电气控制与PLC电子教案.doc

1、共青科技学院授课教案课程名称：电气控制与 PLC制定日期 2017/2/18授课教师： 职 称： 讲 师 授课对象: 15 级机电 1 班,数控班 授课时数： 72 教材名称及版本： 电气控制与 PLC 及变频器技术应用；李智明 大连理工大学出版社 共青科技职业学院工程分院第 1 页课题名称: 项目 1 电动机基本控制电路安装调试授课类型: 理论课+实践课+习题课 教学目的、要求：通过本项目的学习，应达到：（1）能识别常用的各种低压电器；（2）能识读基本控制电路图，并能分析说明电路的工作原理；（3）能绘制基本控制电路的接线图；（4）会板前布线，能根据接线图正确安装和调试基本控制线路；（5）会检

2、修继电控制线路简单故障。 授课主要内容及课时分配：1)理论教学 8 节 2）实践教学 6 节 3）习题课 2 节教学重点：（1）安装调试电动机单向连续运行线路；（2）安装调试电动机正反转运行线路；（3）安装调试电动机 Y-降压起动线路；（4）安装调试电动机能耗制动线路。 教学难点：（1）安装调试电动机 Y-降压起动线路；（2）安装调试电动机能耗制动线路。教学手段、教具：教学手段：理论教学+实践教学教 具：多媒体，万用表，低压电器。 教学方法：启发式+直观式共青科技职业学院工程分院第 2 页教学过程：1.1： 任务 1 三相异步电动机单向运行电路的安装调试 1.1.1 相关元器件介绍 一、.刀开

3、关 刀开关是一种手动电器，广泛应用于照明电路及配电设备做隔离电源用，有时也用作直接启动小容量（5.5KW）电动机。 HK 系列刀开关的型号含义如图 1-3 所示。刀开关的选择原则： 根据使用场合，选择刀开关的类型、极数以及操作方式。 刀开关的额定电压应大于或等于线路电压。 刀开关的额定电流应大于或等于线路的电压。对于电动机负载，开启式刀开关的额定电流可取电动机额定电流的 3 倍。 二.低压断路器 低压断路器又称自动空气开关。是低压配电网络和电力拖动系统中常用的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身，正常情况下用于完成不频繁接通和分断电路。当电路中发生短路、过载及欠压等故障时，能自动切断故障电路

4、，保护用电设备的安全。低压断路器相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠压继电器的组合。 （1）低压断路器分类低压断路器种类很多，按结构和性能可以分为万能式（又称框架式） 、装置式（又称塑壳式） 、限流式、直流快速式、漏电保护式和灭磁式等。 （2）低压断路器结构和工作原理 图 1-3 刀开关的型号含义共青科技职业学院工程分院第 3 页（3）低压断路器技术参数和型号含义低压断路器的其主要技术参数：额定电压、额定电流、脱扣器类型、极数、整定电流范围、动作时间、分断能力等。 三.熔断器 熔断器是低压配电网络和电力拖动系统中主要用作短路保护，有时兼作过载保护的电器。使用时把它串接于被保护的电路中，当电路发生

5、短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，以其自身产生的热量使熔体迅速熔断，从而自动切断电路，实现短路和过载保护作用。（1）熔断器结构及分类 熔断器按结构形式分为插入式（RC 系列） 、螺旋式（RL 系列） 、有填料封闭管式（RT 系列） 、无填料封闭管式（RM 系列） 、自复式等。其外形结构及符号如图所示。（2）熔断器型号熔断器的型号含义如图所示。共青科技职业学院工程分院第 4 页（3）熔断器选择原则 熔体额定电流的选择a对于照明、电热等电流较平稳、无冲击电流的负载的短路保护，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。b对电动机负载，要考虑冲击电流的影响，计算方法如下：对于单台不频繁启动

6、的电动机，熔体的额定电流 IRN 应大于或等于 1.32.5 倍电动机额定电流 IN，即：对于频繁启动或启动时间较长的电动机，上式的系数应增加到 3 3.5。对于多台电动机，熔体的额定电流 IRN 应大于或等于其中最大容量的电动机额定电流 INmax 的 1.3 2.5 倍，再加上其余电动机额定电流的总和 IN，即：四.交流接触器 接触器是一种自动的电磁式开关，用于远距离频繁接通或断开交流主电路及大容量控制电路。接触器具有欠电压自动释放保护功能，工作可靠，使用寿命长，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他负载。图1-9 所示为常用的几种接触器外形图。 （1）交流接触器结构及工作原理交流接触器

7、由电磁系统、触点系统、灭弧装置和其他部件等组成。CJ10-20 型接触器的结构如图 1-10 所示。 电磁系统由吸引线圈、静铁心和衔铁（动铁心）三部分组成。其作用原理是：吸引线圈通电时产生磁场，衔铁受到电磁力的作用而被吸向铁心；吸引线圈断电后，磁场消失，衔铁在复位弹簧的作用下，恢复原位。衔铁带动连接机构运动，从而带动触点作相应的动作，实现电路的接通或断开。 触点系统交流接触器的触头按接触情况可分为点接触、线接触式和面接触式三种。按触头的结构形式分，有桥式触头和指形触头两种。当接触器未工作时处于接通状态的触点称为常闭触点（又称动断触点），当接触器未工作时处于断开状态的触点称为常开触点（又称动合触

8、点） ，常开触点和常闭触点是联动的。 图 1-10 CJ10-20 型接触器的结构共青科技职业学院工程分院第 5 页 灭弧装置触点在分断大电流电路时，会在动、静触点之间产生较大的电弧。电弧不仅会烧损触点，延长电路分断时间，严重时还会造成相间短路，因此，容量较大（20A 以上）的交流接触器均装有陶瓷灭弧罩，以迅速切断触点分断时所产生的电弧。 （2）交流接触器的型号及含义常用的交流接触器有国产的 CJ10、CJ20 等系列， CJ 系列接触器的型号及含义如图 1-12 所示。 （3）交流接触器的电气符号 五.热继电器 热继电器是一种利用流过继电器的电流所产生的热效应原理来切断电路的保护电器。 具有

9、过载保护功能，但不能用于短路保护。（1）热继电器结构及工作原理热继电器的外形结构如图 1-14 所示，它由热元件、双金属片、触点、复位按钮、导板及推杆等组成。 图 1-14 热继电器的结构图1电流整定装置 2复位按钮 3热元件 4双金属片 5导板 6常闭触点 7推杆 共青科技职业学院工程分院第 6 页六.按钮 按钮是一种用来接通或分断小电流电路的手动控制且可以自动复位的主令电器（1）按钮的种类、结构按钮的种类很多，有揿钮式、钥匙式、旋钮式和紧急式等，如图 1-16（a）所示为常见的按钮外形，图（b） 、 （c）为按钮的结构和图形符号。按钮主要由按钮帽、复位弹簧、动触头、静触头、支柱连杆及外壳等

10、部分组成。 1.1.2 识读电气原理图 电气控制线路图是根据生产机械运动形式对电气控制系统的要求，采用国家统一规定的图形、符号和图线等形式来表示电气系统中各电气设备、元器件的相互连接关系。电气图是电气安装、调试和检修的理论依据。电气控制系统图一般分三种：电气原理图、电器布置图、电气安装接线图。 1.常用电器的图形符号和文字符号 2.电气原理图-单向连续运行电路 3.绘制电气原理图应遵循的原则 （1）原理图一般分为主电路和辅助电路两部分。主电路是指从电源到电动机的大电流通过的路径。（2）原理图中，各电器元件不画实际的外形，而采用国家规定的统一标准符号来画。根据便于阅读的原则，同一电器元件的各部件

11、可不画在一起，但文字符号要相同。（3）所有电器的触点，都应按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。（4）原理图中，有直接联系的交叉导线的连接点，要用黑圆点表示，无直接联系的交叉导线，交叉处不能画黑圆点。（5）原理图中接线端子标记 对主电路，三相交流电源引入线用 L1、L2、L3、N、PE 标记；经过电源开关后，在出线端子上按相序依此编号为 U11、V11、W11 ，每经过一个电器元件的线桩后，编号要递增，如 U12、V12、W12 共青科技职业学院工程分院第 7 页，U13、V13、W13。 对控制电路与照明、指示电路，应从上到下、从左到右，逐行用数字依此编号，每经过一个电器元件的接线端子，

12、编号要依此递增。编号的起始数字除控制电路必须从阿拉伯数字 1 开始外，其他辅助电路依此递增 100 作起始数字，如照明电路编号从 101 开始；信号电路编号从 201 开始等 举例：单向连续运行电路工作原理分析三相异步电动机单向连续运行控制电路如图 1-18 所示，图中，SB1 为停止按钮，SB2 为启动按钮，其工作原理如下：线路保护功能 短路保护：由熔断器 FU1、FU2 分别实现主电路和控制电路的短路保护。短路时，熔断器的熔体熔断，切断电路，起到保护作用。 过载保护：由热继电器 FR 对电动机实现长期过载保护。当电动机出现过载时，热继电器动作，串接在控制电路中的常闭触点 FR 断开，KM

13、线圈失电，从而使电动机主电路断电，实现过载保护。 失压、欠压和零压保护：由接触器 KM 本身的电磁结构特点来实现。1.1.3 任务实施 1. 设备材料 2.绘制安装接线图 共青科技职业学院工程分院第 8 页3.固定元器件并安装接线 （1）检查元器件（2）固定元器件（3）采用线槽布线安装 （4）按钮、电动机、三相电源等外围设备布线安装时，必须通过接线端子排 XT 与控制板内部低压电器对接。（5）一个接线接线端子上的连接线不得多于两根。所有从一个接线端子到另一个接线端子的导线必须连续，中间不能有接头。 4.自查线路 （1）线路故障检查 将万用表转换开关放到合适的档位，一般置于 R100 档，检测线

14、路的通断情况 5.通电试车并排故（1）调试控制电路（2）带电动机试车 （3）电压分阶测量法确定故障点 1.1.4 能力拓展： 既可点动又可连续运行电 气线路共青科技职业学院工程分院第 9 页 1.2： 任务 2 电动机正反转运行电路的安装调试 1.2.1 相关知识学习 一. 三相电动机正反转基本控制电路 1、电路结构分析2、电气原理分析3、电气功能分析4、几点思考：a)电路用到了哪些低压电器。b)电路能实现哪些电器保护功能。二.双重互锁正反转控制电路1、电路结构分析2、电气原理分析3、电气功能分析4、几点思考：a)电路用到了哪些低压电器。b)电路能实现哪些电器保护功能。c)与上述电路不同之处有

15、哪些？三.工作台自动往复运动控制电路 （1）限位开关限位开关又称为位置开关或行程开关，主要用于检测工作机械的位置，当运动部件达到一个预定位置时，操作机构则发出命令以控制其运动方向或行程大小。 （2）工作台往复运行控制电路 共青科技职业学院工程分院第 10 页1、电路结构分析2、电气原理分析3、电气功能分析4、几点思考：a)电路用到了哪些低压电器。 b)电路能实现哪些电器保护功能。 c)与上述电路不同之处有哪些？1.2.2 任务实施安装并调试图 1-26 所示的按钮、接触器双重互锁正反转控制线路。 共青科技职业学院工程分院第 11 页1.2.3 能力拓展 多地点控制和顺序控制电路 一.多地点控制

16、电路 1） 分析电路原理2） 分析电路功能3） 实践举例4）电路的异同二.多台电动机顺序控制线路 1、主电路实现顺序控制(以两台电机为例) 1） 分析电路原理2） 分析电路功能3） 实践举例4）电路的异同2、控制电路实现顺序控制(以两台电机为例) 共青科技职业学院工程分院第 12 页1） 分析电路原理2） 分析电路功能3）实践举例4）电路与上述电路的异同共青科技职业学院工程分院第 13 页 1.3 任务 3 电动机 Y-降压启动线路的安装调试 1.3.1 相关知识学习 1.电动机降压起动容量较大的笼型异步电机（一般大于 4KW）起动电流较大，通常直接起动电流为其额定电流的 47 倍。所以容量较

17、大的电机采用降压起动的方式来起动。降压起动的方法有定子绕组串电阻、星三角、自耦变压器和延边三角形等。 2.Y/降压起动 Y/降压起动是指电动机起动时，使定子绕组接成星形，用以降低起动电压，从而限制起动电流；电动机起动后，待转速接近额定转速时，把定子绕组改接成三角形，使电动机进入全压运行。星三角降压起动只适用于正常运行时三角形连接的笼型异步电动机，而且只适用于轻载起动。 3.时间继电器时间继电器是根据电磁原理或机械动作原理来实现通断电路的电器。时间继电器的种类很多，按结构原理可分为空气阻尼式、电子式（又称晶体管式） 、电动式等；按延时方式可分为通电延时型和断电延时型两种。空气阻尼式时间继电器，是

18、利用空气阻尼原理获得延时的，见图 1-39时间继电器的文字符号为 KT，图形符号如图 1-41 所示。 （c）底座引脚功能图 1-40 电子式时间继电器 共青科技职业学院工程分院第 14 页1.3.2 任务实施（略）1.3.3 能力拓展 其它降压启动电路和多速控制电路 一定子绕组串电阻降压启动控制电路 1） 分析电路结构及原理2） 分析电路功能3）画工作流程图4）分析与上述 Y/ 电路的异同二.自耦变压器降压启动控制线路 1） 分析电路结构及原理2） 分析电路功能3）画工作流程图4）分析与上述 Y/ 电路的异同5）优缺点？共青科技职业学院工程分院第 15 页 1.4 ：任务 4 三相异步电动机

19、能耗制动线路的安装调试 1.4 .1 相关知识学习三相异步电动机电气制动方法有能耗制动、反接制动、电容制动、发电制动等。 一.电动机的制动原理能耗制动和反接制动是三相异步电动机常用的方法。下面介绍这两种制动方法的原理1、能耗制动 （见图 1-48）2、反接制动（见图 1-49）二.速度继电器 三.能耗制动控制电路分析（1）时间原则能耗制动线路 （图 1-53） （2）速度原则能耗制动控制线路（图 1-54）共青科技职业学院工程分院第 16 页1.4.2 任务实施安装并调试如图 1-53 所示时间原则能耗制动控制电路。1.设备材料 2.绘制安装接线图 1.4.3 能力拓展 反接制动控制电路 1.

20、单向反接制动控制电路 2.可逆运行反接制动控制电路 共青科技职业学院工程分院第 17 页本章小结：（1）常用低压电器：开关电器，主令电器，接触器，继电器（中间继电器，速度继电器，时间继电器等）（2）基本控制线路：点动与连续运行控制， （自锁） ，正反转控制（互锁） ，Y/ 换接启动控制及作用，电动机的制动控制及基本线路。（3）低压电器的安装与调试应主要的事项。作业布置：P47 T2，T3共青科技职业学院工程分院第 18 页课题名称: 项目 2 C650 车床电气控制系统运行维护授课类型: 理论课 教学目的、要求：本项目以 C650 车床电气控制系统为载体，通过本项目的学习：(1) 了解 C65

21、0 车床的结构组成及功能作用；(2) 学习识读设备电气控制系统图方法；(3) 会分析常用机电设备电气控制系统图；(4) 学习设备电气控制系统维修方法；(5) 会分析一般电气故障原因，并能实施检修。 授课主要内容及课时分配：1)理论教学 4 节 3）习题课 2 节教学重点：1）电气原理图阅读分析的方法与步骤 2）C650 车床的结构组成及功能作用教学难点： 电气原理图阅读分析及机床故障分析教学手段、教具：教学手段：讲授+仿真教学教 具：多媒体，仿真软件 教学方法：启发式+直观式共青科技职业学院工程分院第 19 页教学过程：引入项目：C650 卧式车床是车床中应用最多、最为典型的车床之一，其电气控

22、制系统是典型的继电-接触器控制电路，通过对整台设备电气控制原理的分析，有助于加深对基本控制电路的认识和理解，熟悉机、电、液在控制中的相互配合，掌握各种生产设备电气控制的规律，培养阅读电气控制图的能力，进一步掌握分析电气控制图的方法，并逐步掌握设备电气控制电路常见故障的分析、检测和维修的方法和技巧。 2.1 电气识图知识2.1.1 电气原理图图幅的分区 2.1.2 元器件符号、位置的索引 对应接触器线圈，索引中各栏含义如下：对应继电器，索引中各栏含义如下共青科技职业学院工程分院第 20 页 2.2 电气原理图阅读分析的方法与步骤(1) 熟悉生产设备。 (2) 分析主电路。 (3) 分析控制电路。

23、(4) 分析辅助电路(找照明电路及信号处理电路 )。(5) 分析联锁与保护环节。 (6) 分析特殊控制环节。 2.3 C650 型车床主要结构和控制要求 C650 型卧式车床结构如图 2-4 所示，主要由床身、主轴、刀具、溜板和尾架等部分组成。该车床有两种主要运动：一种是安装在床身主轴箱中的主轴转动，称为主运动；另一种是溜板箱中的溜板带动刀架的直线运动，称为进给运动。 2.4 C650 型车床电气控制线路分析C650 型卧式普通车床的电气控制线路原理如图 2-5 所示。车床共有三台电动机：M1 为主轴电动机，拖动主轴旋转并通过进给机构实现进给运动。M2 为冷却电动机，提供切削液。M3 为快速移

24、动电机，拖动刀架的快速移动。 2.4.1 主电路分析如图 2-5 所示的主电路中有三台电动机，隔离开关 QS 将 380V 的三相电源引入。电动机 M1 的电路接线分为三部分：第一部分由正转控制交流接触器 KMl 和反转控制交流接触器 KM2 的两组主触点构成电动机的正反转接线；第二部分为电流表 A 经电流互感器 TA 接在主电动机 Ml 的主回路上以监视电动机绕组工作时的电流共青科技职业学院工程分院第 21 页变化。第三部分为一串联电阻控制部分，交流接触器 KM3 的主触点控制限流电阻 R 的接入和切除。速度继电器 KS 的速度检测部分与电动机的主轴同轴相联，在停车制动过程中，当主电动机转速

25、低于 KS 的动作值时，其常开触点可将控制电路中反接制动的相应电路切断，完成停车制动。电动机 M2 由交流接触器 KM4 的主触点控制其主电路的接通和断开，电动机 M3 由交流接触器 KM5 的主触点控制。为保证主电路的正常运行，主电路中还设置了熔断器的短路保护环节和热继电器的过载保护环节。 2.4.2 控制电路分析1 主电动机正、反转启动与点动控制 2主电动机反接制动控制电路3 刀架的快速移动和冷却泵电动机的控制 刀架快速移动是由转动刀架手柄压动位置开关 SQ，接通快速移动电动机 M3 的控制接触器 KM5 的线圈电路，KM5 的主触点闭合，M3 电动机启动运行，经传动系统驱动溜板带动刀架快

26、速移动。冷却泵电动机 M2 由启动按钮 SB6、停止按钮 SB5 和 KM4 辅助触点组成自锁回路，并控制接触器 KM4 线圈电路的通断，来实现电动机 M2 的控制。开关 SA 可控制照明灯 EL，EL 的电压为 36V 安全照明电压。 2.5 故障检修方法及步骤 2.5.1 机床电气设备故障检修方法及步骤 (1) 熟悉电气控制电路工作原理。 (2) 确定故障发生的范围。(3) 进行外表检查。 (4) 断电检查。 (5) 通电检查。1) 发生飞车和打坏传动机构。2) 因短路烧坏熔断器熔丝，原因未查明。3) 通电会烧坏电动机和电器等。4) 尚未确定相序是否正确等。 共青科技职业学院工程分院第 2

27、2 页2.5.2 C650 型车床电气控制线路故障点说明 （1）如熔断器 QS 开路，则主电动机 M1 电源缺相，当启动 M1 时，电动机不能运转，并伴有嗡嗡声。电动机过热且有焦味，在短时间内电动机的某相线圈会烧毁。出现这种情况时应立即断开电源，仔细检查熔断器内的溶体是否烧断，或接线是否接触不良或某处开路。（2）如图中的（3）出开路，则主电动机也因没有三相电压而不能运转，用万用表测量其前面电路电压是否正常，但电动机 M1 的三个接线端子无三相电压。（3）如电路在图中（4）处开路，则主电动机不能反转。（4）如电路在图中（5）处开路，则冷却泵电动机不能运转。（5）如电路在图中（6）处开路，则快速移

28、位电动机不能运转。其他故障请同学们对照课本及电路图自行分析。本章小结：本项目主要是学习识读设备电气控制系统图的方法；并通过引入 C650 车床电路练习识图，并通过识图分析电路故障及查找故障的方法。1，电气原理图阅读分析的方法与步骤(1) 熟悉生产设备。 (2) 分析主电路。 (3) 分析控制电路。(4) 分析辅助电路(找照明电路及信号处理电路)。(5) 分析联锁与保护环节。 (6) 分析特殊控制环节共青科技职业学院工程分院第 23 页2， 识图时要注意两点：1）电气原理图图幅的分区 2）元器件符号、位置的索引3，能读懂大型电气控制原理图，读图时要注意区分分析主电路和控制电路。4，C650 型车

29、床电气控制线路分析与故障排除方法本章作业：P70 T1，T3,T6共青科技职业学院工程分院第 24 页课题名称: 项目 3 运料小车 PLC 控制系统设计制作授课类型: 理论课 +实践仿真课+习题课教学目的、要求：本项目以运料小车为载体，通过本项目的学习：（1）了解 PLC 的基本组成及工作过程。（2）掌握 PLC 基本指令编程方法和技巧。（3）会正确选择和使用 PLC；（4）会使用 GX-developer 编程软件输入、编辑程序和仿真。（5）会安装和调试送料小车 PLC 控制系统。 授课主要内容及课时分配：1)理论教学 8 节 2）实践+仿真 4 节 3）习题课 2 节教学重点：1）PLC

30、 的基本组成及工作过程 2）PLC 基本指令编程方法和技巧3）项目设计教学难点：运料小车的项目设计教学手段、教具：教学手段：讲授+实践+仿真教学教 具：多媒体，仿真软件，编程软件 GX-developer 教学方法：启发式+小组讨论式共青科技职业学院工程分院第 25 页教学过程： 3.1 项目任务一、引出项目某生产线需要一个自动运料小车系统，其运行示意图如图 3-1 所示。其中：A 点为装料处，B 点为料处。小车的运行轨道为直线，通过三相异步电动机经传动装置进行驱动，电机正转时通过传动装置带动小车左行向装料处运行，电机反转时带动小车右行向卸料处运行，其具体工作过程如下：原始位置：小车空车停在卸

31、料处 B 点，此时卸料限位开关 SQ2 被小车压住。按下启动按钮系统运行，小车首先左行，在装料处(A 点)停下，同时装料斗阀门打开开始装料，10s 后料斗关闭装料结束，小车开始右行；小车右行至卸料处(B 点)停下来，同时小车卸料阀打开，使液压缸推动料斗翻起开始卸料，6s 后卸料阀关闭卸料结束，完成一次运料任务。如此循环 3 次后小车停在原始位置 B 点。 二、项目任务利用 PLC 实现本项目控制要求，具体工作内容如下：（1）分析控制要求，分配 I/O 地址。（2）绘制 PLC 控制系统电路图。（3）编制 PLC 控制程序并进行仿真。（4）安装并调试运行运料小车 PLC 控制系统。（5）编制控制

32、系统技术文件及说明书。 3.2 相关知识学习3.2.1 PLC 基本知识 1.简单理解 PLC可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称 PLC，是 20 世纪 60 年代发展起来的一种新型工业控制装置。它将传统的继电器控制技术和计算机控制技术、通信技术融为一体，广泛地应用于各类生产机械和生产过程的自动控制中。PLC 及其网络被公认为现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。 1987 年国际电工委员会(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

33、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。 世界上第一台 PLC 是 1969 年美国数字设备公司(DEC)根据 GM 公司招标的技术要求研制出来的。其后，共青科技职业学院工程分院第 26 页日本、德国、法国等相继引入这项新技术，可编程序控制器由此而迅速发展起来。2.PLC 的基本构成 PLC 是以微处理器为核心的工业用计算机系统，其硬件组成与计算机有类似之处。根据结构形式的不同，P

34、LC 可分为整体式和模块式两类。 整体式 PLC 的硬件主要由中央处理单元(CPU) 、存储器、输入单元、输出单元、通信端口、IO 扩展端口和电源等部件组成，所有部件都装在同一机壳内构成主机。整体式 PLC 的结构紧凑、体积小，小型机常采用这种结构。整体式 PLC 的基本组成如图 3-3 所示。 模块式 PLC 的各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。装有 CPU 的模块称为 CPU 模块，其他模块称为扩展模块。如下图所示。3.PLC 硬件系统组成（1）微处理器（CPU） 接收并存储用户程序和数据； 诊断电源、PLC 工作状态及编程的语法错误； 接收输入信号，送入数据寄

35、存器并保存； 运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户 程序的各种操作； 将用户程序的执行结果送至输出端。 （2）存储器1）系统存储器系统程序存储器+系统数据存储器 存放系统工作程序（监控程序） ； 存放模块化应用功能子程序； 存放命令解释程序； 存放功能子程序的调用管理程序； 存放存储系统参数。2）用户存储器RAM/EPROM/EEPROM 存放用户工作程序； 存放工作数据。（3）输入单元带光电隔离电路 多种辅助电源类型：AC 电源 DC24V 输入DC 电源 DC24V 输入DC 电源 DC12V 输入 接收开关量及数字量信号（数字量输入单元） ； 接收模拟量信号（模拟量输入单元） ；

36、 接收按钮或开关命令（数字量输入单元） ； 接收传感器输出信号。（4）输出单元带光电隔离器及滤波器 多种输出方式：晶体管； 晶闸管；继电器 驱动直流负载（晶体管输出单元） ； 驱动非频繁动作的交/直流负载（继电器输出单元） ； 驱动频繁动作的交/直流负载（晶闸管输出单元） 。4.PLC 的工作过程 （1）PLC 的工作过程-扫描工作方式 共青科技职业学院工程分院第 27 页5.PLC 的常用编程语言 梯形图(LAD) 指令表(STL) 顺序功能图（SFC） 结构文本(ST) 功能块图(FBD)3.2.2 认识 FX2N 系列 PLC PLC 品牌较多，如：欧姆龙，西门子，施耐德，三菱等。本教材

37、选用的是三菱 PLC，不同的品牌及机型，所用的编程语言和符号均有不同，请同学们加以注意。1.FX 系列 PLC 型号 系列名称：如 0、2、0S、1S、ON、1N 、2N、2NC 、3U 等。单元类型：M基本单元；E输入输出混合扩展单元；EX扩展输入模块；EY扩展输出模块。输出方式：R继电器输出；S晶闸管输出；T晶体管输出；特殊品种：DDC 电源，DC 输入；A1 AC 电源，AC 输入或 AC 输出模块等例如 FX2N32MR-D，其参数意义为 :三菱 FX2NPLC，有 32 个 IO 点，继电器输出型，使用 DC24V 电源，DC 输入的基本单元。2.FX2N 系列 PLC 外部结构 见

38、图 1-11 FX2N 系列 PLC 外形图：安装孔 4 个；电源、辅助电源、输入信号用的可装卸式端子；输入指示灯；输出指示灯；输出用的可装卸式端子；外部设备接线插座；面板盖；DIN 导轨装卸用卡子；I/O 端子标记；动作指示灯,POWER:电源指示灯，RUN:运行指示灯， BATT.V：电池电压下降指示灯，PROG-G：指示灯闪烁时表示程序出错，CPU-E：指示灯亮时表示 CPU 出错；扩展单元、扩展模块、特殊模块的接线插座盖板。共青科技职业学院工程分院第 28 页3.FX2N 系列 PLC 编程元件 （1）输入继电器（X） 在 PLC 内部，与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继电器

39、，采用八进制编号，用无数个常开和常闭触点。 输入继电器不能用程序驱动。输入继电器是 PLC 接收外部开关信号的窗口，PLC 通过输入端子将外部信号的状态读入并存在输入映像寄存器。下图所示为一个 PLC 控制系统的示意图。 (2)输出继电器（Y） 输出继电器采用八进制编号，有内部触点和外部输出触点（继电器触点、双向可控硅、晶体管等输出元件）之分，由程序驱动。 在 PLC 内部，外部输出触点与输出端子相连，向外部负载输出信号，且一个输出继电器只有一个常开型外部输出触点。 输出继电器有无数个内部常开和常闭触点，编程时可随意使用。输出继电器是 PLC 向外部负载发送信号的窗口。输出继电器将 PLC 的

40、输出信号传送给输出单元，再由后者驱动外部负载。 （3）辅助继电器（M） 由内部软元件的触点驱动,常开和常闭触点使用次数不限，但不能直接驱动外部负载,采用十进制编号。 通用辅助继电器 M0M499（500 点） 掉电保持辅助继电器 M500M1023（524 点） 特殊辅助继电器 M8000M8255（256 点） 只能利用其触点的特殊辅助继电器 可驱动线圈的特殊辅助继电器只能利用其触点的特殊辅助继电器 M8000：运行监控用，PLC 运行时 M8000 接通。 M8002：仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继电器。 M8012：产生 100ms 时钟脉冲的特殊辅助继电器。可驱动线圈的特殊辅

41、助继电器 M8030：锂电池电压指示灯特殊继电器。 M8033：PLC 停止时输出保持特殊辅助继电器。 M8034：止全部输出特殊辅助继电器。 M8039：时扫描特殊辅助继电器。（4）定时器（T） 定时器实际是内部脉冲计数器，可对内部 1ms、10ms 和 100ms 时钟脉冲进行加计数，当达到用户设定值时，触点动作。共青科技职业学院工程分院第 29 页 定时器可以用用户程序存储器内的常数 k 或 H 作为设定值，也可以用数据寄存器 D 的内容作为设定值。 普通定时器（T0T245） 100ms 定时器 T0T199 共 200 点，设定范围 0.13276.7s； 10ms 定时器 T200

42、T245 共 46 点，设定范围 0.01327.67s。 积算定时器（T246T255） 1ms 定时器 T246T249 共 4 点，设定范围 0.00133.767s； 100ms 定时器 T250T255 共 6 点，设定范围为 0.13276.7s（5）计数器（C）计数器可分为通用计数器和高速计数器。 16 位通用加计数器，C0 C199 共 200 点，设定值： 132767。设定值 K0 与 K1 含义相同，即在第一次计数时，其输出触点动作。 32 位通用加/减计数器， C200C234 共 135 点，设定值：-2147483648+2147483647。 高速计数器 C235

43、C255 共 21 点，共享 PLC 上 6 个高速计数器输入（X000X005 ） 。高速计数器按中断原则运行。 16 位加计数器 通用型：C0C99 共 100 点 断电保持型：C100C199 共 100 点 32 位双向计数器 有两种 32 位加/减计数器，设定值： -2147483648+2147483647。 通用计数器：C200C219 共 20 点 保持计数器：C220C234 共 15 点 计数方向由特殊辅助继电器 M8200M8234 设定。 加减计数方式设定：对于 C，当 M8接通（置 1）时，为减计数器，断开（置 0）时，为加计数器。 计数值设定：直接用常数 K 或间接用数据寄存器 D 的内容作为计数值。间接设定时，要用元件号紧连在一起的两个数据寄存器。3.2.3 FX2N 系列 PLC 基本指令 FX2N 系列 PLC 基本指令有 27 条，步进指令 2 条，功能指令 128 种，共 298 条现将基本指令的符号，功能，用法列表如下：符号名称 )功 能 电路表示和目标元件 LD 取 运算开始 常开触点 LDI 取反 运算开始 常闭触点