電氣控制電子教案

1、學習好資料歡迎下載電氣控制與PLC教案南昌大學信息工程學院電氣工程及其自動化系萬曉楓教授2013.9.2第一章常用低壓電器【掌握內(nèi)容】1. 電器：概念；分類2. 接觸器：結構和工作原理；分類及特點；主要技術參數(shù)。3. 繼電器：概念；電壓、電流繼電器；中間繼電器及固態(tài)繼電器；時間繼電器；熱繼電器； 速度繼電器。4. 熔斷器：原理及特性；主要技術參數(shù)；選擇原則。5低壓隔離器：原理及分類；技術參數(shù)。6低壓斷路器：原理及分類；技術參數(shù)。7.主令電器：按鈕；行程開關、接近開關和光電開關；凸輪控制器與主令控制器；萬能轉(zhuǎn) 換開關?！窘虒W目標】1. 掌握電器相關的基本概念。2. 掌握幾種常用低壓電器【教學手段

2、】課堂講授，輔以多媒體電子課件【教學過程】第一節(jié)概述一 電器1定義：電器對電能的生產(chǎn)、輸送、分配與應用起著控制、調(diào)節(jié)、檢測和保護的作用，在電 力輸配電系統(tǒng)和電力拖動自動控制系統(tǒng)中應用極為廣泛。2學習掌握電器的原因：繼電器、接觸器等工業(yè)電器為基礎的電氣控制技術具有相當重要的 地位；掌握繼電接觸器控制技術也是學習和掌握PLC應用技術所必需的基礎。二分類按工作電壓：高壓、低壓。按動作原理：手動、自動。安用途：控制、配電、主令、保護、執(zhí)行。第二節(jié)接觸器一結構和工作原理1結構：一般由電磁機構、觸點、滅弧裝置、釋放彈簧機構、支架與底座等幾部分組成。2工作原理：根據(jù)電磁原理工作：當電磁線圈通電后，線圈電流產(chǎn)

3、生磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動觸點動作，使常閉觸點斷開，常開觸點閉合，兩者是聯(lián)動的。當線 圈斷電時，電磁力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下降放，使觸點復原，即常開觸點斷開，常 閉觸點閉合。二分類及特點1交流接觸器：交流接觸器線圈通以交流電，主觸點接通、切斷交流主電路。2直流接觸器：直流接觸器線圈通以直流電流，主觸點接通、切斷直流主電路。三主要技術參數(shù)：線圈電壓、主觸點額定電流、主觸點額定電壓、輔助觸點額定電流、輔 助觸點對數(shù)、接觸器極數(shù)以及接觸器的機械壽命和電壽命等。四選擇原則：1接觸器的使用類別應與負載性質(zhì)相一致，控制交流負載應選用交流接觸器，控制直流負載則選用直流接觸器。2主觸點

4、的額定工作電壓應大于或等于負載電路的電壓。3主觸點的額定工作電流應大于或等于負載電路的電流。4接觸器主觸點的額完工作電流是在規(guī)定條件下（額定工作電壓、使用類別、操作頻率等）能夠正常工作的電流值，當實際使用條件不同時，這個電流值也將隨之改變。5吸引線圈的額定電壓應與控制回路電壓相一致，接觸器在線圈額定電壓 85%及以上時應能可靠地吸合。6主觸點和輔助觸點的數(shù)量應能滿足控制系統(tǒng)的需要。第三節(jié)繼電器一繼電器特性及其分類1原理：主要用于控制與保護電路中作信號轉(zhuǎn)換用。具有輸入電路（又稱感應元件）和輸出電路（又稱執(zhí)行元件），當感應元件中的輸入量（如電流、電壓、溫度、壓力等）變化到某 一定值時繼電器動作，執(zhí)

5、行元件便接通和斷開控制回路。2分類：常用的有電流繼電器、 電壓繼電器、中間繼電器、時間繼電器、熱繼電器以及溫度、 壓力、計數(shù)、頻率繼電器等等。3特性：繼電特性曲線。4參數(shù)：返回系數(shù)、吸合時間、釋放時間。二電壓、電流繼電器過電流繼電器、欠電流繼電器、過電壓繼電器、欠電壓繼電器。三 中間繼電器與固態(tài)繼電器1中間繼電器：當電壓或電流繼電器觸點容量不夠時，可借助中間繼電器來控制，用中間繼電器作為執(zhí)行元件，這時中間繼電器被當作一級放大器用；當其他繼電器或接觸器觸點數(shù)量不夠時，可利用中間繼電器來切換多條控制電路。2固態(tài)繼電器：由固體半導體元件組成的無觸點開關器件；4端有源器件；四時間繼電器1原理：感應元件

6、接受外界信號后，經(jīng)過設定的延時時間才使執(zhí)行部分動作的繼電器。2按延時方式分類： 通電延時型、斷電延時型和帶瞬動觸點的通電（或斷電）延時型繼電器。3按工作原理分類：空氣阻尼式、電動式和電子式等。4觸點類型：常開延時閉合觸點、常閉延時斷開觸點、常開延時斷開觸點和常閉延時閉合觸 點4類。五熱繼電器1定義：專門用來對連續(xù)運行的電動機進行過載及斷相保護，以防止電動機過熱而燒毀的保護電器。2組成：雙金屬片、加熱元件、動作機構、觸點系統(tǒng)、整定調(diào)整裝置及手動復位裝置等組成。3原理4參數(shù)：熱繼電器額定電流、相數(shù)、熱元件額定電流、整定電流及調(diào)節(jié)范圍等。六速度繼電器1作用：用于轉(zhuǎn)速的檢測，常用在三相交流異步電動機反

7、接制動轉(zhuǎn)速過零時，自動切除反相序電源。2組成：轉(zhuǎn)子、圓環(huán)（籠型空心繞組）和觸點三部分組成。3原理第四節(jié)熔斷器一作用：供電電路和電氣設備的短路保護。二組成：由熔體和安裝熔體的外殼兩部分組成。三 原理：通過熔斷器的電流超過一定數(shù)值并經(jīng)過一定的時間后，電流在熔體上產(chǎn)生的熱量 使熔體某處熔化而切斷電路，從而保護了電路和設備。四特性：保護特性曲線五選擇第五節(jié)低壓隔離器一作用：在電源切除后，將電路與電源明顯地隔開，以保障檢修人員的安全。二 類型：低壓刀開關、熔斷器式刀開關和組合開關三種。三刀開關四熔斷器式刀開關五組合開關第六節(jié)低壓斷路器一作用：用來分配電能，不頻繁地起動異步電動機，對電源電路及電動機等實行

8、保護。功 能相當于熔斷器式斷路器與過電流、欠電壓、熱繼電器等的組合。二 組成：主要由觸點和滅弧裝置、各種可供選擇的脫扣器與操作機構、自由脫扣機構三部 分組成。三 參數(shù)：額定工作電壓、殼架額定電流等級、極數(shù)、脫扣器類型及額定電流、短路分斷能 力等。第七節(jié)主令電器一概述1定義：用來發(fā)布命令、改變控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的電器。2類型：按鈕、行程開關、萬能轉(zhuǎn)換開關、主令控制器、腳踏開關等。 二按鈕1結構組成：常閉觸點、常開觸點、橋式觸點、彈簧、按鈕帽。2顏色規(guī)定3結構型式 三行程開關1作用：用于檢測工作機械的位置，發(fā)出命令以控制其運動方向或行程長短。2分類：按外殼防護形式：開啟式、防護式及防塵式；按動作速度

9、：瞬動和慢動（蠕動）；按復位方式：自動復位和非自動復位；按接線方式：螺釘式、焊接式及插入式；按操作形式：直桿式（柱塞式）、直桿滾輪式（滾輪柱塞式）、轉(zhuǎn)臂式、方向式、叉式、鉸鏈 杠桿式等；按用途：一般用途行程開關、起重設備用行程開關及微動開關等。四接近開關1原理：非接觸式的檢測裝置，當運動著的物體接近它到一定距離時，它就能發(fā)出信號，從而進行相應的操作。2分類：高頻振蕩型、霍爾效應型、電容型、超聲波型等。3參數(shù)：動作距離、重復精度、操作頻率及復位行程等。 五光電開關1原理：通過光的發(fā)射和接收實現(xiàn)非接觸式位置檢測裝置。2分類：對射式和反射式。六凸輪控制器1作用：用于起重設備和其他電力拖動裝置，以控制

10、電動機的起動、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動。2結構組成：主要由手柄、定位機構、轉(zhuǎn)軸、凸輪和觸點組成。3原理：轉(zhuǎn)動手柄時，轉(zhuǎn)軸帶動凸輪一起轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)到某一位置時，凸輪頂動滾子，克服彈簧壓力使動觸點順時針方向轉(zhuǎn)動，脫離靜觸點而分斷電路。 在轉(zhuǎn)軸上疊裝不同形狀的凸輪，可以使若干個觸點組按規(guī)定的順序接通或分斷。七主令控制器1作用：由主令控制器的觸點來控制接觸器，再由接觸器來控制電動機。2結構組成：與凸輪控制器相似，與控制屏相配合。八萬能轉(zhuǎn)換開關1作用及原理：由多組相同結構的觸點組件疊裝而成的多回路控制電器，借助于不同形狀的凸輪使其觸點按一定的次序接通和分斷，它能轉(zhuǎn)換多種和多數(shù)量的電氣控制電路。2轉(zhuǎn)換開關定位特征3

11、轉(zhuǎn)換開關接線圖第二章 電氣圖及電氣控制基本控制電路【課時安排】2.1電氣圖的基本知識25分鐘2.2電氣圖紙規(guī)范25分鐘2.3三相異步電動機基本控制電路2學時2.4雙速電動機高低速控制電路25分鐘2.5液壓系統(tǒng)的電氣控制25分鐘2.6控制電路的其他基本環(huán)節(jié)1學時總計5學時【掌握內(nèi)容】1. 電器圖形符號與文字符號，電氣圖的基本知識2. 三相異步電動機起動、停止控制電路；正、反轉(zhuǎn)控制電路；制動控制電路；點動、聯(lián)鎖、 多點控制等基本控制電路環(huán)節(jié)3. 多速電動機控制電路【了解內(nèi)容】1. 電氣圖紙相關規(guī)范2. 液壓系統(tǒng)電氣控制技術【教學目標】1. 掌握電氣控制電路圖的相關知識2. 掌握三相異步電動機的基本

12、控制電路環(huán)節(jié)【教學手段】課堂講授，輔以多媒體電子課件【教學過程】第一節(jié)電氣圖的基本知識一概述1電氣圖：用電氣圖形符號繪制的圖。是電工領域中最主要的提供信息方式，它提供的信息內(nèi)容可以是功能、位置、設備制造及接線等。2電氣圖的類型：系統(tǒng)圖與框圖、電路圖、接線圖與接線表、功能表圖、邏輯圖、位置圖等。 根據(jù)其所表達信息的類型和表達方式而確定。3電氣控制系統(tǒng)圖：根據(jù)國家電氣制圖標準，用規(guī)定的圖形符號、文字符號以及規(guī)定的畫法 繪制，表達設備電氣控制系統(tǒng)的組成結構，工作原理及安裝、調(diào)試、維修等技術要求的工程圖。4電氣控制系統(tǒng)圖種類：電路圖（電氣原理圖）、電氣接線圖、電器元件布置圖。二電氣圖形符號與文字符號1

13、電氣圖形符號：由符號要素、限定符號、一般符號以及常用的非電操作控制的動作符號（如機械控制符號等），根據(jù)不同的具體器件情況組合而成。2電氣文字符號：分為基本文字符號和輔助文字符號?；疚淖址栍袉巫帜阜柡碗p字母符號。單字母符號表示電氣設備、裝置和元器件的大類；雙字母符號由一個表示大類的單字 母與另一表示器件某些特性的字母組成。輔助文字符號用來進一步表示電氣設備、裝置和元器件的功能、狀態(tài)和特征。3常用電氣圖形符號與文字符號示例。三電氣原理圖1形式與作用：根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的工作原理， 采用電器元件展開的形式繪制的。 不按電器 元件實際布置繪制，而是根據(jù)電器元件在電路中所起的作用畫在不同的部位上，用

14、于分析研究系統(tǒng)的組成和工作原理，并為尋找電氣故障提供幫助，同時也是編制電氣接線圖的依據(jù)。2組成：主電路：設備的驅(qū)動電路，包括從電源到用電設備的電路，是強電流通過的部分。控制電路：由按鈕、接觸器和繼電器的線圈、各種電器的常開、常閉觸點等組合構成的控制 邏輯電路，實現(xiàn)所需要的控制功能，是弱電流通過的部分。輔助信號指示電路。保護電路。3繪制方法水平布置時，電源線垂直畫，其他電路水平畫，控制電路中的耗能元件（如接觸器的線圈） 畫在電路的最右端。垂直布置時，電源線水平畫，其他電路垂直畫，控制電路的耗能元件畫在電路的最下端。主電路采用粗實線?？刂齐娐泛推渌o助的信號指示及保護電路采用細實線。所有電器元件不

15、畫出實際的外形圖，采用國家標準規(guī)定的圖形符號和文字符號表示。 同一電器的各個部件可根據(jù)需要畫在不同的地方，但必須用相同的文字符號標注。多個同一種類的電器元件，可在文字符號后加上數(shù)字序號加以區(qū)分。4常用器件狀態(tài)表示繼電器和接觸器的線圈在非激勵狀態(tài)。斷路器和隔離開關在斷開位置。零位操作的手動控制開關在零位狀態(tài)，不帶零位的手動控制開關在圖中規(guī)定的位置。機械操作開關和按鈕在非工作狀態(tài)或不受力狀態(tài)。保護類元器件處在設備正常工作狀態(tài)，特別情況在圖樣上加以說明。5標注：元器件的數(shù)據(jù)和型號， 一般用小號字體標注在電器元件符號的附近，需要標注的元器件的數(shù)量比較多時，可以采用設備表的形式統(tǒng)一給出。四電器元件布置圖

16、1作用：用來表明電氣設備上所有電器和用電設備的實際位置，是電氣控制設備制造、 裝配、調(diào)試和維護必不可少的技術文件。2內(nèi)容：控制柜與操作臺（箱）內(nèi)部布置圖以及控制柜與操作臺（箱）面板布置圖。3繪制方法：控制柜與操作臺（箱）等設備的外形輪廓用細實線繪出?？梢姷暮托枰磉_清楚的電器元件及設備，用粗實線繪出其簡單的外形輪廓，并標明其實際的安裝位置。電器元件及設備代號必須與有關電路圖和設備清單上所用的代號相一致。五電氣接線圖1作用：表示電氣設備或裝置連接關系的簡圖，主要用于電氣設備安裝接線、線路檢查、線 路維修和故障處理。2內(nèi)容：電氣設備和電器元件的相對位置、項目代號、端子號、導線號、導線類型、導線截

17、面積、屏蔽和導線絞合等情況。第二節(jié)電氣圖紙規(guī)范一圖幅尺寸二圖框線三圖幅分區(qū)四標題欄五圖線六字體七尺寸標注及比例八注釋、詳圖及技術數(shù)據(jù)表示第三節(jié) 三相異步電動機基本控制電路一、起動、停止控制電路籠型三相異步電動機的起動、停止控制電路是應用最廣泛的、也是最基本的控制電路， 主要有直接起動和降壓起動兩種方式。1 直接起動控制電路一些控制要求不高的簡單機械，如小型臺鉆、砂輪機、冷卻泵等常采用開關直接控制電動機起動和停止。它適用于不頻繁起動的小容量電動機，不能遠距離控制和自動控制。2. 降壓起動控制電路較大容量的籠型異步電動機一般都采用降壓起動的方式起動，具體實現(xiàn)的方案有：定子串電阻或電抗器降壓起動、星

18、一三角變換降壓起動、自耦變壓器降壓起動、 延邊三角形降壓起動等。二、正、反轉(zhuǎn)控制電路只要把電動機定子三相繞組所接電源任意兩相對調(diào)，改變電動機的定子電源相序，就可改變電動機的轉(zhuǎn)動方向。三、電動機制動控制電路制動停車的方式有兩大類：即機械制動和電氣制動。機械制動采用機械抱閘、液壓或氣 壓制動；電氣制動有反接制動、能耗制動、電容制動等，其實質(zhì)是使電動機產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子原來的轉(zhuǎn)動方向相反的制動轉(zhuǎn)矩。第四節(jié) 雙速電動機高低速控制電路與普通電動機不同的是，變速電動機的定子備有多組繞組，改變其接法，就可改變電動機的磁極對數(shù)從而改變其轉(zhuǎn)速。這里只討論雙速電動機的變速控制方法。第五節(jié)液壓系統(tǒng)的電氣控制在生產(chǎn)的許多

19、領域廣泛采用液壓傳動或氣壓傳動系統(tǒng)，完善、可靠的電氣控制電路是發(fā) 揮其作用的基礎。液壓傳動系統(tǒng)易獲得較大的力矩，運動傳遞平穩(wěn)、均勻，準確可靠，控制 方便，易實現(xiàn)自動化。1 液壓動力頭控制電路動力頭是既能完成進給運動，而且又能同時完成刀具切削運動的動力部件。液壓動力頭的自動工作循環(huán)是由控制電路控制液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)的。自動工作方式：(1)動力頭原位停止(2)動力頭快進(3) 動力頭工進(4)動力頭快退手動工作方式。2半自動車床刀架縱進、橫進、快退控制電路第六節(jié)控制電路的其他基本環(huán)節(jié)一、點動控制點動指的是，按住按鈕時電動機轉(zhuǎn)動工作，手放開按鈕時，電動機即停止工作。點動 常用于生產(chǎn)設備的調(diào)整，如機床的刀

20、架、橫梁、立柱的快速移動，機床的調(diào)整對刀等。二、聯(lián)鎖與互鎖1 聯(lián)鎖在機床控制電路中，經(jīng)常要求電動機有順序的起動，如某些機床主軸必須在液壓泵工作 后才能工作；龍門刨床工作臺移動時，導軌內(nèi)必須有足夠的潤滑油；銃床的主軸旋轉(zhuǎn)后，工 作臺方可移動等，這些都要求有聯(lián)鎖關系。2. 互鎖互鎖實際上是一種聯(lián)鎖關系，其所以這樣稱謂，是為了強調(diào)觸點之間的互相作用。3. 多點控制在大型機床設備中，為了操作方便，常要求能在多個地點進行控制。例如把起動按鈕并聯(lián)連接，停止按鈕串聯(lián)連接，分別安置在三個地方，就可三地操作。4工作循環(huán)自動控制(1) 工作臺的正反向自動循環(huán)控制許多機床的自動循環(huán)控制都是靠限位控制來完成的。某些機

21、床的工作臺要求正反向運動自動循環(huán)。(2) 動力頭的自動循環(huán)控制它是由限位開關按行程來實現(xiàn)動力頭的往復運動的。第三章電氣控制電路實例分析【課時安排】3.1臥式車床的電氣控制電路50分鐘學時3.2Z 430型搖臂鉆床的電氣控制電路25分鐘3.3組合機床電氣控制電路25分鐘總計2學時【掌握內(nèi)容】.臥式車床的電氣控制電路【了解內(nèi)容】1. Z 430型搖臂鉆床的電氣控制電路2. 組合機床電氣控制電路【教學目標】1. 掌握典型系統(tǒng)的電氣控制電路【教學手段】課堂講授，輔以多媒體電子課件【教學過程】第一節(jié)臥式車床的電氣控制電路臥式車床是機床中應用最廣泛的一種，它可以用于切削各種工件的外圓、內(nèi)孔、端面及螺紋。一

22、、CW6163B型萬能臥式車床的控制電路CW6163 B型萬能臥式車床床身最大工件的回轉(zhuǎn)半徑為630 mm，工件的最大長度可根據(jù)床身的不同分為 1500 mm或3000 mm兩種。1. 主電路介紹主電路的組成及工作原理2控制、照明及顯示電路介紹控制電路的組成及工作原理二、C616臥式車床的電氣控制電路C616臥式車床屬于小型車床，床身最大工件回轉(zhuǎn)半徑為160 mm，工件的最大長度為500mm。1. 主電路介紹主電路的組成及工作原理2控制、照明和顯示電路介紹控制電路的組成及工作原理三、C650臥式車床的電氣控制電路C650臥式車床屬于中型車床，床身的最大工件回轉(zhuǎn)半徑為1020mm，最大工件長度為

23、3000mm。1. 主電路介紹主電路的組成及工作原理2控制電路介紹正反轉(zhuǎn)控制電路的組成及工作原理、主軸電動機的反接制動控制第二節(jié)Z3040型搖臂鉆床的電氣控制電路鉆床可以進行多種形式的加工，如；鉆孔、鏜孔、鉸孔及攻螺紋。因此要求鉆床的主軸 運動和進給運動有較寬的調(diào)速范圍。1. 主電路介紹主電路的組成及工作原理2控制、照明和顯示電路介紹控制電路的組成及工作原理。(1) 主電動機的旋轉(zhuǎn)控制搖臂的升降控制(3) 立柱和主軸箱的松開與夾緊控制第三節(jié)X62W萬能升降臺銃床電氣控制電路銃床的種類很多，有立銃、臥銃、龍門銃和仿形銃等。它們的加工性能及使用范圍各不 相同，本節(jié)以X62W萬能銃床為例，分析中小型

24、銃床電氣控制電路的特點。一、電氣電路概述該銃床由三臺異步電動機拖動，M1為主軸電動機(功率為 7.5kW、1450 r/min ),通過開關SA5改變電源相序?qū)崿F(xiàn)主軸正、反兩個方向旋轉(zhuǎn)。二、控制電路1. 主電動機的控制電路(1) 主電動機的起動(2) 主電動機的制動(3) 主軸變速時的瞬時點動(4) 主軸換刀制動 2進給運動的控制(1) 工作臺的左右(縱向)運動工作臺上、下（垂直）運動和前、后（橫向）運動第四章電氣設計與CAD【課時安排】4.1電氣控制電路設計基礎2學時4.2機床電氣控制電路設計舉例30分鐘4.3電氣設計的內(nèi)容20分鐘4.5計算機輔助設計通用 CAD繪圖20分鐘4.6電氣專業(yè)設

25、計CAD軟件30分鐘總計4學時【掌握內(nèi)容】1. 電氣控制電路設計方法2. CAD軟件的使用【了解內(nèi)容】1. 電氣控制電路設計原則。2. CAD軟件系列。【教學目標】1. 掌握電氣控制電路設計步驟及方法。2. 掌握CAD軟件的使用?！窘虒W手段】課堂講授，輔以多媒體電子課件【教學過程】第一節(jié)電氣控制電路設計基礎一、電氣控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容和原則（一）電氣控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容（二）電力拖動方案確定的原則1. 無電氣調(diào)速要求的生產(chǎn)機械2 .要求電氣調(diào)速的生產(chǎn)機械3 .電動機調(diào)速性質(zhì)的確定（三）控制方案確定的原則二、電氣控制電路設計方法（一）控制電路設計要求4.電路的完善（二）控制電路設計方法1主電

26、路設計2控制電路設計3 聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)設計（三）控制電路設計時應注意的問題三、電氣控制電路設計中元器件的選擇（一）電動機的選擇1 .電動機功率的選擇2. 電動機額定電壓的選擇3. 電動機額定轉(zhuǎn)速的選擇4. 電動機結構型式的選擇5籠型異步電動機有關電阻的計算（二）常用低壓電器的選擇1接觸器的選用2 繼電器的選擇3 熔斷器的選擇4. 其他電器的選擇四、電氣控制系統(tǒng)中的保護環(huán)節(jié)（一）短路保護（二）過電流保護（三）過載保護（四）失電壓保護（五）欠電壓保護第二節(jié) 機床電氣控制電路設計舉例 設計CW6163型臥式車床的電氣控制電路。一、機床電氣傳動的特點及控制要求二、電氣控制電路設計1 主回路設計2. 控

27、制電路設計3 信號指示與照明電路5 繪制電氣原理圖4 控制電路電源三、選擇電氣元件四、制定電氣元件明細表五、繪制電氣安裝接線圖第三節(jié)電氣設計的內(nèi)容一、設計說明書設計說明書在三個階段各不相同。（一）方案設計階段（二）初步設計階段（三）施工圖設計階段二、設計計算書三、設計圖樣第四節(jié) 電氣設計CAD一、CAD的基本概念1. CAD的概念 2. CAD的發(fā)展 3. CAD的功能二、硬件系統(tǒng)圖形硬拷貝設備1 主機系統(tǒng)2 圖形輸入設備3 圖形顯示設備4.三、軟件系統(tǒng)1.軟件系統(tǒng)的構成2 軟件系統(tǒng)的基本功能3. 電氣設計 CAD軟件包的構成第五節(jié)計算機輔助設計通用 CAD繪圖一、AutoCAD二、AutoC

28、AD各版本三、電氣設計通用 CAD常規(guī)繪圖方法四、繪圖注意事項五、AutoCAD計算機繪圖常用命令第六節(jié)電氣專業(yè)設計CAD軟件一、EES 系列 二、ABD E 三、AS E 四、INTER DQ 五、Telec第五章可編程序控制器概論【課時安排】5.1可編程序控制器的產(chǎn)生及發(fā)展1學時5.2可編程序控制器的定義及特點1學時5.3可編程序控制器工作原理1學時5.4可編程序控制器的硬件及分類1學時5.5可編程序控制器的軟件及其工作原理1學時總計5學時【掌握內(nèi)容】1. 可編程序控制器的定義及其特點2. 可編程序控制器的工作原理及工作過程3. 可編程序控制器的硬件及分類、軟件及其工作原理【了解內(nèi)容】1.

29、 可編程序控制器的英文縮寫及發(fā)展過程。2. 可編程序控制器的分類。【教學目標】1. 掌握可編程序控制器工作原理2. 掌握可編程序控制器的硬件及分類、軟件及其工作原理【教學手段】課堂講授，輔以多媒體電子課件【教學過程】第一節(jié)可編程序控制器的產(chǎn)生及發(fā)展一、 可編程序控制器的產(chǎn)生美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)GM公司招標的技術要求，于1969年研制出世界上第一臺可編程序控制器，并在GM公司汽車自動裝配線上試用，獲得成功。其后，日本、德國等相繼引入這項新技術，可編程序控制器由此 而迅速發(fā)展起來。二、 可編程序控制器的發(fā)展20世紀80年代以來，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術的迅猛發(fā)展，以16位和32位

30、微處理器為核心的可編程序控制器得到迅速發(fā)展。這時 的PLC具有了高速計數(shù)、中斷技術、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信等功能，從而使PLC的應用范圍和應用領域不斷擴大，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、工業(yè)機器人和CAD/CAM ）之一。三、可編程序控制器按應用形式歸納為以下幾種類型：（1）開關量邏輯控制（2）模擬量控制（3）過程控制（4）定時和計數(shù)控制（5）順序控制（6）數(shù)據(jù)處理（7）通信和聯(lián)網(wǎng)第二節(jié)可編程序控制器的定義及特點、可編程序控制器的定義可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時，計數(shù)和算術運算

31、等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關外圍設備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。二、可編程序控制器的特點1) .可靠性高，抗干擾能力強2) .通用性強，使用方便3) .采用模塊化結構，使系統(tǒng)組合靈活方便4) .編程語言簡單、易學，便于掌握5) .系統(tǒng)設計周期短6) .對生產(chǎn)工藝改變適應性強7) .安裝簡單、調(diào)試方便、維護工作量小第三節(jié)可編程序控制器工作原理一、PLC的基本控制原理PLC可以分為輸入部分、邏輯部分和輸出部分組成輸入部分：它收集并保存被控對象實際運行的數(shù)據(jù)和信息。例如，它收集來自被控制對象上的各種

32、開關信息或操作臺上的操作命令等。邏輯部分：處理輸入部分所取得的信息，并按照被控對象實際的動作要求作出反映。輸出部分：提供正在被控制的許多裝置中，哪幾個設備需要實時操作處理。二、PLC的主要邏輯部件(1) 繼電器邏輯(2) 定時器邏輯(3) 計數(shù)器邏輯(4) 觸發(fā)器邏輯(5) 數(shù)據(jù)寄存器三、PLC的編程語言(1) 梯形圖編程(Ladder)(2) 語句表編程(Statement List)(3) 功能圖編程(Function Block )第四節(jié)可編程序控制器的硬件及其分類一、PLC的硬件電路主要包括以下幾個部分：(1) 中央處理器(CPU )(2) 存儲器(3) 輸入輸出接口(4) 電源(5)

33、 外部設備二、PLC的分類(1) 按應用規(guī)模和功能分類：小型機、中型機、大型機(2) 按硬件結構類型分類：整體式結構、模塊式結構、疊裝式結構第五節(jié)可編程序控制器的軟件及其工作原理一、PLC的軟件PLC的軟件包含系統(tǒng)軟件及應用軟件兩大部分。二、PLC的工作原理PLC的工作原理與計算機的工作原理基本上是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序 的管理下，通過運行應用程序完成用戶任務。用戶程序的完成可分為以下三個階段：(1) .輸入處理階段(2) .程序執(zhí)行階段(3) .輸出處理階段三、PLC控制與繼電器控制的區(qū)別(1) 組成器件不同(2) 觸點數(shù)量不同(3) 實施控制的方法不同(4) 工作方式不同第六章

34、西門子S7-200系列可編程序控制器及其基本指令【課時安排】6.1西門子S7-200系列可編程序控制器2學時6.2西門子S7-200系列可編程序控制器主要編程元件2學時6.3西門子S7-200系列可編程序控制器的基本指令2學時6.4編程注意事項1學時6.5基本編程指令舉例1學時總計8學時【掌握內(nèi)容】1. 西門子S7-200系列可編程序控制器的基本組成2. 西門子S7-200系列可編程序控制器的主要編程元件3. 西門子S7-200系列可編程序控制器的基本指令及基本指令應用舉例 【教學目標】1西門子S7-200系列可編程序控制器的編程元件。2. 西門子S7-200系列可編程序控制器的基本指令及應用

35、。【教學手段】課堂講授，輔以多媒體電子課件【教學過程】第一節(jié)三菱FX2N系列可編程序控制器一、西門子S7-200系列可編程序控制器的基本組成西門子S7-200系列PLC的主機稱為基本單元， 包括CPU、存儲器、輸入輸出口及電源, 是PLC的主要部分。二、西門子S7-200系列可編程序控制器型號名稱體系及其種類(1) 基本單元型號名稱組成及種類(2) 擴展單元型號名稱組成及種類(3) 擴展模塊型號名稱組成及種類(4) 西門子S7-200系列可編程序控制器特殊功能擴展模塊三、FX2N系列可編程序控制器技術指標第二節(jié) FX2N系列可編程序控制器主要編程元件一、西門子S7-200系列PLC編程元件的分

36、類及編號西門子S7-200系列PLC編程元件的編號分為兩個部分：第一部分是代表功能的字母。 如輸入繼電器用 f”表示、輸出繼電器用 Q”表示。第二部分為數(shù)字，數(shù)字為該類器件的序號。 西門子S7-200系列PLC中輸入繼電器及輸出繼電器的序號為八進制，其余器件的序號為十進制。二、編程元件的基本特征一般地可認為編程元件和繼電接觸器的元件類似、具有線圈和常開常閉觸點。而且觸 點的狀態(tài)隨著線圈的狀態(tài)而變化，即當線圈披選中（通電）時，常開觸點閉合，常閉觸點斷 開，當線圈失去選中條件時，常閉接通，常開斷開。從實質(zhì)上來說，某個元件被選中，只是 代表這個元件的存儲單元置1，失去選中條件只是這個存儲單元置0,由

37、于元件只不過是存儲單元，可以無限次地訪問。三、編程元件的功能和作用（一）數(shù)值的處理西門子S7-200系列PLC根據(jù)不同的用途和目的，使用5種類型的數(shù)值，分別為：1. 十進制數(shù)（K）2 .十六進制數(shù)（H ）3. 二進制數(shù)（B）4. 八進制數(shù)（O）5. BCD 碼6. 其他數(shù)值（浮點數(shù)）（二）輸入輸出繼電器輸入端子是PLC從外部開關接受信號的窗口。在PLC內(nèi)部，與PLC輸入端子相連的輸入繼電器是一種光電隔離的電子繼電器，有無數(shù)的電子常開觸點和常閉觸點，可在PLC內(nèi)隨意使用。這種輸入繼電器不能用程序驅(qū)動。輸出端子是PLC向外部負載發(fā)送信號的窗口。輸出繼電器的外部輸出用觸點（繼電器 觸點，晶閘管、晶體

38、管等輸出元件）在 PLC內(nèi)與該輸出端子相連，有無數(shù)的電子常開觸點 和常閉觸點，可在 PLC內(nèi)隨意使用。PLC外部輸出用觸點，按照輸出用軟元件的響應滯后 時間動作（三）輔助繼電器PLC內(nèi)有許多輔助繼電器，這類輔助繼電器的線圈與輸出繼電器一樣，由PLC內(nèi)的各種軟元件的觸點驅(qū)動。（四）狀態(tài)器狀態(tài)器是對工序步進控制簡易編程的重要軟元件，經(jīng)常與步進梯形指令結合使用。（五）定時器定時器相當于繼電器系統(tǒng)中的時間繼電器，可在程序中用于延時控制。（六）計數(shù)器計數(shù)器在程序中用作計數(shù)控制。計數(shù)器分為內(nèi)部信號計數(shù)器和外部信號計數(shù)器兩類。（七）數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器是存儲數(shù)值數(shù)據(jù)的軟元件，可以處理各種數(shù)值數(shù)據(jù)，利用它還可

39、以進行各種控制。（八）指針FX2N系列PLC的指針包括分支用指針（P）和中斷用指針（I）。第二節(jié)FX2N系列可編程序控制器的基本指令FX2N系列PLC有基本指令27條；步進梯形指令 2條；應用指令128種，298條。本節(jié) 介紹其基本順控指令。一、LD、LDI、OUT 指令LD、LDI指令分別用于將常開、常閉觸點連接到母線上，或者與后述ANB或ORB指令組合，在分支回路的起點使用常開、常閉觸點。OUT指令是對輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)器、定時器、計數(shù)器的線圈驅(qū)動指令，對輸入繼電器不能使用。二、AND、ANI 指令AND、ANI指令分別用于單個常開、常閉觸點的串聯(lián)，串聯(lián)觸點的數(shù)量不受限制，該 指

40、令可以連續(xù)多次使用。三、OR、ORI指令OR、ORI指令分別用于單個常開、常閉觸點的并聯(lián)，并聯(lián)觸點的數(shù)量不受限制，該指 令可以連續(xù)多次使用。四、ORB、ANB指令ORB、ANB指令都是不帶軟元件的獨立指令。由兩個以上觸點串聯(lián)連接的回路稱為串聯(lián)回路塊，將串聯(lián)回路塊并列連接時，分支開始用LD或LDI指令，分支結束用 ORB指令。五、LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF 指令LDP、ANDP、ORP指令是進行上升沿檢出的觸點指令，僅在指定位元件的上升沿時（OFON 變化時）接通一個掃描周期。LDF、ANDF、ORF指令是進行下降沿檢出的觸點指令，僅在指定位元件的下降沿時（O2 OFF變

41、化時）接通一個掃描周期。六、MPS、MRD、MPP 指令FX2N系列PLC中有11個被稱為堆棧的記憶運算中間結果的存儲器。使用一次MPS指令，就將此時刻的運算結果送入堆棧的第一段存儲。再使用MPS指令，又將中間結果送入第一段存儲，而將先前送入存儲的數(shù)據(jù)依次移到堆棧的下一段。七、MC、MCR指令MC為主控指令，用于公共串聯(lián)觸點的連接，MCR為主控復位指令，即MC的復位指令。八、INV指令INV指令的功能是將INV指令執(zhí)行之前的運算結果取反，不需要指定軟元件號，九、PLS、PLF指令使用PLS指令時，僅在驅(qū)動輸入為 ON的一個掃描周期內(nèi)，軟元件Y、M動作。使用PLF指令時，僅在驅(qū)動輸入為 OFF的

42、一個掃描周期內(nèi)，軟元件 Y、M動作。十、SET、RST指令SET為置位指令，使操作保持；RST為復位指令，使操作保持復位。十一、NOP、END 指令NOP為空操作指令。將程序全部清除時，全部指令成為NOP。若在普通的指令之間加入NOP指令，則PLC無視其存在繼續(xù)工作。第四節(jié)編程注意事項一、梯形圖編程規(guī)則梯形圖作為一種編程語言，繪制時應當有一定的規(guī)則：1）梯形圖的各種符號，要以左母線為起點，右母線為終點（有時可以省略右母線），從左向右分行繪出。2）觸點應畫在水平線上，不能畫在垂直分支線上。3）幾個串聯(lián)回路并聯(lián)時，應該將串聯(lián)觸點多的回路寫在上方；幾個并聯(lián)回路串聯(lián)時，應 該將并聯(lián)觸點多的回路寫在左方

43、。二、語句表編程規(guī)則指令表的表達順序為：先寫出參與因素的內(nèi)容，再表達參與因素間的關系。三、雙線圈輸出問題在梯形圖中，線圈前邊的觸點代表線圈輸出的條件，線圈代表輸出。如果在同一程序 中同一元件的線圈使用兩次或多次，稱為雙線圈輸出。PLC程序順序掃描執(zhí)行的原則規(guī)定，這種情況出現(xiàn)時，前面的輸出無效，最后一次輸出才是有效的。第五節(jié)基本指令編程舉例本節(jié)以幾個具體的例子說明基本指令的應用。一、保持電路二、延時斷開電路三、分頻電路四、振蕩電路五、報警電路六、十字路口交通燈控制第七章西門子S7-200系列可編程序控制器步進梯形指令【課時安排】7.1狀態(tài)編程思想及步進梯形指令2學時7.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的類型及步進

44、梯形圖應用示例4學時總計6學時【掌握內(nèi)容】1. 步進梯形指令。2. 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的類型及步進梯形圖應用?！玖私鈨?nèi)容】1. 狀態(tài)編程思想。2. 步進梯形圖的其它一些應用?！窘虒W目標】1. 掌握步進梯形指令的助記符及名稱。2. 掌握步進梯形指令的應用。【教學手段】課堂講授，輔以多媒體電子課件【教學過程】第一節(jié)狀態(tài)編程思想及步進梯形指令一、狀態(tài)編程思想以小車運動控制為例介紹狀態(tài)編程思想。二、步進梯形指令（STL、RET）西門子S7-200系列PLC的步進梯形指令是采用步進梯形圖編制順序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖程 序的指令，它包括 STL和RET兩條指令。其中步進梯形指令 STL是利用內(nèi)部狀態(tài)軟元件, 在順控程序

45、上進行工序步進控制的指令；返回RET指令是表示狀態(tài)流程結束，用于返回主程序的指令。三、步進梯形指令的特點步進梯形指令僅對狀態(tài)器 S有效，但是對于用作一般輔助繼電器的狀態(tài)器S,則不能采用STL指令，而只能采用基本指令。其特點為：1）轉(zhuǎn)移源自動復位2）允許雙重輸出：3） 主控功能：使用 STL指令，取指令（LD、LDI ）點移至右邊。使用 RET指令后，取指 令（LD、LDI ）點返回到原來的母線上。四、步進梯形指令應用注意事項：1）狀態(tài)器編號不能重復使用。2）STL觸點斷開時，與其相連的回路不動作，一個掃描周期后不再執(zhí)行STL指令。3）狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中，在一個掃描周期內(nèi)兩種狀態(tài)同時接通，因此為了避

46、免不能同時接通的一對輸出同時接通，除了在PLC外部設置互鎖外，在相應的程序上也應設置互鎖。4）定時器線圈與輸出線圈一樣，也可在不同狀態(tài)間對同一定時器軟元件編程，但是，在相鄰狀態(tài)下對同一定時器編程時，則狀態(tài)轉(zhuǎn)移時定時器線圈不斷開，當前值不能復位，因此需要注意在相鄰狀態(tài)不要對同一定時器編程。5）STL指令后的母線，一旦寫入 LD或LDI指令后，對于不需要觸點的指令，必須采用 MPS、MRD、MPP指令編程，或者改變回路的驅(qū)動順序。6）在中斷程序與子程序內(nèi)不能采用STL指令。第二節(jié) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的類型及步進梯形圖應用示例一、單流程所謂單流程是指狀態(tài)轉(zhuǎn)移只有一種順序，它是狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本形式。二、選擇性

47、分支從多個流程順序中選擇執(zhí)行某一個流程，稱為選擇性分支。 西門子S7-200系列PLC 條選擇性分支的支路數(shù)不能超過8條，初始狀態(tài)對應有多條選擇性分支時，每個初始狀態(tài)的支路總數(shù)不能超過 16條。三、并行分支多個分支流程可以同時執(zhí)行的分支流程，稱為并行分支。西門子S7-200系列PLC并行分支的支路數(shù)不能超過 8條，初始狀態(tài)對應有多條并行分支時，每個初始狀態(tài)的支路總數(shù)不能超過16條。四、組合流程及虛擬狀態(tài)運用狀態(tài)編程思想解決問題時，當狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設計出來后，有些狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖不單單是某一種分支、匯合流程，往往是若干個或若干類分支、匯合流程的組合。第八章【課時安排】西門子S7-200系列可編程序控制器步

48、進梯形應用指令8.1應用指令的基本規(guī)則1學時8.2西門子S7-200系列PLC程序流程控制應用指令1學時8.3西門子S7-200系列PLC傳送與比較應用指令1學時8.4西門子S7-200系列PLC算術及邏輯運算應用指令1學時8.5西門子S7-200系列PLC循環(huán)與移位應用指令1學時8.6西門子S7-200系列PLC數(shù)據(jù)處理應用指令1學時8.7西門子S7-200系列PLC高速處理應用指令1學時8.8 西門子S7-200系列PLC方便指令1學時8.9 西門子S7-200系列PLC外圍設備I/O應用指令1學時8.10 西門子S7-200系列PLC外圍設備SER應用指令1學時8.11西門子S7-200

49、系列PLC浮點運算應用指令1學時8.12西門子S7-200系列PLC時鐘運算應用指令1學時8.13西門子S7-200系列PLC葛雷碼變換應用指令1學時8.14 西門子S7-200系列PLC觸點比較應用指令1學時總計15學時【掌握內(nèi)容】1. 西門子S7-200系列PLC各種應用指令的表示方法及表示意義。2. 西門子S7-200系列PLC各種應用指令的實際應用?！窘虒W目標】1. 掌握應用指令的助記符及名稱。2. 掌握應用指令的應用?！窘虒W手段】課堂講授，輔以多媒體電子課件【教學過程】第一節(jié) 應用指令的基本規(guī)則 、介紹應用指令使用時的一些基本規(guī)則，主要內(nèi)容包括：1. 指令與操作數(shù)2. 操作數(shù)可用軟元

50、件3指令的形態(tài)與執(zhí)行形式4. 標志的處理5. 指令使用次數(shù)與同時驅(qū)動的限制6. 浮點運算的數(shù)值處理7. 應用指令說明第二節(jié) 三菱FX2N系列PLC程序流程控制應用指令三菱FX2N系列PLC程序流程控制應用指令共有十條，指令編號為FNC00FNC09。它們在程序中的條件執(zhí)行與優(yōu)先處理，與順控程序的控制流程有關。一、條件跳轉(zhuǎn)指令條件跳轉(zhuǎn)指令 CJ (Conditional Jump, FNC00)用于跳過順序程序中的某一部分，以控 制程序的流程。指針 P ( Point)用于指示分支和跳步程序，在梯形圖中，指針放在左側母線 的左邊。二、子程序調(diào)用與返回指令子程序是為一些特定的控制目的編制的相對獨立

51、的程序。子程序調(diào)用指令CALL (SubRout ine Call , FNC01 )用于子程序的調(diào)用，各子程序用指針P0P62及P64P127表示。三、中斷指令中斷是計算機所特有的一種工作方式，指主程序的執(zhí)行過程中，中斷主程序的執(zhí)行去執(zhí)行中斷子程序。FX2N系列PLC的中斷事件包括輸入中斷、定時中斷和高速計數(shù)器中斷。四、主程序結束指令主程序結束指令 FEND ( First End , FNC06 )表示主程序的結束和子程序的開始。五、監(jiān)控定時器指令監(jiān)控定時器又稱看門狗，在執(zhí)行FEND和END指令時，監(jiān)控定時器被刷新(復位)，PLC正常工作時掃描周期小于它的定時時間。六、程序循環(huán)指令程序循環(huán)

52、指令由FOR及NEXT兩條指令構成。FOR指令用來表示循環(huán)區(qū)的起點，NEXT表示循環(huán)區(qū)終點，F(xiàn)OR與NEXT之間的程序被反復執(zhí)行，執(zhí)行完后，執(zhí)行NEXT后面的指令。第三節(jié) 三菱FX2N系列PLC傳送與比較應用指令FX2N系列PLC的數(shù)據(jù)傳送、比較類指令共10條，指令功能編號為 FNC10FNC19。它們是數(shù)據(jù)處理類程序中使用十分頻繁的指令。一、比較指令比較指令包括比較 CMP ( Compare)和區(qū)間比較 ZCP (Zone Compare)，比較結果用目 的元件的狀態(tài)來表示。二、傳送指令傳送指令包括傳送 MOV (Move )、BCD碼移位傳送 SMOV (Shift Move )、取反傳

53、送 CML (Complement Move )、數(shù)據(jù)塊傳送 BMOV ( Block Move )、多點傳送 FMOV ( Fill Move ) 以及數(shù)據(jù)交換XCH (Exchange)指令。三、數(shù)據(jù)變換指令數(shù)據(jù)變換指令包括二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼并傳送BCD (Bi nary Code to Decimal )和BCD碼轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)并傳送 BIN ( Bin ary)指令。第四節(jié) 三菱FX2N系列PLC算術及邏輯運算應用指令算術及邏輯運算指令是基本運算指令，通過算術及邏輯運算可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送、變位 及其他控制功能。一、算術運算指令算術運算包括二進制加 ADD (Addition )、減 SUB (Subtraction )、乘 MUL (Multiplication ) 和除 DIV ( Division、指令，二、二進制數(shù)加1、減1指令二進制數(shù)加1指令INC (In creme nt、和減1指令DEC (Decreme nt、的操作數(shù)均可以取 KnY、KnM、KnS、T、C、D、V 和 Z。三、字邏輯運算指令字邏輯運算指令包括字邏輯與 WAND (Word AND )、字邏輯或 WOR (Word OR)、字 邏輯異或 WXOR (Word Exclusive OR、和求補 NEG ( Negation、指令，它們的 S1和S2均 可以取所有的數(shù)據(jù)