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Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 主 讲 王 纳 林 2011年6月 高级维修电工培训高级维修电工培训 ( (西门子西门子S7-200)S7-200) 1 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 培训目的： 1 、三相异步电动机(PLC)控制电路 原理接线练习； 2 、小型(PLC)电气控制盘设计、安装及 工艺性布线； 3 、通电调试及故障分析与检修，并依 据高级维修电工实操考核标准及评分标 准要求重在培养学生的动手能力、创新 能力、操作技能，为老师、同学取得高 级维修电工证及今后电气控制技术方面 维修打下良好的基础。 2 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 3 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 操作工艺要求： 1、原理性接线练习；(演示文稿3.ppt元件认识） 1）触头、互锁正、反转控制电路（正停反） 2）触头、按钮互锁正、反转控制电路（正反停） A 、先接主电路、后接控制电路；先接板内线、后接板外线。 B 、根据原理图接线，接通为原则。 C 、注意各接线端子固定要牢靠，裸露线不得超过3毫米。 D 、线路接完要认真进行检查，确认线路无误后方可通电调试 。 E 、实验各动作过程是否能够完成，并注意安全。 F 、进行反复练习，在熟练的情况下注意发挥自己的创新能力 ，缩短接线时间并怎么能是线路接线更加简单，但不影响动作 功能。 、盘内布线、调试； A、盘内布硬线训练要求：布硬线是在盘面上进行要求美观、 整齐好看。集中走线，横平、竖直，转角保持90度；线路不允 许交叉、悬空及架空线存在。 B、盘内布软线训练要求：（行线槽布线）依据布硬线原则进 行，盘内所有走线要进行线槽。线的两头要经制作冷压端头后 方可连接。对复杂电路每根线的两头要套上事先制作好的线号 管后方可进行线的连接。 C、盘内布线完成后，要进行认真检查后方可通电调试。(高级 考试评分标准） 4 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 电动机PLC基本控制电路部分 一、电动机正、反转控制电路板制作调试技能训 练 5 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 电动机正、反转PLC控制梯形图 6 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 7 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 二、电动机反接制动控制电路板制作调试技 能训练 8 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 反接制动PLC控制梯形图 9 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 三、电动机Y降压起动电路板制作调试技能训练 10 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 Y-降压启动PLC控制梯形图 11 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 12 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 Y降压启动停车制动 13 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 14 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 第二部分、 可编程控制器部分 第一章 可编程控制器的概述 可编程序控制器，英文称Programmable Logical Controller，简称PLC。它是一个以微处理器为核心的数字 运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它 采用可编程序的存储器，用以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指令，并通过数字式 或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过 程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产 物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的复杂接线、 可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了 微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与 习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语 言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令 形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错 也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提 示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活 方便地将PLC应用于生产实践。15 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 一、可编程控制器的基本结构 可编程控制器主要由CPU模块、输入模块、 输出模块和编程器组成（如下图所示）。 16 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 1、CPU模块 CPU模块又叫中央处理单元或控制器，它主要由微 处理（CPU）和存储器组成。它用以运行用户程序、 监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据 处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操 作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器 、电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等 。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器 ，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 ；另一类是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和中间结果。 17 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 2、I/O模块 I/O模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外 部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收 和采集输入信号。输入信号有两类：一类是从 按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、 接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关 量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测 速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟 输入信号。 可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀 、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器， 可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、 数字显示装置和报警装置等。 3 3、电源、电源 可编程序控制器一般使用220V交流电源。可编程序 控制器内部的直流稳压电源为各模块内的元件提供直 流电压。 18 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 4 4、编程器、编程器 编程器是PLC的外部编程设备，用户可通过编程器 输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况 。也可以通过专用的编程电缆线将PLC与电脑联接起 来，并利用编程软件进行电脑编程和监控。 5 5、输入、输入/ /输出扩展单元输出扩展单元 I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩 展单元与基本单元（即主机）连接在一起。 6 6、外部设备接口、外部设备接口 此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪,变频器等 外部设备与主机相联，以完成相应的操作。 本实训装置选用的主机型号为S7-200系列的主机。 19 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 二、可编程控制器的工作原理 可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行 （RUN）状态与停止（STOP）状态。在运行状 态，可编程序控制器通过执行反映控制要求的用 户程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器 的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用 户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执 行，直至可编程序控制器停机或切换到STOP工 作状态。 除了执行用户程序之外，在每次循环过程中， 可编程序控制器还要完成内部处理、通信处理等 工作，一次循环可分为5个阶段（如图所示）在 内部处理阶段，可编程序控制器检查CPU，模块 内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及 完成一些别的内部工作。 20 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 在通信服务阶段，可编程序控制器与别 的带微处理器的 智能装置通信，响应编程器键入的命令， 更新编程器的显示内容。 在输入处理阶段，可编程序控制器把 所有外部输入电路的 接通/断开（ON/OFF）状态读入输入映像寄存器。 在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生 了变化，输入映像寄存器的状态也不会随之而变，输入 信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶 段被读入。 在输出处理阶段，CPU将输出映像寄存器的通/断 状态传送到输出锁存器。 21 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 三、可编程控制器的内存区域的分布及I/O配置 22 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 四、可编程控制器的编程语言概述 现代的可编程控制器一般备有多种编程语言，供 用户使用。IEC1131-3可编程序控制器编程语言的 国际标准详细的说明了下述可编程控制器编程语言： 顺序功能图 梯形图 功能块图 指令表 结构文本 其中梯形图是使用得最多的可编程控制器图形编程 语言。梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，具 有直观易懂的优点，很容易被工厂熟悉继电器控制的 电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制，主要特 点如下： 23 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 1）可编程控制器梯形图中的某些编程元件沿用了继 电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅 助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器（即硬 件继电器），而是在软件中使用的编程元件。每一编 程元件与可编程序控制器存储器中元件映像寄存器的 一个存储单元相对应。 2）梯形图两侧的垂直公共线称为公共母线。在分析 梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路的分析方 法，可以想象左右两侧母线之间有一个左正右负的直 流电源电压，当图中的触点接通时，有一个假想的“ 概念电流”或“能流从左到右流动，这一方向与执行用 户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。 3）根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与 图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻 辑解算。逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左到右 的顺序进行的。 4）梯形图中的线圈和其他输出指令应放在最右边。 5）梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可 以无限多次地使用。 24 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 五、可编程控制器的编程步骤 （1）确定被控系统必须完成的动作及完成这些动作的顺 序。 （2）分配输入输出设备，即确定哪些外围设备是送信号 到PLC，哪些是外围设备是接收来自PLC信号的。并将 PLC的输入、输出口与之对应进行分配。 （3）设计PLC程序画出梯形图。梯形图体现了按照正确 的顺序所要求的全部功能及其相互关系。 （4）实现用计算机对PLC的梯形图直接编程。 （5）对程序进行调试（模拟和现场）。 （6）保存已完成的程序。 显然，在建立一个PLC控制系统时，必须首先把系统的需要的 输入、输出数量确定下来，然后按需要确定各种控制动作的顺序 和各个控制装置彼此之间的相互关系。确定控制上的相互关系之 后，就可进行编程的第二步分配输入输出设备，在分配了PLC 的输入输出点、内部辅助继电器、定时器、计数器之后，就可以 设计PLC程序画出梯形图。 25 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 在画梯形图时要注意每个从左边母线开始的 逻辑行必须终止于一个继电器线圈或定时器、 计数器，与实际的电路图不一样。梯形图画好 后，使用编程软件直接把梯形图输入计算机并 下载到PLC进行模拟调试，修改下载直至符 合控制要求。这便是程序设计的整个过程。 26 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 第二章 可编程控制器基本指令简介 27 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 28 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 第三章 STEP7-Micro/WIN软件的 使用及编程规则 一、STEP7-Micro/WIN软件的使用方法 STEP7-Micro/WIN编程软件为用户开发、编辑和控制自己的 应用程序提供了良好的编程环境。为了能快捷高效地开发你 的应用程序，STEP7-MicroWIN软件提供了三种程序编辑器 。STEP7-Micro/WIN软件提供了在线帮助系统，以便获取所 需要的信息。 本实训装置使用的编程软件是STEP7-Micro/WIN V4.0版本， 在做实训前，首先将该软件根据软件安装的提示安装到计算 机上，然后用编程线将计算机和实训装置连接到一起。 （一）系统需求 STEP7-MicroWIN既可以在PC机上运行，也可以在Siemens 公司的编程器上运行。PC机或编程器的最小配置如下： Windows95、Windows98、Windows2000、Windows Me或 者Windows NT4.0以上。 （二）软件的使用 1、打开STEP7-Micro/WIN V4.0，在 中选择PC/PPI协 议。 29 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 30 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 2、点击 更改通信端口和通信速率。 31 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 3、在通讯菜单里双击刷新，STEP7-Micro/WIN V4.0开 始搜索PPI网络中的S7-200CPU。 32 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 搜索完成后会出现网络中所有PLC的列表，选择要操 作的PLC即可对所选PLC进行操作了。 4、编辑梯形图。 5、点击 将程序下载到PLC中，点击 可以对程 序运行状态进行监控，点击 可以将 PLC置于运 行的状态。 二、编程规则 1、外部输入/输出继电器、内部继电器、定时器、计 数器等器件的接点可多次重复使用，无需用复杂的程 序结构来减少接点的使用次数。 2、梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在右边 。接点不能放在线圈的右边，在继电器控制的原理图 中，热继电器的接点可以加在线圈的右边，而PLC的 梯形图是不允许的。 3、线圈不能直接与左母线相连。如果需要，可以通 过一个没有使用的内部继电器的常闭接点或者特殊内 部继电器的常开接点来连接。 4、同一编号的线圈在一个程序中使用两次称为双线 圈输出。双线圈输出容易引起误操作，应尽量避免线 圈重复使用。 33 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 5、梯形图程序必须符合顺序执行的原则，即从 左到右，从上到下地执行，如不符合顺序执行的 电路就不能直接编程。 6、在梯形图中串联接点使用的次数是没有限制 ，可无限次地使用。 7、两个或两个以上的线圈可以并联输出。 34 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院 案例1： PLC控制三相异步电动机正反转电路： 35 Date: 2011.6 高级维修电工培训 电气工程学院