拟量I/O模块、数字量I/O模块、高速计数模块、精确定时模块、快速响应模块、中断控制模块、PID模块、位置控制模块、轴向定位模块、通信模块。PLC的工作过程输入刷新——输入扫描执行用户程序——执行扫描输出刷新——输出扫描扫描工作方式3.3.3PLC的工作原理PLC的扫描工作方式PLC以顺序循环扫描工作方式为基本工作方式。有的PLC虽然也有中断工作方式但仍以顺序扫描工作方式为基础。PLC工作 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 PLC的扫描工作方式PLC工作的主要特点是：输入信号集中批处理，执行过程集中批处理，输出控制集中批处理。PLC的一个工作周期主要有上述三个阶段，但严格说来还包括四个过程：系统自监测，与编辑器交换信息，与数字处理器交换信息，网络通信。PLC是以程序的形式进行工作的，所以必须把控制要求变换成PLC能识别并执行的程序语言。PLC常用的编程语言有：梯形图语言、助记符语言、功能图语言、顺序功能图语言、高级程序语言。PLC的编程语言梯形图语言的特点梯形图是一种图形语言，它与继电接触控制图的形式及符号有许多相同或相仿的地方。梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列。一逻辑行或一“梯级”。常开、常闭接点。继电器线圈包括输出继电器和辅助继电器，只有线圈得电，对应的接点才动作。线圈只能并联。一般程序结束时要有结束标志END。FX□─□□□─□系列名I/O总点数单元类型输出形式特殊品种如：0S1S0N1N2N等FX系列PLC型号命名方式特殊物品无记号——AC电源，DC输入，横式端子排、标准输出（继电器输出为2A/1点、晶体管输出0.5A/1点、晶闸管输出0.3A/1点的标准输出）基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元基本单元包括CPU、存储器、I/O接口部件和电源，是PLC的主要部分。扩展单元是扩展I/O点数的装置，内部有电源。扩展模块用于增加I/O点数和改变I/O点数的比例，内部无电源，由基本单元和扩展单元供给。扩展单元和扩展模块内无CPU，必须与基本单元一起使用。FX系列PLC的基本组成4.2FX系列PLC编程元件输入继电器输出继电器辅助继电器状态继电器定时器计数器数据寄存器PLC的内部软继电器不同厂家、不同系列的PLC，其内部软继电器的功能和编号也不相同，因此用户在编制程序时，必须熟悉所选用PLC的软继电器功能和编号。FX系列PLC软继电器编号由字母和数字组成其中:输入继电器和输出继电器用八进制数字编号其它均采用十进制数字编号FX系列PLC软继电器及编号4.2.1输入继电器（X）◆输入继电器是PLC用来接收用户输入设备发来的输入信号◆输入继电器线圈由外部输入信号所驱动，只有当外部信号接通时，对应的输入继电器才得电，不能用指令来驱动。※在程序中绝对不可能出现输入继电器的线圈，只能出现输入继电器的触点※每个输入继电器的常开与常闭触点均可无数次使用4.2.1输入继电器（X）4.2.2输出继电器（Y）◆输出继电器是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载◆输出继电器线圈是由PLC内部程序驱动，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载※每个输出继电器在输出单元中都对应有一个常开硬触点，但在程序中供编程的输出继电器，不管是常开还是常闭触点，都可以无数次使用。4.2.2输出继电器（Y）4.2.3辅助继电器（M）◆辅助继电器是PLC中数量最多的一种继电器，其作用相当于继电器控制系统中的中间继电器。◆和输出继电器一样，其线圈由程序指令驱动，每个辅助继电器都有无限多对常开常闭触点，供编程使用。但是，其触点不能直接驱动外部负载，要通过输出继电器才能实现对外部负载的驱动。◆FX系列PLC的辅助继电器有：通用辅助继电器（三种）断电保持辅助继电器特殊辅助继电器4.2.3辅助继电器（M）●通用辅助继电器和输出继电器一样，在PLC电源中断后，其状态将变为OFF。当电源恢复后，除因程序使其变为ON外，其它仍保持OFFX0M0M0M0通用辅助继电器（M）编号：按十进制编号FX2N的通用辅助继电器的元件编号为M0～M499，共500点。●保持用辅助继电器在PLC电源中断后，它具有保持断电前的瞬间状态的功能，并在恢复供电后继续断电前的状态断电保持辅助继电器（M）FX2N的断电保持辅助继电器的元件编号为M500～M3071●特殊辅助继电器是具有某项特定功能的辅助继电器（M8000～M8255）通常可分为两类：触点型和线圈型●触点型特殊辅助继电器的线圈由PLC自动驱动，用户只可以利用其触点。●线圈型特殊辅助继电器的线圈由用户控制，其线圈得电后，PLC作出特定动作。特殊辅助继电器（M）4.2.4状态继电器（S）状态器对在步进顺控类的控制程序中起着重要的作用，它与后述的步进指令STL组合使用。①初始用状态器②返回原点用状态器（FX2N）③普通状态器④断电保持状态器⑤报警用状态器（FX2N）不使用步进指令时，状态器也可当作辅助继电器使用4.2.4状态继电器（S）4.2.5定时器（T）PLC的定时器相当于电器系统中的通电延时时间继电器；●定时器可提供无数对的常开、常闭延时触点供编程用；●定时器中有一个设定值寄存器、一个当前值寄存器和一个用来存储其输出触点的映象寄存器（一个二进制位），这三个量使用同一地址编号，但使用场合不一样，意义也不同；●定时器可分为通用定时器、积算定时器二种。●PLC定时器工作原理：定时器是根据时钟脉冲累积计数而达到定时的目的，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms，当所计数达到设定值时，其触点动作。设定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。定时器（T）①通用定时器※通用定时器不具备断电的保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。通用定时器有100ms和10ms两种。●设定值：常数K或数据寄存器D的内容●设定值的范围：1～32767①通用定时器T0～T199为100ms定时器，定时时间范围为0.1～3276.7s。T200～T245为10ms定时器，定时时间范围为0.01～327.67s。定时器T在PLC内定时器是根据时钟脉冲累积计时的，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms、1s，当输入端接点闭合时，开始计时，当所计时间到达设定值时，输出接点动作（常闭接点断开，常开接点闭合）。定时时间＝设定值时基KXXXTXXX①通用定时器通用定时器（例）②积算定时器1ms积算定时器：对1ms时钟脉冲进行累积计数的，定时范围为0.001～32.767s。（T246～T249）100ms积算定时器：对100ms时钟脉冲进行累积计数的定时范围为0.1～3276.7s。（T250～T255）积算定时器具有计数累积的功能。在定时过程中如果断电或定时器线圈OFF，积算定时器将保持当前的计数值（当前值），通电或定时器线圈ON后继续累积，即其当前值具有保持功能，只有将积算定时器复位，当前值才变为0。②积算定时器（例）思考题1.当一个定时器的定时时间不够时，怎么办?如：当X0接通后，Y0过5000S后得电并保持，直到X1接通为止。2.如何实现如下图所示周期为50s的脉冲输出？X0X0T0T0T1Y0T1K200K300X0周期为50s的脉冲输出(先20s低，再30s高)LD、LDI、OUT指令（如图）LD（Load）:取指令。适用于与左母线相连的第一个常开接点。LDI（LoadInverse）:取反指令。适用于与左母线相连的第一个常闭接点。LD和LDI这两种指令在梯形图电路块分支处，应与后述的ANB指令一起使用。图OUT（Out）:线圈驱动指令（输出指令）。AND、ANI指令（如图）AND（And）:与指令。常开接点的串联指令。ANI（AndInverse）:与非指令。常闭接点的串联指令。OR、ORI指令（如图）OR（Or）:或指令。单个常开接点的并联指令。ORI（OrInverse）:单个常闭接点的并联指令。这两条指令用于并联连接仅有一个接点支路的指令。如果要把含有两个以上的接点串联电路进行并联连接时，就要用到后面介绍的ORB指令。图ORB指令（图）ORB（OrBlock）:块或指令，即串联电路块的并联指令。把两个或两个以上相串联的接点组看作是一个串联电路块，在这个块中的连接都是从LD或LDI指令开始，每个并联上的串联支路块的终点都要用ORB指令。且指令后面不带数据。图7－4ORB指令的用法X0X2X3X1Y0X4X5步序指令数据0LDX01ANDX12LDX23ANDX34ORB5LDIX46ANDX57ORB8OUTY0梯形图指令程序ANB指令（图）ANB（AndBlock）:块与指令，即并联电路块的串联指令。把两个或两个以上相并联的接点组看作是一个并联电路块，在将并联电路块与前面电路串联的串联连接后用ANB指令。指令后面不带数据。使用本指令时，每个并联支路都是从LD或LDI指令开始，且应先完成并联电路块本身的程序编制。PLS、PLF指令PLS:上升沿微分输出指令。PLF:下降沿微分输出指令。可将脉冲宽度较宽的输入信号变成脉冲宽度为一个扫描周期的触发脉冲信号。这种信号主要用于计数器、移位寄存器的初始化复位和作为移位脉冲信号。PLS、PLF指令的操作元件只能用Y和M，且均在输入接通或断开后的一个扫描周期内动作。特殊辅助继电器不能作目标元件。图SET、RST指令SET：置位指令，使动作保持。RST:复位指令，使动作保持复位或清零。可使M、S、Y、D和变址寄存器（V、Z）的内容清零。LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP和ORF指令LDP、ANDP、ORP指令是用来进行上升沿检测的指令仅在指定位软元件的上升沿时，接通一个扫描周期，又称上升沿脉冲指令。LDF、ANDF、ORF指令时用来进行下降沿检测的指令仅在指定位软元件的下降沿时，接通一个扫描周期，又称下降沿脉冲指令。INV、NOP、END指令INV：逻辑反指令，执行该指令后将原来的运算结果取反。NOP：空操作（无操作）指令。执行本指令时，不完成任何操作，只是占用一步的时间。END：程序结束指令。END指令后面无须任何数据。当程序执行到指令END时，PLC认为程序结束，并转入输出处理阶段。传送指令MOV指令：编号为FNC12，功能是将源数据传送到指定的目标。当X0为ON是，则将[S.]中的数据传送到目标元件[D.]。在指令执行时，常数K100会自动转换成二进制数。X0接通时，Y0马上得电；X0断开时，Y0过20S后断电编程实例——顺序控制单元类型M——基本单元E——输入输出混合扩展单元与扩展模块EX——输入专用扩展模块EY——输出专用扩展模块输出形式R——继电器输出T——晶体管输出S——晶闸管输出思考:（答案）2.当一个定时器的定时时间不够时，怎么办?X0接通，Y0过5000S后得电并保持，至到X1接通为止。图7－1LD、LDI、OUT指令X0X1X2M100Y2Y1步序指令数据0LDX01OUTM1002LDIX13OUTY14LDX25OUTY2梯形图指令程序图7－4ORB指令的用法X0X2X3X1Y0X4X5步序指令数据0LDX01ANDX12LDX23ANDX34ORB5LDIX46ANDX57ORB8OUTY0梯形图指令程序图7－5ANB指令的用法X0X2X3X1Y0X4X5X6X10X70LDX01ANDX12LDX23ANIX34ORB10LDIX711ORX1012ANB13OUTY05LDX46LDIX57ANDX68ORB9ANB5.2.2选择分支与汇合流程若有多条路径，而只能选择其中一条路径来执行，这种分支方式称为选择分支。选择分支流程不能交叉，对左图所示的流程必须按右边所示的流程进行修改。选择分支与汇合流程若有多条路径，且必须同时执行，这种分支的方式称为并进分支流程。在各条路径都执行后，才会继续往下执行，像这种有等待功能的方式称之为并进汇合。5.2.3并进分支与汇合流程实例2小车装卸货后限位开关X2前限位开关X1底门打开5秒Y3漏斗翻门打开7秒Y1向前Y0向后Y2SB1实例——小车装货、卸货工作方式有三种：自动循环:X5单循环:X4、手动:X3实例2－手动操作手动操作按钮X10Y2Y3X1Y0X10:小车向前X12:漏斗翻门打开X11:小车向后X13:小车底门打开X11Y0Y3Y1Y2X2X12X1T1Y1Y1T1K70X13X2T2Y3Y3T2K50CJP0X3向前向后漏斗打开底门打开Y0Y2实例2－功能图S0Y0M8002Y3Y1T1Y2T2S21S22S23S24K70K50（初始脉冲）初始状态X2X0Y3后限位开关底门关闭起动向前运动前限位开关X1T1后限位开关X2T2翻门打开向后运动底门打开X5X4单循环自动循环自动循环实例2－梯形图M8002Y0S0X2Y3X0X1CJP1X3SETS0SETS21S21SETS22Y1T1S22SETS23T1手动时接通初始脉冲向前翻门打开K70P0实例2－梯形图续Y2X2SETS24Y3X5连续S24S21T2向后底门打开K50S23S0RETT2X4T2单循环ENDP1第二节程序流控制一、条件跳转指令FNC00CJ二、子程序指令FNC01CALLFNC02SRET三、中断指令FNC03IRETFNC04EIFNC05DI四、主程序结束指令FNC06FEND五、警戒时钟定时器指令FNC07WDT六、循环指令FNC08FOXFNC09NEXT