电气控制与PLC复习ppt.ppt
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1、一、常用低压电器,常用低压电器,第一节 低压电器概述一、低压电器的定义和分类二、电磁式低压电器的基本结构和工作原理 第二节 接触器 第三节 继电器 第四节 开关电器 第五节 熔断器 第六节 主令电器 第七节 其它电器,一、低压电器的定义和分类低压电器:通常是指在交流1000V、直流1200V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。高压电器:交流1000V以上、直流1200V以上。,第一节 概述,二、电磁式低压电器的基本结构和 工作原理,电磁机构(感测部件),低压电器一般都有两个基本部分:感受部分和执行部分。,.触头系统(执行部件)用来接通和分断电路,3.灭弧系统,第二节 接触器,
2、定义:是一种能频繁地接通和断开远距离用电设备主回路及其它大容量用电回路的自动控制电器。主要的控制对象是电动机。 结构组成:电磁机构(线圈、铁心、衔铁) 触点系统(主触头、辅助触头)灭弧装置 分类:交流接触器、直流接触器,接触器的电气符号,文字符号:KM 图形符号:,线圈 主触点 辅助常开触点 辅助常闭触点,第三节 继电器,继电器的定义:是一类通过检测各种电量(电流、电压 等)或非电量(温度、时间、速度、压力)的信号变化 使触点动作,来接通或断开小电流控制电路的电器。广 泛地用于电动机或线路保护及生产过程自动化控制。 继电器与接触器的区别: 继电器:用于控制电路,电流小,没有灭弧装置,可在 电量
3、或非电量的作用下动作。不分主、辅触点。 接触器:用于主电路、电流大,有灭弧装置,一 般只能 在电压作用下动作。有主、辅触点之分。,普通电磁式继电器,电压继电器 电流继电器 中间继电器,中间继电器,定义:在控制电路中起信号传递、放大等作用的继电器。,文字符号:KA 图形符号:,时间继电器,定义:当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器。用于将定时信号转换为开关信号,能够按设定时间开闭控制电路。 分类:按延时方式分为通电延时和断电延时两种。,热继电器,热继电器是一种保护电器,专门用来对电动机进行过载保护和断相保护,以防止电动机过热损坏。,文字符号:FR 图形符号:,第四节 开关电器,
4、广泛用于配电系统和电力拖动控制系统中,用做电源的隔离、电气设备的保护和控制。主要有刀开关、低压断路器等。,刀开关,文字符号:QS,图形符号:,低压断路器,定义:低压断路器俗称为自动开关、空气开关,是一种既有手动开关作用,又能自动进行短路、过载、欠压保护的电器。,文字符号:QF 图形符号,第五节 熔断器,作用 熔断器串接在所保护电路中,作为电路及用电 设备的短路和严重过载保护,主要用作短路保护。,文字符号:FU 图形符号:,第六节 主令电器,自动控制系统中用于发布控制命令的电器称为主令电器。主令电器用于控制电路,不能直接分合主电路。主令电器种类繁多,按其作用可分为:按钮行程开关接近开关光电开关万
5、能转换开关,文字符号:SB 图形符号:,按钮的电气符号,行程开关的电气符号,文字符号:SQ 电气符号:,二、异步电动机的控制,2.1 电气控制电路基本控制规律,由继电器接触器所组成的电气控制电路,基本控制规律有自锁与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地联锁控制、顺序控制与自动循环的控制等。,2.2 三相异步电动机起动停止控制电路,直接起动减压起动,三相异步电动机的同步转速,f1= 50 Hz 时,不同极对数时的同步转速如下:,同步转速,1. 直接起动,供电变压器容量足够大 小容量笼型电动机,直接起动,优点:电气设备少,线路简单缺点:起动电流大,引起供电系统电压波动,2.三相笼型电动机减压起动
6、,三相笼型电动机减压起动限制起动电流 缺点:虽可减小起动电流,但降低了起动转矩 适用:空载或轻载起动,定子绕组串电阻(或电抗器)起动星三角形减压起动自耦变压器减压起动延边三角形起动,三相笼型电动机的减压起动方法,定子绕组串电阻减压起动,控制线路按时间原则实现控制, 依靠时间继电器KT延时动作来 控制各电器元件的先后顺序动作,正反转控制电路正反转自动循环电路,2.5 三相异步电动机正反转控制电路,KMR,鼠笼式电机的正反转控制(3)-双重联锁,KMF,SB1,KMF,FR,KMR,KMR,KMF,SBR,SBF,三、直流电机的控制,励磁绕组获得电流的方式称作励磁方式。励磁方式分为他励、并励、串励
7、和复励。,a)他励 b)并励 c)串励 d)复励,励磁方式,2、他励直流电动机的电路原理,3、他励直流电动机的起动,如直接加额定电压起动,Ia 可能突增到额定电流的十多倍,为了限制启动电流,他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻启动或降低电枢电压启动。,4、 他励直流电动机的制动,(1)能耗制动,(3)回馈制动(或称再生制动),(2)反接制动,一、降低电枢端电压调速,5、他励直流电动机的调速,二、弱磁调速,六、PLC概述,6.2 PLC的定义和分类,PLC的定义:可编程逻辑控制器(PLC) PLC的分类 按结构形式分: 一体化紧凑型PLC:电源、CPU中央处理系统、I/O接口都集成在一个机壳内。
8、如西门子S7-200系列。 标准模块式结构化PLC :各种模块相互独立,并安装在固定的机架(导轨)上,构成一个完整的PLC应用系统。如:西门子S7-300、S7-400系列。,按控制规模分类按PLC的控制规模分类,可以将PLC分为大型机、中型机和小型机。小型机的控制点一般在256点之内。中型机的控制点一般不大于2048点大型机的控制点一般多于2048点。,6.4 PLC的结构,PLC的硬件基本结构,1.CPU 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢,由运算器和控制器组成,可以实现逻辑运算和数字运算、协调控制系统内部各部分的工作。 PLC常用的CPU 有通用微处理器、单片机、ARM 等,按其处
9、理数据的位数可分为4位、8位、16位和32位等。 2.存储器 存储器是PLC存放系统程序、用户程序和用户数据的存储区。 系统程序是PLC中出厂内置的软件,类似于计算机中的ROM 芯片;用户程序是用户根据各自工艺逻辑控制要求编写的专用程序。用户数据存储区主要用于存储系统运行中需要临时保存的数据、计算中间值结果及用户数据备份等。 S7-200用EEPROM来存储用户程序和需要长期保存的重要数据。,3.输入输出接口 4. I/O扩展接口 5. 通信接口 6. 电源 PLC使用AC 220V电源或DC 24V电源。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器提供DC 24V电源。,PLC的软件系统 1.
10、PLC的系统软件PLC的软件由系统程序和用户程序组成。 系统程序是由PLC生产商采用汇编语言编写的,生成机器语言固化于ROM型系统程序存储器中,用于控制PLC本身的运行,用户不能更改。 2.PLC的用户程序用户程序又称为应用程序,是用户为完成某一控制任务而利用PLC的编程语言编制的程序。用户程序是一般存放在指定的存储区内。,3. PLC的编程语言 IEC1131-3为PLC制定了5种标准的编程语言,包括图形化编程语言和文本化编程语言。 图形化编程语言包括梯形图(LD,ladder diagram)、功能块图(FBD,function block diagram)、顺序功能图(SFC,seque
11、ntial function chart)。 文本化编程语言包括指令表(IL,instruction list)和结构化文本(ST,structured text)。,6.6 逻辑运算与PLC的工作原理,1. PLC的操作模式RUN模式执行用户程序,“RUN”LED亮。STOP模式不执行用户程序,可以下载程序。2PLC的循环扫描工作方式初始化后PLC循环不停地分5个阶段处理各种任务。每次循环的时间称为扫描周期。(1)读取输入外部输入电路接通时,对应的过程映像输入寄存器为ON(1状态),梯形图中对应的常开触点闭合,常闭触点断开。反之过程映像输入寄存器为OFF(0状态)。,(3)处理通信请求 (4
12、)CPU自诊断 (5)改写输出,(2)执行用户程序如果没有跳转指令,CPU逐条顺序地执行用户程序。执行程序时,对输入/输出的读写通常是通过过程映像输入/输出寄存器,而不是实际的I/O点。,S7-200系列PLC的硬件系统,1硬件系统基本构成,一、S7-200系列PLC的硬件系统,2主机结构及性能特点,1) 22X系列PLC主机(CPU模块)型号及外形,不同型号CPU的硬件配置,S7-200系列PLC的内部资源及寻址方式,1软元件1)软元件(软继电器)软元件是PLC内部的具有一定功能的器件,由电子线路、寄存器和存储器单元等组成。 2)软元件的地址不同的软元件具有不同的功能,存储在不同的区域,给每
13、个区域起个名称,如I、Q、AC、T 等称为区域号;, 每个区域中还有很多单元,每个单元又有唯一编号,称为区域内编号。 软元件的地址 = 区域号 + 区域内编号 每一个软元件的地址是唯一的,编程时只需给出软元件的地址,无需知道存储器的物理地址。 每一种PLC的软元件的种类和数量是有限的。,3软元件介绍,(1)输入继电器(I) (2)输出继电器(Q) (3)通用辅助继电器(M) (4)特殊标志继电器(SM) (5)变量存储器(V) (6)局部变量存储器(L) (7)顺序控制继电器(S) (8)定时器(T) (9)计数器(C) (10)模拟量输入映像寄存器(AI) (11)模拟量输出映像寄存器(AQ
14、) (12)高速计数器(HC) (13)累加器(AC),3CPU 存储区域的寻址方式,1)数据类型S7-200PLC的数据类型有四种:,2)寻址方式, S7-200 PLC的寻址方式 直接寻址 间接寻址 S7-200PLC直接寻址时软元件的地址格式:,(1)位寻址格式A :软元件名称(区域号)X :字节地址Y :字节内的位地址:07,(2)特殊器件的寻址格式, 有一些元件采用特殊器件的寻址格式:定时器(T) 计数器(C)高速计数器(HC) 累加器(AC)地址包括:元件名称和编号,其格式:,如: T2、C10、HC2、AC3,(3)数据的寻址格式, S7-200PLC中数据地址包括:元件名称、数
15、据类型和存储区域内的首字节地址。其格式:,T :数据类型 T按照数据长度划分,与有/无符号、整数/实数无关。,X:首字节地址,最高字节地址,输入继电器(I) 输出继电器(Q) 通用辅助继电器(M) 特殊标志继电器(SM) 变量存储器(V) 局部变量存储器(L) 顺序控制继电器(S) 模拟量输入映像寄存器(AI) 模拟量输出映像寄存器(AQ),可用数据格式进行寻址的软元件有:,. CPU存储区域的间接寻址,间接寻址:当对某个存储单元读写数据时,指令中给出的是数据地址的地址-地址指针。,使用间接寻址方式存取数据的方法, 可以作为指针的元件有:,变量存储器(V) 局部变量存储器(L) 累加器(AC1
16、、AC2、AC3),七、水塔水位自动控制,基本指令包括基本逻辑指令,算术、逻辑运算指令,数据处理指令,程序控制指令等。,(一)、基本位操作指令,1、指令格式,梯形图指令由触点或线圈符号直接位地址两部分组成,含有直接位地址的指令又称位操作指令,基本位操作指令操作数寻址范围:I,Q,M,SM,T,C,V,S,L等。,位逻辑指令,基本位操作指令格式,LD BIT 、 LDN BIT,用于网络段起始的常开/常闭触点,常开/常闭触点串联,逻辑与/与非指令,常开/常闭触点并联,逻辑或/或非指令,线圈输出,逻辑置位指令,A BIT 、AN BIT,O BIT 、ON BIT,= BIT,3)A(And):
17、与操作指令,用于常开触点的串联。,4)AN(And Not): 与操作指令,用于常闭触点的串联。,5)O(Or): 或操作指令,用于常开触点的并联。,6)ON(Or Not): 或操作指令,用于常闭触点的并联。,7)=(Out): 置位指令,线圈输出。,1)LD(Load):装载指令,用于常开触点与左母线连接,每一个以常开触点开始的逻辑行都要使用这一指令。,2)LDN(Load Not): 装载指令,用于常闭触点与左母线连接,每一个以常闭触点开始的逻辑行都要使用这一指令。,2、 STL指令对较复杂梯形图的描述方法,在较复杂梯形图中,触点的串、并联关系不能全部用简单的与、或、非逻辑关系描述。,1
18、)块“与”操作指令ALD,块“与”操作指令,用于两个或两个以上触点并联连接的电路之间的串联,称之为并联电路块的串联连接。,2)块“或”操作指令OLD,用于两个或两个以上的触点串联连接的电路之间的并联,称之为串联电路块的并联连接。,3)栈操作指令LPS 、LRD、 LPP,LPS:(Logic Push)逻辑堆栈操作指令(无操作元件)。,LRD:(Logic Read)逻辑读栈指令(无操作元件)。,LPP:(Logic Pop)逻辑弹栈指令(无操作元件)。,练习:,置位/复位指令格式,边沿触发指令格式,ED,水塔水位自动控制系统,1、任务分析: 当水池水位低于水池下限位(S4为OFF),电磁阀Y
19、V打开进水。当水池水位高于水池上限位时(S4、S3为ON),电磁阀YV关闭。电磁阀启停控制; 当水池水位高于水池下限位(S4为ON),且水塔水位低于水塔下限位时(S2为OFF),水泵电机M运转,开始由水池抽水至水塔。同时水塔水位指示灯开始逐步变亮,示意水位上升。当水塔水位达到高水位(S1为ON)时,水泵电机M停止运转。 电机启停控制; 设备的启停控制,2、控制方法分析,设备启停控制多用启保停电路实现; PLC实现电机的启保停的编程方法有两种,如右图所示; 因此整个水塔水位自动控制为三个启保停电路。,图 起保停电路,3、地址分配,4、外部接线图,5、程序设计,八 多种液体混合控制系统,1 定时器
20、及定时器指令 2 多种液体混合控制系统,几个基本概念种类:接通延时定时器(TON),断开延时定时器(TOF),有记忆接通延时定时器(TONR) 分辩率与定时时间的计算 单位时间的时间增量称为定时器的分辨率,即精度: S7-200 PLC定时器有3个精度等级:1 ms、10 ms和100 ms。,74,一、定时器,定时器定时时间T的计算:T = PT S,式中:T为实际定时时间,PT为设定值,S为分辨率。 定时器的设定值PT:数据类型为INT型。,75,76,定时器的编号 定时器的编号用定时器的名称和它的常数编号(最大为255)来表示,即T*。如:T40。 定时器的编号包含两方面的变量信息:定时
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