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1、郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC第4章 可编程序控制器的基础知识4.1 PLC概述4.2 PLC的组成及工作原理4.3 PLC的技术性能和编程语言4.4 S7-200 PLC概述4.5 S7-200 PLC的内部元件4.6 技能训练：电动机的起/停PLC控制 郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC4.1 PLC概述4.1.1 PLC的产生郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC继电器控制系统不适应生产发展1968年，美国GM提出10项指标招标，称为“GM十条”1969年，DEC

2、公司研制成功，美国GM首先使用。（此时的功能较少，仅具逻辑功能，称可编程逻辑控制器。Programmable Logic Controller，PLC）引入微处理器技术，功能增强（已不仅仅具有逻辑功能，称可编程控制器。Programmable Controller，PC）1、编程简单，可现场修改程序2、维护方便，采用插件式结构3、可靠性高4、体积小5、成本可与继电器系统竞争6、可将数据直接输入计算机7、可用市电供电8、能直接驱动电磁阀，接触器等9、通用性强，能扩展10、能存储程序70年代起，美、日、西欧各国陆续研制，并大量应用。我国从1974年开设研制，77年开设应用。郑州铁路职业技术学院机电

3、工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC由各种继电器、接触器、定时器组成，结构简单，适宜实现简单控制系统，但在复杂系统中，接线过于庞杂、维护困难，可靠性不高。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC4.1.2 PLC的定义PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。是一种“通用的工业控制计算机”。随着技术的发展，现代PLC得到了迅猛的发展和应用，已与CAD/CAM、机器人技术一起并称为当代工业自动化的三大支柱 郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC特点1、主要由程序控制，硬件系统简单硬件方

4、面：I/O接口采用RC滤波、光电隔离技术软件方面：自诊断功能2、功能强大，修改方便3、系统稳定，可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统 （接线逻辑）用接线连接来实现控制(复杂,维护困难)PLC控制系统（存储逻辑）只需连接输入/输出设备，控制部分用软件编程取代接线连接(维护、扩展方便)4.1.3 PLC的特点郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC4.1.4 PLC的应用领域1.逻辑控制2.运动控制3.过程控制4.数据处理5.多级控制郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC4.1.5 PLC的分类1、按结构分:整体式、模

5、块式大型机2、按点数分：微型机小型机中型机128点64点512点3、编程工具：1）手持编程器：指令表语言2）计算机配套的编程软件：梯形图语言郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC整体式组合式 PLC的基本分类小型机常采用整体式中、大型机常采用组合式4.2 PLC的组成及工作原理郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC输出设备输入设备 I/O扩展 单元 特殊功 能单元主机输出单元输入单元 电 源外设接口I/O扩展口存 储 器 系统程序 存储器 C P U 用户程序 存储器盒式磁带机打印机EPROM写入器 上位计算机 PLC

6、编程器可编程终端PT 4.2.1 PLC的基本结构郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC硬件基本构成基本单元：扩展单元、扩展模块:CPU、存储器、I/O接口、电源CPU模块：I/O接口：CPU：大脑，统一指挥存储器：ROM存放系统程序;RAM存放用户程序输入接口：接受外部命令输出接口：输出程序运行结果，驱动负载郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC 组合式 PLC的基本组成框图 系 统 总 线通信单元 控 制 系 统 现 场 过 程CPU单元输出单元 编程器PLC或上位计算机智能I/O单元输入单元郑州铁路职业技术学院机

7、电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC 输入并存储用户程序、显示输入内容和地址；CPU指挥PLC完成各种预定的功能 检查、校验用户程序，发现错误即报警；执行用户程序、驱动外部输出设备动作；诊断故障、记忆故障信息并报警。1.CPU单元郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLCPLC中所采用的CPU通常有三种：（1）通用处理器：8086、80286、80386（2）单片机芯片：8031、8096（3）位片式微处理器：AMD-2900小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPU中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPU大型PLC多采用高速位片

8、式微处理器郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC系统程序存储器 存储系统系统程序用户程序存储器 存储系统用户程序工作数据存储器 存储工作数据2.存储器RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调 试的程序。ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC 系统程序:系统程序，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用、管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能。系统程序，由PLC的制造厂家编写的，在PLC使用过程中不会变动，它和PLC的硬件组成有关，它关系到PLC的性能。系统程序，由制造厂家直

9、接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中，用户不能访问和修改。PLC的软件系统1 系统程序；2 用户程序；3 编程语言郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC 用户程序用户程序:用户程序是用户根据控制对象生产工艺及控制的要求而编制用户程序是用户根据控制对象生产工艺及控制的要求而编制的应用程序。它是由的应用程序。它是由PLCPLC控制控制对对象的要求而定的象的要求而定的。为便于读出、检查和修改，用户程序一般存于为便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOSCMOS静静态态RAMRAM中，中，用用锂电锂电池作池作为为后后备电备电源，以保源，以保证证掉掉

10、电时电时不会不会丢丢失信息。失信息。为为防止干防止干扰对扰对RAMRAM中程序的破坏，当用中程序的破坏，当用户户程序程序经过经过运行正常，运行正常，不需要改不需要改变变，可将其固化在，可将其固化在EPROMEPROM中。中。现现在有在有许许多多PLCPLC直接采用直接采用EEPROMEEPROM作作为为用用户户存存储储器。器。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC PLC与外部设备联系的桥梁 开关量输入单元 开关量输出单元 3.I/O单元郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC 输入、输出接口：采用光电隔离，实现了PLC

11、的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。输出三种形式：继电器-低速大功率 可控硅-高速大功率 晶体管-高速小功率输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC1）输入接口（直流、交流、交直流）光电耦合，消除干扰，提高可靠性郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC2）输出接口晶体管输出型：接直流负载晶闸管输出型:

12、交流继电器输出型:交直流郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC PLC由开关式稳压电源为内部电路供电抗干扰性能好 有的PLC能向外部提供24V的直流电源 可作为输入单元连接的外部设备的电源 开关电源输入电压范围宽体积小重量轻效率高4.电源单元郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLCPLC基本工作模式循环扫描4.2.2 PLC的工作原理郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC*循环扫描*郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC4.3.1 PLC的技术性

13、能1.输入/输出点数（即I/O点数）2.内存容量3.扫描速度4.指令条数 6.编程语言及编程手段 7.高级模块郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC4.3.2PLC的技术性能和编程语言PLC为用户提供了完善的编程语言来满足用户程序的需求，有梯形图（LAD）、语句表（STL）和顺序功能图（SFC）语言等。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC 1.梯形图编程语言两种梯形图的继电器符号图对照 梯形图（Ladder diagram）编程语言是一种图形语言,类似于继电器控制线路图的一种编程语言，它面向控制过程，直观易懂，是PL

14、C编程语言中应用最多的一种语言。物理继电器 PLC继电器常开常闭 触 点线 圈郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC(1)名词解释软继电器 PC的继电器不是物理的电器，它是PC内部的寄存器位，因为它具有与物理继电器相似的功能，常称之为“软继电器”。PLC每一个继电器都对应着内部的一个寄存器位，该位为“1”态时，相当于继电器接通；为“0”态时，则相当于继电器断开。常闭触点线圈常开触点说明：郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC物理继电器继电器需硬接线连接触点个数有限PLC继电器继电器用程序软连接触点个数无限继电器的接线改

15、变控制功能改变PLC的用户程序改变 控制功能改变(3)两种控制中继电器的区别郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC用PLC控制外部接线不变，改变用户程序。用继电器控制要改变控制电路的实际接线。KMQFUKR M 3 SB1SB2KMKHKM PLC控制外部接线输出设备 欲改变控制功能：主电路 相同例如郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC2.语句表编程语言 用助记符表示指令的功能 多条指令语句的组合构成了语句表 程序 指令语句是PLC用户程序的基础元素LD I0.0，表示逻辑操作开始OR Q0.0；表示常开触点Q0.0

16、与前面的触点并联 AN/I0.1；表示常闭触点I0.1与前面的触点串联=Q0.0；表示前面的逻辑运算结果输出给Q0.0梯形图程序 语句表程序 郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC技技术术指指标标CPU 221CPU 222CPU 224CPU 224XPCPU 226程序程序存存储储器器运行运行 模式模式4096字字节节4096字字节节8192字字节节12288字字节节16384字字节节停止停止 模式模式4096字字节节4096字字节节12288字字节节16384字字节节24576字字节节数据存数据存储储区区2048字字节节2048字字节节8192字字节

17、节10240字字节节10240字字节节本机本机I/O数字量数字量6入入/4出出8入入/6出出14入入/10出出14入入/10出出24入入/16出出模模拟拟量量无无无无无无2入入/1出出无无扩扩展模展模块块数量数量0个模个模块块2个模个模块块7个模个模块块7个模个模块块7个模个模块块通通讯讯口数量口数量1（RS-485）1（RS-485）1（RS-485）2（RS-485）2（RS-485）浮点数运算浮点数运算有有I/O映像寄存器映像寄存器256（128入入/128出）出）布布尔尔指令指令执执行行速度速度0.22 s/指令指令4.4.1 S7-200 PLC技术性能4.4 S7-200 PLC概

18、述 郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC第一代产品其CPU模块为CPU 21X，主机都可进行扩展。第二代产品其CPU模块为CPU 22X，是在21世纪初投放市场的，速度快，具有较强的通信能力。它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224,CPU224XP和CPU 226，除CPU 221之外，其他都可加扩展模块。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC S7-200 家族由五个不同的 CPU 型号组成。不同型号主要通过以下特性来区分。*集成的输入和输出点数量*程序和数据存储量*可扩

19、展性 郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系S7-200家族5种CPU郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC4.4.2 S7-200 PLC的硬件系统SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成。1.硬件系统组成郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC系统基本构成：硬件（1）基本单元（2）扩展单元（3）特殊功能模块（4）相关设备 工业软件 工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工具、工程工具、运

20、行软件和人机接口等几大类构成。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC1.CPU模块S7-200主机外形郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLCEM221数字输入模块2.扩展模块郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLCEM222数字量输出模块郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLCEM223数字输入输出模块郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC模拟扩展模块郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系

21、电气控制与PLC5种通讯模块郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLCCPU 222最多可以连接两个模块 CPU 224、224XP 和 226可以连接七个模块。CPU 221 是不可扩展的。扩展模块时，通过CPU模块上的扩展电缆把各扩展模块依次串接起来，形成一个扩展链。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC数字量输入地址都是以8位为1组。若一个模块I/O不是8的整数，余下的不会分配给下一模块。I0.0，I0.1，I1.0，模拟量以16位存储，所以要从偶数号字节开始。如AIW0，AIW2，AIW4 AQW0，AQW2，AQ

22、W4，4.4.3 I/O点的地址分配与接线1.本机I/O编址郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系 例如，某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入输出点数各为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点和模拟量输出2点。本系统可有多种不同模块的选取组合，并且各模块在I/O链中的位置排列方式也可能有多种，图2-2所示为其中的一种模块连接形式。表所列为其对应的各模块的编址情况。2.I/O点数扩展和编址CPU224DI 14DO 10EM221DI8DC 24VEM222DO8 DC 24VEM235AI4/AO112位位EM223

23、DI4/DO4 DC 24VEM235AI4/AO112位位I0.0 Q0.0I0.1 Q0.1 I1.5 Q1.1I2.0 I2.1 I2.7Q2.0 Q2.1 Q2.7AIW0 AQW0AIW2AIW4AIW6I3.0 Q3.0I3.1 Q3.1 I3.2 Q3.2I3.3 Q3.3AIW8 AQW2AIW10AIW12AIW14郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系CPU224XP 配置14 数字量输入1M、2M:公共端；M、L+：传感器电源输出2.S7-200的外部接线郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电

24、气控制与PLC郑铁职院机电工程系10 数字量输出M、L+：供电电源输入4.4.3 I/O点的地址分配与接线郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系2个模拟量输入：A+、B+M：共同端1 个模拟量输出（可选择电压或电流输出）I：电流负载输出端 020mAV：电压负载输出端 010V4.4.3 I/O点的地址分配与接线郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系CPU224XP DC/DC/DC 接线图4.4.3 I/O点的地址分配与接线郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程

25、系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系Q0.3输出控制继电器郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系按键输入I0.0郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系4.5 S7-200系列PLC内部元器件郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系1输入映像寄存器：I l位地址位地址 I字节地址 .位地址 例I0.1l字节、字、双字地址字节、字、双字地址 I长度 起始字节地址 例IB42输出映像寄存器：Ql位地址 Q字节地址.位地址 例Q1.1l字

26、节、字、双字地址 Q长度起始字节地址 例QB54.5.1 S7-200 PLC编程软元件郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系3变量存储区：V 存放程序执行过程中的中间结果存放其他相关的数据全局有效全局是指同一个存储器可以被任何程序存取（主程序、子程序或中断程序）l位地址 V字节地址.位地址 例V10.2l字节、字、双字地址 V长度起始字节地址 例VW100郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系4内部标志位存储区：M内部标志位存储器（M）也称内部线圈存放中间操作状态l位地址 M字节地

27、址.位地址 例M20.7l字节、字、双字地址 M长度起始字节地址 例MD20作暂时存储器存放局部变量为子程序传递参数 作为间接寻址的指针不能作为间接寻址的存储器区局部存储器是局部有效5局部变量存储区：L 局部有效是指某一局部存储器和特定的程序相关联l位地址 L 字节地址.位地址 例 L33.0l字节、字、双字 L 长度 起始字节地址 例LB33 郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系6特殊存储器：SM特殊内部线圈用户程序与系统程序之间的界面提供特殊的控制功能及系统信息用户通知系统特殊要求 只读区 只能用其触点*SM0.0 PLC在RUN状

28、态时，SM0.0总为1*SM0.1 初始脉冲，PLC由STOPRUN时*SM0.1 ON一个扫描周期可读写区 用于特殊控制功能*SMB30 用于自由通信口设置*SMB34/SMB35 用于定时中断间隔时间设置的*l位地 SM 字节地址.位地址 例SM86.7l字节、字、双字地址 SM 长度 起始字节地址 例SMB86 常用的特殊继电器的 功能参见P124。更多的SM的使用参见S7-200手册。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系7累加器：AC 用来存储计算的中间值也可用来向子程序传递参数或从子程序返回参数 地址格式：AC累加器号 例：A

29、C0郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系用来累计比CPU扫描速率更快的脉冲信号。高速计数器地址格式：HC高速计数器号 例：HC18高速计数器：HC 9.定时器存储区：T 10.计数器存储区：C 具体使用参照第五章郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系11模拟量输入：AI 模拟量输入模块将外界输入的模拟量模拟量输入模块将外界输入的模拟量信号的模拟值转换成信号的模拟值转换成1 1个字长个字长1616（bitbit）的数字量，转换后存放在模拟量输入的数字量，转换后存放在模拟量输入存储器（

30、存储器（AIAI）中，供）中，供CPUCPU运算处理。运算处理。AQW起始字节地址 例：AQW10 12模拟量输出：AQ 存放CPU运算的相关结果，供D/A转换器将1个字长的数字值转换为模拟量。以驱动外部模拟量控制的设备。AIW起始字节地址 例：AIW8注意：AI/AQ的地址必须用偶数字节地址表示郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系1.S7200 PLC 操作数基本概念 S7-200 CPU将信息存储在不同的存储单元，每个单元都有惟一的地址。S7-200 CPU使用数据地址访问所有的数据，称为寻址。1.数据类型及范围郑州铁路职业技术学院

31、机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系2.常数常数 在编程中经常会使用常数。常数数据长度可为字节、字和双字，在机器内部的数据都以二进制存储，但常数的书写可以用二进制、十进制、十六进制、ASCII码或浮点数（实数）等多种形式。几种常数形式分别如表所示。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系 S7-200将编程元件统一归为存储器单元，存储单元按字节进行编址，将编程元件统一归为存储器单元，存储单元按字节进行编址，无论所寻址的是何种数据类型，通常应指出它在所在存储区域和在区域内无论所寻址的是何种数据类型，通常应

32、指出它在所在存储区域和在区域内的字节地址。每个单元都有惟一的地址，地址用名称和编号两部分组成，的字节地址。每个单元都有惟一的地址，地址用名称和编号两部分组成，元件名称（区域地址符号）如表所示。元件名称（区域地址符号）如表所示。3.数据存储器类型郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系l输入输入/输出映象寄存器（输出映象寄存器（I/Q）l变量存储器（变量存储器（V）l内部标志位存储器（内部标志位存储器（M）l局部存储器（局部存储器（L）l特殊标志位存储器（特殊标志位存储器（SM）l累加器（累加器（AC）l高速计数器（高速计数器（HC）l模拟量

33、输入映象寄存器（模拟量输入映象寄存器（AI）l模拟量输出映象寄存器（模拟量输出映象寄存器（AQ）l定时器存储器（定时器存储器（T）l计数器存储器（计数器存储器（C）各数据存储区寻址郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系PLC 程序实例定时器T33，计数10s后使常开触点T33闭合定时器T34，计数10s后使常闭触点T34断开郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系SM0.4和SM0.5的使用郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系利

34、用SM0.4输出周期为1分钟，占空比为50%的方波郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系SMB28和SMB29的应用SMB28SMB29郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系利用SMB控制Q0.3输出梯形图程序利用SMB控制Q0.3输出梯形图程序运行效果郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑铁职院机电工程系S7-200仿真软件介绍郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职

35、业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC郑州铁路职业技术学院机电工程系郑

36、州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC3.2.2 电力拖动与控制要求电力拖动特点：XA6132万能卧式铣床，主轴传动系统在床身内部，进给系统在升降台内，而且主运动与进给运动之间没有速度比例协调的要求。故采用单独传动，即主轴和工作台分别由主轴电动机，进给电动机拖动。而工作台工作进给与快速移动由进给电动机拖动；经电磁离合器传动来获得。（1）主轴拖动对电气控制的要求1）主轴电动机处于空载下起动，为能进行顺铣和逆铣加工，要求主轴能实现正、反转，由于旋转方向不需经常改变，所以在加工前预先选择主轴转动方向而在加工过程中不须变换。2）铣削加工是多刀多刃不连续切削，负载波动大。为减轻负载波动的影响，往往

37、在主轴传动系统中加入飞轮，以加大转动惯量，但为实现主轴快速停车，主轴电动机应设有停车制动。同时，主轴在上刀时，也应使主轴制动。为此本铣床采用电磁离合器控制主轴停车制动和主轴上刀制动。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC3）为使主轴变速时，齿轮的顺利啮合，减少齿轮端面的冲击，主轴电动机在主轴变速时应有主轴变速冲动环节。4）为便于操作者在铣床正面与侧面皆可操作，主轴电动机的起动、停止等控制为两地操作。（2）进给拖动对电气控制的要求1）XA6132万能卧式铣床工作台运行方式有手动、进给运动和快速移动三种方式。进给运动和快速移动由进给电动机拖动并经工作进给电磁离

38、合器与快速移动电磁离合器来控制完成。2）为减少控制按钮数量，避免误操作，对进给电动机的控制采用机械手柄挂档，同时压合相应行程开关的控制方式。3）工作台的垂直、横向和纵向三个方向的运动由一台进给电动机拖动，而三个方向的选择是由操纵手柄改变传动链来实现的。每个方向又有正反向的运动，这就要求进给电动机能正、反转。而且，同一时间只允许工作台只有一个方向的移动，故应有联锁保护。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC4）进给运动的控制也为两地操作方式。5）使用圆工作台时，工作台不得移动，即圆工作台的旋转运动与工作台上下、左右、前后六个方向的运动之间有联锁控制。6）进给

39、变速时，为保证变速时齿轮易于啮合，减少齿轮端面的冲击，要求变速时进给电动机有进给变速冲动环节。7）根据工艺要求。主轴旋转和工作台进给应有先后顺序控制，即进给运动要在铣刀旋转之后进行。加工结束时，主轴电动机与进给电动机同时停止，或先停进给电动机后停主轴电动机。8）工作台上下，左右、前后六个方向的运动应具有限位保护。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC2022/12/30郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC2022/12/303.2.3 电气控制电路分析1.主电路2.控制电路1）主轴电动机的起动控制 2）主轴电动机的制

40、动控制 3）主轴上刀换刀时的制动控制 4）主轴变速冲动控制 郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC2022/12/302进给拖动控制电路分析1）工作台纵向进给运动的控制 2）工作台向前与向下进给运动的控制 3）工作台向后与向上进给的控制 4）进给变速冲动控制 5）进给方向快速移动的控制 3圆工作台的控制 冷却泵和机床照明的控制 郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC控制电路的联锁与保护 1）主运动与进给运动的顺序联锁 2）工作台6个运动方向的联锁 3）长工作台与圆工作的联锁 4）工作台进给运动与快速运动的联锁 5）具有

41、完善的保护郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC（三）XA6132卧式万能铣床控制特点及常见故障分析1电气控制特点1）采用电磁磨擦离合器的传动装置，实现主轴电动机的停车制动和主轴上刀时的制动，以及对工作台工作进给和快速进给的控制。2）主轴变速与进给变速均设有变速冲动环节。3）进给电动机的控制采用机械挂挡-电气开关联动的手柄操作，而且操作手柄扳动方向与工作台运动方向一致具有运动方向的直观性。4）工作台上下左右前后6个方向的运动具有联锁保护。2常见故障分析1）主轴停车制动效果不明显，或无制动。2）主轴变速与进给变速时无变速冲动。3）工作台控制电路的故障。郑州铁

42、路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC3.3 桥式起重机电气控制电路3.3.1 概述 起重机分类：桥式、门式、塔式、旋转式。桥式起重机又称行车、天车，尤以吊钩桥式起重机多用。3.3.2 桥式起重机的结构：1.桥架 2.大车移行机构3.小车 4.提升机构 5.驾驶室桥式起重机的运动形式：起重机由大车电动机驱动沿车间两边轨道作纵向（前后）运动。小车及提升机构由小车电动机驱动沿桥架主梁上的轨道作横向（左右）运动。提升电动机驱动重物作升降运动。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC 3.3 桥式起重机电气控制系统3.3.3 桥式起重

43、机的主要技术参数 1.起重量 单钩：5t、10t 双钩：15/3t、20/5t、30/5t、50/10t、75/20t、100/20t、125/30t、150/30t、200/30t、250/30t，分子为主钩起重量，分母为副钩起重量。2.跨度 10.5m，13.5m，16.5m31.5m 3.提升高度 12m，16m，12/14m4.运行速度 5.提升速度 提升速度30m/min 空钩速度：高达提升速度两倍 着陆低速46m/min 6.负载持续率 工作时间与工作周期时间之比，用JC%表示。标准负载持续率：15%、25%、40%、60%。7.工作类型 有轻级、中级、重级和特重级四种。郑州铁路职

44、业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC3.3.4 提升机构对电力拖动的主要要求1.电力拖动系统的构成 小车电动机一台、大车电动机一至二台、提升电动机一至二台。2.对起重电动机的要求 起重机负载图如右 提升机构四个工作阶段：升降重物及空钩。大、小车二个工作阶段：平移重物及空钩。停歇二个阶段：装卸货 一个工作周期10min。三台电动机均为断续周期工作方式，电动机启制动频繁，为缩短启制动时间，减少启动、制动损耗，起重机转子制成细长形，使飞轮惯量GD2减少。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC(1)起重机宜选用起重型断续周期工作制电动

45、机，该机应启动电流小，启动转矩大。(2)能电气调速 选用绕线型异步电动机转子串电阻调速。(3)能适应较恶劣的工作环境和机械冲击。3.对电气控制系统的要求(1)具有合适的升降速度，空钩能快速升降。(2)调速范围 3：1，高者510：1。(3)有适当的低速区(4)提升第一档为预备级，用于消除传动系统齿轮间隙，张紧钢丝绳。(5)起重机负载为位能性恒转矩负载，要有电动下放（强力下放）、倒拉反接制动下放及发电反馈制动下放三种下放负载方式。(6)电气与机械双重制动。(7)要有完备的电气保护与联锁环节。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC3.3.5 10t桥式起重机典

46、型电路分析郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC1.电路特点1）可逆对称电路 凸轮控制器左右各档其触点通断情况对称，故电动机正反转工作情况完全相同。2）绕线型异步电动机转子在每一档均串接三相不对称电阻。在凸轮控制器手柄不同位置，电动机转子各相接入的电阻均不相同，可得不同的转速。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC3）用于控制提升机构时 (1)提升负载第一档为预备级，消除齿轮间隙，二至五档转速逐渐升高，电动机工作于正向电动状态。(2)下放负载，电动机工作于反向发电反馈制动状态，只能在下放第五档工作。(3)轻载下放Tw Tf 时，电动机工作于反向电动状态强力下放，可在下放第一至五档工作。注意：下放重载时，凸轮控制器手柄应由零位直接扳至下放第五档，中间不得停留。为使下放负载时准确定位，将手柄在下放第一档与零位间来回操作，由电磁抱闸配合便可获得下放低速。郑州铁路职业技术学院机电工程系郑州铁路职业技术学院机电工程系电气控制与PLC2.保护电路分析 1.欠电压保护 2.失电压保护与零位保护 3.过电流保护与短路保护 4.行程终端限位保护 5.安全保护