可編程控制器

1、控制器的歷史控制器的歷史1623年：德國科學(xué)家契克卡德（W. Schickard）制造了人類有史以來第一臺機械計算機，這臺機器能夠進行六位數(shù)的加減乘除運算。 1642年：法國科學(xué)家帕斯卡（B . Pascal）發(fā)明了著名的帕斯卡機械計算機，首次確立了計算機器的概念 1674年：萊布尼茨改進了帕斯卡的計算機，使之成為一種能夠進行連續(xù)運算的機器，并且提出了“二進制”數(shù)的概念。（據(jù)說這個概念來源于中國的八卦）控制器的歷史控制器的歷史1834年：巴貝奇提出了分析機的概念，機器共分為三個部分：堆棧，運算器，控制器。他的助手， 英國著名詩人拜倫的獨生女阿達(dá)奧古斯塔（Ada Augusta）為分析機編制了人

2、類歷史上第一批計算機程序。1854年：布爾發(fā)表思維規(guī)律的研究邏輯與概率的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ) ，并綜合自己的另一篇文章邏輯的數(shù)學(xué)分析，從而創(chuàng)立了一門全新的學(xué)科布爾代數(shù)，為百年后出現(xiàn)的數(shù)字計算機的開關(guān)電路設(shè)計提供了重要的數(shù)學(xué)方法和理論基礎(chǔ) 。1805年： 法國機械師杰卡德（J. Jacquard）根據(jù)布喬“穿孔紙帶”的構(gòu)想完成了“自動提花編織機”的設(shè)計制作。1.1常用低壓電器常用低壓電器1、低壓、中壓、高壓、超高壓、特高壓、低壓、中壓、高壓、超高壓、特高壓新國家電網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電業(yè)安全工作規(guī)程規(guī)定：電器工作分為高壓和低壓兩種。高壓電氣設(shè)備：電壓1000V及以上者；低壓電氣設(shè)備：電壓1000V按用電管理分：按

3、用電管理分：500V及以上統(tǒng)稱為高壓，500V以下統(tǒng)稱為低壓; 按供電系統(tǒng)來分：按供電系統(tǒng)來分：1000V以下低壓，1000V-10KV叫中壓，10KV-330KV叫高壓，330KV及以上叫超高壓，500KV及以上叫特高壓（500KV、750KV、1000KV）;根據(jù)根據(jù)城市電力網(wǎng)規(guī)定設(shè)計規(guī)則城市電力網(wǎng)規(guī)定設(shè)計規(guī)則規(guī)定：規(guī)定：輸電網(wǎng)為500 kV、330 kV、220 kV、110kV，高壓配電網(wǎng)為110kV、66KV、35kV，中壓配電網(wǎng)為20kV、10kV、6 kV、3KV，低壓配電網(wǎng)為0.4 kV及以下;電力通常所說電力通常所說:35kV以上到500kV為高壓，5001000kV為超高壓

4、，1000kV以上為特高壓。1.1常用低壓電器常用低壓電器繼電接觸控制控制系統(tǒng)繼電接觸控制控制系統(tǒng)2、低壓電氣分類、低壓電氣分類（1）按電壓等級分：（2）按用途分（控制電器、主令電器、保護電器、執(zhí)行電器）：（3）按工作原理分；1.1常用低壓電器常用低壓電器3、開關(guān)電器、開關(guān)電器（1）刀開關(guān) 刀開關(guān)分為單刀、雙刀、三刀三種，擲向可分為單擲、雙擲兩種。 刀開關(guān)的缺點是：不宜帶負(fù)載切斷電源，電源電壓消失后，不能自動復(fù)原。1.1常用低壓電器常用低壓電器QQQQ雙擲刀開關(guān)雙擲刀開關(guān)單擲刀開關(guān)單擲刀開關(guān)動觸點動觸點（刀片）（刀片）靜觸點靜觸點（刀座）（刀座）1.1常用低壓電器常用低壓電器（2）組合開關(guān)1.

5、1常用低壓電器常用低壓電器(3):萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)(a) 圖形表示法； ( b) 通斷表表示法1.1常用低壓電器常用低壓電器繼電接觸控制控制系統(tǒng)繼電接觸控制控制系統(tǒng)（3）斷路器（自動開關(guān)）斷路器（自動開關(guān)）功能：能切斷短路、過載、欠壓故障1.1常用低壓電器常用低壓電器4、熔斷器、熔斷器1.1常用低壓電器常用低壓電器繼電接觸控制控制系統(tǒng)繼電接觸控制控制系統(tǒng)5、主令電器、主令電器（1）控制按鈕）控制按鈕動合（常開）觸頭動合（常開）觸頭動斷（常閉）觸頭動斷（常閉）觸頭按鈕帽按鈕帽復(fù)位彈簧復(fù)位彈簧 1.1常用低壓電器常用低壓電器SB常開按鈕常開按鈕SB復(fù)合按鈕復(fù)合按鈕按鈕的額定電流一般不超過按

6、鈕的額定電流一般不超過5A1.1常用低壓電器常用低壓電器（2）位置開關(guān)：行程開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)等）位置開關(guān)：行程開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)等A：行程開關(guān)：行程開關(guān)(a) 常開觸點; ( b) 常閉觸點; 1.1常用低壓電器常用低壓電器B：接近開關(guān)：接近開關(guān)(a) 常開觸點 ; (b) 常閉觸點1.1常用低壓電器常用低壓電器C：光電開關(guān)（接近開關(guān)的一種）：光電開關(guān)（接近開關(guān)的一種）1.1常用低壓電器常用低壓電器6:接觸器接觸器接觸器的具體結(jié)構(gòu)、及參數(shù)看書M31.1常用低壓電器常用低壓電器7:繼電器繼電器 繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號而動作的自動控制繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號而動

7、作的自動控制電器。其輸入量可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、時電器。其輸入量可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、時間、速度、壓力等非電量，而輸出則是觸點的動作或者是電路間、速度、壓力等非電量，而輸出則是觸點的動作或者是電路參數(shù)的變化。參數(shù)的變化。可以認(rèn)為：繼電器就是控制系統(tǒng)的感覺器官，用于信息可以認(rèn)為：繼電器就是控制系統(tǒng)的感覺器官，用于信息輸入在繼電接觸控制系統(tǒng)和輸入在繼電接觸控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)中幾乎都為開控制系統(tǒng)中幾乎都為開關(guān)量關(guān)量1.1常用低壓電器常用低壓電器（1）電磁繼電器）電磁繼電器過電流繼電器過電流繼電器電流繼電器電流繼電器電壓繼電器電壓繼電器中間繼電器中間繼電器1.1常

8、用低壓電器常用低壓電器（2）時間繼電器）時間繼電器直流電磁式時間繼電器直流電磁式時間繼電器空氣阻尼時間繼電器空氣阻尼時間繼電器電動式時間繼電器電動式時間繼電器電子式時間繼電器電子式時間繼電器1.2基本電氣控制線路基本電氣控制線路(a）線圈一般符號；）線圈一般符號；(b）通電延時線圈；）通電延時線圈；(c）斷電延時線圈；）斷電延時線圈；(d）延時閉合常開觸點；）延時閉合常開觸點；(e）延時斷開常閉觸點；）延時斷開常閉觸點；(f）延時斷開常開觸點；）延時斷開常開觸點；(g）延時閉合常閉觸點；）延時閉合常閉觸點；(h）瞬時常開）瞬時常開觸點；觸點；(i）瞬時常閉觸點）瞬時常閉觸點半圓的開口方向是觸點

9、的動作方向半圓的開口方向是觸點的動作方向1.1常用低壓電器常用低壓電器（3）熱繼電器）熱繼電器(a）常閉觸點 (b）熱元件熱繼電器還具有斷相保護熱繼電器還具有斷相保護功能功能繪制原則見書第10頁基本電氣控制線路1.1常用低壓電器常用低壓電器（3）速度繼電器）速度繼電器1.2基本電氣控制線路基本電氣控制線路1、電氣控制線路圖的繪制原則、電氣控制線路圖的繪制原則電氣控制線路圖：電氣原理控制線路圖、電器布置圖、電器安裝接線圖電氣控制線路圖：電氣原理控制線路圖、電器布置圖、電器安裝接線圖 1.2基本電氣控制線路基本電氣控制線路2、三相籠型異步電動機直接起動控制線路、三相籠型異步電動機直接起動控制線路

10、短路保護：熔斷器FU1，F(xiàn)U2； 過載保護：熱繼電器FR； 零電壓保護：KM線圈，防止電機自啟動 （1）三相電機直接啟動控制線路）三相電機直接啟動控制線路自鎖自鎖1.2基本電氣控制線路基本電氣控制線路（2）點動控制環(huán)節(jié)）點動控制環(huán)節(jié)1.2基本電氣控制線路基本電氣控制線路1.2基本電氣控制線路基本電氣控制線路3、正反轉(zhuǎn)控制線路、正反轉(zhuǎn)控制線路控制原理：A、B、C三相換相即可實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)切換（1）電動機“正停反”控制線路 互鎖互鎖1.2基本電氣控制線路基本電氣控制線路（2）電動機“正反?！笨刂凭€路 1.2基本電氣控制線路基本電氣控制線路（3）自動往復(fù)行程控制線路 1.2基本電氣控制線路基本電氣控

11、制線路4、鼠籠式三相異步電動機降壓起動控制線路、鼠籠式三相異步電動機降壓起動控制線路 (1)定子串電阻降壓起動控制線路缺點：在電動機起動后缺點：在電動機起動后KM1和和KT一直處于帶電狀態(tài)，能耗一直處于帶電狀態(tài)，能耗 1.2基本電氣控制線路基本電氣控制線路（2）星形）星形三角形換接降壓起動控制線路三角形換接降壓起動控制線路1.2基本電氣控制線路基本電氣控制線路（3）自耦變壓器降壓起動控制線路）自耦變壓器降壓起動控制線路 1.2基本電氣控制線路基本電氣控制線路5、三相異步電動機的制動控制電路、三相異步電動機的制動控制電路 （1）反接制動控制線路）反接制動控制線路1.2基本電氣控制線路基本電氣控制

12、線路（2）能耗制動控制線路）能耗制動控制線路 基本電氣控制線路基本電氣控制線路1、產(chǎn)生、產(chǎn)生 1968年年通用（通用（GM公司）公司）10條條編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；維護方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；維護方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制盤；可靠性高于繼電器控制盤；體積小于繼電控制盤；體積小于繼電控制盤；數(shù)據(jù)可以直接送入計算機；數(shù)據(jù)可以直接送入計算機；成本可以與繼電控制盤相競爭；成本可以與繼電控制盤相競爭；輸入可為市電；輸入可為市電；輸出可為市電，要求在輸出可為市電，要求在2A以上，可直接驅(qū)動電磁閥、接觸器等；以上，可直接驅(qū)動電磁閥、接觸器等；擴展時原系統(tǒng)變更最

13、少；擴展時原系統(tǒng)變更最少；可以存儲程序，存儲容量大于可以存儲程序，存儲容量大于4K。1969年年美國數(shù)字設(shè)備公司（美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC公司）完成公司）完成2.1 可編程控制器的產(chǎn)生及定義可編程控制器的產(chǎn)生及定義2.1 可編程控制器的產(chǎn)生及定義可編程控制器的產(chǎn)生及定義1969年，美國研制出世界第一臺年，美國研制出世界第一臺PDP-141971年，日本研制出第一臺年，日本研制出第一臺DCS-81973年，德國研制出第一臺年，德國研制出第一臺PLC1974年，中國研制出第一臺年，中國研制出第一臺PLCPLC的發(fā)展史，請自己參看書本及網(wǎng)絡(luò)介紹的發(fā)展史，請自己參看書本及網(wǎng)絡(luò)介紹2.1 可編程控制器的

14、產(chǎn)生及定義可編程控制器的產(chǎn)生及定義2、定義、定義 Programmable Logic Controller (PLC) 1987年2月：國際電工委員會（IEC）定義為：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，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(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出?？刂聘鞣N類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制器系統(tǒng)連成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計?！?.2 可編程控制器的特點可編程控制器的特點抗干擾強抗干擾強可靠性高可靠性高體積小體積小能耗低能耗低功

15、能完善功能完善適應(yīng)性強適應(yīng)性強編程直編程直觀簡單觀簡單安裝簡單安裝簡單維護方便維護方便缺點：缺點： 軟件的移植性差，各品牌不通行；軟件的移植性差，各品牌不通行；運行速度、數(shù)據(jù)處理能力偏低。運行速度、數(shù)據(jù)處理能力偏低。2.3 可編程控制器的分類及性能指標(biāo)可編程控制器的分類及性能指標(biāo)1按結(jié)構(gòu)形式分類按結(jié)構(gòu)形式分類 三菱FX系列西門子S7-200歐姆龍CPM1A （1）整體式PLC：所有模塊集成在一起2.3 可編程控制器的分類及性能指標(biāo)可編程控制器的分類及性能指標(biāo)（2）模塊式PLC：PLC各部分分成若干個單獨的模塊 三菱A1N 的CPU 三菱模塊式模塊式PLC 2.3 可編程控制器的分類及性能指標(biāo)可

16、編程控制器的分類及性能指標(biāo)2按按IO點數(shù)分點數(shù)分 3、PLC的性能指標(biāo)看書的性能指標(biāo)看書 2.3 可編程控制器的分類及性能指標(biāo)可編程控制器的分類及性能指標(biāo)國產(chǎn)國產(chǎn)PLC臺達(dá)臺達(dá)PLC北京凱迪恩北京凱迪恩洛陽易達(dá)洛陽易達(dá) 蘭州全志蘭州全志上海正航上海正航 杭州新箭杭州新箭 南京嘉華南京嘉華黃石科威黃石科威無錫信捷無錫信捷 深圳三凌深圳三凌廣州科賽恩廣州科賽恩深圳德威森深圳德威森中山智達(dá)中山智達(dá)廈門海為廈門海為威海恒日威海恒日浙大中自浙大中自2.4 可編程控制器的應(yīng)用與發(fā)展可編程控制器的應(yīng)用與發(fā)展PLC應(yīng)用：控制應(yīng)用：控制場合主要是：工業(yè)過程控制場合主要是：工業(yè)過程控制對象主要是：電動機、電磁閥等

17、大電流、高電壓設(shè)備對象主要是：電動機、電磁閥等大電流、高電壓設(shè)備PLC的發(fā)展看書的發(fā)展看書公共處理公共處理PLC自檢自檢：檢測器件狀態(tài)，有故障在診斷，給出故障信號或處理：檢測器件狀態(tài)，有故障在診斷，給出故障信號或處理執(zhí)行來自外設(shè)命令：編程？通訊？啟動磁帶機或打印機？執(zhí)行來自外設(shè)命令：編程？通訊？啟動磁帶機或打印機？對看門狗定時器對看門狗定時器WDT清零：死循環(huán)清零：死循環(huán)（2）輸入采樣掃描階段）輸入采樣掃描階段 第一個批處理階段第一個批處理階段PLC采集輸入端口信息，并存儲采集輸入端口信息，并存儲在輸入映射寄存器中在輸入映射寄存器中注意：注意：PLC在執(zhí)行程序時，以本次采在執(zhí)行程序時，以本次采

18、集的信息為準(zhǔn)。集的信息為準(zhǔn)。輸入信號發(fā)生改變，只在下次采集輸入信號發(fā)生改變，只在下次采集時有反應(yīng)時有反應(yīng)（3）執(zhí)行用戶程序掃描階段）執(zhí)行用戶程序掃描階段第二個批處理階段第二個批處理階段PLC從左到右、從上到下執(zhí)行程序。從左到右、從上到下執(zhí)行程序。輸入信號只從輸入映射寄存器中取。中間步驟的執(zhí)行結(jié)果存輸入信號只從輸入映射寄存器中取。中間步驟的執(zhí)行結(jié)果存入元件映射寄存器中，對后面的程序產(chǎn)生影響。入元件映射寄存器中，對后面的程序產(chǎn)生影響。（4）輸出刷新掃描階段）輸出刷新掃描階段 第三個批處理階段第三個批處理階段當(dāng)當(dāng)CPU對全部用戶程序掃描結(jié)束后，將元件映像寄存器中各輸出對全部用戶程序掃描結(jié)束后，將元件

19、映像寄存器中各輸出繼電器的狀態(tài)同時送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經(jīng)輸出端繼電器的狀態(tài)同時送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經(jīng)輸出端子去驅(qū)動各輸出繼電器所帶的負(fù)載。子去驅(qū)動各輸出繼電器所帶的負(fù)載。FX2N-4AD1、概述、概述（1）分辨率：）分辨率：4路、路、12位位（2）輸入范圍：）輸入范圍：-10V至至10V（4mV分辨率）分辨率） 4mA至至20mA（20uA分辨率）分辨率） -20mA至至20mA（20uA分辨率）分辨率）（3）數(shù)據(jù)交換地址：）數(shù)據(jù)交換地址：32個個16位數(shù)據(jù)緩沖區(qū)位數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FX2N-4AD2、連線形式、連線形式（1）輸入信號可用雙絞屏蔽線。）輸入信號可用雙絞屏蔽線。（

20、2）如果輸入有波動，可接）如果輸入有波動，可接0.1-0.47uF電容電容（3）若是電流輸入連接）若是電流輸入連接V+和和I+（4）若電氣干擾過多，可將）若電氣干擾過多，可將FG接接地地（5）AD地與主機地相連地與主機地相連FX2N-4AD3、緩沖區(qū)、緩沖區(qū)帶帶*表示可以表示可以用用TO指令寫入；指令寫入；不帶不帶*表示可表示可以用以用FROM指指令讀出令讀出FX2N-4ADFX2N-4AD（1）通道初始化）通道初始化0#緩沖區(qū)：緩沖區(qū)：4位十六進制數(shù)表示通道的初始情況位十六進制數(shù)表示通道的初始情況（2）變換轉(zhuǎn)化速度）變換轉(zhuǎn)化速度#15緩沖區(qū)：緩沖區(qū)：1表示表示6ms/通道、通道、0表示表示1

21、5ms/通道通道FX2N-4AD（3）調(diào)整增益或偏移值）調(diào)整增益或偏移值FX2N-4AD（3）調(diào)整增益或偏移值）調(diào)整增益或偏移值FX2N-4AD（3）調(diào)整增益或偏移值）調(diào)整增益或偏移值#20：=1時，復(fù)位缺省值時，復(fù)位缺省值#21：（：（b1,b0）=（1，0）禁止調(diào)整）禁止調(diào)整 =（0，1）允許調(diào)整，調(diào)整后應(yīng)恢復(fù)為（）允許調(diào)整，調(diào)整后應(yīng)恢復(fù)為（1，0）#22：需調(diào)整的輸入通道選擇：需調(diào)整的輸入通道選擇#23：偏移值：偏移值#24：增益值：增益值FX2N-4ADFX2N-4AD（4）識別碼）識別碼 #30：FX2N-4AD識別碼：識別碼：K2010FX2N-4ADFX2N-232-BDFX2N-232-BD1、概述、概述（1）無協(xié)議通訊方式；）無協(xié)議通訊方式；（2）一個主機只能有一個）一個主機只能有一個232BD；FX2N-232-BD2、硬件連線、硬件連線注意：注意：RXD和和TXD要交叉要交叉F