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绪 论 • 一 为什么要学习这门课， • 随着现代工业技术的不断发展，现代工厂生产设备自动化程度越来越高，越来越高普遍，要求人机对话的能力越来越强，而PLC装置就是一种实现人机对话的自动工作生产机器，同时PLC是集计算机技术，自动控制技术，通讯技术，电工电子控制技术为一身的电子装置，因此是非常重要的现代电工新技术。是公认的现代自动化3大技术转备之一，PLC 单片机机器人 计算机辅助设计（CAD/UG）。其实PLC就是强电领域里应用的自动化控制装置，单片机就是弱电领域里的自动化控制装置，各有优缺点，PLC应用比较方便，简单易学，单片机开发性能较强但使用麻烦，一般学生学起来也有些难度， • 另外随着我国经济的高速发展，电气自动化技术广泛应用，各种自动化生产线及自动化设备的大量普及，极大推动了PLC在我国的发展，PLC在生产中的地位越来越重要。因此在中职学校的机电类专业中开设PLC等新技术课程是非常必要的。
PLC在当今社会中的应用 • 随着我国经济的高速发展，电气自动化技术广泛应用，各种自动化生产线及自动化设备的大量普及，极大推动了PLC在我国范围内的发展，其功能越来越强大，应用范围越来越广阔，使其在生产中的地位越来越重要。特别在近十年，PLC已经渗透到了各个领域和行业，并取得了非常好的效益。在生产方面，为了提高生产效率和工业自动化程度，我们引进了许多在世界上都处于领先技术的成套设备，列如上海宝钢集团上马的第一期工程中，就采用了250台PLC，再如，上海大众汽车有限公司，在轿车制造过程中也大量地使用PLC等先进技术。还有秦川核电站、三峡工程、重庆机床厂生产的数控机床、重啤集团的啤酒生产线等都用了PLC控制。PLC不但应用于冶金、汽车制造、机械、轻工等工业自动控制中，在其他领域它也有着广泛地应用。如，日常生活中的电梯、交通灯的自动控制、车库的自动化管理等；市政建设中的自来水处理，混凝土的拌和；商业中的自动售货机，ATM机等；另外还在环境保护、娱乐等行业中也有应用。 • 随着PLC应用范围的扩展、功能的增强， PLC在生产中及生活中的地位越来越重要，只有少数专业技术人员懂得PLC的现状已经不能满足社会快速发展的要求。现在，在招聘设备安装与维护以及维修电工等技术工种中，不但要求基本技术要学得好，还要懂得PLC技术、变频技术以及机电设备的故障诊断维修技术等，另外在生产线上的普通操作工也应该懂得一些关于PLC、变频器等方面的基本知识，这样既可便于生产操作，又可以对生产和维修有很多帮助，如帮助维修人员明确故障的范围和现象，缩短故障维修时间，更好的保证生产的顺利进行。 • 再加上现在工业民用设备自动控制逻辑都是在PLC中实现的，不懂PLC，将来的机电设备维修也无处下手。 • 综上所述，针对目前中职学校电类学生毕业后主要面向企业的电气安装、维修及操作人员分配的现状，所以说在中职学校机电类教学中开展PLC等新技术的教学是非常必要的。
二 学习哪些内容 • 1 学习PLC基本结构和工作原理 • 2 熟悉掌握PLC外围负载的安装接线 • 掌握PLC程序传送、输入/输出控制线路接线等操作原理，熟练掌握PLC的梯形图语言指令句语言，并能用梯形图语言进行编程设计，能够根据编好的程序进行硬接线，完成调试 • 3 了解PLC所有软元件的功能作用，常用基本指令的功能作用，指令句与梯形图语言的相互转换， • 4 了解掌握PLC的各种编程方法应用
三 如何学习这门课 • PLC技术是一门理论性和实践性非常强的技术，我们主要采用启发式思维进行教学，将理论教学与实践操作交插进行，先通过简单的任务要求编程，诱导学生思维，启发学生观察思考，解决问题。由浅入深，由易到难，适合不同层次的学生对学生进行理论和实训交叉指导，如果你想学好，那么你就必须在熟悉了解了理论知识的基础上加强编程实训练习。 • 编程就像是一位习武之人，如果只是整天坐在家中看拳谱，不出门练武的话，那么就是一本再厉害的武林密集，再长的时间他的功力也不会提高。学习PLC也是同样的道理，光看书是没有用的，一本PLC书您就是看了十遍以后您还是不会用，学过编程(不管什么语言)的都知道。要重点加强理论联系实践。 • 课程的任务性质及考核 • PLC控制技术是一门应用性较强的专业课程，课程任务主要是使学生牢固掌握PLC应用的基础知识和正确安装使用PLC的技能， • 学习要求 • 1 PLC室高科技产品，技术含量较高 • 2 实践性较强，主要了解掌握PLC的调试 • 3 学识时要理论联系实际，要与其他专业课相互衔接 • 4 学习要求及考核 • 1 课堂要求 • 2 作业要求 • 3 成绩评定办法： 作业 实验报告 技能测试 期中期末理论考试
低压电器的基本知识的介绍 • 什么是低压电器：指工作在交流电压小于1200V以下，直流电压1500V以下的起通断保护控制作用的电器。 • 低压电器的分类： • 常规低压电器的功能作用及图形符号 • 按钮的功能作用：指用于发布手动控制指令的并具有自动复位功能的电器元件 • 行程开关的功能作用：又叫限位开关，主要用于位置控制的电器元件
接触器的功能作用：指用来频繁接通断开交直流主电路并能实现远距离控制大功率负载的有欠压保护功能的一种电器接触器的功能作用：指用来频繁接通断开交直流主电路并能实现远距离控制大功率负载的有欠压保护功能的一种电器 • 接触器结构：电磁机构 触头系统 • 接触器的工作原理：举例 • 图形符号的表示
继电器的功能作用：根据某种输入信号，接通或断开小电流控制电路，并具有欠压保护的控制电器继电器的功能作用：根据某种输入信号，接通或断开小电流控制电路，并具有欠压保护的控制电器
常规继电电路绘制识别规则 • 1 常用电气控制电路图的介绍 • 一般常用的电气控制图形式用3种图表示 • 有1概略图 2框图 3 电路图 • 在日常我生产中电路图应用最普遍，电路图又分3种 • 1 电器原理图 • 2 电器接线图 • 3 电器布置图、 • 其中电器原理图应用最广泛，主要介绍电器原理图的绘制原则和识别， • 原理图的组成：分为主电路，辅助控制电路，照明电路 • 原理图的绘制原则 • 1 原理图一般分为主电路和控制电路 • 2 原理图中所有电器元件图型符号采用国家统一标准绘制 • 3 电器原理图中各个元件按展开式画法 • 4 所有电器元件按钮，触点要按原始状态画出 • 5 原理图中无论主电路还是控制电路中各个元件触点间连接线编号，要按等电位原则从上往下，从左往右依次编号，每跨过一个触点，线圈元件编号依次递增一位，同时各个连接线路要横平竖直。
第一章 PLC的基本知识 • 第一节 可编程控制器的硬件知识 • PLC的产生及特点 • 可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Cnntr011er)，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等J顺序控制功能。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。当时，根据汽车制造生产线的需要，希望用电子化的新型控制器替代继电器控制柜，以减少汽车改型时，重新设计制造继电器控制盘的成本和时间。通用汽车公司对新型控制器提出l0点具体要求：
①编程简单，可在现场修改程序； ②维护方便，采用插件式结构； ③可靠性高于继电器控制柜； ④体积小于继电器控制柜； ⑤成本可与继电器控制柜竞争； ⑥可将数据直接送入计算机； ⑦可直接用115V交流输入； ⑧输出采用交流115V，能直接驱动电磁阀、交流接触器等； ⑨通用性强，扩展时很方便； ⑩程序要能存储，存储器容量可扩展到4K字节。
PLC的特点 • 可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。 • 1 可靠性高，抗干扰能力强：可编程控制器是专为工业控制而设计的，除了对器件的严格筛选和老化外，在硬件和软件两个方面还采用了屏蔽、滤波、隔离、故障论断和自动恢复等措施，使可编程控制器具有很强的抗干扰能力，使其平均无故障时间达到(3～5)×l04h以上。
2 编程直观、简单：可编程控制器是面向用户、面向现场，考虑到大多数电气技术人员熟悉电气控制线路的特点，它没有采用微机控制中常用的汇编语言，而是采用了一种面向控制过程的梯形图语言。梯形图语言与继电器原理图相类似，形象直观，易学易懂。电气工程师和具有一定知识的电工、工艺人员都可以在短时间内学会，使用起来得心应手。
3 适应性好：可编程控制器是通过程序实现控制的。当控制要求发生改变时，只要修改程序即可。由于可编程控制器产品已标准化，系列化、模块化，因此能灵活方便地进行系统配置，组成规模不同、功能不同的控制系统，适应能力非常强，故既可控制一台单机，一条生产线，又可控制—个复杂的群控系统，既可以现场控制，又可以远距离控制。
4 功能完善，接口功能强：目前的可编程控制器具有数字量和模拟量的输人输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、通信、人机对话、自检、记录和显示等功能，使设备控制水平大大提高。接口功率驱动极大地方便了用户，常用的数字量输入输出接口，负载能力可在(0.5～5A)的范围内变化；可以很方便地将可编程控制器与各种不同的现场控制设备顺利连接，组成应用系统。例如，输人接口可直接与各种开关量和传感器进行连接，输出接口在多数情况下也可直接与各种传统的继电器、接触器及电磁阀等相连接。
应用领域 • 顺序控制：这是可编程控制器最广泛应用的领域，取代了传统的继电器顺序控制，例如注塑机、印刷机械、订书机械，切纸机、组合机床、磨床、装配生产线，包装生产线，电镀流水线及电梯控制等。
过程控制：在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位、速度、电流和电压等，称为模拟量。可编程控制器有A／D和D／A转换模块，这样，可编程控制器可以作模拟量控制用于过程控制。
数据处理：一般可编程控制器都设有四则运算指令，可以很方便地对生产过程中的数据进行处理。用PLC可以构成监控系统，进行数据采集和处理、监控生产过程。较高档次的可编程控制器都有位置控制模块，用于控制步进电动机或伺服电动机，实现对各种机械的位置控制。数据处理：一般可编程控制器都设有四则运算指令，可以很方便地对生产过程中的数据进行处理。用PLC可以构成监控系统，进行数据采集和处理、监控生产过程。较高档次的可编程控制器都有位置控制模块，用于控制步进电动机或伺服电动机，实现对各种机械的位置控制。
FX2N-PLC的硬件组成结构 • 可编程控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几部分组成，其结构框图如图2-l所示。
中央处理单元(CPU) • 可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。通用微处理器(如8080、8086、80286、80386等)、单片机(如8031、8096等)、位片式微处理器(如AM2900、AM 2901、AM2903等)。可编程控制器的档次越高，CPU的位数也越多，运算速度也越快，功能指令越强，FX2系列可编程控制器使用的微处理器是l6位的8096单片机。
存储器 • 可编程控制器配有两种存储器：系统存储器利用户存储器。系统存储器存放系统管理程序。用户存储器存放用户编制的控制程序。小型可编程控制器的存储器容量一般在8K字节以下。
输入输出单元(I／O单元) • 实际生产过程中的信号电平是多种多样的，外部执行机构所需的电平也是干差万别的，而可编程控制器的CPU所处理的信号只能是标准电平，正是通过输入输出单元实现了这些信号电平的转换。I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I／O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各种输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流型和直流型，高电压型和低电压型、电
输出接口电路 • PLC的输出有三种形式：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。图2-3给出了PLC的输出电路图。继电器输出型最常用。当CPU有输出时．接通或断开输出电路中继电器的线圈，继电器的接点闭合或断开，通过该接点控制外部负载电路的通断。很显然，继电器输出是利用了继电器的接点和线圈将PLC的内部电路与外部负载电路进行了电气隔离。晶体管输出型是通过光锅合使晶体管截止或饱和以控制外部负载电路、并同时对PLC内部电路和输出晶体管电路进行了电气隔离。第三种是双向晶间管输出型，采用了光触发型双向晶闸管。三种输出形式以继电器型响应最慢。
输出电路的负载电源由外部提供。负载电流一般不超过2A。实际应用中，输出电流额定值与负载性质有关。例如FX2型PLC继电器输出的负载能力，电源电压在250V AC以下时，对电阻负载为2A／点；对感性负载为80V·A；对灯负载为l00W。 • 通常，PLC的制造厂商为用户提供多种用途的I／O单元。从数据类型上看有开关量和模拟量从电压等级上看有直流和交流；从速度上看有低速和高速，从点数上看有多种类型；从距离上看可分为本地I／O和远程I/O。远程I／O单元通电电缆与CPU单元连接，可放在距离CPU单元数百米远的地方。
电源单元 • PLC的供电电源是一般市电，也有用直流24V供电的。PLC对电源稳定度要求不高，一般允许电源电压额定值在+10％～l5％的范围内波动。PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I／O单元供电，小型PLC电源往往和CPU单元合为一体，中大型PLC都有专门电源单元。有些PLC电源部分还有24VDC输出、用于对外部传感器供电，但电流往往是毫安级。
PLC各软继电气功能作用 • 输入继电器(X0～X177) • 输入继电器与PLC的输入端相连。是PLC接收外部开关信号的接口。与输人端子连接的输入继电器是光电隔离的电子继电器，其线圈、常开接点、常闭接点与传统硬继电器表示方法一样，如图2-6左边所示。这里常开接点、常闭接点的使用次数不限，这些接点在PLC内可以自由使用。FX2型PLC输入继电器采用八进制地址编号，X0～X177最多可达128点。输人继电器必须有外部信号来驱动。不能用程序驱动。
输出继电器Y0～Y177 • 输出继电器的外部输出接点连接到PLC的输出端子上，输出继电器是PLC是用来传送信号到外部负载的元件，如图2-6右边所示。每一个输出继电器有一个外部输出的常开接点。而内部的软接点，不管是常开还是常闭，都可以无限次的自由使用。输出继电器的地址编号也是八进制，YO～Y177、最多可达l28点。
辅助继电器M • PLC内部有很多辅助继电器．它的常开常闭接点在PLC内部编程时可以无限次的自由使用。但是这些接点不能直接驱动外部负载，外部负载必须由输出继电器的外部接点来驱动。 在逻辑运算中经常需要-些中间继电器作为辅助运算用，这些器件往往用作状态暂存、移位等运算。另外，辅助继电器还具有一些特殊功能。下面是几种常见的辅助继电器。
1.通用辅助继电器M0～M499 通用辅助继电器按十进制地址编号M0～M499共500点(在FX型PLC中除了输入输出继电器外，其它所有器件都是十进制编号)。
2.断电保持辅助继电器M500～M1023(524点) PLC在运行中若发生停电，输出继电器和通用辅助继电器全部成为断开状态。上电后，除了PLC运行时被外部输入信号接通的以外，其它仍断开。不少控制系统要求保持断电瞬间状态。断电保持辅助继电器就是用于此场合，断电保持是由PLC内装锂电池支持的。
3.特殊辅助继电器M8000～8255(256点)PLC内有256个特殊辅助继电器，这些特殊辅助继电器各自具有特定的功能。通常分为下面两大类。
状态器S是构成状态转移图的重要软器件，它与步进顺控指令配合使用。通常状态器软器件有下面五种类型： • ①初始状态器So～S9共10点。 • ②回零状态器S10～S1 9共10点。 • ③通用状态器S20～S499共480点。 • ④保持状态器S500～S899共400点。 • ⑤报警用状态器S900～S999共l00点。这100个状态器器件可用作外部故障诊断输出。 • 状态器的常开和常闭接点在PLC内可以自由使用，且使用次数不限。不用步进顺控指令时，状态器5可以作为辅助继电器M在程序中使用。
积算定时器丁246～T255 • 1ms积算定时器T246～T249共4点，每点设定值范围为(0.00l～32.767)s；100ms积算定时器T250～T255共6点，每点没定值范围 (O.1～3276.7)s。当定时器线圈250的驱动输入X1接通时，T250的当前值计数器开始累积l00ms的时钟脉冲的个数，当该值与设定值K 345相等时，定时器的输出接点接通。当计数中间驱动输入X1断开或停电时，当前值可保持。输入X1再接通或复电时，计数继续进行，当累积时间为(0.1×345)s＝34.5s时。输出接点动作。当复位输入X2接通时，计数器就复位，输出接点也
定时器工作特点及时序图 • 1．定时器的使用 • PLC中定时器可在程序中作延时控制。可编程控制器的定时器是根据时钟脉冲累积计时的，时钟脉冲有1ms、10ms和100ms 3种不同周期。定时器有非积算定时器和积算定时器两种。 • 2．时序图 • (看视频）
计数器 • 计数器是在执行扫描操作时对内部器件(如X、Y、M、S、T和C)的信号进行计数的计数器，其接通时间和断开时间应比PLC的扫描周期稍长。
32位双向计数器，设定值为-2l47483648～+2l47483647，其中C200～C2l9共20点是通用型，C220～C234共15点是断电保持型计数器。 32位双向计数器是递加型还是递减型计数由特殊辅助继电器M8200-M8234设定。特殊辅助继电器接通(置1)时，为递减计数；特殊辅助继电器断开(置0)时，为递加计数。 与16位计数器一样，可直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为设定值。间接设定时，要用器件号紧连在一起的两个数据寄存器。图2-11示出了递加，递减计数器的动作原理。用X14作为计数输入，驱动C200计数器线图进行计数操作。当计数器的当前值由-6→-5(增大)时，其接点接通(置1)；当计数器的当前值由-5→-6(减小)时，其接点断开(置0)。
