电气控制电子教案

1、学习好资料欢迎下载电气控制与PLC教案南昌大学信息工程学院电气工程及其自动化系万晓枫教授2013.9.2第一章常用低压电器【掌握内容】1. 电器：概念；分类2. 接触器：结构和工作原理；分类及特点；主要技术参数。3. 继电器：概念；电压、电流继电器；中间继电器及固态继电器；时间继电器；热继电器； 速度继电器。4. 熔断器：原理及特性；主要技术参数；选择原则。5低压隔离器：原理及分类；技术参数。6低压断路器：原理及分类；技术参数。7.主令电器：按钮；行程开关、接近开关和光电开关；凸轮控制器与主令控制器；万能转 换开关。【教学目标】1. 掌握电器相关的基本概念。2. 掌握几种常用低压电器【教学手段

2、】课堂讲授，辅以多媒体电子课件【教学过程】第一节概述一 电器1定义：电器对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用，在电 力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用极为广泛。2学习掌握电器的原因：继电器、接触器等工业电器为基础的电气控制技术具有相当重要的 地位；掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术所必需的基础。二分类按工作电压：高压、低压。按动作原理：手动、自动。安用途：控制、配电、主令、保护、执行。第二节接触器一结构和工作原理1结构：一般由电磁机构、触点、灭弧装置、释放弹簧机构、支架与底座等几部分组成。2工作原理：根据电磁原理工作：当电磁线圈通电后，线圈电流产

3、生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线 圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下降放，使触点复原，即常开触点断开，常 闭触点闭合。二分类及特点1交流接触器：交流接触器线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。2直流接触器：直流接触器线圈通以直流电流，主触点接通、切断直流主电路。三主要技术参数：线圈电压、主触点额定电流、主触点额定电压、辅助触点额定电流、辅 助触点对数、接触器极数以及接触器的机械寿命和电寿命等。四选择原则：1接触器的使用类别应与负载性质相一致，控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负载则选用直流接触器。2主触点

4、的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。3主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。4接触器主触点的额完工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变。5吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压 85%及以上时应能可靠地吸合。6主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要。第三节继电器一继电器特性及其分类1原理：主要用于控制与保护电路中作信号转换用。具有输入电路（又称感应元件）和输出电路（又称执行元件），当感应元件中的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某 一定值时继电器动作，执

5、行元件便接通和断开控制回路。2分类：常用的有电流继电器、 电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、 压力、计数、频率继电器等等。3特性：继电特性曲线。4参数：返回系数、吸合时间、释放时间。二电压、电流继电器过电流继电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器。三 中间继电器与固态继电器1中间继电器：当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用；当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。2固态继电器：由固体半导体元件组成的无触点开关器件；4端有源器件；四时间继电器1原理：感应元件

6、接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。2按延时方式分类： 通电延时型、断电延时型和带瞬动触点的通电（或断电）延时型继电器。3按工作原理分类：空气阻尼式、电动式和电子式等。4触点类型：常开延时闭合触点、常闭延时断开触点、常开延时断开触点和常闭延时闭合触 点4类。五热继电器1定义：专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，以防止电动机过热而烧毁的保护电器。2组成：双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置及手动复位装置等组成。3原理4参数：热继电器额定电流、相数、热元件额定电流、整定电流及调节范围等。六速度继电器1作用：用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反

7、接制动转速过零时，自动切除反相序电源。2组成：转子、圆环（笼型空心绕组）和触点三部分组成。3原理第四节熔断器一作用：供电电路和电气设备的短路保护。二组成：由熔体和安装熔体的外壳两部分组成。三 原理：通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量 使熔体某处熔化而切断电路，从而保护了电路和设备。四特性：保护特性曲线五选择第五节低压隔离器一作用：在电源切除后，将电路与电源明显地隔开，以保障检修人员的安全。二 类型：低压刀开关、熔断器式刀开关和组合开关三种。三刀开关四熔断器式刀开关五组合开关第六节低压断路器一作用：用来分配电能，不频繁地起动异步电动机，对电源电路及电动机等实行

8、保护。功 能相当于熔断器式断路器与过电流、欠电压、热继电器等的组合。二 组成：主要由触点和灭弧装置、各种可供选择的脱扣器与操作机构、自由脱扣机构三部 分组成。三 参数：额定工作电压、壳架额定电流等级、极数、脱扣器类型及额定电流、短路分断能 力等。第七节主令电器一概述1定义：用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器。2类型：按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器、脚踏开关等。 二按钮1结构组成：常闭触点、常开触点、桥式触点、弹簧、按钮帽。2颜色规定3结构型式 三行程开关1作用：用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短。2分类：按外壳防护形式：开启式、防护式及防尘式；按动作速度

9、：瞬动和慢动（蠕动）；按复位方式：自动复位和非自动复位；按接线方式：螺钉式、焊接式及插入式；按操作形式：直杆式（柱塞式）、直杆滚轮式（滚轮柱塞式）、转臂式、方向式、叉式、铰链 杠杆式等；按用途：一般用途行程开关、起重设备用行程开关及微动开关等。四接近开关1原理：非接触式的检测装置，当运动着的物体接近它到一定距离时，它就能发出信号，从而进行相应的操作。2分类：高频振荡型、霍尔效应型、电容型、超声波型等。3参数：动作距离、重复精度、操作频率及复位行程等。 五光电开关1原理：通过光的发射和接收实现非接触式位置检测装置。2分类：对射式和反射式。六凸轮控制器1作用：用于起重设备和其他电力拖动装置，以控制

10、电动机的起动、正反转、调速和制动。2结构组成：主要由手柄、定位机构、转轴、凸轮和触点组成。3原理：转动手柄时，转轴带动凸轮一起转动，转到某一位置时，凸轮顶动滚子，克服弹簧压力使动触点顺时针方向转动，脱离静触点而分断电路。 在转轴上叠装不同形状的凸轮，可以使若干个触点组按规定的顺序接通或分断。七主令控制器1作用：由主令控制器的触点来控制接触器，再由接触器来控制电动机。2结构组成：与凸轮控制器相似，与控制屏相配合。八万能转换开关1作用及原理：由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器，借助于不同形状的凸轮使其触点按一定的次序接通和分断，它能转换多种和多数量的电气控制电路。2转换开关定位特征3

11、转换开关接线图第二章 电气图及电气控制基本控制电路【课时安排】2.1电气图的基本知识25分钟2.2电气图纸规范25分钟2.3三相异步电动机基本控制电路2学时2.4双速电动机高低速控制电路25分钟2.5液压系统的电气控制25分钟2.6控制电路的其他基本环节1学时总计5学时【掌握内容】1. 电器图形符号与文字符号，电气图的基本知识2. 三相异步电动机起动、停止控制电路；正、反转控制电路；制动控制电路；点动、联锁、 多点控制等基本控制电路环节3. 多速电动机控制电路【了解内容】1. 电气图纸相关规范2. 液压系统电气控制技术【教学目标】1. 掌握电气控制电路图的相关知识2. 掌握三相异步电动机的基本

12、控制电路环节【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体电子课件【教学过程】第一节电气图的基本知识一概述1电气图：用电气图形符号绘制的图。是电工领域中最主要的提供信息方式，它提供的信息内容可以是功能、位置、设备制造及接线等。2电气图的类型：系统图与框图、电路图、接线图与接线表、功能表图、逻辑图、位置图等。 根据其所表达信息的类型和表达方式而确定。3电气控制系统图：根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法 绘制，表达设备电气控制系统的组成结构，工作原理及安装、调试、维修等技术要求的工程图。4电气控制系统图种类：电路图（电气原理图）、电气接线图、电器元件布置图。二电气图形符号与文字符号1

13、电气图形符号：由符号要素、限定符号、一般符号以及常用的非电操作控制的动作符号（如机械控制符号等），根据不同的具体器件情况组合而成。2电气文字符号：分为基本文字符号和辅助文字符号。基本文字符号有单字母符号和双字母符号。单字母符号表示电气设备、装置和元器件的大类；双字母符号由一个表示大类的单字 母与另一表示器件某些特性的字母组成。辅助文字符号用来进一步表示电气设备、装置和元器件的功能、状态和特征。3常用电气图形符号与文字符号示例。三电气原理图1形式与作用：根据电气控制系统的工作原理， 采用电器元件展开的形式绘制的。 不按电器 元件实际布置绘制，而是根据电器元件在电路中所起的作用画在不同的部位上，用

14、于分析研究系统的组成和工作原理，并为寻找电气故障提供帮助，同时也是编制电气接线图的依据。2组成：主电路：设备的驱动电路，包括从电源到用电设备的电路，是强电流通过的部分。控制电路：由按钮、接触器和继电器的线圈、各种电器的常开、常闭触点等组合构成的控制 逻辑电路，实现所需要的控制功能，是弱电流通过的部分。辅助信号指示电路。保护电路。3绘制方法水平布置时，电源线垂直画，其他电路水平画，控制电路中的耗能元件（如接触器的线圈） 画在电路的最右端。垂直布置时，电源线水平画，其他电路垂直画，控制电路的耗能元件画在电路的最下端。主电路采用粗实线。控制电路和其他辅助的信号指示及保护电路采用细实线。所有电器元件不

15、画出实际的外形图，采用国家标准规定的图形符号和文字符号表示。 同一电器的各个部件可根据需要画在不同的地方，但必须用相同的文字符号标注。多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号加以区分。4常用器件状态表示继电器和接触器的线圈在非激励状态。断路器和隔离开关在断开位置。零位操作的手动控制开关在零位状态，不带零位的手动控制开关在图中规定的位置。机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力状态。保护类元器件处在设备正常工作状态，特别情况在图样上加以说明。5标注：元器件的数据和型号， 一般用小号字体标注在电器元件符号的附近，需要标注的元器件的数量比较多时，可以采用设备表的形式统一给出。四电器元件布置图

16、1作用：用来表明电气设备上所有电器和用电设备的实际位置，是电气控制设备制造、 装配、调试和维护必不可少的技术文件。2内容：控制柜与操作台（箱）内部布置图以及控制柜与操作台（箱）面板布置图。3绘制方法：控制柜与操作台（箱）等设备的外形轮廓用细实线绘出。可见的和需要表达清楚的电器元件及设备，用粗实线绘出其简单的外形轮廓，并标明其实际的安装位置。电器元件及设备代号必须与有关电路图和设备清单上所用的代号相一致。五电气接线图1作用：表示电气设备或装置连接关系的简图，主要用于电气设备安装接线、线路检查、线 路维修和故障处理。2内容：电气设备和电器元件的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线类型、导线截

17、面积、屏蔽和导线绞合等情况。第二节电气图纸规范一图幅尺寸二图框线三图幅分区四标题栏五图线六字体七尺寸标注及比例八注释、详图及技术数据表示第三节 三相异步电动机基本控制电路一、起动、停止控制电路笼型三相异步电动机的起动、停止控制电路是应用最广泛的、也是最基本的控制电路， 主要有直接起动和降压起动两种方式。1 直接起动控制电路一些控制要求不高的简单机械，如小型台钻、砂轮机、冷却泵等常采用开关直接控制电动机起动和停止。它适用于不频繁起动的小容量电动机，不能远距离控制和自动控制。2. 降压起动控制电路较大容量的笼型异步电动机一般都采用降压起动的方式起动，具体实现的方案有：定子串电阻或电抗器降压起动、星

18、一三角变换降压起动、自耦变压器降压起动、 延边三角形降压起动等。二、正、反转控制电路只要把电动机定子三相绕组所接电源任意两相对调，改变电动机的定子电源相序，就可改变电动机的转动方向。三、电动机制动控制电路制动停车的方式有两大类：即机械制动和电气制动。机械制动采用机械抱闸、液压或气 压制动；电气制动有反接制动、能耗制动、电容制动等，其实质是使电动机产生一个与转子原来的转动方向相反的制动转矩。第四节 双速电动机高低速控制电路与普通电动机不同的是，变速电动机的定子备有多组绕组，改变其接法，就可改变电动机的磁极对数从而改变其转速。这里只讨论双速电动机的变速控制方法。第五节液压系统的电气控制在生产的许多

19、领域广泛采用液压传动或气压传动系统，完善、可靠的电气控制电路是发 挥其作用的基础。液压传动系统易获得较大的力矩，运动传递平稳、均匀，准确可靠，控制 方便，易实现自动化。1 液压动力头控制电路动力头是既能完成进给运动，而且又能同时完成刀具切削运动的动力部件。液压动力头的自动工作循环是由控制电路控制液压系统来实现的。自动工作方式：(1)动力头原位停止(2)动力头快进(3) 动力头工进(4)动力头快退手动工作方式。2半自动车床刀架纵进、横进、快退控制电路第六节控制电路的其他基本环节一、点动控制点动指的是，按住按钮时电动机转动工作，手放开按钮时，电动机即停止工作。点动 常用于生产设备的调整，如机床的刀

20、架、横梁、立柱的快速移动，机床的调整对刀等。二、联锁与互锁1 联锁在机床控制电路中，经常要求电动机有顺序的起动，如某些机床主轴必须在液压泵工作 后才能工作；龙门刨床工作台移动时，导轨内必须有足够的润滑油；铳床的主轴旋转后，工 作台方可移动等，这些都要求有联锁关系。2. 互锁互锁实际上是一种联锁关系，其所以这样称谓，是为了强调触点之间的互相作用。3. 多点控制在大型机床设备中，为了操作方便，常要求能在多个地点进行控制。例如把起动按钮并联连接，停止按钮串联连接，分别安置在三个地方，就可三地操作。4工作循环自动控制(1) 工作台的正反向自动循环控制许多机床的自动循环控制都是靠限位控制来完成的。某些机

21、床的工作台要求正反向运动自动循环。(2) 动力头的自动循环控制它是由限位开关按行程来实现动力头的往复运动的。第三章电气控制电路实例分析【课时安排】3.1卧式车床的电气控制电路50分钟学时3.2Z 430型摇臂钻床的电气控制电路25分钟3.3组合机床电气控制电路25分钟总计2学时【掌握内容】.卧式车床的电气控制电路【了解内容】1. Z 430型摇臂钻床的电气控制电路2. 组合机床电气控制电路【教学目标】1. 掌握典型系统的电气控制电路【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体电子课件【教学过程】第一节卧式车床的电气控制电路卧式车床是机床中应用最广泛的一种，它可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹。一

22、、CW6163B型万能卧式车床的控制电路CW6163 B型万能卧式车床床身最大工件的回转半径为630 mm，工件的最大长度可根据床身的不同分为 1500 mm或3000 mm两种。1. 主电路介绍主电路的组成及工作原理2控制、照明及显示电路介绍控制电路的组成及工作原理二、C616卧式车床的电气控制电路C616卧式车床属于小型车床，床身最大工件回转半径为160 mm，工件的最大长度为500mm。1. 主电路介绍主电路的组成及工作原理2控制、照明和显示电路介绍控制电路的组成及工作原理三、C650卧式车床的电气控制电路C650卧式车床属于中型车床，床身的最大工件回转半径为1020mm，最大工件长度为

23、3000mm。1. 主电路介绍主电路的组成及工作原理2控制电路介绍正反转控制电路的组成及工作原理、主轴电动机的反接制动控制第二节Z3040型摇臂钻床的电气控制电路钻床可以进行多种形式的加工，如；钻孔、镗孔、铰孔及攻螺纹。因此要求钻床的主轴 运动和进给运动有较宽的调速范围。1. 主电路介绍主电路的组成及工作原理2控制、照明和显示电路介绍控制电路的组成及工作原理。(1) 主电动机的旋转控制摇臂的升降控制(3) 立柱和主轴箱的松开与夹紧控制第三节X62W万能升降台铳床电气控制电路铳床的种类很多，有立铳、卧铳、龙门铳和仿形铳等。它们的加工性能及使用范围各不 相同，本节以X62W万能铳床为例，分析中小型

24、铳床电气控制电路的特点。一、电气电路概述该铳床由三台异步电动机拖动，M1为主轴电动机(功率为 7.5kW、1450 r/min ),通过开关SA5改变电源相序实现主轴正、反两个方向旋转。二、控制电路1. 主电动机的控制电路(1) 主电动机的起动(2) 主电动机的制动(3) 主轴变速时的瞬时点动(4) 主轴换刀制动 2进给运动的控制(1) 工作台的左右(纵向)运动工作台上、下（垂直）运动和前、后（横向）运动第四章电气设计与CAD【课时安排】4.1电气控制电路设计基础2学时4.2机床电气控制电路设计举例30分钟4.3电气设计的内容20分钟4.5计算机辅助设计通用 CAD绘图20分钟4.6电气专业设

25、计CAD软件30分钟总计4学时【掌握内容】1. 电气控制电路设计方法2. CAD软件的使用【了解内容】1. 电气控制电路设计原则。2. CAD软件系列。【教学目标】1. 掌握电气控制电路设计步骤及方法。2. 掌握CAD软件的使用。【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体电子课件【教学过程】第一节电气控制电路设计基础一、电气控制系统设计的基本内容和原则（一）电气控制系统设计的基本内容（二）电力拖动方案确定的原则1. 无电气调速要求的生产机械2 .要求电气调速的生产机械3 .电动机调速性质的确定（三）控制方案确定的原则二、电气控制电路设计方法（一）控制电路设计要求4.电路的完善（二）控制电路设计方法1主电

26、路设计2控制电路设计3 联锁与保护环节设计（三）控制电路设计时应注意的问题三、电气控制电路设计中元器件的选择（一）电动机的选择1 .电动机功率的选择2. 电动机额定电压的选择3. 电动机额定转速的选择4. 电动机结构型式的选择5笼型异步电动机有关电阻的计算（二）常用低压电器的选择1接触器的选用2 继电器的选择3 熔断器的选择4. 其他电器的选择四、电气控制系统中的保护环节（一）短路保护（二）过电流保护（三）过载保护（四）失电压保护（五）欠电压保护第二节 机床电气控制电路设计举例 设计CW6163型卧式车床的电气控制电路。一、机床电气传动的特点及控制要求二、电气控制电路设计1 主回路设计2. 控

27、制电路设计3 信号指示与照明电路5 绘制电气原理图4 控制电路电源三、选择电气元件四、制定电气元件明细表五、绘制电气安装接线图第三节电气设计的内容一、设计说明书设计说明书在三个阶段各不相同。（一）方案设计阶段（二）初步设计阶段（三）施工图设计阶段二、设计计算书三、设计图样第四节 电气设计CAD一、CAD的基本概念1. CAD的概念 2. CAD的发展 3. CAD的功能二、硬件系统图形硬拷贝设备1 主机系统2 图形输入设备3 图形显示设备4.三、软件系统1.软件系统的构成2 软件系统的基本功能3. 电气设计 CAD软件包的构成第五节计算机辅助设计通用 CAD绘图一、AutoCAD二、AutoC

28、AD各版本三、电气设计通用 CAD常规绘图方法四、绘图注意事项五、AutoCAD计算机绘图常用命令第六节电气专业设计CAD软件一、EES 系列 二、ABD E 三、AS E 四、INTER DQ 五、Telec第五章可编程序控制器概论【课时安排】5.1可编程序控制器的产生及发展1学时5.2可编程序控制器的定义及特点1学时5.3可编程序控制器工作原理1学时5.4可编程序控制器的硬件及分类1学时5.5可编程序控制器的软件及其工作原理1学时总计5学时【掌握内容】1. 可编程序控制器的定义及其特点2. 可编程序控制器的工作原理及工作过程3. 可编程序控制器的硬件及分类、软件及其工作原理【了解内容】1.

29、 可编程序控制器的英文缩写及发展过程。2. 可编程序控制器的分类。【教学目标】1. 掌握可编程序控制器工作原理2. 掌握可编程序控制器的硬件及分类、软件及其工作原理【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体电子课件【教学过程】第一节可编程序控制器的产生及发展一、 可编程序控制器的产生美国数字设备公司（DEC）根据GM公司招标的技术要求，于1969年研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车自动装配线上试用，获得成功。其后，日本、德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。二、 可编程序控制器的发展20世纪80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，以16位和32位

30、微处理器为核心的可编程序控制器得到迅速发展。这时 的PLC具有了高速计数、中断技术、PID调节和数据通信等功能，从而使PLC的应用范围和应用领域不断扩大，成为现代工业控制的三大支柱（PLC、工业机器人和CAD/CAM ）之一。三、可编程序控制器按应用形式归纳为以下几种类型：（1）开关量逻辑控制（2）模拟量控制（3）过程控制（4）定时和计数控制（5）顺序控制（6）数据处理（7）通信和联网第二节可编程序控制器的定义及特点、可编程序控制器的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。它采用了可编程序的存储器，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

31、等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。二、可编程序控制器的特点1) .可靠性高，抗干扰能力强2) .通用性强，使用方便3) .采用模块化结构，使系统组合灵活方便4) .编程语言简单、易学，便于掌握5) .系统设计周期短6) .对生产工艺改变适应性强7) .安装简单、调试方便、维护工作量小第三节可编程序控制器工作原理一、PLC的基本控制原理PLC可以分为输入部分、逻辑部分和输出部分组成输入部分：它收集并保存被控对象实际运行的数据和信息。例如，它收集来自被控制对象上的各种

32、开关信息或操作台上的操作命令等。逻辑部分：处理输入部分所取得的信息，并按照被控对象实际的动作要求作出反映。输出部分：提供正在被控制的许多装置中，哪几个设备需要实时操作处理。二、PLC的主要逻辑部件(1) 继电器逻辑(2) 定时器逻辑(3) 计数器逻辑(4) 触发器逻辑(5) 数据寄存器三、PLC的编程语言(1) 梯形图编程(Ladder)(2) 语句表编程(Statement List)(3) 功能图编程(Function Block )第四节可编程序控制器的硬件及其分类一、PLC的硬件电路主要包括以下几个部分：(1) 中央处理器(CPU )(2) 存储器(3) 输入输出接口(4) 电源(5)

33、 外部设备二、PLC的分类(1) 按应用规模和功能分类：小型机、中型机、大型机(2) 按硬件结构类型分类：整体式结构、模块式结构、叠装式结构第五节可编程序控制器的软件及其工作原理一、PLC的软件PLC的软件包含系统软件及应用软件两大部分。二、PLC的工作原理PLC的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的，可以简单地表述为在系统程序 的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。用户程序的完成可分为以下三个阶段：(1) .输入处理阶段(2) .程序执行阶段(3) .输出处理阶段三、PLC控制与继电器控制的区别(1) 组成器件不同(2) 触点数量不同(3) 实施控制的方法不同(4) 工作方式不同第六章

34、西门子S7-200系列可编程序控制器及其基本指令【课时安排】6.1西门子S7-200系列可编程序控制器2学时6.2西门子S7-200系列可编程序控制器主要编程元件2学时6.3西门子S7-200系列可编程序控制器的基本指令2学时6.4编程注意事项1学时6.5基本编程指令举例1学时总计8学时【掌握内容】1. 西门子S7-200系列可编程序控制器的基本组成2. 西门子S7-200系列可编程序控制器的主要编程元件3. 西门子S7-200系列可编程序控制器的基本指令及基本指令应用举例 【教学目标】1西门子S7-200系列可编程序控制器的编程元件。2. 西门子S7-200系列可编程序控制器的基本指令及应用

35、。【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体电子课件【教学过程】第一节三菱FX2N系列可编程序控制器一、西门子S7-200系列可编程序控制器的基本组成西门子S7-200系列PLC的主机称为基本单元， 包括CPU、存储器、输入输出口及电源, 是PLC的主要部分。二、西门子S7-200系列可编程序控制器型号名称体系及其种类(1) 基本单元型号名称组成及种类(2) 扩展单元型号名称组成及种类(3) 扩展模块型号名称组成及种类(4) 西门子S7-200系列可编程序控制器特殊功能扩展模块三、FX2N系列可编程序控制器技术指标第二节 FX2N系列可编程序控制器主要编程元件一、西门子S7-200系列PLC编程元件的分

36、类及编号西门子S7-200系列PLC编程元件的编号分为两个部分：第一部分是代表功能的字母。 如输入继电器用 f”表示、输出继电器用 Q”表示。第二部分为数字，数字为该类器件的序号。 西门子S7-200系列PLC中输入继电器及输出继电器的序号为八进制，其余器件的序号为十进制。二、编程元件的基本特征一般地可认为编程元件和继电接触器的元件类似、具有线圈和常开常闭触点。而且触 点的状态随着线圈的状态而变化，即当线圈披选中（通电）时，常开触点闭合，常闭触点断 开，当线圈失去选中条件时，常闭接通，常开断开。从实质上来说，某个元件被选中，只是 代表这个元件的存储单元置1，失去选中条件只是这个存储单元置0,由

37、于元件只不过是存储单元，可以无限次地访问。三、编程元件的功能和作用（一）数值的处理西门子S7-200系列PLC根据不同的用途和目的，使用5种类型的数值，分别为：1. 十进制数（K）2 .十六进制数（H ）3. 二进制数（B）4. 八进制数（O）5. BCD 码6. 其他数值（浮点数）（二）输入输出继电器输入端子是PLC从外部开关接受信号的窗口。在PLC内部，与PLC输入端子相连的输入继电器是一种光电隔离的电子继电器，有无数的电子常开触点和常闭触点，可在PLC内随意使用。这种输入继电器不能用程序驱动。输出端子是PLC向外部负载发送信号的窗口。输出继电器的外部输出用触点（继电器 触点，晶闸管、晶体

38、管等输出元件）在 PLC内与该输出端子相连，有无数的电子常开触点 和常闭触点，可在 PLC内随意使用。PLC外部输出用触点，按照输出用软元件的响应滞后 时间动作（三）辅助继电器PLC内有许多辅助继电器，这类辅助继电器的线圈与输出继电器一样，由PLC内的各种软元件的触点驱动。（四）状态器状态器是对工序步进控制简易编程的重要软元件，经常与步进梯形指令结合使用。（五）定时器定时器相当于继电器系统中的时间继电器，可在程序中用于延时控制。（六）计数器计数器在程序中用作计数控制。计数器分为内部信号计数器和外部信号计数器两类。（七）数据寄存器数据寄存器是存储数值数据的软元件，可以处理各种数值数据，利用它还可

39、以进行各种控制。（八）指针FX2N系列PLC的指针包括分支用指针（P）和中断用指针（I）。第二节FX2N系列可编程序控制器的基本指令FX2N系列PLC有基本指令27条；步进梯形指令 2条；应用指令128种，298条。本节 介绍其基本顺控指令。一、LD、LDI、OUT 指令LD、LDI指令分别用于将常开、常闭触点连接到母线上，或者与后述ANB或ORB指令组合，在分支回路的起点使用常开、常闭触点。OUT指令是对输出继电器、辅助继电器、状态器、定时器、计数器的线圈驱动指令，对输入继电器不能使用。二、AND、ANI 指令AND、ANI指令分别用于单个常开、常闭触点的串联，串联触点的数量不受限制，该 指

40、令可以连续多次使用。三、OR、ORI指令OR、ORI指令分别用于单个常开、常闭触点的并联，并联触点的数量不受限制，该指 令可以连续多次使用。四、ORB、ANB指令ORB、ANB指令都是不带软元件的独立指令。由两个以上触点串联连接的回路称为串联回路块，将串联回路块并列连接时，分支开始用LD或LDI指令，分支结束用 ORB指令。五、LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF 指令LDP、ANDP、ORP指令是进行上升沿检出的触点指令，仅在指定位元件的上升沿时（OFON 变化时）接通一个扫描周期。LDF、ANDF、ORF指令是进行下降沿检出的触点指令，仅在指定位元件的下降沿时（O2 OFF变

41、化时）接通一个扫描周期。六、MPS、MRD、MPP 指令FX2N系列PLC中有11个被称为堆栈的记忆运算中间结果的存储器。使用一次MPS指令，就将此时刻的运算结果送入堆栈的第一段存储。再使用MPS指令，又将中间结果送入第一段存储，而将先前送入存储的数据依次移到堆栈的下一段。七、MC、MCR指令MC为主控指令，用于公共串联触点的连接，MCR为主控复位指令，即MC的复位指令。八、INV指令INV指令的功能是将INV指令执行之前的运算结果取反，不需要指定软元件号，九、PLS、PLF指令使用PLS指令时，仅在驱动输入为 ON的一个扫描周期内，软元件Y、M动作。使用PLF指令时，仅在驱动输入为 OFF的

42、一个扫描周期内，软元件 Y、M动作。十、SET、RST指令SET为置位指令，使操作保持；RST为复位指令，使操作保持复位。十一、NOP、END 指令NOP为空操作指令。将程序全部清除时，全部指令成为NOP。若在普通的指令之间加入NOP指令，则PLC无视其存在继续工作。第四节编程注意事项一、梯形图编程规则梯形图作为一种编程语言，绘制时应当有一定的规则：1）梯形图的各种符号，要以左母线为起点，右母线为终点（有时可以省略右母线），从左向右分行绘出。2）触点应画在水平线上，不能画在垂直分支线上。3）几个串联回路并联时，应该将串联触点多的回路写在上方；几个并联回路串联时，应 该将并联触点多的回路写在左方

43、。二、语句表编程规则指令表的表达顺序为：先写出参与因素的内容，再表达参与因素间的关系。三、双线圈输出问题在梯形图中，线圈前边的触点代表线圈输出的条件，线圈代表输出。如果在同一程序 中同一元件的线圈使用两次或多次，称为双线圈输出。PLC程序顺序扫描执行的原则规定，这种情况出现时，前面的输出无效，最后一次输出才是有效的。第五节基本指令编程举例本节以几个具体的例子说明基本指令的应用。一、保持电路二、延时断开电路三、分频电路四、振荡电路五、报警电路六、十字路口交通灯控制第七章西门子S7-200系列可编程序控制器步进梯形指令【课时安排】7.1状态编程思想及步进梯形指令2学时7.2 状态转移图的类型及步进

44、梯形图应用示例4学时总计6学时【掌握内容】1. 步进梯形指令。2. 状态转移图的类型及步进梯形图应用。【了解内容】1. 状态编程思想。2. 步进梯形图的其它一些应用。【教学目标】1. 掌握步进梯形指令的助记符及名称。2. 掌握步进梯形指令的应用。【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体电子课件【教学过程】第一节状态编程思想及步进梯形指令一、状态编程思想以小车运动控制为例介绍状态编程思想。二、步进梯形指令（STL、RET）西门子S7-200系列PLC的步进梯形指令是采用步进梯形图编制顺序控制状态转移图程 序的指令，它包括 STL和RET两条指令。其中步进梯形指令 STL是利用内部状态软元件, 在顺控程序

45、上进行工序步进控制的指令；返回RET指令是表示状态流程结束，用于返回主程序的指令。三、步进梯形指令的特点步进梯形指令仅对状态器 S有效，但是对于用作一般辅助继电器的状态器S,则不能采用STL指令，而只能采用基本指令。其特点为：1）转移源自动复位2）允许双重输出：3） 主控功能：使用 STL指令，取指令（LD、LDI ）点移至右边。使用 RET指令后，取指 令（LD、LDI ）点返回到原来的母线上。四、步进梯形指令应用注意事项：1）状态器编号不能重复使用。2）STL触点断开时，与其相连的回路不动作，一个扫描周期后不再执行STL指令。3）状态转移过程中，在一个扫描周期内两种状态同时接通，因此为了避

46、免不能同时接通的一对输出同时接通，除了在PLC外部设置互锁外，在相应的程序上也应设置互锁。4）定时器线圈与输出线圈一样，也可在不同状态间对同一定时器软元件编程，但是，在相邻状态下对同一定时器编程时，则状态转移时定时器线圈不断开，当前值不能复位，因此需要注意在相邻状态不要对同一定时器编程。5）STL指令后的母线，一旦写入 LD或LDI指令后，对于不需要触点的指令，必须采用 MPS、MRD、MPP指令编程，或者改变回路的驱动顺序。6）在中断程序与子程序内不能采用STL指令。第二节 状态转移图的类型及步进梯形图应用示例一、单流程所谓单流程是指状态转移只有一种顺序，它是状态转移图的基本形式。二、选择性

47、分支从多个流程顺序中选择执行某一个流程，称为选择性分支。 西门子S7-200系列PLC 条选择性分支的支路数不能超过8条，初始状态对应有多条选择性分支时，每个初始状态的支路总数不能超过 16条。三、并行分支多个分支流程可以同时执行的分支流程，称为并行分支。西门子S7-200系列PLC并行分支的支路数不能超过 8条，初始状态对应有多条并行分支时，每个初始状态的支路总数不能超过16条。四、组合流程及虚拟状态运用状态编程思想解决问题时，当状态转移图设计出来后，有些状态转移图不单单是某一种分支、汇合流程，往往是若干个或若干类分支、汇合流程的组合。第八章【课时安排】西门子S7-200系列可编程序控制器步

48、进梯形应用指令8.1应用指令的基本规则1学时8.2西门子S7-200系列PLC程序流程控制应用指令1学时8.3西门子S7-200系列PLC传送与比较应用指令1学时8.4西门子S7-200系列PLC算术及逻辑运算应用指令1学时8.5西门子S7-200系列PLC循环与移位应用指令1学时8.6西门子S7-200系列PLC数据处理应用指令1学时8.7西门子S7-200系列PLC高速处理应用指令1学时8.8 西门子S7-200系列PLC方便指令1学时8.9 西门子S7-200系列PLC外围设备I/O应用指令1学时8.10 西门子S7-200系列PLC外围设备SER应用指令1学时8.11西门子S7-200

49、系列PLC浮点运算应用指令1学时8.12西门子S7-200系列PLC时钟运算应用指令1学时8.13西门子S7-200系列PLC葛雷码变换应用指令1学时8.14 西门子S7-200系列PLC触点比较应用指令1学时总计15学时【掌握内容】1. 西门子S7-200系列PLC各种应用指令的表示方法及表示意义。2. 西门子S7-200系列PLC各种应用指令的实际应用。【教学目标】1. 掌握应用指令的助记符及名称。2. 掌握应用指令的应用。【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体电子课件【教学过程】第一节 应用指令的基本规则 、介绍应用指令使用时的一些基本规则，主要内容包括：1. 指令与操作数2. 操作数可用软元

50、件3指令的形态与执行形式4. 标志的处理5. 指令使用次数与同时驱动的限制6. 浮点运算的数值处理7. 应用指令说明第二节 三菱FX2N系列PLC程序流程控制应用指令三菱FX2N系列PLC程序流程控制应用指令共有十条，指令编号为FNC00FNC09。它们在程序中的条件执行与优先处理，与顺控程序的控制流程有关。一、条件跳转指令条件跳转指令 CJ (Conditional Jump, FNC00)用于跳过顺序程序中的某一部分，以控 制程序的流程。指针 P ( Point)用于指示分支和跳步程序，在梯形图中，指针放在左侧母线 的左边。二、子程序调用与返回指令子程序是为一些特定的控制目的编制的相对独立

51、的程序。子程序调用指令CALL (SubRout ine Call , FNC01 )用于子程序的调用，各子程序用指针P0P62及P64P127表示。三、中断指令中断是计算机所特有的一种工作方式，指主程序的执行过程中，中断主程序的执行去执行中断子程序。FX2N系列PLC的中断事件包括输入中断、定时中断和高速计数器中断。四、主程序结束指令主程序结束指令 FEND ( First End , FNC06 )表示主程序的结束和子程序的开始。五、监控定时器指令监控定时器又称看门狗，在执行FEND和END指令时，监控定时器被刷新(复位)，PLC正常工作时扫描周期小于它的定时时间。六、程序循环指令程序循环

52、指令由FOR及NEXT两条指令构成。FOR指令用来表示循环区的起点，NEXT表示循环区终点，FOR与NEXT之间的程序被反复执行，执行完后，执行NEXT后面的指令。第三节 三菱FX2N系列PLC传送与比较应用指令FX2N系列PLC的数据传送、比较类指令共10条，指令功能编号为 FNC10FNC19。它们是数据处理类程序中使用十分频繁的指令。一、比较指令比较指令包括比较 CMP ( Compare)和区间比较 ZCP (Zone Compare)，比较结果用目 的元件的状态来表示。二、传送指令传送指令包括传送 MOV (Move )、BCD码移位传送 SMOV (Shift Move )、取反传

53、送 CML (Complement Move )、数据块传送 BMOV ( Block Move )、多点传送 FMOV ( Fill Move ) 以及数据交换XCH (Exchange)指令。三、数据变换指令数据变换指令包括二进制数转换成BCD码并传送BCD (Bi nary Code to Decimal )和BCD码转换为二进制数并传送 BIN ( Bin ary)指令。第四节 三菱FX2N系列PLC算术及逻辑运算应用指令算术及逻辑运算指令是基本运算指令，通过算术及逻辑运算可实现数据的传送、变位 及其他控制功能。一、算术运算指令算术运算包括二进制加 ADD (Addition )、减 SUB (Subtraction )、乘 MUL (Multiplication ) 和除 DIV ( Division、指令，二、二进制数加1、减1指令二进制数加1指令INC (In creme nt、和减1指令DEC (Decreme nt、的操作数均可以取 KnY、KnM、KnS、T、C、D、V 和 Z。三、字逻辑运算指令字逻辑运算指令包括字逻辑与 WAND (Word AND )、字逻辑或 WOR (Word OR)、字 逻辑异或 WXOR (Word Exclusive OR、和求补 NEG ( Negation、指令，它们的 S1和S2均 可以取所有的数据