电气控制与PLC技术

项目一运煤小车两地往返运动控制项目一运煤小车两地往返运动控制项目目标【知识目标】（1）熟悉常用低压电器的类型、用途和结构原理。（2）理解电气自锁、电气互锁和机械互锁等概念。（3）熟悉电动机的基本电气控制电路。（4）弄清PLC的概念、工作原理和应用概况。（5）熟悉PLC控制系统的软件和硬件设计方法。【技能目标】（1）掌握常用低压电器的工作原理，并能够正确选用低压电器以及判断其好坏。（2）能够识读三相异步电动机的单向点动控制、连续控制、正反转运行控制、自动往返循环控制电路的电气原理图和电气安装接线图，正确分析其控制电路的工作原理，并可以完成控制电路的安装与检修。（3）熟悉并会使用三菱FX2N系列PLC的各种编程软元件。（4）学会分配PLC的输入/输出（I/O）端口以及绘制PLC硬件接线图。（5）能够独立编制和联机调试PLC用户程序。项目任务

如图1-1所示，已知运煤小车采用额定功率为3kW、额定电压为380V、额定电流为6.4A、额定转速为2880r/min、额定频率为50Hz、接法为星形（Y）的三相笼型异步电动机进行控制。图1-1运煤小车两地往返控制示意图项目一运煤小车两地往返运动控制项目分析分析上述过程可知，运煤小车具有左右两个运动方向，通过对三相笼型异步电动机进行正反转控制即可实现。三相异步电动机通过机械传动机构来驱动运煤小车左右行驶。运煤小车的停止与左右位置有关，所以在左右位置处设立两个行程开关SQ1、SQ2；运煤小车运行方向的改变与停留时间有关，所以还要引入两个时间继电器。项目一运煤小车两地往返运动控制相关知识

一、低压电器的基础知识

二、低压开关和主令电器常见的低压开关有刀开关、组合开关、自动空气开关等；主令电器是指在自动控制系统中用于发送信号或指令的电器，如按钮、行程开关、接近开关等。

（一）刀开关刀开关又称闸刀开关，是一种结构最简单、应用最广泛的手动控制低压电器，一般用于接通或切断用电设备的电源，以及控制不经常启动的小容量三相异步电动机。项目一运煤小车两地往返运动控制

1.种类和结构

负荷开关分为开启式负荷开关和封闭式负荷开关两种，主要由操作手柄、触刀、静插座和绝缘底板组成。以开启式负荷开关为例，其结构示意图和符号如图1-2所示。图1-2开启式负荷开关的结构示意图和符号项目一运煤小车两地往返运动控制

开启式负荷开关又称瓷底胶盖刀开关，其瓷底板上装有进线座、静触点、熔丝、出线座和带瓷质手柄的刀片式动触点，上面装有胶盖，如图1-3所示。图1-3开启式负荷开关项目一运煤小车两地往返运动控制

封闭式负荷开关整个装于铁壳内，因此又称铁壳开关，它是在开启式负荷开关的基础上改进设计的一种开关，主要由钢板外壳、触刀、操作机构和熔断器等组成，如图1-4所示。图1-4封闭式负荷开关项目一运煤小车两地往返运动控制

2.选择原则3.使用注意事项4.型号命名方式图1-5刀开关的型号命名方式项目一运煤小车两地往返运动控制（二）组合开关

组合开关由动触点、静触点、转轴、手柄、定位机构和外壳等组成，如图1-6所示。

组合开关种类很多，有单极、双极、三极和多极之分，常用的是三极的组合开关，其外形和符号如图1-7所示。图1-6组合开关结构图项目一运煤小车两地往返运动控制图1-7组合开关的外形和符号一般在电气控制电路中普遍采用的是HZ系列的组合开关，其型号命名方式如图1-8所示。图1-8组合开关的型号命名方式项目一运煤小车两地往返运动控制（三）自动空气开关

图1-9所示为DZ5–20型塑壳式自动空气开关的外形、结构和符号。图1-9DZ5-20型塑料外壳式自动空气开关的外形、结构及符号项目一运煤小车两地往返运动控制自动空气开关的型号命名方式如图1-10所示。图1-10自动空气开关的型号命名方式项目一运煤小车两地往返运动控制（四）按钮

按钮一般由按钮帽、复位弹簧、动触点、静触点和外壳等组成，如图1-11所示。图1-11（复合）按钮的结构原理图项目一运煤小车两地往返运动控制图1-12按钮的符号

1.工作原理2.型号命名方式

按钮的型号命名方式如图1-13所示。3.选择原则图1-13按钮的型号命名方式项目一运煤小车两地往返运动控制（五）行程开关

行程开关的基本结构大体相同，都是由操作头、传动机构、触点系统和外壳组成的，图1-14所示为典型行程开关的结构示意图和符号。图1-14行程开关的结构示意图和符号项目一运煤小车两地往返运动控制行程开关的种类很多，常用的有按钮式、单轮旋转式和双轮旋转式，它们的外形如图1-15所示。图1-15行程开关外形项目一运煤小车两地往返运动控制行程开关的型号命名方式如图1-16所示。

接近开关又称无触点的行程开关，是一种非接触式的检测装置，如图1-17所示。图1-16行程开关的型号命名方式项目一运煤小车两地往返运动控制图1-17接近开关（六）熔断器熔断器有瓷插式、螺旋式和封闭管式等几种类型，其中部分熔断器的外形和符号如图1-18所示。图1-18熔断器的外形和符号项目一运煤小车两地往返运动控制

1.工作原理2.选择原则3.使用注意事项4.型号命名方式

熔断器的型号命名方式如图1-19所示。图1-19熔断器的型号命名方式项目一运煤小车两地往返运动控制三、交流控制器

图1-20所示为常见交流控制器外形。图1-20常见交流接触器外形项目一运煤小车两地往返运动控制（一）结构和工作原理

（二）选择原则图1-21交流接触器的结构示意图和符号项目一运煤小车两地往返运动控制（二）选择原则

（三）型号命名方式

交流接触器的型号命名方式如图1-22所示。图1-22交流接触器的型号命名方式项目一运煤小车两地往返运动控制四、继电器

常用的继电器一般有电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器和速度继电器等，如图1-23所示。图1-23常见继电器外形项目一运煤小车两地往返运动控制（一）电压继电器

根据吸合电压（即动作电压值）的不同，电压继电器分为过电压继电器和欠电压继电器两种，它们的符号如图1-24所示。

电压继电器的线圈额定电压一般可按控制电路的额定电压来选择。电压继电器的型号命名方式如图1-25所示。图1-24电压继电器符号项目一运煤小车两地往返运动控制图1-25电压继电器的型号命名方式（二）电流继电器根据吸合电流（即动作电流值）的不同，电流继电器分为过电流继电器和欠电流继电器两种，它们的符号如图1-26所示。图1-26电流继电器符号项目一运煤小车两地往返运动控制图1-27电流继电器的型号命名方式（三）中间继电器

中间继电器的符号和型号命名方式如图1-28所示。

图1-28中间继电器的符号和型号命名方式项目一运煤小车两地往返运动控制（四）时间继电器1.结构和工作原理

1—线圈；2—铁心；3—衔铁；4—复位弹簧；5—推板；6—活塞杆；7—杠杆；8—塔形弹簧；9—弱弹簧；10—橡皮膜；11—空气室；12—活塞；13—调节螺杆；14—进气孔；15、16—微动开关。图1-29JS7—A系列时间继电器的外形和结构原理图项目一运煤小车两地往返运动控制时间继电器的符号如图1-30所示。

2.选择原则3.型号命名方式图1-30时间继电器的符号项目一运煤小车两地往返运动控制图1-31时间继电器的型号命名方式（五）热继电器1.结构和工作原理项目一运煤小车两地往返运动控制图1-32热继电器的外形和结构原理图热继电器的符号如图1-33所示。

2.选择原则3.热继电器的命名方式如图1-34所示。项目一运煤小车两地往返运动控制图1-33热继电器的符号图1-34热继电器的型号命名方式（六）速度继电器速度继电器是利用电动机的转速信号依靠电磁感应原理实现触点动作的继电器。速度继电器主要根据电动机的额定转速来选择，其型号命名方式如图1-36所示。项目一运煤小车两地往返运动控制图1-35速度继电器的结构原理和符号图1-36速度继电器的型号命名方式五、基本电气控制电路

（一）电动机单向运转控制电路1.开关控制电路

图1-37所示为电动机单向直接启动开关控制电路。项目一运煤小车两地往返运动控制图1-37电动机单向直接启动开关控制电路

2.接触器控制电路

（1）单向点动控制电路

（2）单向连续控制电路

项目一运煤小车两地往返运动控制图1-38电动机单向点动接触器控制电路图1-39电动机单向连续接触器控制电路（二）电动机双向运转控制电路1.电动机的“正-停-反”控制电路

图1-40所示为电动机的“正—停—反”控制电路。

项目一运煤小车两地往返运动控制图1-40电动机的“正-停-反”控制电路

2.电动机的“正-反-停”控制电路图1-41所示为电动机的“正—反—停”控制电路。项目一运煤小车两地往返运动控制图1-41电动机的“正-反-停”控制电路六、PLC的概念、结构和工作原理

（一）PLC的概念

1.PLC的分类2.PLC的特点3.PLC的用途

（1）顺序控制

（2）运动控制

（3）过程控制

（4）数据处理

（5）通信和联网4.PLC的发展趋势项目一运煤小车两地往返运动控制（二）PLC的结构和工作原理1.PLC的结构项目一运煤小车两地往返运动控制图1-42PLC基本结构框图图1-43简易手持编程器

2.PLC的工作原理项目一运煤小车两地往返运动控制图1-44PLC扫描工作过程七、FX2N系列可编程控制器

（一）FX2N系列PLC简介

项目一运煤小车两地往返运动控制图1-45FX2N系列可编程控制器

1．FX2N系列PLC的命名

2.

FX2N系列PLC的基本组成

项目一运煤小车两地往返运动控制图1-46FX系列可编程控制器型号命名格式3.

FX2N系列PLC的编程软元件

（1）输入继电器X

（2）输入继电器Y

（3）辅助继电器M

（4）定时器T

项目一运煤小车两地往返运动控制表1-1FX2N系列PLC定时器类型图1-47定时器的工作原理（5）计数器C

计数器在程序中用作计数控制，分为内部计数器和高速计数器两种。

项目一运煤小车两地往返运动控制图1-4816位增计数器的工作原理图1-4932位增/减计数器的工作过程

4.

FX2N系列PLC的编程语言

（1）梯形图（LAD)

梯形图将继电器控制电路图进行简化，同时加进了许多功能强大、使用灵活的指令，并将微机的特点结合进去，使编程更加容易，而实现的功能却大大超过传统的继电器控制电路图，如图1-50所示。

项目一运煤小车两地往返运动控制图1-50继电器控制图与PLC梯形图对比（2）指令表（STL）

（3）顺序功能图（SFC）

（4）功能块图（FBD）

（5）结构文本（ST）

项目一运煤小车两地往返运动控制图1-51顺序功能图示意图图1-52功能块图（二）FX2N系列PLC的基本指令

项目一运煤小车两地往返运动控制表1-2FX2N系列PLC的基本指令表续表1-2项目实施一、继电接触器控制运煤小车两地往返项目一运煤小车两地往返运动控制图1-53运煤小车两地往返控制系统的继电接触器控制电路

二、PLC控制运煤小车两地自动往返

（一）分配PLC端子项目一运煤小车两地往返运动控制表1-3运煤小车两地自动往返控制系统的PLC输入/输出端子分配情况

（二）画出硬件连接图

运煤小车两地自动往返PLC控制系统的硬件接线图如图1-54所示。项目一运煤小车两地往返运动控制图1-54运煤小车两地自动往返PLC控制系统的硬件接线图

（三）编制和调试程序1.梯形图设计项目一运煤小车两地往返运动控制图1-55电动机正反转初步控制梯形图图1-56电动机正反转互锁控制梯形图在电动机正反转互锁控制梯形图的基础上进行修改，即可得出运煤小车两地自动往返PLC控制的最终梯形图如图1-57所示。项目一运煤小车两地往返运动控制图1-57运煤小车两地自动往返PLC控制梯形图

2.指令表

对应运煤小车两地自动往返PLC控制梯形图的指令表如表1-4所示。3.系统调试项目一运煤小车两地往返运动控制表1-4运煤小车两地自动往返PLC控制指令表项目考核请参照运煤小车两地自动往返控制项目，独立完成以上控制系统的软硬件设计，并进行考核。考核评分标准参见表1-5。

表1-5学生项目考核评分表项目一运煤小车两地往返运动控制巩固训练

如图1-58所示，小车一个工作周期的动作要求如下：

图1-58PLC控制小车自动往返示意图项目一运煤小车两地往返运动控制知识拓展

一、接触器与继电器的区别

（一）结构区别

（二）工作原理区别

（三）用途区别

（四）作用区别

二、PLC控制系统设计步骤

（一）分析控制对象的生产工艺过程及控制要求

（二）可编程控制器的资源分配及接线设计

（三）编程PLC控制

（四）联机调试及修改完善

项目一运煤小车两地往返运动控制

三、“启-保-停”控制电路

图1-59所示为电动机的“启动-保持-停止”单向连续运转PLC控制电路，简称“启-保-停”电路。其中，图（a）为PLC接线图，图（b）为梯形图。

（a）PLC接线图

（b）梯形图

项目一运煤小车两地往返运动控制图1-59电动机单向连续运转PLC控制系统谢谢！谢谢！项目二三相异步电动机的Y—△启动项目二三相异步电动机的Y—△启动项目目标

【知识目标】（1）熟悉电动机的概念、分类和结构组成。（2）理解三相异步电动机的工作原理。（3）了解笼型和绕线型异步电动机的各种启动方法。（4）熟悉GXDeveloper编程软件的各种功能和用法。（5）进一步理解主控指令（MC、MCR）的功能和用法。【技能目标】（1）掌握Y—△等电动机降压启动控制电路的结构和工作原理。（2）熟悉电气控制电路的一般设计方法。（3）进一步掌握PLC基本指令和典型电路环节的用法。（4）能够熟练使用GXDeveloper软件编制梯形图。（5）掌握电动机启动控制电路的连接方法和调试方法。项目任务试为该电动机设计一个Y—△降压启动控制电路。图2-1Y180L-4型三相异步电动机图2-2三相异步电动机Y—△降压启动项目任务示意图项目二三相异步电动机的Y—△启动项目分析由图2-2可知，电动机主电路需要三个接触器KM1、KM2和KM3。其中，接触器KM1和KM3负责将电动机定子绕组接成星形（Y），以降低启动电压，限制启动电流；接触器KM1和KM2负责将电动机定子绕组接成三角形（△），使电动机转入正常运行。从星形（Y）接法到三角形（△）接法的过渡时间需要一个通电延时型时间继电器KT来控制。此外，电路还包括启动按钮SB1、停止按钮SB2、过载保护热继电器FR和短路保护熔断器FU1等元件。项目二三相异步电动机的Y—△启动相关知识

一、电动机基础知识（一）电动机的概念和分类

单相异步电动机

三相笼型异步电动机

三相绕线型异步电动机

图2-3常见异步电动机项目二三相异步电动机的Y—△启动异步电动机按相数不同，可分为单相异步电动机和三相异步电动机；按转子结构不同，可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机。综上可知，电动机的分类情况如图2-4所示。图2-4电动机的分类项目二三相异步电动机的Y—△启动（二）三相异步电动机的结构和工作原理1.定子（静止部分）2.转子（旋转部分）图2-5三相笼型异步电动机的结构项目二三相异步电动机的Y—△启动（三）三相异步电动机定子绕组接线方式

定子绕组内部的接线方式如图2-6所示，外部端子接法如图2-7所示。图2-6三相异步电动机定子绕组内部接法图2-7三相异步电动机定子绕组外部端子接法项目二三相异步电动机的Y—△启动（四）三相异步电动机的型号和选择1.三相异步电动机的型号

三相异步电动机的型号命名方式如图2-8所示。2.三相异步电动机的铭牌

三相异步电动机在出厂时，机座上都固定着一块铭牌，如图2-9所示。3.三相异步电动机的选择图2-8三相异步电动机的型号命名方式图2-9三相异步电动机的铭牌项目二三相异步电动机的Y—△启动二、三相异步电动机的启动控制

（一）笼型异步电动机启动控制1.直接启动2.降压启动

（1）定子串电阻降压启动图2-10定子串电阻降压启动控制主电路项目二三相异步电动机的Y—△启动

(2)自耦变压器降压启动

图2-11所示为自耦变压器降压启动控制主电路。图2-11自耦变压器降压启动控制主电路项目二三相异步电动机的Y—△启动

(3)星形—三角形降压启动

图2-12所示为星形—三角形降压启动控制主电路。图2-12Y—△降压启动控制主电路项目二三相异步电动机的Y—△启动（二）绕线型异步电动机启动控制1.转子回路串电阻分级启动

图2-13所示为绕线型异步电动机的转子回路串电阻分级启动控制主电路和启动特性。现说明启动过程如下。图2-13转子回路串电阻分级启动控制主电路和启动特性项目二三相异步电动机的Y—△启动

2.转子回路串频敏变阻器启动图2-14转子回路串频敏变阻器启动控制主电路项目二三相异步电动机的Y—△启动

三、GXDeveloper软件快速进阶

将GXDeveloper软件光盘放入光驱，然后按照系统提示逐步进行操作，即可完成安装。安装结束后，双击桌面上出现的“GXDeveloper”快捷图标

，会弹出图2-15所示的初始启动画面，随后即可进入软件的主操作界面，如图2-16所示。图2-15GXDeveloper初始启动画面

项目二三相异步电动机的Y—△启动

图2-16GXDeveloper主操作界面

项目二三相异步电动机的Y—△启动（一）创建新工程

在GXDeveloper主操作界面中，选择“工程”>“创建新工程”菜单，打开“创建新工程”对话框，在该对话框中选择PLC系列、PLC类型和程序类型等，然后单击“确定”按钮，新建一个PLC工程文件，如图2-17所示。图2-17创建新工程

项目二三相异步电动机的Y—△启动（二）输入程序

在梯形图编辑区将光标定位到某个位置，然后通过键盘输入指令（或者单击“梯形图符号”工具条中的“常开触点”

等按钮），打开“梯形图输入”对话框，如图2-18所示。图2-18输入梯形图

项目二三相异步电动机的Y—△启动（三）变换程序

梯形图程序输入完毕后，需要将其变换成指令表。具体方法为：选择“变换”>“变换”菜单，或者直接按【F4】键，如图2-19所示。图2-19变换梯形图

项目二三相异步电动机的Y—△启动

执行变换操作后，梯形图程序段的底色将由灰色变为白色，如图2-20所示。图2-20变换后的梯形图

项目二三相异步电动机的Y—△启动

此时，单击工具条中的“梯形图/指令表显示切换”按钮

，可以查看梯形图对应的指令表，如图2-21所示。图2-21梯形图对应的指令表

项目二三相异步电动机的Y—△启动

（四）保存工程

单击工具条中的“工程保存”按钮

，或者选择“工程”>“保存工程”菜单，弹出“另存工程为”对话框，指定保存位置和工程名，然后单击“保存”按钮，可对编辑好的程序进行保存，如图2-22所示。图2-22保存工程文件

项目二三相异步电动机的Y—△启动

（五）通信设置

首先使用编程电缆（如SC-09等）将计算机和PLC相连，然后在GXDeveloper窗口中选择“在线”>“传输设置”菜单，打开“传输设置”对话框，再在该对话框中双击“串口”图标

，打开“PCI/F串口详细设置”对话框，如图2-23所示。图2-23打开串口详细设置对话框

项目二三相异步电动机的Y—△启动

（六）写入程序

完成通信设置后，就可以将程序写入到PLC中运行了。具体方法为：选择“在线”>“PLC写入”菜单，打开“PLC写入”对话框，在列表框中选中程序和参数，然后单击“执行”按钮，如图2-25所示，即可将程序写入PLC中。图2-24通信错误提示框

项目二三相异步电动机的Y—△启动项目二三相异步电动机的Y—△启动图2-25写入程序

（七）运行和监视程序

成功将程序写入到PLC以后，选择“在线”>“远程操作”菜单，打开“远程操作”对话框，如图2-26所示，将PLC设为“RUN”模式，然后单击“执行”按钮，即可运行程序。

运行程序后，选择“在线”>“监视”>“监视模式”菜单（参见图2-27）。

（八）调试程序图2-26运行程序

项目二三相异步电动机的Y—△启动项目二三相异步电动机的Y—△启动图2-27监视程序

项目实施一、继电接触器控制三相异步电动机Y—Δ启动

（1）分析生产工艺流程

图2-28三相异步电动机Y—△降压启动控制流程图项目二三相异步电动机的Y—△启动

（2）设计控制电路

通过流程分析，易知Y—△降压启动控制系统的基本控制环节是电动机单向连续运行的“启-保-停”控制电路。故Y—△降压启动继电接触器控制电路可以设计成如图2-29所示。

图2-29三相异步电动机Y—△降压启动接触器控制电路项目二三相异步电动机的Y—△启动二、PLC控制三相异步电动机的Y—Δ降压启动

（一）分配PLC端子

表2-1三相异步电动机Y—△降压启动控制系统的PLC输入/输出端子分配表项目二三相异步电动机的Y—△启动

（二）画出硬件连接图

本PLC控制系统的主电路和PLC硬件接线图如图2-30所示。

图2-30三相异步电动机Y—△降压启动的主电路和PLC硬件接线图项目二三相异步电动机的Y—△启动

（三）编制与调试程序1.梯形图设计

三相异步电动机Y—Δ降压启动PLC控制系统的梯形图设计如图2-31所示。

图2-31三相异步电动机Y—△降压启动PLC控制系统的梯形图项目二三相异步电动机的Y—△启动

2.指令表3.系统调试

表2-2三相异步电动机Y—△降压启动PLC控制指令表项目二三相异步电动机的Y—△启动项目考核为某异步电动机设计一个自耦变压器降压启动PLC控制系统。具体控制要求：按下启动按钮SB1，电动机接入自耦变压器进行降压启动，5s后切除自耦变压器，电动机进入全压运行。按下停止按钮SB2，系统停止运行。本项目可参照项目一中的表1-5进行考核。

项目二三相异步电动机的Y—△启动巩固训练知识拓展

一、电气控制电路的一般设计方法

二、PLC控制与继电器控制的区别

三、梯形图的特点和设计原理

项目二三相异步电动机的Y—△启动

四、主控指令与主控复位指令的使用MC占3个程序步，MCR占2个程序步。MC、MCR指令的使用说明如图2-32所示。

图2-32所示为GXDeveloper软件在写入模式下显示的梯形图，如果在软件窗口中选择“编辑”>“读出模式”菜单，可以显示梯形图中的公共串联触点（即主控触点），如图2-33所示。

图2-32MC、MCR指令的使用说明项目二三相异步电动机的Y—△启动图2-33GXDeveloper在读写模式下显示的主控触点

与图2-32所示梯形图对应的指令表如表2-3所示。

表2-3与图2-32所示梯形图对应的指令表项目二三相异步电动机的Y—△启动

图2-34所示为MC指令的嵌套使用说明。嵌套级N的编号由小到大，返回时使用MCR指令，从大嵌套级开始解除。

项目二三相异步电动机的Y—△启动图2-34MC指令的嵌套使用说明

与图2-34所示梯形图对应的指令表如表2-4所示。

表2-4与图2-34所示梯形图对应的指令表项目二三相异步电动机的Y—△启动谢谢！谢谢！项目三XA6132万能铣床的PLC改造项目三XA6132万能铣床的PLC改造项目目标

【知识目标】（1）熟悉XA6132万能铣床的结构特点及电气控制的要求。（2）理解万能转换开关的用途、结构原理和常用型号。（3）理解电气原理图的阅读分析方法。（4）进一步熟悉PLC典型编程环节在电气控制电路中的应用。（5）熟悉XA6132万能铣床常见故障的分析和排除方法。【技能目标】（1）初步具备识读和绘制电气控制原理图的能力。（2）能够结合控制电路对器件进行规范、合理的布局，并能够正确绘制和识读接线图。（3）能够规范地对电气控制电路进行安装和检测维护，具备一定的排除故障的能力，并能将所学典型控制环节运用于实际控制电路中。（4）掌握用PLC改造典型机床继电接触器控制系统的一般方法，能够完成设计、安装和调试，并做到举一反三。（5）培养学生良好的职业道德、安全生产、规范操作、质量和效益意识。项目任务

XA6132型万能铣床（参见图3-1）是应用最为广泛的铣床之一。图3-1XA6132型万能铣床实物图图3-2XA6132型万能铣床结构示意图项目三XA6132万能铣床的PLC改造项目分析相关知识一、万能转换开关

（一）结构和工作原理

图3-3万能转换开关单层结构示意图

项目三XA6132万能铣床的PLC改造

万能转换开关的图形符号和触点分合表如图3-4所示。

（二）主要用途

（三）常用型号

图3-4万能转换开关的图形符号和触点分合表

项目三XA6132万能铣床的PLC改造二、电气控制识图基础知识

（一）电气图的分类和作用

（二）常用图形符号和文字符号1.基本文字符号2.辅助文字符号

（三）电气原理图的绘制原则

（四）电气原理图的阅读分析方法1.分析主电路2.分析控制电路3.分析辅助电路4.总体检查

项目三XA6132万能铣床的PLC改造

三、基本控制线路的装接步骤和工艺要求

（一）电气控制线路的安装工艺和要求

（二）电气控制线路的安装方法和步骤

（三）电气控制线路安装时的注意事项

（四）通电前的检查

（五）空载例行试验

（六）负载形式试验

项目三XA6132万能铣床的PLC改造项目实施

一、XA6132万能铣床电气控制电路分析

（一）主电路分析XA6132万能铣床的主电路如图3-6所示。

图3-6XA6132万能铣床的主电路和照明电路项目三XA6132万能铣床的PLC改造（二）控制电路分析XA6132万能铣床的控制电路如图3-7所示。控制电路电压采用交流110V，由控制变压器TC1供给。

图3-7XA6132万能铣床的控制电路项目三XA6132万能铣床的PLC改造

1.主轴电动机M1的控制2.进给电动机M2的控制

图3-8XA6132万能铣床的快速移动与制动电梯项目三XA6132万能铣床的PLC改造二、XA6132万能铣床控制电路的PLC改造（一）分配PLC端子表3-1XA6132万能铣床控制系统的PLC输入/输出端子分配表项目三XA6132万能铣床的PLC改造（二）画出硬件连接图

XA6132万能铣床控制系统的PLC外部硬件接线图如图3-9所示

（三）编制与调试程序图3-9PLC外部硬件接线图项目三XA6132万能铣床的PLC改造项目考核

认真阅读分析C620型普通车床的电气原理图（参见图3-10），弄清其电气控制原理。然后结合下述控制要求，完成对C620型普通车床电气控制系统的PLC改造。

项目二三相异步电动机的Y—△启动图3-10C620型普通车床的电气原理图巩固训练

请结合图3-11所示的电气原理图和下述控制要求，对C6140型普通车床的电气控制系统进行PLC改造。

项目二三相异步电动机的Y—△启动图3-11C6140型普通车床的电气原理图知识拓展

一、电气控制系统常用的保护环节

（一）短路保护

（二）过载保护

（三）欠压保护

（四）失压保护（零压保护）

项目二三相异步电动机的Y—△启动二、XA6132万能铣床常见故障分析

项目二三相异步电动机的Y—△启动表3-2XA6132万能铣床常见故障分析三、安全用电基础知识

（一）安全电压

（二）安全距离

（三）绝缘安全用具

（1）绝缘操作用具

（2）绝缘防护用具

项目二三相异步电动机的Y—△启动图3-12绝缘操作杆和绝缘夹钳（2）绝缘防护用具

常用的绝缘防护用具有绝缘手套、绝缘靴、绝缘隔板、绝缘垫、绝缘台等，如图3-13所示。

（四）安全操作意识

项目二三相异步电动机的Y—△启动图3-13绝缘手套、绝缘靴、绝缘隔板和绝缘垫谢谢！谢谢！项目四十字路口交通灯PLC控制项目四十字路口交通灯PLC控制项目目标

【知识目标】（1）熟悉定时器的各种应用。（2）进一步理解和掌握经验编程法。（3）理解顺序功能图的编程思想。（4）清楚步进指令的使用方法。【技能目标】（1）掌握PLC常用基本指令的功能和使用方法。（2）能够根据顺序控制系统的要求编绘顺序功能图和步进梯形图。（3）掌握定时器的一些使用技巧。项目任务图4-1所示为十字路口交通信号灯示意图图4-1十字路口交通信号灯功能示意图表4-1十字路口交通信号灯控制功能表项目四十字路口交通灯PLC控制项目分析相关知识

一、顺序功能图与步进指令

（一）顺序控制设计法

经验设计法是从传统的继电器逻辑设计方法继承而来，它的基本设计思想为：被控制过程由若干个状态组成，每个状态都由输入的某些命令信号建立，辅助继电器用于区分状态且构成执行元件的输入变量，而辅助继电器的状态由输入的命令信号控制，正确找出辅助继电器、命令信号和执行元件之间的逻辑关系，也就基本完成了程序设计任务。

项目四十字路口交通灯PLC控制（二）顺序功能图

1.顺序功能图的概念和组成顺序功能图（SequentialFunctionChart，SFC）又称状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能、特性的一种图形。项目四十字路口交通灯PLC控制图4-2顺序功能图

2.顺序功能图的结构类型项目四十字路口交通灯PLC控制图4-3单序列图4-4选择序列图4-5并行序列

3.绘制顺序功能图时的注意事项项目四十字路口交通灯PLC控制图4-6跳步、重复和循环序列

（a）跳步序列（b）重复序列（c）循环序列（三）步进指令1.状态继电器S状态继电器S是构成顺序功能图的基本元件，也是PLC的重要软元件之一。

项目四十字路口交通灯PLC控制表4-2FX2N系列PLC的状态继电器S2.FX2N系列PLC的步进指令FX2N系列PLC有两条步进指令，即步进开始指令STL和步进返回指令RET，如表4-3所示。项目四十字路口交通灯PLC控制表4-3FX2N系列PLC的步进指令STL指令的意义是激活某个状态，在梯形图上体现为从左母线上引出状态触点，有建立子母线的功能，以使该状态（步）的所有操作均在子母线上进行。STL指令在梯形图中的使用情况如图4-7所示。项目四十字路口交通灯PLC控制图4-7步进指令STL的表示方法和含义

（a）顺序功能图（b）步进梯形图（c）指令表3．用步进指令编制梯形图注意事项

（1）STL触点是与左母线相连的常开触点，类似于主控触点。若某STL触点接通，则对应的步为活动步。

（2）与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令，使用过STL指令后，应用RET指令使LD点返回左母线。

（3）STL触点可以直接驱动或通过别的触点来驱动Y、M、S、T等元件的线圈。

（4）由于PLC只执行活动步对应的电路块，所以使用STL指令时允许双线圈输出（顺序控制程序在不同的步可多次驱动同一线圈）。

（5）STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令，但可以用CJ跳转指令。

（6）在中断程序和子程序内，不能使用STL指令。

（7）步的转换一般用置位指令SET，若为不连续转换（即跳转），应改用OUT指令。项目四十字路口交通灯PLC控制

二、定时器的延时扩展

（一）多个定时器组合项目四十字路口交通灯PLC控制图4-8三个定时器接力延时9000s

（a）梯形图（b）波形图

（二）定时器与计数器组合项目四十字路口交通灯PLC控制图4-9计数器和定时器配合延时2500h

（a）梯形图（b）波形图

三、闪烁电路和分频电路

（一）闪烁电路项目四十字路口交通灯PLC控制

图4-10闪烁电路

（a）梯形图（b）波形图

（二）分频电路

用PLC可以实现对输入信号的任意分频，图4-11所示是一个二分频电路。待分频的脉冲信号加在X000端，设M100和Y000的初始状态均为0。项目四十字路口交通灯PLC控制图4-11二分频电路

（a）梯形图（b）波形图

四、断电延时和通断电均延时定时器

（一）断电延时型定时器。项目四十字路口交通灯PLC控制图4-12断电延时型定时器

（a）梯形图（b）波形图

（二）通断电均延时型定时器项目四十字路口交通灯PLC控制图4-13通断电均延时型定时器

（a）梯形图（b）波形图项目实施

一、分配PLC端子

十字路口交通信号灯控制系统的PLC端子分配情况如表4-4所示。表4-4十字路口交通灯PLC控制端子分配表项目四十字路口交通灯PLC控制

二、画出硬件连接图项目四十字路口交通灯PLC控制图4-14十字路口交通信号灯输入/输出接线图

三、基本经验设计法编程

根据十字路口交通信号灯的控制要求，可以作出其控制时序图，如图4-15所示。项目四十字路口交通灯PLC控制图4-15十字路口交通信号灯的控制时序图

根据基本经验设计法（即“启-保-停”单元电路），抓住时间点，来决定任一事件的启动条件和停止条件。由此可得梯形图程序如图4-16所示。项目四十字路口交通灯PLC控制图4-16十字路口交通信号灯的控制梯形图

现在具体来分析一下由T10和T11组成脉冲发生器的梯形图，如图4-17所示。项目四十字路口交通灯PLC控制图4-17周期为1s的脉冲发生器

由图4-17可知，上电后T10线圈得电，延时0.5s后，T10常开触点闭合，定时器T11线圈得电，延时0.5s后，T11常闭触点断开，T10线圈失电，T10常开触点断开，T11线圈也失电，从而定时器T10再次得电，0.5s后，T10常开触点再次闭合……，如此周而复始，即得到T10触发的工作波形如图4-18所示。项目四十字路口交通灯PLC控制图4-18定时器T10、T11的工作波形

与图4-16所示梯形图对应的指令表如表4-5所示。项目四十字路口交通灯PLC控制表4-5十字路口交通信号灯指令表

项目四十字路口交通灯PLC控制续表4-5

十字路口交通信号灯控制系统还可采用顺序控制设计法实现，其顺序功能图如图4-19所示。项目四十字路口交通灯PLC控制图4-19交通信号灯顺序功能图

具体执行的步进梯形图如图4-20所示.项目四十字路口交通灯PLC控制图4-20十字路口交通信号灯步进梯形图

项目四十字路口交通灯PLC控制图4-20十字路口交通信号灯步进梯形图项目四十字路口交通灯PLC控制项目考核

在氯碱生产中，碱液的蒸发、浓缩过程往往伴有盐的结晶，因此，要采取措施对盐碱进行分离。分离过程是一个顺序循环工作过程，共分6个工序，靠进料阀、洗盐阀、化盐阀、升刀阀、母液阀、熟盐水阀这6个电磁阀完成上述过程，各阀的动作如表4-6所示。

表4-6氯碱生产各阀的动作表项目四十字路口交通灯PLC控制巩固训练

一、设计电动机顺序启停控制系统

二、设计小车自动往返装卸货控制系统

三、设计液体混合装置控制系统

图4-21所示为液体混合装置的示意图。图4-21液体混合装置示意图项目四十字路口交通灯PLC控制知识拓展

一、单序列顺控系统的一般编程步骤

二、顺控设计法中梯形图的编程方式

图4-22所示为用“启-保-停”电路实现的顺序功能图和梯形图。图4-22用“启-保-停”电路实现的顺序控制梯形图编程谢谢！谢谢！项目五大小球分拣系统PLC控制项目五大小球分拣系统PLC控制项目目标

【知识目标】

（1）熟悉用STL指令将顺序功能图转换为步进梯形图的方法。

（2）理解单序列、选择序列、并行序列顺序功能图的程序设计方法。【技能目标】

（1）熟练掌握单序列顺序功能图和步进梯形图的转换及编程方法。

（2）熟练掌握选择序列、并行序列顺序功能图的编程方法及应用。

（3）进一步增强设计PLC顺序控制系统的技能。

（4）能够熟练利用GXDeveloper软件编写步进梯形图和指令表程序。项目任务

在工业生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分拣，图5-1所示为用于自动分拣大小球的机械装置。图5-1大小球自动分拣装置示意图项目五大小球分拣系统PLC控制项目分析相关知识

一、单序列顺序功能图的步进编程

单序列顺序功能图的编程原则为：先进行负载驱动处理，再进行步转换处理。图5-2所示为将顺序功能图转换为步进梯形图的例子。

图5-2将顺序功能图转换为步进梯形图项目五大小球分拣系统PLC控制

与图5-2对应的指令表程序如表5-1所示。表5-1与图5-2对应的指令表项目五大小球分拣系统PLC控制

步的转换一般使用SET指令，但若为顺序不连续转换（如向上转换、向不连续的步转换或向其他序列转换等），则不能使用SET指令，而应改用OUT指令，如图5-3所示。图5-3非连续转换顺序功能图项目五大小球分拣系统PLC控制

二、选择序列分支与合并的步进编程

例如，图5-4所示就是一个选择序列，它具有三个分支。其中，S20为分支步（即其后有多个分支），根据不同的转换条件（X000、X010、X020），可以选择执行其中一个条件满足的分支。图5-4选择序列顺序功能图项目五大小球分拣系统PLC控制

当X000为ON时，执行图5-5（a）；当X010为ON时，执行图5-5（b）；当X020为ON时，执行图5-5（c）。

（a）第一个分支

（b）第二个分支

（c）第三个分支图5-5选择序列的分解图项目五大小球分拣系统PLC控制

（一）选择序列分支的编程方法。图5-6对图5-4中分支步的处理表5-2对分支步进行驱动和转换处理项目五大小球分拣系统PLC控制

（二）选择序列合并的编程方法。图5-7对图5-4中合并步的处理项目五大小球分拣系统PLC控制

根据选择序列合并的编程方法，依次对S21、S22、S31、S32、S41、S42进行驱动处理，对应的指令表程序如表5-3所示。。表5-3合并前对各分支进行驱动处理项目五大小球分拣系统PLC控制

然后按照S22（第一个分支）、S32（第二个分支）、S42（第三个分支）的顺序向S50进行转换处理，对应的指令表程序如表5-4所示。。表5-4对各分支进行合并转换处理项目五大小球分拣系统PLC控制

与图5-4所示选择序列相对应的步进梯形图如图5-8所示。。图5-8与图5-4所示选择序列相对应的步进梯形图项目五大小球分拣系统PLC控制

三、并行序列分支与合并的步进编程。图5-9并行序列顺序功能图项目五大小球分拣系统PLC控制

。（a）第一个分支

（b）第二个分支

（c）第三个分支图5-10并行序列的分解图项目五大小球分拣系统PLC控制

（一）并行序列分支的编程方法。图5-11对图5-9中分支步的处理表5-5对分支步进行驱动和并行转换处理项目五大小球分拣系统PLC控制

根据并行序列合并的编程方法，应先进行合并前的驱动处理，即按照分支顺序依次对S21、S22、S31、S32、S41、S42进行驱动处理，然后按照S22、S32、S42的顺序向S50进行转换处理。对应的指令表程序如表5-6所示。。表5-6合并前的驱动处理以及合并转换处理项目五大小球分拣系统PLC控制

与图5-9所示并行序列相对应的步进梯形图如图5-13所示。。图5-13与图5-9所示并行序列相对应的步进梯形图项目五大小球分拣系统PLC控制项目实施

一、分配PLC端子

大小球分拣系统的PLC端子分配情况如表5-7所示。表5-7大小球分拣系统的PLC端子分配表项目五大小球分拣系统PLC控制

二、画出硬件连接图

根据大小球分拣系统的控制要求，本项目所用的器件有：启动按钮SB1、停止按钮SB2、限位开关5个，输入/输出端口的接线情况如图5-14所示。。图5-14大小球分拣系统的输入/输出接线图项目五大小球分拣系统PLC控制

三、绘制顺序功能图

此大小球分拣系统采用顺控设计法实现，其顺序功能图如图5-15所示。。图5-15大小球分拣系统的顺序功能图项目五大小球分拣系统PLC控制

四、设计步进梯形图

根据选择序列先集中处理分支步，再集中处理合并步的编程原则，大小球分拣系统具体执行的步进梯形图如图5-16所示。。图5-16大小球分拣系统的步进梯形图项目五大小球分拣系统PLC控制

。图5-16大小球分拣系统的步进梯形图项目五大小球分拣系统PLC控制

与图5-16所示步进梯形图相对应的指令表如表5-8所示。

。表5-8大小球分拣系统的指令表项目五大小球分拣系统PLC控制项目考核

试设计一个按钮式人行横道交通灯控制系统，如图5-17所示。图5-17按钮式人行横道交通灯控制系统示意图项目五大小球分拣系统PLC控制巩固训练

一、设计自动门PLC控制系统

许多公共场所都采用自动门，如图5-18所示。。图5-18自动门示意图项目五大小球分拣系统PLC控制二、设计全自动洗衣机控制系统

图5-19所示为全自动洗衣机示意图。。图5-19全自动洗衣机示意图项目五大小球分拣系统PLC控制知识拓展

一、组合序列和虚设步

（一）特殊组合序列的转换图5-20特殊组合序列的转换项目五大小球分拣系统PLC控制

（一）虚设步的设置图5-21虚设步的设置项目五大小球分拣系统PLC控制

二、跳转与循环序列

图5-22所示就是跳转与循环序列结构的顺序功能图。图5-22跳转与循环序列项目五大小球分拣系统PLC控制

与图5-22所示顺序功能图相对应的步进梯形图如图5-23所示。图5-23与图5-22对应的步进梯形图项目五大小球分拣系统PLC控制谢谢！谢谢！项目六自动售饮料机系统PLC控制项目六自动售饮料机系统PLC控制项目目标

【知识目标】

（1）熟悉FX2N系列PLC功能指令的表示形式。

（2）熟悉FX2N系列PLC常用功能指令的格式和使用方法。【技能目标】

（1）理解自动售饮料机系统的基本组成和控制要求，掌握其软硬件设计过程。

（2）掌握利用四则运算、比较、传送、数据处理等常用功能指令进行程序设计的方法。

（3）能利用常用功能指令完成彩灯循环、喷泉、车位显示等的PLC软硬件设计。项目任务

本项目将设计一个自动售饮料机PLC控制系统，其功能示意图如图6-1所示。图6-1自动售饮料机功能示意图项目六自动售饮料机系统PLC控制项目分析相关知识

一、PLC功能指令基础知识

（一）功能指令的概念

图6-2所示为基本指令RST和功能指令ZRST对照的梯形图示例。（a）基本指令梯形图

（b）功能指令梯形图

（c）功能指令表

图6-2功能指令的图形符号和指令表项目六自动售饮料机系统PLC控制

（二）功能指令的格式和用法1．功能指令的基本格式

功能指令的基本格式如图6-3所示。图6-3功能指令的基本格式项目六自动售饮料机系统PLC控制2．功能指令处理的数据长度

功能指令可以处理16位数据和32位数据。若功能指令前带有符号(D)，则表示处理32位数据；反之，则表示处理16位数据，如图6-4所示。图6-4功能指令处理16位和32位数据项目六自动售饮料机系统PLC控制3．功能指令的执行形式

例如，在图6-5所示梯形图中，MOV指令后带有符号（P），表示脉冲执行，即该指令仅在X000接通（由OFF变为ON）时执行一次，将D10中的数据送到D30；MOV指令后无符号（P），表示连续执行，该指令在X001接通的每一个扫描周期都被重新执行，将D20中的数据送到D40。图6-5脉冲执行方式和连续执行方式项目六自动售饮料机系统PLC控制4．功能指令的操作数

在执行图6-6所示的梯形图程序时，若X001＝1，则将D0中的二进制数传送到K2M0中，其结果是仅将D0中的低8位数据传送到M7～M0中，多出的高位数据不传送，因此M7～M0=01000101，其中M0、M2、M6这三个辅助继电器得电。图6-6位元件组成的字元件的应用项目六自动售饮料机系统PLC控制5．功能指令的变址操作

用变址寄存器对功能指令中的源操作数和目的操作数进行修改，可以大大提高指令的控制功能，使编程简单化，如图6-7所示。图6-7变址寄存器的应用项目六自动售饮料机系统PLC控制

二、四则运算和逻辑运算指令

（一）四则运算指令

FX2N系列PLC的四则运算指令主要包括加法指令ADD、减法指令SUB、乘法指令MUL和除法指令DIV等。1．加法指令

加法指令助记符、指令代码、操作数和程序步如表6-1所示。表6-1加法指令的要素项目六自动售饮料机系统PLC控制

加法指令ADD的用法如图6-8所示。当执行条件X001=ON时，图中的操作可表示为[S1]+[S2]→[D]，即[D10]+[D12]→[D14]。

指令语句（D)ADDDOD10D20的操作数构成如图6-9所示。图6-8加法指令应用举例项目六自动售饮料机系统PLC控制图6-932位加法指令操作数的构成2．减法指令

减法指令SUB用于将指定的源元件[S1]、[S2]中的两个二进制数相减，并将结果送到指定的目的元件[D]中去。其助记符、指令代码、操作数和程序步如表6-2所示。表6-2减法指令的要素项目六自动售饮料机系统PLC控制

减法指令SUB的用法如图6-10所示。当执行条件X001=ON时，图中的操作可表示为[D10]-[D12]→[D14]。

SUB执行的也是二进制代数运算，例如3-（-7）=10。图6-10减法指令应用举例项目六自动售饮料机系统PLC控制3．乘法指令

乘法指令MUL用于将指定的源元件[S1]、[S2]中的两个二进制数相乘，并将结果以32位的形式送到指定的目的元件[D]中去。乘法指令的助记符、指令代码、操作数和程序步如表6-3所示。表6-3乘法指令的要素项目六自动售饮料机系统PLC控制

乘法指令MUL的用法如图6-11所示。

例如，当执行条件满足时，图6-12中的32位乘法运算可以表示为[D1，D0]×[D3，D2]→[D7，D6，D5，D4]。图6-11乘法指令应用举例（16位运算）项目六自动售饮料机系统PLC控制图6-12作32位乘法运算4．除法指令

除法指令DIV用于将指定的源元件[S1]、[S2]中的两个二进制数相除，[S1]为被除数，[S2]为除数，并将商送到指定的目的元件[D]中去，将余数送到紧靠[D]的下一地址号的元件中。除法指令的助记符、指令代码、操作数和程序步如表6-4所示。表6-4除法指令的要素项目六自动售饮料机系统PLC控制

除法指令DIV的用法如图6-13所示。

图6-14所示为32位除法运算，当执行条件满足时，可表示为[D1，D0]÷[D3，D2]，商送到[D5，D4]，余数送到[D7，D6]。。图6-13除法指令应用举例（16位运算）项目六自动售饮料机系统PLC控制图6-14作32位除法运算5．加1和减1指令

加1和减1指令用于使操作数加1和减1，它们的助记符、指令代码、操作数和程序步如表6-5所示。表6-4除法指令的要素项目六自动售饮料机系统PLC控制

如图6-15所示，当X000由OFF变为ON时，执行[D10]+1→[D10]；当X001由OFF变为ON时，执行[D11]-1→[D11]。。图6-15加1和减1指令应用举例项目六自动售饮料机系统PLC控制

（二）逻辑运算指令

各种逻辑运算指令的助记符、指令代码、操作数和程序步如表6-6所示。表6-6逻辑运算功能指令的要素项目六自动售饮料机系统PLC控制

三、移位指令和循环移位指令

（一）移位指令

移位指令包括位右移指令SFTR和位左移指令SFTL。它们的指令代码、操作数和程序步如表6-7所示。表6-7位右移和位左移指令的要素项目六自动售饮料机系统PLC控制1．位右移指令

位右移指令的用法如图6-16所示。

2．位左移指令

位左移指令的用法如图6-17所示。图6-16位右移指令应用举例项目六自动售饮料机系统PLC控制图6-17位左移指令应用举例

（二）循环移位指令

循环移位指令包括循环右移指令ROR和循环左移指令ROL。它们的指令代码、操作数和程序步如表6-8所示。。表6-8循环右移和循环左移指令的要素项目六自动售饮料机系统PLC控制1．循