05-1502-1602-1602-1602-1602-1602-1602-1602-1602-16最新范文01-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-01自动化观世界
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第一章 第三节 电气控制原理图
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电气控制与PLC应用(第版)[陈建明]（精）
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电气控制与PLC应用技术
中等职业教育机电技术应用专业教学用书《电气控制与PLC应用技术》电子教案丛书主编主 编 伍金浩李乃夫曾庆乐绪 论? 1.电气控制技术的产生与发展电气控制技术是随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出新的要求，从手 动控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统 到以计算机为中心的存储控制系统。（1）电力拖动自动控制系统的组成 （2）电气控制技术的发展? 2.可编程控制器（PLC）的产生与发展由于继电器――接触器控制系统的结构特点制约着它 的发展，在1968年，美国通用汽车（GM）公司率先提出 了 研制新型工业控制器的设想。一年后，由美国数据设 备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程控制器 ，即是 早期的工业电脑（PLC）。 在微电子技术和计算机技术发展的带动下，使PLC在 处理速度和控制功能上都有了很大提高，不仅可以进行开 关量的逻辑控制，还可以对模拟量进行控制，且具有数据 处理、PID控制和数据通信功能，发展成为一种新型的工 业自动控制标准装置。 近年来随着电力电子技术、检测传感技术、机械制造 技术的发展，PLC在通信能力以及控制领域等方面都不断 有新的突破，正朝着电气控制、仪表控制、计算机控制一 体化和网络化的方向发展。? 3.本课程的性质、内容和任务要求主要内容：（1）工业控制系统中的继电器―接触器控制系统； （2）PLC控制系统； （3）变频器的基本应用。学习方法建议 ：（1）打好继电器――接触器控制系统的基础，进而学习掌握 PLC控制系统的应用； （2）注意学习内容的普及和发展需要； （3）学习时应注意掌握基本原理和应用规律； （4）加强实践技能训练做到理论和实践结合。第1章 常用电动机控制电路?1.1 概述继电器―接触器控制电路由各种低压电器所组成。 一个最简单的三相异步电动机控制电路，可以用一个闸刀开关 控制电动机的启动运行和停止。 实际应用中要达到自动控制的要求，电路中需要借助各种开关、 继电器、接触器等电器元件，它们能够根据操作人员所发出的控制 指令信号，实现对电动机的自动控制、保护和监测等功能。1.2三相异步电动机直接启动控制电路? 1.2.1三相异步电动机的启动问题三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入电网开始转动 时起，到达额定转速为止这一段过程。三相异步电动机在启动时启动转矩并不大，但定子绕组中的电流增大为额定电流的4～7倍。这么大的启动电流将带来下述不良后果。 （1）启动电流过大造成电压损失过大，使电动机启动转矩下降。同时 可造成影响连接在电网上的其他设备的正常运行。 （2）使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短了电动机的使用寿命。 （3）造成过流保护装置误动作。 因此：三相异步电动机的启动控制方式有两种： 一种是直接启动控制； 另一种是降压启动控制。? 1.2.2用刀开关直接控制的三相异步电动机单向运转电路1.刀开关胶壳开关铁壳开关组合开关闸刀开关的图形和文字符号2.采用刀开关控制的异步电动机启动电路实物示意图电气控制线路图电路的工作原理是： （1）合上电源开关QS 三相异步电动机通电电动机启动； （2）断开QS 电动机断电停转。? 1.2.3.使用空气断路器直接控制电动机单向运转的电路空气断路器是一种具有过负载、过热、电源 欠压、过压等保护功能于一体的电器。多种断路器的外形空气断路器的基本结构在合闸后，搭钩将锁键钩住，使主触点闭合，电动机通电启 动运行。扳动手柄于“分”的位置(或按下“分”的按钮)，搭钩 脱开，主触点在复位弹簧的拉力作用下断开，切断电动机电源。 除手动分断之外。空气断路器还可以分别由三个脱扣器自动分断， 实现对应的保护功能。? 1.2.4.用接触器直接控制电动机单向运转的电路（1）熔断器 熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉、控制有效的 短路保护电器，它串联在电路中。常用几种熔断器的外形（2）接触器 接触器是一种自动化的控制电器，接触器主要用于频繁 接通或分断交、直流电路，具有控制容量大，可远距离操作， 配合继电器可以实现定时操作，联锁控制，各种定量控制和 失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路。交流接触器从结构上可分为电磁系统、触点系统和灭弧装置三大部分。（3)热继电器热继电器正是根据电动机过载保护的需要而设计的，它利 用电流热效应原理和反时限特性，当热量积聚到一定程度时使 触点断开切断电路，实现对电动机的过载保护。注意： 熔断器和热继电器这两种保护电器，都是利用电流的热效 应原理作过流保护的，但它们的动作原理不同，用途也有所不 同，不能混淆。（4）按钮开关 按钮开关是一种手动电器，常称作控制按钮或按钮。主要用于人们对电路发出控制指令。为了便于操作人员识别，避免发生误操作，生产中用不同的颜色 和符号来区分按钮的功能及作用，不能乱用，特别是红色按钮一定是 用于停止控制。（5）接触器控制电动机单向运转的电路控制原理：(1)合上电源开关QS：接通电源； (2)启动控制： 按下启动按钮SB2 KM主触点闭合接触器KM电磁线圈得电吸合 电动机M得电启动运转 自锁控制KM辅助动合触点闭合 (3)停止控制： 按下停止按钮SB1 KM主触点断开接触器KM电磁线圈断电释放 电动机M断电停止 自锁控制解除 热继电器KM辅助动合触点断开 （4）过载保护：当电动机在运行中出现过载并达到一定程度时 FR动作 FR动断触点断开接触器KM电磁线圈断电释放KM主触点断开电动机M断电停止? （5）失压保护上述电路如在工作中突然停电而又恢复供电，由于接触器 KM断电时自锁触点已断开，这就保证了在未再次按下启动按钮SB2时接触器KM不动作，因此不会因电动机自行启动而造成设备和人身事故。这种在突然停电时能够自动切断电动机电源的 保护功能称为失压(或零压)保护，由接触器KM实现。 ? （6）欠压保护 上述电路如果电源电压过低(如降至额定电压的85％以下)， 则接触器线圈产生的电磁吸力不足，接触器会在复位弹簧的作 用下释放，从而切断电动机电源，防止电动机在电压不足的情 况下运行，这种保护功能称为欠压保护，同样由接触器KM实现。? 1.2.5三相异步电动机的顺序控制和多点控制电路1．顺序控制电路（1）主电路实现顺序控制 ；电动机M2的主电路接在M1的控制接触器KM1的主触点后面， 只有KM1主触点闭合，M1启动后，M2才能得电运行 。（2）控制电路实现顺序控制。（a)(b)( c)上图（a）为M1、M2顺序启动同时停止；图（b）为 M1、M2顺序启动而分别停止；图（c）则为M1、M2顺序 启动而M2先停后M1才能停止。2．多点（异地）控制电路多点控制的基本原理是将启动按钮的动合触点并联 （SB3、SB4），这样不论在什么地方只要按下其中一个 按钮KM的线圈均可得电工作；而将停止按钮的动断触点相串联（SB1、SB2）就可以实现异地停止控制。1.2.6三相异步电动机的正反转控制电路? 1.使用倒顺开关控制的正反转控制电路电路的工作原理是： 操作倒顺开关QS，把手柄板至“顺”的位置时，QS的触点往上接通， 电动机与电源的连接相序为L1―D1、L2―D2、L3―D3电动机正转运行； 当把手柄板至“倒”的位置时，QS的触点往下接通，电动机与电源的连 接相序为L1―D2、L2―D1、L3―D3电动机反转运行；当把手柄板至 “停”的位置时，QS的触点断开，电动机断电停止。? 2.使用交流接触器控制的正反转控制电路 双重联锁正反转控制电路该电路可实现电动机的直接正反转切换，其控制过程如下： （1）正转控制（设开始启动）（2）反转控制（设由原来正转切换） 可让学生自行分析? 1.2.7行程位置控制电路行程开关是一种将机械信号转换为电信号，以控制运动 部件位置或行程的自动控制电器，它也属于主令电器。实现机床的工作台自动往复运动的电动机拖动控制电路1.3 三相异步电动机降压启动控制电路? 1.3.1三相笼型异步电动机降压启动控制电路 1.串电阻(电抗)降压启动控制电路? 1.3.2自耦变压器降压启动控制电路 自耦变压器降压启动是利用自耦变压器二次绕组的不同抽头降 压启动，待启动正常后再转回额定工作电 压，这样既能适应不同 负载启动的需要，又能获得较大的启动转矩，常被用来启动容量较 大的三相异步电动机。（1）启动时，将手柄向上扳至“起动”位置，图中左右两组(各三个)触点闭合， 电动机定子绕组接入自耦变压器降压启动。 （2）当电动机转速将近升至额定转速时，可将手柄向下扳至“运行”位置，左、 右两组触点断开，将自耦变压器从线路中切除；中间一组触点闭合，电动机 全压运行。 （3）要停机时，只须按下停机按钮SB，使失压脱扣器KV的线圈断电而造成衔铁 释放，通过机械脱扣装置将运行一组触点断开，同时手柄会自动跳回“停机” 位置，启动器所有的触点都断开，电动机断电，为下一次启动做准备。? 1.3.3 星形―三角形（Y/Δ）降压启动控制电路1．星形―三角形降压启动的原理 星形―三角形降压启动又称为Y/Δ降压启动。它是利用三相异步 电动机在正常运行时定子绕组为三角形联结（Δ形），而在启动时先 将定子绕组接成星形（Y形），使每相绕组承受的电压为电源的相 电压（220V）降低启动电压，限制启动电流，待启动正常后再把定 子绕组改接成三角形（Δ形）每相绕组承受的电压为电源的线电压 （380V）正常运行。 2.时间继电器 自动控制的电路中使用了时间继电器（KT）对电动机启动延时 进行控制。时间继电器也称延时继电器，当对其输入信号后，需要 经过一段时间(延时)，输出部分才会动作。时间继电器主要用作时 间上的控制。1―延时闭合瞬时断开动合触点；2―延时断开瞬时闭合动断触点；3―瞬时闭合延时断开动 合触点；4―瞬时断开延时闭合动断触点；5―断电延时线圈；6―通电延时线圈3.星形―三角形降压启动自动控制电路电路的起动过程如下；按下起动按钮SB2 KM1线圈得电 KM2线圈得电 KT线圈得电 电动机M星形联结自锁 降压起动 开始计时（起动时间）延时时间到KT动断触点延时断开 KT动合触点延时闭合KM2断电 KM3通电电动机M三角形联结自锁全压运行1.3.4 三相绕线转子异步电动机降压启动控制电路转子绕线式异步电动机可以通过电刷在转子绕组中串接外加电阻 减小启动电流，根据交流电动机的运转特性，当增大转子电路电阻时， 其机械特性变软，在一定的负载转矩下转速下降，这样可以在一定范 围内调节电动机的转速，而且在减小启动电流的同时可以获得较大的 启动转矩。（1）按时间原则控制控制过程中选择时间作为变化参量进行控制的方式称为时间原则。（2）按电流原则控制 控制过程中选择电流作为变化参量进行控制的方式称为电流原则。当按下起动按钮SB1后，电动机转子串入全部电阻（R1、R2、R3） 启动，由于启动时转子电流较大，三个电流继电器全部动作，它们串接 在控制电路中的动断触点同时全部断开。随着电动机的转速逐渐上升， 转子电流逐渐减小使三个电流继电器KA1 KA2 KA3依次释放，其动 断触点依次闭合，控制KM1 KM2 KM3逐级短接转子电阻R1 R2 R3。中间继电器KA起延缓作用，保证在三个电流继电器动作后才能接 通KM1、KM2、KM3电路，防止在起动瞬间三个接触器直接通电。（3）中间继电器（KA）它的主要作用是用来传递信号或同时控制多个电路和起中 间转换作用，也可用它来控制小容量电动机或其他电气执行元 件。中间继电器的结构和工作原理与小型交流接触器基本相同， 只是它的电磁系统小些，触点没有主、辅之分，而且触点数量 较多。1.3.5频敏变阻器控制电路频繁变阻器是一种随电动机启动过程转速的升高(转子电流频率下降)而阻 抗值自动下降的器件。它的阻值能随启动过程的进行自动而又平滑地减小，使 启动过程能平滑地进行。主电路在电动机定子电路接入电流互感器TA、电流表A、热继电器FR的发热元件 和中间继电器KA的动断触点，是为了在正常运行时接入热继电器进行过载保护，而起 动时发热元件被短接，防止误动作 。电流表A经电流互感器串入电路，便于对电动机定 子电流的测量。电动机转子电路接入频敏变阻器RF，由接触器KM2主触点在起动完毕后 将其短接。转换开关SA用于选择手动控制或自动控制。1.4 三相异步电动机调速控制电路? 1.4.1三相异步电动机的调速根据异步电动机的转速公式：n＝（1－s）60f／p ，可 见三相异步电动机的调速方法可以有下列三种： (1) 改变异步电动机转差率s的调速。 (2) 改变异步电动机定子绕组磁极对数p的变极调速。 (3) 改变电源频率f的变频调速。? 1.4.2变转差率调速异步电动机的转矩与定子电压的平方成正比。因此，改 变异步电动机的定子电压也就是改变电动机的转矩和机械特 性，从而实现调速，这是一种比较简单的方法。特别是晶闸 管技术的发展使 交流调压调速电路得到广泛应用。1.4.3变磁极调速控制电路按照三相异步电动机的工作原理，在电源频率恒定的前提下，异步 电动机的同步转速与旋转磁场的磁极对数成反比，磁极对数增加一倍时， 同步转速就下降一半，电动机转子的转速也近似下降一半。通过改变异 步电动机旋转磁场磁极对数来改变其同步转速，即可以调节电动机的转 速。 双速异步电动机的定子绕组接线图。（a）图中电动机定子绕组接成 三角形 联结，这时p＝2，n＝1500 r／min，为低速运行；而在（b）图 中电动机定子绕组接成双星形YY联结，则这时p＝1，n＝3000 r／min， 为高速运行。? 双速异步电动机的调速控制电路电路的工作原理如下： （1）先合上电源开关QS；（2）低速运转（3）高速运转（4）停止 按下SB1KM2、KM3失电释放电动机M断电停止。1.4.4变频调速? 1．基本原理 变频调速就是利用电动机的同步转速随电机电源频率变化的 特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。由异步电动 机的转速公式可知，当磁极对数p不变时，电动机的转速与电源 频率f成正比，同步转速随电源频率线性地变化，这就是变频调 速的原理。? 2、变频调速的应用交流异步电动机的变频调速以其高效的驱动性能和良好的控 制特性已越来越受到重视，另外交流变频调速系统在节约能源方 面有着很大的优势。1.5 三相异步电动机制动控制电路电动机的制动控制是指在电动机的轴上加上一个与其旋转方向 相反的转矩，使电动机减速或快速停止。 根据产生制动力矩的方法，停车制动的方式有两大类，机械制 动和电气制动。? 1.5.1三相异步电动机的机械制动装置机械制动最常用的装置是电磁抱闸，它主要由制动电磁铁和闸 瓦制动器两大部分组成。如图所示 ：电磁抱闸断电制动型电动机制动控制电路，其基本原理是：制动 电磁铁的电磁线圈(有单相和三相两种)与三相异步电动机的定子绕组 相并联，闸瓦制动器的转轴与电动机的转轴相连。按下起动按钮SB2， 接触器KM线圈通电，其自锁触点和主触点闭合，电动机M得电。同 时，抱闸电磁线圈通电，电磁铁产生磁场力吸合衔铁，带动制动杠杆 动作，推动闸瓦松开闸轮，电动机起动运转。停车时，按下停车按钮 SB1，KM线圈断电，电动机绕组和电磁抱闸线圈同时断电，电磁铁衔 铁释放，弹簧的弹力使闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机立即停止转动。1.5.2电气制动控制电路? 1.反接制动控制电路 反接制动实质上是在制动时通过改变异步电动机定子绕组中 三相电源相序，产生一个与转子惯性转动方向相反的反向转矩来 进行制动的。 速度继电器是按照预定速度快慢而动作的继电器，速度继电 器的转子与电动机的轴相连，当电动机正常转动时，速度继电器 的动合触点闭合；当电动机停车转速接近零时，动合触点打开， 切断接触器的线圈电路。防止电动机会反向升速，发生事故。反接制动控制电路电路的控制过程为： ①启动②停机(制动)? 2.能耗制动控制电路 能耗制动就是在三相异步电动机脱离交流电源的同时在 定子绕组通入直流电，产生一个静止磁场。此时电动机转子 因惯性继续旋转切割磁场而在转子绕组中产生感应电流，又 在磁场中受电磁力的作用产生电磁转矩。这一转矩总是与电 动机的旋转方向相反，起制动的作用。在制动的过程中，转 子因惯性转动的动能转变成电能而消耗在转子电路中，所以 称为“能耗”制动。 能耗制动的特点是制动平稳，制动效果好，且电动机停 转后不会反向起动。但需要提供制动用的直流电源，多通过 整流器整流供电。能耗制动控制电路电路的工作过程为： ①起动过程②停机(制动)本章小结本章的主要内容是三相交流异步电动机的继电器―接触 器控制电路。继电器―接触器控制电路是由各种低压电器所 组成的。本章将各种低压电器穿插在相关电路中进行介绍， 主要有：各种开关(刀开关、转换开关、行程开关，以及各 种断路器、按钮开关)、熔断器、接触器、各种继电器(热继 电器、时间继电器、中间继电器、速度继电器)等。 ? 结合实践教学，应注意认识这些电器的外形、结构、原 理、用途、使用方法和主要参数。并熟悉这些电器的文字和 图形符号。这是分析电动机控制电路的基础， ? 本章通过三相异步电动机的起动、调速、制动等控制电 路，介绍了继电器―接触器控制电路的基本控制环节和保护 环节。在学习这些电路时，应该在理解电动机运行特性的基 础上，通过分析电路工作过程，着重注意掌握这些电路的主 要特点以及各个电路的异同之处。例如：电路中自锁和互锁 的作用；时间控制、行程位置控制和电流控制、速度(转速) 控制的方法和特点；短路、过载、失压、欠压、限位等保护 作用的原理等等。在本章中介绍的控制电动机在两种运行状 态之间转换的电路有手动控制也有自动控制，所用的控制电 器也有不同，如星形―三角形起动和能耗制动的时间控制、 自动往复运动的行程位置控制、反接制动的速度控制、绕线 转子异步电动机转子串电阻起动的电流控制等等，应注意各 个电路的特点，分析其规律，抓住其异同，融会贯通掌握好 电动机控制电路最基本的环节。这也是为后续章节的分析和 学习打好基础的需要。?中等职业教育机电技术应用专业规划教材《电气控制与PLC应用技术》电子教案丛书主编主 编 伍金浩李乃夫曾庆乐第2章 常用机械设备的电气控制? 2.1 概 述? 2.1.1常用机床设备简介 在机械加工的过程中由于工艺的要求，机床必须具有多种的机 械运动配合，而这些机械运动往往是通过电气系统对电动机的控制 来配合实现的。我国将机床按其作用、结构、性能、特点及使用范围分为十二大类。可见电气控制系统在机床电路的实际应用中非常普遍，控制对 象和要求的不同使电路结构也差别很大，本章以一些常用机床的电 气控制电路为例进行分析，通过学习提高对接触器控制电路的认识， 加深对交流电动机控制方法的理解。2.1.2电气控制系统图的构成规则和绘图的基本 方法? 电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电器元件布置图与电气安装接线图 。? １．电气控制电路图绘制的基本方法（1）符号的使用 1)图形符号电气图中的图形符号由符号要素、一般符号、限定符号等部分组成。 2)文字符号电气设备中的文字符号用来标明电路、电气设备、装置和元器件的 名称、功能、状态和特征等，文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。①基本文字符号分单字母和双字母两种，均用大写字母表示。 单字母符号将各种电器元件、设备和装置划分为23大类。例如继电器--接触器控制电路中常用的有：K 表示继电器或接触器类；M表示电动机；F表示保护器件；S表示控制、记忆、信号电路的开关器件选择 器；T表示变压器等。 双字母符号的第一位必须与上述23大类单字母符号相对应，表示器件大类，第二位表示附加信息。如：K表示继电器或接触器类，KT表示时间继电器，KM表示接触器。 ②辅助文字符号用来表示电器、装置、电气设备和元件的功能、状态、特征等，由l～3位大写字母组成。如：A表示电流或模拟信号、AC表示交流、PEN表示保护接地与中性线共用等。（2）图线的使用电气图中常用图线有实线、虚线、点画线等。实线是绘制图中主要内容的基本线，用来画符号的轮廓线和导线；虚线是辅助线，用来画机 械联动线、屏蔽线、不可见线等；点画线常用作分界线和围框线。? 2.电气原理图绘制的基本原则 用图形符号和文字符号表示电路各电器元件连接关系和电 路工作原理的图形称为电气原理图。 绘制电气原理图应遵循的一些基本原则： l）原理图分主电路和辅助电路两部分。 2）原理图使用国家标准规定的图形符号和文字符号绘制，不 表现电器元件的外形和机械结构，同一电器的不同组件可按工 作原理需要分开绘制，但应标注相同的文字符号。 3）原理图中的所有触点都按未动作时的通断情况绘制，有电 连接的交叉导线应在交叉点画上圆点。 4）接触器或继电器线圈的下方应标明其对应的文字符号，并 列触点表。 5）控制电路的接点标记（线号）采用三位及三位以下阿拉伯 数字按等电位原则标注。 6）主电路各接点标记要按规定原则标注。 7）整张图纸的图面按回路划分成若干个图区，图区编号用阿 拉伯数字写在图面下部的方框内。C620普通车床的电气控制原理图3.电气安装图电气安装图是用来指示电气控制系统中各电器元件的实际安装位置和接线情况 的。在图中电器元件用实线框表示，而不必按其外形形状画出。①体积大和较重的电器设备应安装在电器安装板的下方，而发热元器件应安装在电 器安装板的上面。 ②强电、弱电应分开，强电要加防护，弱电应加屏蔽，以策安全和防止外界干扰。 ③需要经常维护、检修、调整的电器元件应安装于便于操作的位置，不宜过高或过 低。 ④电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称，不宜过密，应留有一定间距，便于散 热和维护。4.电气系统安装接线图电气系统安装接线图用来表明电气设备之间的接线关系， 清楚的表明电气设备外部元件之间的电气连接。电气系统安装 接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障 处理，通常接线图与电气原理图一起使用。电气系统接线图的 绘制原则是：? ①各电气元件均按实际安装位置绘出，电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。? ②各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。? ③不在同一控制柜、控制屏等控制单元上的电器零件之间的电气连接必须通过端子板进行，并标明去向。? ④在电气系统安装接线图中布线方向相同的导线用线束表示，连接导线应注明导线的规格(数量、截面积等)；若采用线管走 线时，须留有一定数量的备用导线。还应注明线管的尺寸和材 料。C620普通车床的电气安装接线图2.1.3生产机械设备电气控制电路图的读图方法要学会读懂机床电气线路图，必须在熟练掌握电气控制的基 本方法、控制形式等并充分了解各种机床机械运动的基础上，对 其电气控制电路进行分析加深理解。熟悉机、电配合及动作情况， 掌握各种典型机床的电气控制原理。其基本读图方法是： (1) 看说明书，对设备有一个总体的了解，从设备的基本结构、运动 情况、工艺要求、操作方法，到设备对电力拖动的要求，电气控 制和保护的具体方法等。 (2)看主电路，了解电力拖动系统由几台电动机所组成，并结合工艺 要求了解电动机的运行特点(如起动、制动方式，是否正反转，有 无调速要求等)，各电动机使用了那些电器实行控制和保护。 (3)分析控制电路，按照设备的工艺要求和动作顺序，对应控制电路 的各种基本环节，分析各个控制环节的工作原理和过程。 (4)分析保护要求，结合设备各个系统的配合情况，找出各个环节之 间的联系、工作程序和联锁关系，配合控制电路的全面分析。可 总结为“化整为零看局部，综合为整看全图”。 (5) 最后看其他辅助电路(如检测、信号指示、照明电路等)。2.2 CA6140型普通车床的电气控制电路? 2.2.1车床的电力拖动形式和控制要求普通车床对电力拖动及其控制有以下基本要求： (1)主拖动电动机采用笼型异步电动机，由于车床采用机械的方 法调速和反转传动，因此对电动机没有电气调速及反转的 控制要求；主轴电动机采用直接起动。 (2)在车削加工时，为防止刀具和工件温度过高，需要由―台冷 却泵电动机来提供冷却液。―般要求冷却泵电动机在主轴 电动机起动后才能起动，主轴电动机停机，冷却泵电动机 也同时停机的顺序控制。 (3)为了方便操作有的车床还配有―台刀架快速移动电动机，采 用点动控制。 (4)具有短路、过载、欠压、失压等保护环节。 (5)具有安全的局部工作照明装置。? 2.2.2 CA6140型普通车床的主要结构和运动形式CA6140型车床是―种普通车床，其基本结构和控制电器位 置如图所示，主要由床身、主轴变速箱、主轴(主轴上带有用于 夹持工件的卡盘)、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾 架、丝杆等组成。2.2.3 CA6140型普通车床电气控制电路分析? 1．电源电路（图区1、2） 电源采用三相380V交流电源，由带漏电保护断路器QF引入， 总熔断器FU由用户电源提供，PE为接地保护线路。 ? 2．主电路（图区3、4、5、6） 主电路有三台电动机的供电电路组成，主轴电动机M1的短路 保护由电源电路的断路器QF响应，而冷却泵电动机M2和刀架快速 移动电动机M3的短路保护，分别由熔断器FU1、FU2实现。三台电 动机分别由交流接触器KM1、KM2、KM3控制直接起动，单向运 转。由热继电器FR1、FR2分别实现对M1、M2的过载保护，由于 M3是短时工作制，所以不需要过载保护。３．控制电路（图区7、8、9、10）(1) 控制电路电源的控制 合上QF接通电源。控制电 路由控制变压器TC提供110 V电 源，FU3作短路保护。 (2)主轴电动机的控制 起动时：按下绿色按钮 SB1→接触器KM1通电并自锁→ 主轴电动机M1起动运行； 停机时：按下装在SB1旁 边的红色蘑菇形按钮SB2→接触 器KM1断电→主轴电动机M1停 止转动，SB2在按下后可自行锁 住，要复位需向右旋。 (3)冷却泵电动机的控制 冷却泵电动机M2由旋钮开 关SA1操纵，通过KM2控制。 (4)刀架快速移动电动机的控制 刀架快速移动电动机M3 由按钮SB3点动控制。刀架快速 移动的方向则由装在溜板箱 上的 十字形手柄控制。４．照明与信号指示电路（图区11、12） 照明与信号指示电路的电源同样由TC提供，EL为车床工作 照明灯，电压为24 V；HL为电源指示灯，电压为6V。HL和EL 分别由FU4和FU5作短路保护。 ５．电气保护环节 除短路和过载保护外，该电路还设有由行程开关SQ1、 SQ2组成的安全保护环节。2.3 Z535型立式钻床的电气控制电路? 2.3.1立式钻床的主要结构和运动形式? 2.3.2立式钻床的电力拖动形式和控制要求立式钻床的电力拖动及其控制要求是：? (1)钻床的主轴运动和进给运动由主轴电动机带动。主轴电动机直接起动，能够正反转；由于采用机械方法调速，所 以对电动机没有调速要求。? (2) 加工过程的冷却液由―台冷却泵电动机提供。 ? (3)具有常规的电气保护环节和安全的局部照明装置。2.3.3 Z535型立式钻床电气控制电路分析? 1．电源电路（图区1） 电源采用三相380V交流电 源，由QS1引入，FU1作全电 路的短路保护，PE为接地保护 线路。 ? 2．主电路（图区2、3、4） M1为主轴电动机，用于主 轴的钻孔加工操作，分别由接 触器KM1、KM2作正反转控制， 热继电器FR作过载保护。M2 为冷却泵电动机，由QS2控制 运行，FU2作M2及控制、照明 电路的短路保护。? 3．控制电路（图区5、6、7）Z535钻床的控制电路相对比较简单。 由操纵手柄压动三个微动开关SQ1、 SQ2、SQ3来控制KM1、KM2，实现 M1的正反转控制： ? (1) M1正转控制：将操纵手柄置于向下 位置→压动SQ1与SQ2→SQ1与SQ2的动 合触点(1-2)、(2-3)闭合→KM1通电 →M1正转。如果松开手柄，SQ2的动 合触点(2-3)断开，但KM1由其自锁触点 (8-3)经SQ3的动断触点(2-8)支路自锁而 保持通电。 ? (2) M1反转控制：将操纵手柄置于向上 位置→压动SQ1与SQ3→SQ1与SQ3的动 合触点(1-2)、(2-6)闭合→KM2通电 →M1反转。如果松开手柄→SQ3的动 合触点(2-6)开时，KM2由自锁触点(5-6) 经SQ2的动断触点(2-5)支路保持通电。 ? (3) M1停止控制：当操纵手柄置于中间 位置时，SQ1的动合触点(1-2)断开 →KM1（或KM2）断电→ M1停机。2.4 X62W型万能铣床的电气控制电路? 2.4.1铣床的主要结构和运动形式铣床的运动形式主要有： （1）主运动，主轴带动刀杆和铣刀的旋转运动； （2）进给运动，包括工作台带动工件在水平的纵、横方向及垂直方向三 个方向上的运动； （3）辅助运动，是工作台在三个方向上的快速移动。1一底座 2一进给电动机 3一升降台 4一进给变速手柄及变速盘 5一溜板 6一转动部分 7一工作台8--刀杆支架 9一悬梁 l0--主轴 ll一主轴变速盘 12--主轴变速手柄 13--床身 14一主轴电动机2.4.2铣床的电力拖动形式和控制要求? X62W万能铣床对电力拖动及其控制有以下要求： ①主轴电动机M1为空载直接起动，为满足顺铣和逆铣工作方式转 换的要求，电动机要求有正、反转，停车时要求主轴电动机设制 动控制。 ②M2 电动机负责拖动工作台横向、纵向和垂直三个方向的进给运 动， 选用直接起动方式，进给方向的选择由操作手柄配合相应 机械传动来实现，且每个方向均有正、反向运动， 即要求M2有 正、反转。 ③使用圆工作台时， 工作台不能有其他方向进给， 因此圆工作台 旋转与三个方向的进给运动间设有联锁控制。 ④主轴与进给工作顺序为有序联锁控制， 要求加工开始时铣刀先旋 转， 进给运动才能进行；加工结束时，进给运动要先于铣刀停 止。 ⑤为提高生产效率， 工作台各方向调整运动均为快速移动。 ⑥由M3 电动机拖动冷却泵， 在铣削加工时提供必要的冷却液。 ⑦为方便操作，各部分起、停控制均为两地控制。 ⑧具有必要的安全保护功能和三台电动机之间有联锁控制功能。2.4.3 X62W型万能铣床电气控制电路分析? 1.电源及主电路（图区1、2、3、4）三相电源由电源开关QS1引入， FU1作全电路的短路保护。主轴电动机 M1的运行由接触器KM1控制，换相开 关SA3预先选定转向。进给电动机M2 由KM3、KM4实现正反转控制。在M1 起动运行之后才能由QS2控制冷却泵电 动机M3作单向旋转。三台电动机分别 由热继电器FR1、FR2、FR3作过载保 护。2．控制电路(图区5、6、7、8、9、10、11)? （1）控制电路的电源（5、6）控制电路的电源由控制变压器TC1 提供110 V工作电压，FU4作变压器 二次侧的短路保护。电磁离合器和制 动器需要的直流工作电源由整流变压 器TC2降压后经VC桥式整流器提供， FU2、FU3分别作交、直流侧的短路 保护。电路的主轴制动器YC1，工作 台常速进给和快速进给分别是控制电 磁离合器YC2、YC3。? （2）主轴电动机M1的控制（5、6、7、 8） 在SA3选好方向后，M1的运行由交 流接触器KM1控制。为操作方便，在 机床的不同位置各安装了―套起动和 停机按钮：SB2和SB6装在床身上， SB1和SB5装在升降台上。对M1的控 制包括有主轴的起动、停机制动、换 刀制动和变速冲动。? （3）工作台进给运动控制 ①工作台的纵向（左、右） 进给运动 将纵向进给操作手柄扳向右 边→行程开关SQ5动作→其动 断触点SQ5-2先断开，动合触点 SQ5-1后闭合→KM3通电动作 M2正转→工作台向右运动。 若将操作手柄扳向左边，则SQ6动作→ KM4通电→M2反转→工作台向左运动。②工作台的垂直（上、下）与横向（前、后）进给运 动工作台垂直与横向进给运动由―个十字形手柄操纵， 十字形手柄有上、下、前、后和中间五个位置：将手柄 扳至“向下”或“向上”位置时，分别压动行程开关SQ3 和SQ4，控制M2正转和反转，并通过机械传动机构使工 作台分别向下和向上运动；例如，将十字形手柄扳至 “向上”位置→SQ4动作→动断触点SQ4-2先断开，动合 触点SQ4-1后闭合→KM4线圈通电→M2反转工作台向运 动。而当手柄扳至“向前”或“向后”位置时，虽然同 样是压动行程开关SQ3和SQ4，但此时机械传动机构则使 工作台分别向前和向后运动。当手柄在中间位时，SQ3和 SQ4均不动作，工作台停止运动。③进给变速冲动将进给变速的蘑菇形手柄拉出，转动变速盘，选择好速 度。然后，将手柄继续向外拉到极限位置，随即推回原位，变速 结束。就在手柄拉到极限位置的瞬间，行程开关SQ2被压动， SQ2－1先断开，SQ2－2后接通，接触器KM3得电，进给电动机 M2瞬时正转。在手柄推回原位时，SQ2复位，进给电动机只瞬 动一下，完成变速冲动。④工作台快速进给当工作台工作在进给状态时，按下快移按钮SB3或SB4 （两地控制），接触器KM2得电吸合，其动断触点切断YC2，动 合触点接通YC3，使进给传动系统跳过齿轮变速链，电动机直接 拖动丝杠套，工作台快速进给，进给方向仍由进给操纵手柄决定。 此外，由于与KM1的动合触点并联了KM2的―个动合触点， 所以在M1不起动的情况下，也可以进行快速进给。? （4）圆工作台的控制在使用圆工作台时，将控制开关SA2扳至“接通”位置，此时 SA2-2接通而SA2-1、SA2-3断开。圆工作台的旋转运动也是由进 给电动机M2拖动。在主轴电动机M1起动的同时，KM3通电，使 M2正转，带动圆工作台旋转 (圆工作台只需要单向旋转)。由KM3 的通电路径可见，只要扳动工作台进给操作的任何―个手柄， SQ3～SQ5其中―个行程开关的动断触点断开，都会切断KM3，使 圆工作台停止运动，从而保证了工作台的进给运动和圆工作台的 旋转运动不会同时进行。? （5）控制电路的联锁与保护①进给运动与主轴运动的联锁 只有在主轴起动之后，工作台的进给运动才能进行。 ②工作台六个运动方向的联锁 只要两个操纵手柄同时扳动，进给电路立即切断，实现了工 作台各方向进给间的联锁控制。 ③工作台进给与圆工作台的联锁 使用圆工作台时，必须将两个进给操纵手柄都置于中间位置。 ④进给运动方向上的极限位置保护 机械和电气相结合的方式，由挡块确定各进给方向上的极限 位置。 ? 3．冷却泵和照明电路（图区３） 冷却泵只有在主电动机起动后才能起动，所以主电路中将M3 接在主接触器KM1触点之后，另外还可用开关QS2控制。 SA4为灯开关，由照明变压器TC3提供24 V的工作电压给照明 灯EL， FU5作短路保护。2.5 T68型卧式镗床的电气控制电路? 2.5.1卧式镗床的主要结构和运动形式1.卧式镗床的运动形式包括：主运动――是镗轴和平旋盘的旋转运动。 进给运动――镗轴的轴向移动，平旋盘上刀具溜板的径向移动， 工作台的横向移动，工作台的纵向移动和主轴箱的垂直移动。 辅助运动――工作台的旋转，尾架随同主轴箱的升降和后立柱的 水平移动。2.5.2卧式镗床的电力拖动形式和控制要求卧式镗床的主运动和进给运动多用使用同―台异步电 动机拖动，具体要求如下： （1）双速笼型异步电动机作为主拖动电机。 （2）进给运动和主轴及花盘旋转用同一台电动机拖动， (3 ) 主轴电动机能正反向点动，并有准确的制动。 (4 ) 主轴电动机低速时直接起动，高速时先低速起动，延 时后转为高速运转。 （5）主轴变速和进给变速设低速冲动环节。（6）各运动部件能实现快速移动。（7）工作台或镗头架的自动进给与主轴或花盘刀架的自 动进给设有联锁。2.5.3 T68卧式镗床电气控制电路分析? 1.电源和主电路（图区1~7）三相电源由转换 开关QS引入，由熔断 器FU1作短路保护。机 床采用两台电动机拖动， 一台是主轴电动机M1， 作为主轴旋转及常速进 给的动力，同时还带动 润滑油泵；另―台为快 速进给电动机M2，作 为各进给运动的快速移 动的动力。? 2.控制电路（图区11~30）（1）主轴电动机的起动和运行 （2）主轴电动机的制动 （3）主轴电动机的点动 （4）主轴变速和进给变速 （5）快速移动 （6）联锁保护2.6 交流桥式起重机的电气控制? 2.6.1桥式起重机概述起重机是专门用来起吊和短距离搬移重物的一种生产 机械，通常也称为行车、吊车或天车。按其结构的不同， 分为桥式、塔式、门式、旋转式和缆索式等，桥式起重机 按照起重量人为三个等级：5t和10t为小型起重机，15～50t 为中型起重机，50t以上为重型起重机。 1．桥式起重机的主要结构及运动形式 （1）起重机由大车电动机驱动沿车间两边的轨道作纵向前 后运动。 （2）小车及提升机构由小车电动机驱动沿桥梁上的轨道作 横向左右运动。 （3）在升降重物时由起重电动机驱动作垂直上下运动。? 2．桥式起重机对电气控制的特点和要求(1)桥式起重机的主要特点：1）桥式起重机的工作条件比较差，由于安装在车间的上部，有的还 是露天安装，往往处于高温、高湿度、易受风雨侵蚀或多粉尘的 环境；同时，还经常处于频繁的起动、制动、反转状态，要求受 较大的机械冲击。故多采用绕线转子异步电动机拖动。 2）有合理的升降速度，空载、轻载要求速度快，以减少辅助工时； 重载时要求速度慢。 3）在提升之初或重物下降到指定位置附近时需要低速运行，因此应 将速度分为几档，以便灵活操作。 4）具有一定的调速范围，普通起重机的调速范围一般为 3U1，要求 较高的则要达到（5～10）U1(2)控制要求：1）提升第一级作为预备级，是为了消除传动间隙和张紧钢 丝绳，以避免过大的机械冲击。所以起动转矩不能过大， 一般限制在额定转矩的一半以下。 2）由于起重机的负载力矩为位能性反抗力矩，因而电动机 可运转在电动状态、再生发电状态和倒拉反接制动状态。 3）为了保证人身与设备的安全，停车必须采用安全可靠的 制动方式。 4）应具有必要的短路、过载、零位和终端保护。3．起重机提升机构的工作状态（1）提升重物时电动机工作状态 提升重物时，电动机承受两个阻力转矩，一个重物自 重产生的位能转矩，另一个是在提升过程中传动系统存在 的摩擦转矩 T。当电动机电磁转矩克服这两个阻力转矩时， 重物将被提升。 （2）下降重物时电动机的工作状态 ①反转电动状态 当空钩或轻载下放重物时，由于负载的位能转矩小于 摩擦转矩,这时依靠重物自重不能下降，为此电动机必须依 重物下降方向施加电磁转矩强迫重物或空钩下放，此时电 动机工作在反转电动状态，又称强力下放重物。 ②再生发电制动状态 当以高于电动机同步转速的速度稳定下降，这时电动 机工作在再生发电制动状态。 ③倒拉反接制动状态 当重物较重，为获得低速下降，可采用倒拉反接制动 下放。2.6.2 5t桥式起重机控制电路在中小型起重机的平移机构和小型起重机的提升机构控制中得到 广泛应用。凸轮控制器就是利用凸轮来操作多组触点动作的控制器， 它是一种大型手动控制电器，常用于直接操作与控制转子绕线式异步 电动机的起动、停止、正反转、调速等。1．凸轮控制器的结构原理凸轮控制器的结构由机械结构、电气结构、防护结构三部分组成。凸轮控制器的工作原理是，当转轴在手 轮扳动下转动时，固定在轴上的凸轮同轴一 起转动，当凸轮的凸起部位顶住动触点杠杆 上的滚子时，便将动触点与静触点分开 或接 通。 使用凸轮控制器的控制电路原理图中的 凸轮控制器，以其圆柱表面的展开图表表示。 凸轮控制器有编号为1~12的十二对触点，以 竖画的细实线表示；而凸轮控制器的操作手 轮右旋（控制电动机的正转）和左旋（控制 电动机的反转）各有五个挡位，加上一个中 间位置（称为“零位”）共有十一个挡位， 用横画的细虚线表示；每对触点在各个挡位 是否接通，则以在横竖线交点处的黑圆点“?‖ 表示，有黑圆点表示接通，无黑圆点表示断 开。? 2．凸轮控制器控制的5 t桥式起重机小车（吊钩）控制电路原理M2为小车（或吊钩）驱动电动机，采用转子绕 线式三相异步电动机，在转子电路中串入三相不对称 电阻R2，用作起动及调速控制。YB2为制动电磁铁， 其三相电磁线圈与M2（定子绕组）并联。QS为电源引 入开关，KM为控制线路电源的接触器。KA0和KA2为 过流继电器，其线圈（KA0为单线圈，KA2为双线圈） 串联在M2的三相定子电路中，而其动断触点则串联在 KM的线圈支路中，无论哪个触点动作都可使KM线圈 断电而停机。? （1）M2的起动和正反转控制电路每次操作之前，应先将 QM2置于零位，舱门安全开关 SQ6关闭。由图可见QM2的触点 10、11、12在零位接通；然后合 上电源开关QS，按下起动按钮 SB，接触器KM线圈通过QM2的 触点12通电，KM的3对主触点闭 合，接通M2的电源，然后可以 用QM2操纵电动机M2的运行。 QM2的触点10、11与KM的动合 触点一起构成正转或反转时的自 锁电路。 凸轮控制器QM2的触点1～4 用以换相，控制M2的正反转， 由图可见QM2右旋五挡触点2、4 均接通，M正转；而左旋五挡则 是触点1、3接通，按电源的相序， M为反转；在零位时4对触点均 断开。? （2）M2的调速控制凸轮控制器QM2的触点5～9用以改变电阻R2接入M2的转子回路，以实现对M2起动和转速的调节。由图2.24可见 这5对触点在中间零位均断开，而在左、右旋各五挡的通断情况是完全对称的：在(左、右旋)第一挡触点5～9均断开，三相不对称电阻R2全部串入M2的转子电路，此时M2的机械特性 最软；置第二、三、四挡时触点5、6、7依次接通，将R2逐级 不对称地切除，使电动机的转速逐渐升高；当置第五挡时触 点5～9全部接通，R2被全部切除，M2运行在自然特性曲线上。?(3)安全保护功能吊车控制电路具有过流、零压、零位、欠压、行程终端限位保护和安全保护共六种保护功能。①过流保护采用过流继电器作过流(包括短路、过载)保护，过电流继 电器KA0、KA2的动断触点串联在KM线圈支路中。②零压保护 采用按钮开关SB起动，SB动合触点与KM的自锁动合触点 相并联的电路，都具有零压(失压)保护功能。 ③零位保护 采用凸轮控制器控制的电路在每次重新起动时，还必须将凸 轮控制器旋回中间的零位，使触点12接通，才能够按下SB接 通电源，这一保护作用称之为“零位保护”。④欠压保护接触器KM本身具有欠电压保护的功能，当电源电 压不足时(低于额定电压的85％)，KM因电磁吸力不足而 复位，其动合主触点和自锁触点都断开，从而切断电源。⑤行程终端限位保护行程开关SQ1、SQ2分别作M2正、反转(如M2驱动 小车，则分别为小车的右行和左行)的行程终端限位保护， 其动断触点分别串联在KM的自锁支路中。⑥安全保护在KM的线圈电路中，还串入了舱门安全开关SQ6和 事故紧急开关SA1。在平时，应关好驾驶舱门，使SQ6 被压下(保证桥架上无人)，才能操纵起重机运行；一旦 发现紧急情况，可断开SA1紧急停车。? 3．5 t交流桥式起重机控制电路５t交流桥式起重机电气控制的全电路如下图。? （1）主电路 5 t桥式起重机的大车较多采用两台电动机分别驱动，图中 共有四台绕线转子异步电动机拖动，分别由三只凸轮控制器控制。 起重吊钩电动机M1由QM1控制； 小车驱动电动机M2由QM2控制； 大车驱动电动机M3和M4由QM3同步控制。凸轮控制器QM3共有17对触点，比QM1、QM2 多了5对触点，用于控制另一台电动机的转子电路，因此 可以同步控制两台绕线式异步电动机。? （2）控制电路 控制电路电源由接触器KM控制，过流 继电器KA0~KA4作过流保护，其中 KA1~KA4为双线圈式，分别保护M1，M2、 M3与M4；KA0为单线圈式，单独串联在主 电路的一相电源线中，作总电路的过流保护。 SQ5为吊钩M1上行限位，SQ1、SQ2为小车 M2左右行限位；SQ3、SQ4为大车M3、M4 前后行限位控制。 ? （3）保护电路 保护电路由接触器、过电流继电器、 位置开关等组成，用于控制和保护起重机， 实现电动机过流保护、失压保护以及零位、 限位保护。本章小结电气控制系统图包括电气原理图、电器布置图和电气安装接线图， 电气原理图反映电路中各个电器元件的连接关系和电气工作原理，电 器布置图反映各电器元件的实际安装位置，而电气安装接线图则反映 电气设备各控制单元内部元件之间的接线关系。各种图都要求按照国 家标准统一的图形和文字符号及标准画法来绘制。应注意掌握各种电 气图的构成规则，掌握生产机械设备电气控制系统图的读图方法。 CA6140型普通车床、Z535型立式钻床、X62W型万能铣床和T68型 卧式镗床及小型起重机等，都是机械加工中的常用机床在进行复习小 结时，应注意掌握各电路的特点和控制要求。 1.CA6140型普通车床的主轴电动机M1与冷却泵电动机M2的联锁控 制，由行程开关SQ1、SQ2组成的断电保护环节。 2.Z535型立式钻床主轴电动机的正反转控制和自动进给控制。 3.X62W型万能铣床控制电路的主要特点是进给控制电路部分。 4.T68型卧式镗床控制电路的特点是：主轴和进给电动机M1为双速 电动机，由KM4、KM5控制定子绕组由三角形联结转换成双星形联结， 进行低一高速转换。低速时可直接起动；高速时，先低速起动然后自 动转换成高速运行。 5．凸轮控制器是一种大型的手动控制电器，常用于直接控制转子绕 线式异步电动机的起动、反转、变速和制动。中等职业教育机电技术应用专业规划教材《电气控制与PLC应用技术》电子教案丛书主编主 编 伍金浩李乃夫曾庆乐第3章 可编程控制器的基础知识? PLC实质上是一种工业专用的计算机，它比一般的计算机具有更强的与工业过 程相连接的接口，更能适应于工业控制 要求的编程语言。 ? PLC系统的实际组成与计算机控制系统 的组成基本相同，也是由硬件系统和软 件系统两大部分组成。3.1 PLC的硬件结构? 中央处理器（CPU） ? 存储器 ? 输入／输出单元及接口 ? 电源等组成 ? 各部分之间都通过总 线连接，总线分电源 总线、控制总线、地 址总线和数据总线。3.1.1 中央处理器（CPU）? PLC中所采用的CPU随机型不同而有所不同，常有三种：通用微处理器，单片微处理器芯 片，位片式微处理器。3.1.1 中央处理器（CPU）? 主要作用有：（1）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。 （2）用扫描的方式接收现场输入设备状态或数据，并存 入输入映像寄存器或数据寄存器中。 （3）检查电源、PLC内部电路工作状态和编程过程中的 语法错误等。 （4） PLC进入运行状态后，从存储器中读取用户程序并 进行编译，执行并完成用户程序中规定的逻辑或算术 运算等任务。 （5）根据运算的结果，完成指令规定的各种操作，再经 输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。3.1.2 存储器? 存储器有两种，一种是可进行读／写操作的随机存取的存储器RAM；另一种为 只能读出不能写入的只读存储器ROM， 包括PROM，EPROM，EEPROM3.1.2 存储器? PLC配有系统程序存储器（EPROM或EEPROM）和用户程序存储器（RAM）。 ? 系统存储器用来存储系统程序，而系统程序不 需要用户干预 ? 用户存储器用来存放用户编写的应用程序或用 户数据（如控制过程中需要不断改变的信息、 输入、输出信号、定时值、计数值等），存于 RAM中的程序可随意修改。当用户程序确定不 变后，可将其固化在只读存储器中。3.1.2 存储器? EPROM存储器是一种由用户根据需要编程，可以反复修改的只读存储器。 ? 当用户程序确定不变后，可将其固化在 EPROM存储器中。写入时加高电平，擦 除时用紫外线照射。而EEPROM存储器 除可用紫外线照射擦除外，还可用电擦 除。3.1.2 存储器? RAM一般分为程序存储区和数据存储区。程序存储区用以存储用户程序，数据存储区用以存 储输入、输出与接点和线圈的状态以及特殊功 能要求的有关数据。现在许多PLC直接采用 EEPROM作为用户程序存储器。 ? PLC中已提供了一定容量的存储器供用户使用， 若不够用，大多数PLC还提供了存储器扩展功 能。3.1.3 输入／输出(I/O)接口? I/O接口是PLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件。 ? I/O接口的输入/输出信号有：数字量、开关量 和模拟量三种形式，用户涉及量最多的是开关 量。PLC的对外功能就是通过各类I／O接口的 外接线，实现对工业设备或生产过程的检测与 控制。 ? I/O接口一般都具有光电隔离和滤波，其作用是 把PLC与外部电路隔离开来，以提高PLC的抗 干扰能力。3.1.3 输入／输出(I/O)接口? PLC开关量输出接口按输出开关器件的种类不同常有 ? ? ? ?三种形式： 继电器输出型，CPU输出时接通或断开继电器的线圈， 继电器的触点闭合或断开，通过继电器触点控制外部 电路的通断，既可带直流负载，也可带交流负载； 晶体管输出型，通过光耦合使开关晶体管截止或饱和 导通以控制外部电路，只能带直流负载； 双向晶闸管输出型，采用的是光触发型双向晶闸管， 只能带交流负载。 继电器输出型有较大的输出电流，而晶体管输出型和 双向晶闸管输出型的输出电流都较小。1.开关量输入接口(1)直流输入接口当输入端的开关接通时， 光电耦合器导通，输入信 号送入PLC用户程序的数 据存储区，以供CPU作逻 辑或数值运算用，同时 LED指示灯亮，显示输入 端接通。接口电路所使用 的电源，一般由PLC内自 身的电源供给，但也有的 PLC要由用户提供，称为 用户电源。1.开关量输入接口(2)交流／直流输入接口各输入电路只能有一个公共端 子，称为汇点输入方式 也可能没有公共端子，彼此独 立，互不影响，称为分隔式输 入方式。 其工作原理与直流输入接口基 本相同，所不同的是外接电源 除直流电源外，还可用12～ 24V交流电源。1.开关量输入接口(3)交流输入接口为减少高频信号串入，电路 中设有高频去耦电路。2.开关量输出接口? 开关量输出接口的作用是将PLC的输入信号，即用户程序的逻辑运算结果传给 外部负载即用户输出设备，并将PLC内 部的低电平信号转换为外部所需要电平 的输出信号，并具有隔离PLC内部电路 与外部执行元件的作用。2.开关量输出接口(1)直流输出接口(晶体管输出型)当需要某一输出端产生输 出时，由CPU控制，将用 户程序数据区域相应的运 算结果调至该路输出电路， 输出信号经光电耦合器输 出，使晶体管导通，并使 相应的负载接通，同时输 出指示灯亮，指示该路输 出端有输出。负载所需直 流电源由用户提供。2.开关量输出接口(2)交流输出接口(晶闸管输出型)当需要某一输出端产生 输出时，由CPU控制， 将用户程序数据区域相 应的运算结果调至该路 输出电路，输出信号经 光电耦合器输出，使晶 体管导通，并使相应的 负载接通，同时输出指 示灯亮，指示该路输出 端有输出。负载所需交 流电源由用户提供。2.开关量输出接口? (3)交/直流输出接口(继电器输出型)采用继电器作开关器 件，既可带直流负载， 也可带交流负载2.开关量输出接口? 为了满足工业自动化生产更加复杂的控制需要，PLC还配有很多I/O扩展模块接口。2.开关量输出接口3.1.4电源? PLC一般采用高质量的开关式稳压电源为内部电路供电，向CPU、存储器及输 入／输出接口提供各自所需的直流电压。 电源的性能将直接影响PLC的功能和工 作的可靠性。3.1.5编程器? 编程器是PLC的一个附件，主要由键盘、显示器、工作方式选择开关和外存储器 插口等部件组成，用于向PLC的用户存 储器编写、输入、调试程序。PLC运行 时，可通过编程器测试、监控PLC的输 入输出接点及其它内部资源的状态。3.2 PLC的软件? PLC的软件是其工作所用各种程序的组合，包括系统软件和应用软件。3.2.1系统软件? PLC的系统软件主要是系统的管理程序和用户指令的解释程序，由PLC的制造 厂家编写，已固化在系统程序存储器中， 用户不能直接读写和修改。它一般包括 系统诊断程序、编译程序、信息传送程 序、监控程序等。3.2.2应用软件? 应用软件又称用户程序，是用户根据现场不同的控制要求，用PLC的编程语言编制的应用程 序，这相当于设计接触器－继电器控制系统的 控制电路图。程序由编程器输入到PLC的内存 中，可以方便地读出、检查和修改。 ? PLC的编程语言有很多种，不同的PLC厂家采 用的编程语言有所不同，但基本可分为两大类： 一是用文字符号来表达程序，二是用图形符号 来表达程序。1.梯形图语言? 梯形图编程语言（Ladder Diagram）。这是目前PLC使用最广、最受电气技术人员欢迎的一种编程语言。因为，梯形图不但与 传统继电器控制电路图相似，设计思路也与继电器控制图基本 一致，还很容易由电气控制线路转化而来。逻辑关系清晰直观， 编程容易，可读性强，容易掌握，通过丰富的指令系统可实现 许多接触器－继电器电路难以实现的功能，充分体现了微机控 制的特点。(a)继电器控制电路图 (b)梯形图 图3.9 继电器控制电路图与梯型图的对比1.梯形图语言? (1) PLC梯形图与继电器控制电路图的比较控制电路采用硬接线将各种继电器及触点按一定 的要求连接而成，所以接线复杂且故障点多， 同时不易灵活改变。 由PLC构成的控制系统，它的控制部分采用“可 编程”的PLC，而不是实际的继电器线路。因 此，PLC控制系统可以方便地通过改变用户程 序，以实现各种控制功能，1.梯形图语言? 由于PLC的用户程序（软件）代替了继电器控制电路（硬件）。因此，对于使 用者来说，可以将PLC等效成是许许多 多各种各样的“软继电器”和“软接线” 的集合，而用户程序就是用“软接线” 将“软继电器”及其“触点”按一定要 求连接起来的“控制电路”。1.梯形图语言(2)PLC 梯形图构成的基本规则 ① 梯形图中PLC 的内部寄存器触点的基本符号有两 种：动合触点及动断触点。同一标号的触点可反复 多次地使用。 ② 梯形图中的输出“线圈”也用符号表示,同一标号 的输出继电器作为输出变量只能够使用一次，但其 触点可反复多次地使用。 ③ 梯形图按从左至右、从上至下的顺序画出,每一逻 辑行必须从起始母线开始画起，左侧先画动合触点 或动断触点,并注意要把并联接点多的画在最左端； 最右侧是输出变量（即输出继电器“线圈”），输 出变量可以并联但不能串联。在输出变量的右侧也不能有动合触点或动断触点 梯形图 构成的一个原则是：“左重右轻，上重下轻”。2. 助记符语言（指令语句表）? 对于小型PLC在生产现场编制、调试程序时，可使用手持编程器进行，但它的屏幕较小，只能采用助记符 语言来表示操作命令输入到PLC中。它类似于微机的 汇编语言，但更为简单易于使用。操作码 LD OR ANI OUT LD OUT END 操作数 X001 Y001 X002 Y001 X003 Y002地址 0 12 34 5 63. 功能表图语言? 功能表图语言是一种较新的编程方法，又称状态流程图语言。对 于控制要求比较高的场合，一般 采用状态流程图方法设计用户程 序。它将一个完整的控制过程分 为若干状态步，各状态步具有不 同的动作，它们之间有一定的转 换条件，转换条件满足就实现状 态转移，上一状态动作结束，下 一状态动作开始。3.3PLC的工作方式? PLC确定了工作任务，装入了专用程序成为一种专用机，它采用循环扫描的工 作方式，系统工作任务管理及用户程序 的执行都通过循环扫描的方式来完成， 也称为循环扫描的工作机制。3.3PLC的工作方式? PLC 的工作过程可以分为四个阶段： 一般内部处理扫描阶段 通信服务与自诊断阶段 执行用户程序扫描阶段 数据输入/输出扫描阶段3.3.1 输入处理阶段? 在输入处理阶段，PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入信号（开或关）读入到与之对应的输入 映像寄存器中寄存起来，此时输入映像寄存器被刷新。 接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段， 即使输入状态发生变化，输入映像寄存器的内容也不 会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输 入处理阶段才被重新读入 .3.3.2 程序执行阶段? 在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示，则按先上后下，先左后右的 顺序进行。每扫描到一条指令时，所需要的输入状态 或其它元素的状态分别由输入映像寄存器和元素映像 寄存器中读出，然后作由程序确定的逻辑运算或其它 数字运算，最后根据程序中有关的指令将运算结果存 入确定的输出映像区有关单元。3.3.3 输出处理阶段? 当所有程序执行完毕后，进入输出处理阶段。此时PLC将输出映像寄存器中与输出有关的状态（输 出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一 定方式输出，驱动用户输出设备（外部负载）， 这就是PLC的本次工作周期运行结果的实际输出。3.4 PLC的主要性能和分类?3.4.1 PLC的主要性能指标 1. I/O点数(指PLC主机的输入、输出端子数 总和，是衡量PLC性能的重要指标。 ) 2. 存储容量(存储容量是指用户程序存储器的 容量 ) 3. 扫描速度(PLC执行用户程序的速度 ) 4. 指令种类(指令功能的强弱、数量的多少 ) 5. 内部继电器的种类(种类与数量越多，表示 PLC的存储和处理各种信息的能力越强。) 6. 特殊功能模块（配接各种高功能模块，以 实现一些特殊的专门功能 ）3.4.2 PLC的分类? 1. 按结构形式分类一般分为整体式和模块式两种 (1) 整体式 把CPU、存储器及I/O接口等单元集中装配在印 刷电路板上，并同电源单元一起装在一个机体 内，形成一个整体，通常把它称为主机。 (2) 模块式 把CPU和输入、输出等单元做成独立的模块， 即CPU模块、输入模块和输出模块，电源模块 等3.4.2 PLC的分类? 2. 按I／0点数分类小型 I/O点数为256点以下 中型 I/O点数为256以上、2 048点以下 大型 I/O点数为2 048点以上3.4.3PLC的发展趋势1. 向高速度、大容量、多功能、网络化方向发展 2. 向小型化、低成本、简易实用方向发展 3. 提高系统的可靠性 4. 编程语言多样化中等职业教育机电技术应用专业规划教材《电气控制与PLC应用技术》电子教案丛书主编主 编 伍金浩李乃夫曾庆乐第4章 FX2N系列PLC的硬 件系统配置? 现代工业生产自动化三大支柱机器人PLC 计算机辅设计与制造第4章 FX2N系列PLC的硬件系统配置? PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。为满足不断发展的大规模工业生产柔性控 制的要求而逐步发展起来的。最早用于取 代继电器控制线路 其功能基本限于开关量逻辑控制，仅执行 逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能。 但随着微电子技术和计算机技术的飞速发 展，ＰＬＣ的功能已大大超出了原先的逻 辑运算。第4章 FX2N系列PLC的硬件系统配置? 可编程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的指 令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制 各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及 其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成 一个整体、易于扩充其功能的原则设计。第4章 FX2N系列PLC的硬件系统配置? FX2N是 FX 系列中功能最强、速度最高的微型可编程控制器。它的基本指令执行速度高达 0.08s，远远超过了很多大型可编程控制器，用 户储存容量可扩展到 16K 步，最大可以扩展到 256 个 I/O 点，有 5 种模拟量输入/输出模块、 高速计数器模块、脉冲输出模块、4 种位置控 制控制模块、多数 RSC232C/RSC422/RSC485 串行通信模块或功能扩展板，以及模拟定时器 功能扩展板。使用特殊功能模块和功能扩展板， 可以实现模拟量控制、位置控制和联网通信等 功能。4.1 PLC的基本结构按钮 继电器触点 输 入 单 元 接触器 输 出 单 元 电磁阀CPU存储器行程开关电源部分指示灯编程器或其他设备4.1 PLC的基本结构? 中央处理单元（CPU） ? 存储器? 输入、输出（I/O）单元? 电源1.中央处理单元（CPU）? 将各种输入信号取入存储器。 ? 编译、执行指令。? 把结果送到输出端。? 响应各种外部设备的请求2.存储器系统程序存储器 PLC 内部存储器 用户程序及数据存储器 系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及 对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家 固定，用户不能更改。 用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应 用程序及各种暂存数据、中间结果。3.输入、输出（I/O）单元1. 开关量输入接口 直流输入单元 交流输入单元作用：把现场的开关量信号变成ＰＬＣ内 部处理的标准信号直流输入单元PLC输入端,开关类元件输入1工作电 流流向输入 n内 部 电 路COM交流输入单元上“＋”下 “－” 下“＋”上 “－”输入1输入n.内 部 电 路COM开关量输出口1. 开关量输出接口 1. 继电器输出方式 2. 晶体管输出方式 3. 晶闸管输出方式 ? 作用：把ＰＬＣ内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号继电器输出方式ＰＬＣ内部电路 ＰＬＣ外 围电路负载继 电 器COMPLC继电器型输出接口用于交/直流两种电源,但接通断开频率低晶体管输出方式COM24VPLC 负载晶体管输出方式有较高的接通断开频率,但只适于直流驱动场合输入输出扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数扩展单元 与基本单元（即主机）联接在一起。4.电源? PLC一般采用高质量的开关式稳压电源为内部电路供电，向CPU、存储器及输 入／输出接口提供各自所需的直流电压。 ? 电源的性能将直接影响PLC的功能和工 作的可靠性。4.2FX2N系列的内部寄存器配置? 输入／输出（I/O）继电器 ? 辅助继电器（M）? 状态寄存器（S）? 定时器（T） ? 计数器（C） ? 数据寄存器（D） ? 指针（P、I）4.2.1输入／输出（I/O）继电器? 输入继电器（X）作用是将用户输入设备发来的开关信号输入PLC编号采用八进制数表示 触点数在编程时没有限制，即有无数对动合和动断触点供编程使用公共端COM X0电源梯形图X1 Y0公共端COM1输入继电器X0 X0 X0Y0输出继电器Y0常开触点 常闭触点Y0 Y0输入信号 输入端子X0输出负载 输出端子4.2.1输入／输出（I/O）继电器? 输出继电器（Y）作用是将PLC程序的结果输出传给负载 只能由内部程序指令来驱动，不能由外部信号驱动 有无数对动合和动断触点供编程使用 输出继电器的线圈只能使用一次公共端COM X0电源梯形图X1 Y0公共端COM1输入继电器X0 X0 X0Y0输出继电器Y0常开触点 常闭触点Y0 Y0输入信号 输入端子X0输出负载 输出端子4.2.2辅助继电器（M）? 辅助继电器不能直接驱动外部负载，供内部编程使用 ? 触点在PLC内部编程时可无限次使用 ? 线圈在一个程序中只能使用一次 ? 采用十进制编号4.2.2辅助继电器（M）? 通用辅助继电器M0～M499（500点） ? 掉电保持辅助继电器M500～M点） ? 特殊辅助继电器M8000～M点）4.2.2辅助继电器（M）? 特殊辅助继电器触点型特殊辅助继电器M8000：运行监视器（在PLC运行中接通）M8002：初始脉冲（仅在运行开始时瞬间接通）M8011：产生10ms时钟脉冲的特殊辅助继电器。线圈型特殊辅助继电器M8033：PLC停止时保持输出映像存储器和数据寄存器内容。 M8034：将PLC的输出全部禁止。 M8039：PLC按D8039中指定的扫描时间工作4.2.3状态寄存器（S）? 它用来记录系统运行中的状态，与步进顺控指令STL配合应用 ? 状态寄存器与辅助继电器一样有无数的动合和动断触点 ? 状态寄存器不与步进顺控指令STL配合使用时，可作为辅助继电器M使用? FX2N系列可通过程序设定将S0～S499设置为有断电保持功能的状态器4.2.3状态寄存器（S）?状态有五种类型：初始状态S0～S9共10点 回零状态S10～S19共10点 通用状态S20～S499共480点 保持状态S500～S899共400点报警用状态S900～S999共100点4.2.4定时器（T）? FX2N系列中定时器时可分为通用定时器和积算定时器。?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。4.2.4定时器（T）?通用定时器的特点是不具备断电保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。? 通用定时器（T0～T245）100ms定时器T0～T199共200点，设定范围0.1～ms定时器T200～T245共46点，设定范围0.01～327.67s。4.2.4定时器（T）? 积算定时器具有计数累积功能? 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。 ? 积算定时器（T246～T255） 1ms定时器T246～T249共4点，设定范围0.001～32.767s 100ms定时器T250～T255共6点，设定范围为0.1～3276.7s4.2.4 定时器（T）积算定时器当X0接通时，T253当前值计数器 开始累积100ms时钟脉冲的个数。 当PLC电源经t0后断开，而T253尚 未计数到设定值K345，则当前计 数值保留。 电源接通并使X0再次接通后， T253从保留的当前计数值开始继 续累积。 经过t1时间，当前计数值达到 K345时，定时器的常开触头T253 接通，使线圈Y0接通。 累积总时间为345×0.1s=34.5s。 当复位输入X1接通时，定时器才 复位，当前值变为0，常开触头也 随之复位。4.2.5计数器（C）? FX2N系列计数器分为内部计数器和高速计数器两类 ? 内部计数器是在执行扫描操作时对内部信号（如X、Y、M、S、T等）进行计数 16位增计数器（C0～C199） 共200点 ，其中C0～C99为 通用型，C100～C199共100点为断电保持型32位增/减计数器（C200～C234） 共有35点，其中 C200～C219（共20点）为通用型，C220～C234（共15 点）为断电保持型。4.2.5计数器（C）16位增计数器X0为复位信号，当X0为0N时 C0复位为零开始进入计数状态。 Xl是计数输入，每当X1接通一 次计数器当前值增加1。 若计数器计数设定为10，则计 数当前值到达10后计数器C0的 常开触头接通，使线圈Y0接通。 即使输入X1再接通，计数器的 当前值也保持不变直至复位输 入X0再次接通，执行RST复位 指令为止。4.2.5计数器（C）32位增/减计数器? X10控制M8200实现计数方式选择，若X10闭合，为减 计数方式。 ? X12为计数输入，C210的设 定值为5。 ? X10断开，控制M8200为 OFF，置为加计数方式。 ? 当X12计数输入累加至5时， 计数器的常开触头C200接 通，输出继电器线圈Y0通 电。4.2.5计数器（C）32位增/减计数器? 当前值大于5时计数器仍为ON状态，只有当 前值由减至4时，计数 器才变为OFF，输出保 持为OFF状态。 ? 复位输入X11接通时， 计数器的当前值为0， 输出触点也随之复位。4.2.6数据寄存器（D）? 通用数据寄存器（D0～D199）只要不写入其它数据，已写入的数据不会变化。但是PLC状态由 运行→停止时，全部数据均清零。 只要不改写，原有数据不会丢失。? 断电保持数据寄存器（D200～D7999）? 特殊数据寄存器（D8000～D8255）这些数据寄存器供监视PLC中各种元件的运行方式用 用于改变元件的编号（变址）。变址寄存器可以像其它数据寄存 器一样进行读写? 变址寄存器（V/Z）4.2.7指针（P、I）? 作用：指示分支指令的跳转目标和中断程序的入口标号。 ? 分类 分支用指针 输入中断指针 定时中断指针 记数中断指针。指针（P、I）? 分支用指针共128点分支用指针。它用来指示跳转指 令（JUMP）的跳转目标或子程序调用指 令（CALL）调用子程序的入口地址。 ?中断指针 中断指针是用来指示某一中断程序的入 口位置。执行中断后遇到IRET（中断返 回）指令，则返回主程序。中等职业教育机电技术应用专业规划教材《电气控制与PLC应用技术》电子教案丛书主编主 编 伍金浩李乃夫曾庆乐第5章 FX2N系列PLC指令系统PLC指令系统优点 用软件编程逻辑代替传统的硬布线逻辑 实现控制作用。 PLC的编程语言面向被控对象、面向操作 者，易于为熟悉继电器控制电路的电气 技术人员理解和掌握。第5章 FX2N系列PLC指令系统PLC的编程语言种类 ? 顺序功能图 ? 梯形图语言（最常用） ? 功能块图 ? 指令表（常用） ? 结构文本5.1.1梯形图语言? PLC的梯形图与继电器控制系统的梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符 号及表达式上有一定的区别。5.1.1梯形图语言? ? ? ?左右两条垂线称作左母线和右母线。 串联作为逻辑串联相当于“与” 并联作为逻辑并联相当于“或” 在A、B接通或C、D触点接通后，线圈M才能被激励5.1.2指令表语言? 可编程控制器的最基础的编程语言。 ? 所谓指令表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种 操作功能。5.1.3顺序功能（状态转移）图语言? 用顺序功能流程图来表达一个顺序控制过程。 ? 可以通过控制过程进行控制，并显示该 过程的状态。将用户应用的逻辑分成状 态和转移条件，来代替一个长的梯形图 程序。 ? 这些状态和转移条件的显示可以看到在 某一定时间中机器处于什么状态。5.2基本指令及编程方法? 基本指令共 27 条 ? 可用于编制基本逻辑控制、顺序控制等中等规模的用户程序，也是复杂综合系统的基础指令。 ? 基本指令一般由指令助记符和操作数两部分组 成。 ? 助记符为指令英文的缩写 ? 操作数表示执行指令的对象，通常为各种软元 件的编号或寄存器的地址。5.2.1LD、LDI和OUT指令LD（读取）：用于常开接点接到母线上的逻辑运 算起始。 LDI(读取反)：用于常闭接点接到母线上的逻辑运算起始。指令格式：LD程序步为1元件号；LDI元件号其操作元件包括X、Y、M、S、T、C。另外，与后续的ANB指令组合，在分支点处也可使用。5.2.1LD、LDI和OUT指令指令格式：OUT 元件号其操作元件包括Y、M、S、T、C对输入继电器不能使用，并行输出可多次使用OUTY、 M：程序步为1 特 M：程序步为2 T：程序步为3 16bit，程序步为3 C：32bit，程序步为55.2.1LD、LDI和OUT指令当输入继电器X000的动合 触点(与X001动合触点都) 闭合时，PLC执行OUT Y000指令，输出继电器 Y000的线圈被驱动，其动 合触点闭合，动断触点断 开。或X001动断触点闭合 时（非动作），输出继电 器Y001的线圈被驱动。5.2.2AND指令和ANI指令AND，与指令，用于单个常开接点的串联 ANI，与非指令，用于单个常闭接点的串联指令格式：AND 元件号；ANI 元件号其操作元件包括 X、Y、M、S、T、C 程序步为1 AND与ANI这两条指令可以多次重复使用5.2.2AND指令和ANI指令当X000动合触点与 X001动合触点都闭合 时，输出继电器Y000 的线圈才被驱动。当X002动合触点闭合， 同时X003动断触点也 闭合（非动作）时， 输出继电器Y001的线 圈才被驱动。5.2.3OR指令和ORI指令OR，或指令，用于单个常开接点的并联 ORI，或非指令，用于单个常闭接点的并联指令格式：OR程序步为1说明： (1)元件号；ORI元件号其操作元件包括 X、Y、M、S、T、COR、ORI指令用于单个触点的并联连接指令(2) 两个以上接点串联连接电路块并联连接时，要用后述的ORB指令(3) OR、ORI是从该指令的当前步开始，对前面的LD、LDI指令并联连 接的, 并联的次数无限制5.2.3OR指令和ORI指令? 输入继电器X000和X001的逻辑关系是“或”逻辑。当 X000动合触点或X001动合触 点中有一个是闭合时，输出 继电器Y001的线圈就被驱动。? 辅助继电器M1和定时器T1的动断触点的逻辑关系也是 “或”。当辅助继电器M1的 动合触点闭合或定时器T1的 动断触点闭合时，输出继电 器Y000的线圈被驱动。5.2.4END指令? END 指令（结束指令）：结束指令。功能：程序结束标示。 END 指令没有操作 数。 ? 程序最后写入 END 指令，则 END 指令 以后的程序不再执行，直接输出处理。5.2.5ANB指令两个或两个以上接点并联的电路称为并联电路块，分支 电路并联电路块与前面电路串联连接时，应使用ANB指令。 指令格式：ANB无操作元件程序步为1ANB指令简称与块指令 分支的起点用LD、LDI指令并联电路块结束后，使用ANB指令与前面电路串联。5.2.5ANB指令并联块单个元件并联 用AND指令 块串接5.2.5ORB指令两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联 电路块。对串联电路块并联连接时，有：指令格式：ORB无操作元件 程序步为1 (1)分支开始用LD、LDI指令，分支终点用ORB指令。(2)ORB指令为无目标元件，它不表示触点。 (3)可以看成电路块之间的一段连接线。5.2.5ORB指令ORB串联电路块 并联连接串联电路块ORB指令相当 一段连线5.2.6多路输出指令 1. MPS/MRD/MPP指令? 多路输出是指一个触点或触点组控制多个逻辑行的梯形图结构。 ? MPS：入栈指令。功能：记忆到MPS为止的状 态。 ? MRD：读栈指令。功能：读出用MPS指令记忆 的状态。 ? MPP：出栈指令。功能：读出用MPS指令记忆 的状态。 并清除这些状态。5.2.6多路输出指令 1. MPS/MRD/MPP指令MPSMRDMPPMPS、MRD、MPP 指令不带元件编号，都是独立指令。MPS 和 MPP 指令必须成对使用，而且连续使用应少于 11 次。5.2.6多路输出指令 2.MC／MCR指令? MC 指令（主控指令）通过 MC 指令的操作元件Y或M的动合触点将左 母线临时移到一个所需的位置，产生一个临时 左母线，形成一个主控电路块。? MCR 指令（主控复位指令）取消临时左母线，即将左母线返回到原来位置， 结束主控电路块。 MCR 指令是主控电路块的终点。5.2.6多路输出指令 2.MC／MCR指令5.2.7SET指令和RST指令? SET指令（置位指令）其功能是：动作保持(相当于继电器系统的自锁功能)? RST指令（复位指令）其功能是：消除动作保持5.2.7SET指令和RST指令X1 X2 Y05.2.8PLS指令和PLF指令? PLS指令（上升沿脉冲指令）其功能是：在输入信号的上升沿产生脉冲输出. ? PLF指令（下升沿脉冲指令）其功能是： 在输入信号的下降沿产生脉冲输出。5.2.8PLS指令和PLF指令X1X2 扫描周期M1 扫描周期 M25.2.9NOP指令? NOP指令是一条空操作指令，用于程序的修改。其无操作数。用NOP指令取代 已写入的指令，可以改变电路。执行程 序全清操作后，全部指令都变成NOP。5.3步进指令及编程方法? FX系列PLC除20条基本指令外，还有两条功能很强的步进顺控指令，简称步进 指令。 ? 采用步进指令编程，方法简单，思路清 晰，规律性较强，工作效率高，给调试、 修改程序带来很大的方便，可以解决较 复杂的顺序控制问题。5.3.1顺序控制及状态流程图? 顺序控制：就是按照生产工艺所要求的动作规律，在各个输入信号的作用下，根据内部的状 态和时间顺序，使生产过程的各个执行机构自 动地、有秩序地进行操作 ? 在顺序控制中，生产过程是按顺序、有步骤地 连续工作，因此，可以将一个较复杂的生产过 程分解成若干步骤，每一步对应生产过程中一 个控制任务，也称一个工步（或一个状态）。 在顺序控制的每个工步中，都应含有完成相应 控制任务的输出执行机构和转移到下一工步的 转移条件。顺序控制特点：? （1）每个工步（或状态）都应分配一个状态控制元件，确保顺序控制能按控制要求顺序进 行。 ? （2）每个工步（或状态）都具有驱动负载的 能力，能使该工步的输出执行元件动作。 ? （3）每个工步（或状态）在转移条件满足时， 都会转移到下一个工步，而上一工步自动复位。状态流程图? 状态流程图就是用状态来描述控制任务和过程的流程图。? 一个完整的状态必须包括：该状态的控制元件 该状态所驱动的负载 向下一个状态转移的条件 向下一个状态转移的方向状态流程图状态20 ? 当状态继电器S20接通时，顺序控制 ? 状态20时输出信号 状态21状态转移的条件???进入该状态。 输出继电器Y000被驱动，SET指令使 Y001置位，定时器线圈被驱动，开始 定时。 当1s的延时时间一到，T0动合触点闭 合。 如果X000动合触点也闭合，则转移到 下一步的条件满足，顺序控制将由 S20状态转移到S21状态。 S20状态将自动复位，该状态下的动 作停止，Y000和T0随之复位，Y001 由于SET指令的作用，仍保持接通。 用RST指令才能复位。5.3.2 步进顺控指令? STL指令将步进触点接到左母线。 STL指令的操作数是状态继电器S。? RET指令使副母线返回到原来左母线的位置。 状态程序的结尾必须使用RET指令。 RET指令没有操作元件。3.步进指令使用说明? 步进触点与左母线相连时，具有主控和跳转作用。 ? 状态继电器的S0～S999，只有在使用SET指令以后才????具有步进控制功能，提供步进触点。 顺控程序在不同的步可多次驱动同一线圈。 状态转移过程中，会出现在一个扫描周期的时间内两 个状态同时动作的可能。因此，在两个状态中不允许 同时动作的负载之间必须有联锁措施。 状态继电器使用时可以按编号顺序使用，也可以任意 选择使用，但不允许重复使用。 在状态内的副母线将LD、LDI指令写入后，对不需要 触点控制的直接输出就不能再编程。4.状态流程图与梯形图的转 换? 首先要注意初始状态的进入条件。初始状态一般由控制系统的结束状态进入， 以实现顺序控制系统连续循环动作的要 求。 ? 在PLC初次上电时，必须采用其他的方 法预先驱动初始状态，使之处于工作状 态。5.步进指令的编程方法（1）分配PLC的输入点和输出点，列出输入点和 输出点分配表。 （2）画出PLC的外部接线图。 （3）根据控制要求，画出顺序控制的状态流程 图。 （4）根据状态流程图，画出相应的梯形图。 （5）根据梯形图写出对应的指令语句表。 （6）输入程序，调试运行。小车送料运行过程? 小车可以在A、B两地之间前进和后退，在A、B两地分别装有后限位开关和前限位开关。小车到达B 处停车，延时1min后返回。当小车处于A处时，按 下起动按钮SB1，小车由初始状态向前运动。小车 前进到前限位时，前限位开关SQ1闭合，小车暂停 卸料，延时1min后小车后退，小车后退到后限位 时，后限位开关SQ2闭合，小车暂停装料，延时 1min后小车又开始前进，如此循环工作下去。后退 前进A（后限位）B（前限位）状态流程图输入 输出起动按钮行程开关 行程开关SB1SQ1 SQ2X000X001 X002前进接触器后退接触器KM1KM2Y001Y002初始化脉冲M8002，进入初始状态S0 按下起动按钮X000，进入前进运行状态S20,驱 动前进接触器Y001。到前限位行程开关SQ1处X001动作 进入延时工作状态S21 定时器T1线圈开始计时 时间到，状态S21转移到S22 后退运行状态 ，驱动后退接触器Y002后退到后限位行程开关SQ2处X002动作 进入延时工作状态S23 ，T2线圈开始计时 时间一到，其动合触点T2闭合，状态S23转移到S20小车送料运行指令5.3.3多流程步进顺序控制? 多流程的顺序控制是具有两个以上的顺序动作的过程，其状态流程图也具有两 个以上的状态转移支路。 ? 常见的有选择性分支与汇合、并行性分 支与汇合、选择性分支与并行性分支的 组合、跳转与循环1.选择性分支与汇合? 从多个分支流程中选择其中一个分支流程的状态流程图称为选择性分支状态流程图。状态流程图中，状态S20只能从两个分支 流程中选择一个分支流程转移，具体向 哪一个分支转移，由转移条件决定。 当X001接通时, S20转移S21 分支 流程 当X004接通时， S20转移S31分支 流流程当X003或X006接通时，在S40汇合1.选择性分支与汇合分支汇合2．跳转与循环? 当转移条件满足时，程序跳过几个状态继续执行以后的程序，称为跳转。 ? 通过跳转，再次执行已经执行过的程序， 称为循环。 ? 跳转与循环使用OUT指令驱动状态元件。1.跳转? 当X001接通时，按顺序执行。 ? 当X004接通时，状态 S20转移S23，跳过状态 S21和状态S22，实现了 跳转功能。2.循环? 状态S22置位后，当转移条件X004接通时， 状态S22转移到状态 S20，重复执行状态 S21和状态S22的动作， 实现了循环功能。5.4 功能指令及编程方法? 条件跳转指令CJ ? 子程序调用CALL与子程序返回指令SRET ? 主程序结束指令FEND ? 警戒时钟指令WDT ? 循环指令FOR 、NEXT ? 比较指令CMP ? 传送指令MOV ? 加法指令ADD与减法指令SUB ? 乘法指令MUL与除法指令DIV5.4.1 功能指令的基本格式? FX2N系列PLC的功能指令由功能号、助记符和操作数三部分组成 ? 功能号：每一条功能指令均有一个功能号，功能指令按功能FNC00～FNC249编号。用手持编程器进行功能指令输入时只要按 FNC键再加编号? 助记符：根据功能命名指令，助记符就是其英文名称或缩写 ? 操作数：大多数功能指令都有1到4个操作数，是功能指令涉及或产生的数据，分为用于说明指令的源操作数（用S表示）、目标 操作数（用D表示）和用于表示常数的其他操作数（用n或m表 示）。5.4.2 功能指令的执行形式? FX2N系列PLC的功能指令执行形式有连续执行型和脉冲执行型两种。 ? 对连续执行型指令，当执行条件满足时，则每 一扫描周期指令均被执行； ? 对脉冲执行型指令，当执行条件由不满足到满 足时，仅执行一次。对不需要每个扫描周期都 执行的指令，用脉冲执行方式可缩短程序处理 时间。 ? 功能指令执行形式的表示方法：指令助记符的 后面没有“P‖是连续执行型指令，指令助记符 的后面有“P‖是脉冲执行型指令。5.4.3 功能指令的数据长度? 功能指令根据处理数据的长度分为16位指令和32位指令。 ? FX系列PLC中数据寄存器D、计数器C0～C199 的当前值寄存器存储的都是16位的数据。每位 都只有“0‖或“1‖两个数值。 ? FX系列PLC中相邻两个数据寄存器可以组合起 来，存储32位的数据。其中32位指令用D表示， 无D表示16位指令。如DADD表示32位加法指 令。5.4.4 操作数的数据形式? 功能指令操作数的数据形式可以是位元件、位元件组、字元件。 ? 位元件：一个二进制数据位，具有“1‖ 和“0‖两种数值，可对应继电器“ON‖和 “OFF‖两种状态，因此也称为“软继电 器”。5.4.4 操作数的数据形式? 位元件组合：将4个顺序的位元件组合为一操作单元，称为位元件组，用KnP的形 式表示连续的位元件组，P为位元件的首 地址，n为组数。例如K2M0表示由M0～ M7组成的两个位元件组。通常在使用位 元件组时，X和Y位元件的首地址最低位 设为0，例如K1X0、K4X10、K3Y20等。5.4.4 操作数的数据形式? 字元件：16个二进制数据位组成一个字元件，也称为单字元件，例如：D、T、C、V和Z相邻 的两个单字元件可构成双字元件（对32个二进 制数据位进行处理）。当指令对双字元件进行 操作时，在指令格式中，须在助记符的前面加 “D‖表示。 ? 功能指令的操作数也可以是指针寄存器、十进 制常数K或十六进制常数H。5.4.5 变址寄存器? FX系列PLC内部有两个变址寄存器V和Z，和普通的数据寄存器一样，是进行数据 读写的16位数据寄存器。变址寄存器在 传送、比较等功能指令中，用来修改操 作对象的元件号5.4.6 常用功能指令介绍1．条件跳转指令CJ? CJ：连续执行型条件跳转指令 ? 功能：用于跳过顺序执行程序中的某一部分，达到控? ? ? ?制程序流程的目的。 编号为FNC00。 操作数为Pn。跳转指针P指出了程序跳转的目的地。 可有128点指针(P0～P127)。 条件跳转指令脉冲执行型表示为CJP。1．条件跳转指令CJ? X000断开，