電氣控制與PLC知識(shí)點(diǎn)

電氣控制與PLC知識(shí)點(diǎn)第一節(jié)低壓電器概述一、電器：高壓電器：低壓電器：二、低壓電器的分類1．按用途方式1）低壓配電電器低壓配電電器主要用于低壓供電系統(tǒng)。分?jǐn)嗄芰?qiáng)、限流效果好，動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性能好。刀開關(guān)、自動(dòng)開關(guān)、隔離開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。2）低壓控制電器低壓控制電器主要用于電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)。有一定的通斷能力、操作頻率高，電氣和機(jī)械壽命長(zhǎng)。接觸器、繼電器、控制器等。3）低壓主令器用于發(fā)送控制指令的電器。操作頻率高，抗沖擊，電氣和機(jī)械壽命長(zhǎng)。按鈕、主令開關(guān)、行程開關(guān)、萬(wàn)能開關(guān)等。4）低壓保護(hù)電器用于對(duì)電路和電氣設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)的電器。有一定的通斷能力、反應(yīng)靈敏、可靠性高。熔斷器、熱繼電器、電壓繼電器、電流繼電器等。2．按操作方式1）手動(dòng)電器：刀開關(guān)、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)2）自動(dòng)電器：低壓斷路器、接觸器、繼電器三、電磁式電器組成1.電磁機(jī)構(gòu)組成：鐵芯，銜鐵，線圈原理：線圈通入電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。總結(jié)：a.銜鐵動(dòng)作與否取決于線圈兩端的電壓。b.直流電磁機(jī)構(gòu)的銜鐵動(dòng)作不改變線圈電流。c.交流電磁機(jī)構(gòu)的銜鐵動(dòng)作改變線圈電流。U型電磁鐵：6?7倍E型電磁鐵：10?15倍銜鐵卡住不能吸合，或者頻繁動(dòng)作，交流電壓線圈可能燒毀。對(duì)于可靠性要求高，或頻繁動(dòng)作的控制系統(tǒng)采用直流電磁機(jī)構(gòu)，而不采用交流電磁機(jī)構(gòu)。.觸點(diǎn)系統(tǒng)1）觸點(diǎn)（執(zhí)行元件）作用：分?jǐn)嗪徒油娐返淖饔谩?）觸點(diǎn)接觸形式：點(diǎn)接觸、 線接觸、面接觸．滅弧裝置滅弧措施：降低電弧溫度和電場(chǎng)強(qiáng)度磁吹式滅弧裝置（廣泛應(yīng)用于直流接觸器中）：磁吹滅弧裝置：利用電弧電流本身滅弧，電弧電流愈大，吹弧能力也越強(qiáng)。滅弧柵（常用作交流滅弧裝置）滅弧罩（用于交流和直流滅弧） ：采用一個(gè)用陶土和石棉水泥做的耐高溫的滅弧罩，用以降溫和隔弧。電動(dòng)力吹弧第二節(jié)接觸器一、交流接觸器．結(jié)構(gòu)觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭常開觸頭（動(dòng)合觸頭）常閉觸頭（動(dòng)斷觸頭）電磁系統(tǒng)：動(dòng)、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅?。ぷ髟恚壕€圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復(fù)常態(tài)。為防止鐵心振動(dòng)，需加短路環(huán)。二、直流接觸器用途：遠(yuǎn)距離通斷直流電路或控制直流電動(dòng)機(jī)的頻繁起停。結(jié)構(gòu)：電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。交流接觸器與直流接觸器的區(qū)別交流接觸器： 鐵心用硅鋼片沖壓而成，減少鐵損；線圈繞在骨架上，短而粗的圓筒狀，便于散熱；鐵心端面上安裝銅制短路環(huán)，防止震動(dòng)和噪聲；常用滅弧罩和滅弧柵；直流接觸器： 鐵心不發(fā)熱，用整塊鋼制成；線圈散熱：長(zhǎng)而薄的圓筒狀；常用磁吹滅弧裝置；三、接觸器的圖形符號(hào)和文字代號(hào)第三節(jié)其他低壓電器熱繼電器作用：電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)型式：雙金屬片式熱敏電阻式易熔合金式結(jié)構(gòu)：由發(fā)熱元件、雙金屬片和觸頭及動(dòng)作機(jī)構(gòu)等部分組成。熱繼電器的圖形和文字符號(hào)速度繼電器的文字和圖形符號(hào)熔斷器作用：短路和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)（供電線路和電氣設(shè)備）應(yīng)用：串接于被保護(hù)電路的首端優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格便宜，體小量輕控制按鈕.結(jié)構(gòu)：按鈕帽、復(fù)位彈簧、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn).種類：1）顏色：紅一停止、急停綠一起動(dòng)黑一點(diǎn)動(dòng)黑白（白色、灰色）一啟動(dòng)、停止交替動(dòng)作藍(lán)色-復(fù)位2）結(jié)構(gòu)：蘑菇一急停指示燈式一指示 鑰匙一安全平鈕一一般3.圖形和文字符號(hào)行程開關(guān)繼電器接觸器控制系統(tǒng)組成：按鈕、繼電器、接觸器等低壓電器。特點(diǎn)：具有線路簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、便于操作、價(jià)格低廉等許多優(yōu)點(diǎn)。第一節(jié)電氣控制線路的繪制電氣圖：表達(dá)設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)的組成、分析控制系統(tǒng)工作原理以及安裝、調(diào)試、檢修控制系統(tǒng)。一、電氣原理圖二、電器元件布置圖表明電氣原理圖中所有電器元件、電器設(shè)備的實(shí)際位置，為電氣控制設(shè)備的制造、安裝提供必要的資料。三、電氣接線圖第二節(jié)鼠籠電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單的起停電氣控制線路全壓起動(dòng)：將額定電壓直接加到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)。（p010kw）降壓起動(dòng)：起動(dòng)時(shí)減少加在定子繞組上的電壓，以限制起動(dòng)電流；在起動(dòng)完成后再將定子電壓恢復(fù)至額定值。線路的保護(hù)環(huán)節(jié)1）過(guò)載保護(hù)：FR2）短路保護(hù)： FU3）失壓、欠壓保護(hù)：自鎖觸點(diǎn)（接觸器）欠壓和失（零）壓保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：1、防止電動(dòng)機(jī)低壓運(yùn)行。2、避免多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)造成的電網(wǎng)電壓波動(dòng)。防止在電源恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)突然起動(dòng)運(yùn)行而造成設(shè)備和人身事故。電器控制中：按鈕 一發(fā)布命令信號(hào)接觸器-實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的控制繼電器 f 根據(jù)控制過(guò)程中各個(gè)量的變化發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。第三節(jié)電氣控制基本線路一、正反轉(zhuǎn)的控制線路實(shí)現(xiàn)方法：對(duì)調(diào)交流電動(dòng)機(jī)的任意兩相電源相序。 a.接觸器互鎖正/反轉(zhuǎn)控制電路b.按鈕和接觸器雙重互鎖控制電路接觸器互鎖正 /反轉(zhuǎn)控制電路工作過(guò)程 :問(wèn)題：KMl、KM2同時(shí)閉合，造成相間短路。電氣互鎖：利用接觸器（繼電器）的常閉觸點(diǎn)串接在對(duì)方線圈回路中而形成的相互制約的控制。按鈕和接觸器雙重互鎖控制電路僅有按鈕互鎖控制電路可以嗎？機(jī)械互鎖：利用復(fù)合按鈕的常閉觸點(diǎn)串接在對(duì)方線圈回路中而形成的相互制約的控制。（方便操作）存在問(wèn)題：若出現(xiàn)熔焊或銜鐵卡在吸合狀態(tài)的故障時(shí)，雖然線圈已失電但是其主觸點(diǎn)無(wú)法斷開。此時(shí)另一接觸器一旦得電動(dòng)作，主電路就會(huì)發(fā)生短路。解決：為保證工作的可靠和操作的方便可采用按鈕和接觸器雙重互鎖。此時(shí)若出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象，則接觸器的互鎖常閉觸點(diǎn)必然將另一接觸器的控制電路切斷，避免另一接觸器線圈得電。結(jié)論：復(fù)合按鈕不能代替聯(lián)鎖觸點(diǎn)的作用。二、按順序工作的聯(lián)鎖控制順序控制：保證操作的合理和工作的安全可靠（按一定順序工作的聯(lián)鎖要求）。四、點(diǎn)動(dòng)控制電路1、基本的點(diǎn)動(dòng)控制電路2、點(diǎn)動(dòng) /長(zhǎng)動(dòng)控制電路五、多點(diǎn)起、停與多條件控制電路第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制線路起動(dòng)方式：a.直接起動(dòng)（全壓起動(dòng)）缺點(diǎn)：起動(dòng)電流大（額定電流的5?7倍）。過(guò)大的起動(dòng)電流將會(huì)造成線路的電壓下降，影響到電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)本身無(wú)法起動(dòng)。直接起動(dòng)只能用于電源容量較電動(dòng)機(jī)容量大得多的情況。b.降壓起動(dòng)：Y-△降壓起動(dòng)定子串電阻降壓起動(dòng)定子串自耦變壓器降壓起動(dòng)第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制線路制動(dòng)目的：準(zhǔn)確、迅速停車；工作安全制動(dòng)分類：機(jī)械制動(dòng)：機(jī)械抱閘電氣制動(dòng)：反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、回饋制動(dòng)1、反接制動(dòng)2、能耗制動(dòng)：特點(diǎn)：能耗小，需直流電源，設(shè)備費(fèi)用高。適用場(chǎng)合：要求平穩(wěn)制動(dòng)，停位準(zhǔn)確。（如銑床、龍門刨床及組合機(jī)床的主軸定位等）。第三章可編程序控制器工作原理PLC的基本概念國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對(duì)PLC作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序捽制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC主要由CPU模塊（包含存儲(chǔ)器）、輸入模塊、輸出模塊、電源和編程裝置組成。CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲(chǔ)器組成。CPU模塊功能：接收、存儲(chǔ)有編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。檢查、校驗(yàn)用戶程序接收、調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)信息，執(zhí)行用戶程序。驅(qū)動(dòng)PLC外部的負(fù)載。故障診斷。存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，根據(jù)工作原理，存儲(chǔ)空間一般包括三個(gè)區(qū)：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)用戶程序存儲(chǔ)區(qū)：用戶程序區(qū)、系統(tǒng)區(qū)。工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)RAMPLC的硬件結(jié)構(gòu)整體式PLC體積小，價(jià)格低，小型PLC一般采用這種結(jié)構(gòu)；將CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個(gè)箱形機(jī)殼內(nèi)；通常將此整體稱為CPU模塊；配有許多專用的特殊功能模塊，使PLC的功能得到擴(kuò)展，如模擬量 I/O模塊、通信模塊等。模塊式 PLC大、中型的，較復(fù)雜的，要求較高的系統(tǒng)一般選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC；由機(jī)架和模塊組成；模塊插在模塊插座上，模塊插座焊在機(jī)架中的總線連接板上，有不同槽數(shù)的機(jī)架供用戶選用，還有擴(kuò)展機(jī)架；組態(tài)方便靈活：用戶可以選用不同檔次的CPU模塊、品種繁多的I/O模塊和特殊功能模塊，對(duì)硬件配置的選擇余地較大，維修時(shí)更換模塊也很方便。PLC的工作原理一、用觸點(diǎn)和線圈實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算在數(shù)字量控制系統(tǒng)中，變量?jī)H有兩種相反的工作狀態(tài)，如高電平和低電平、繼電器線圈的通電和斷電、觸點(diǎn)的接通和斷開，可以用邏輯代數(shù)中的1和0來(lái)表示，一般在波形圖中，用高電平表示1狀態(tài)，用低電平表示 0狀態(tài)。1、讀取輸入；2、執(zhí)行用戶程序；程序執(zhí)行階段，輸入值固定，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定?？梢蕴岣叱绦虻膱?zhí)行速度。靈活。3、通信處理；CPU自診斷測(cè)試；5、改寫輸出；6、中斷程序的處理；7、立即 I/O處理；PLC與計(jì)算機(jī)的異同相同點(diǎn)：（1）基本結(jié)構(gòu)相同（ 2）程序執(zhí)行原理相同不同點(diǎn)：（1）兩者的不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在工作方式上。 （2）應(yīng)用范圍不同。 （3）對(duì)使用環(huán)境耐受力不同。 （4）編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單、容易掌握。 （5）輸入輸出接口電路已經(jīng)備好。 （6）對(duì)電源要求不高，允許電壓波動(dòng)范圍較寬。PLC與繼電接觸器的異同相同點(diǎn)：圖形結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系相同。不同點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)原理不同：軟元件邏輯運(yùn)算（2）工作方式不同：串行第4章S7-200可編程控制器組成第一節(jié)S7-200PLC系統(tǒng)組成S7-200PLC系統(tǒng)配置S7-200PLC主機(jī)S7-200PLC接口模塊S7-200PLC擴(kuò)展和系統(tǒng)配置S7-200PLC的系統(tǒng)配置基本單元第一代： CPU21X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展。第二代： CPU22XCPU221，CPU222，CPU224和CPU226，除CPU221之外，其他都可加擴(kuò)展模塊。S7-200CPU最大I/O配置的預(yù)算主機(jī)允許帶擴(kuò)展模塊的數(shù)量映像寄存器數(shù)量電流提供模塊電流電流預(yù)算規(guī)則I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展和編址第4章PLC程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)PLC的編程語(yǔ)言存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式位邏輯指令定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令應(yīng)用舉例PLC的編程語(yǔ)言與程序結(jié)構(gòu)4.1.1PLC編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3是PLC的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)5種編程語(yǔ)言：順序功能圖（ SFC） 梯形圖（LD或LAD）功能塊圖（FBD）指令表（IL）結(jié)構(gòu)文本（ ST）存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式4.2.1CPU的存儲(chǔ)區(qū)1、輸入過(guò)程映像寄存器（ I）S7-200PLC編址范圍（I0.0?I15.7）外部輸入電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為ON（1狀態(tài)），反之為OFF（0狀態(tài)）?？梢远啻问褂猛粋€(gè)輸入位的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。2、輸出過(guò)程映像寄存器（ Q）梯形圖中輸出映像寄存器 Q0.0的線圈“通電”，繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，使接在標(biāo)號(hào)為0.0的端子的外部負(fù)載工作，反之則外部負(fù)載斷電；輸出模塊中的每一個(gè)硬件繼電器僅有一對(duì)常開觸點(diǎn)，但是在梯形圖中，每一個(gè)輸出位的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)都可以使用多次。TOC\o"1-5"\h\z3、變量存儲(chǔ)區(qū)（ V）是全局存儲(chǔ)器；在程序執(zhí)行過(guò)程中用來(lái)存放中間結(jié)果，或用來(lái)保存與工序或任務(wù)有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。4、位存儲(chǔ)區(qū)（ M）作為控制繼電器來(lái)存儲(chǔ)中間操作狀態(tài)或其他控制信息?？砂次?、字節(jié)、字或雙字來(lái)存取數(shù)據(jù)。5、定時(shí)器存儲(chǔ)區(qū)（ T）T0?T255定時(shí)器位：用來(lái)描述定時(shí)器的延時(shí)動(dòng)作的觸點(diǎn)狀態(tài)，定時(shí)器位為1時(shí)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的定時(shí)器常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開；為0時(shí)則觸點(diǎn)的狀態(tài)相反；接通延時(shí)、斷開延時(shí)、保持型接通延時(shí)定時(shí)器；三種定時(shí)器：1ms,10sm和100ms;6、計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)區(qū)（ C）C0~C255加計(jì)數(shù)器、減計(jì)數(shù)器和加減計(jì)數(shù)器；當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值大于等于設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器位被置1（為ON），梯形圖中對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開；為0時(shí)則觸點(diǎn)的狀態(tài)相反；TOC\o"1-5"\h\z7、高速計(jì)數(shù)器（ HC）HC0~HC58、累加器（ AC）AC0~AC3（4個(gè)）是可以象存儲(chǔ)器那樣使用的讀 /寫單元， 可以用它向子程序傳遞參數(shù)，或從子程序返回參數(shù)，以及用來(lái)存放計(jì)算的中間結(jié)果；累加器是32位的，可以按字節(jié)、字和雙字來(lái)存取累加器中的數(shù)據(jù)，存取數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度根據(jù)所用的指令決定。9、特殊存儲(chǔ)器（ SM）提供實(shí)現(xiàn)一些特殊的狀態(tài)和控制功能，用于CPU與用戶之間交換信息；CPU224編址范圍SM0.0?SM179.7,共180個(gè)字節(jié)。其中SM0.0?SM29.7的30個(gè)字節(jié)為只讀型區(qū)域。提供實(shí)現(xiàn)一些特殊的狀態(tài)和控制功能，用于CPU與用戶之間交換信息；①SMB0狀態(tài)位字節(jié)，在每次掃描循環(huán)結(jié)尾由S7-200CPU更新SM0.0RUN狀態(tài)，該位始終為1。SM0.1首次掃描時(shí)為1,用于程序的初始化。SM0.4輸出一個(gè)占空比為50%的分時(shí)鐘脈沖。SM0.5輸出一個(gè)占空比為50%的秒時(shí)鐘脈沖。SM0.6一個(gè)掃描周期為ON,另一為OFF循環(huán)交替。4.3基本邏輯指令類指令1裝載指令及輸出指令LD(Load)用于網(wǎng)絡(luò)塊邏輯開始的常開觸點(diǎn)與母線的連接。LDN(LoadNot)用于網(wǎng)絡(luò)塊邏輯運(yùn)算開始的常閉觸點(diǎn)與母線的連接。=(Out)與線圈相對(duì)應(yīng)，驅(qū)動(dòng)線圈的觸點(diǎn)電路接通時(shí)，指定位對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器為1,反之則為0。取反指令：NOT10.7 MC.3].D 10.7 107—TH―lNOT1—<>/0TMO3 L空操作指令：NOPLAD形式為：STL形式為：NOPN(N=0