电气控制与PLC原理

电气控制与plc原理及应用电气控制与PLC原理及应用电气控制是指通过使用电力来控制机械运动和工业过程的过程。

在现代工业中，电气控制系统被广泛应用于各种自动化设备中，其中PLC（可编程逻辑控制器）是最常见和重要的控制设备之一。

本文将介绍电气控制与PLC的基本原理以及在工业中的应用。

一、电气控制的基本原理电气控制是通过使用电力来控制机械设备的运动和工业过程的过程。

它包括使用电流、电压和电阻等电学元件来控制电机、阀门和其他执行器的运动。

电气控制系统通常由以下几个基本组成部分组成：1. 电源：提供电能给电气控制系统。

2. 控制器：接收输入信号并产生输出信号，以控制执行器的运动。

3. 传感器：接收来自被控制对象的信息，并将其转换为电信号，以供控制器使用。

4. 执行器：根据控制器的输出信号来执行相应的动作，如驱动电机转动、开关阀门等。

二、PLC的基本原理PLC是一种专门用于工业自动化控制的可编程控制器。

它具有高可靠性、灵活性和可编程性的特点，广泛应用于各种自动化设备中。

PLC的基本原理是通过接收输入信号、进行逻辑运算、产生输出信号来控制机械设备的运动。

PLC通常由以下几个主要组成部分组成：1. 中央处理器（CPU）：负责执行用户编写的程序，并控制输入输出模块之间的数据交换。

2. 输入模块：接收来自传感器的信号，并将其转换为数字信号，供CPU使用。

3. 输出模块：根据CPU的控制信号，将数字信号转换为控制信号，控制执行器的运动。

4. 编程设备：用于编写、修改和下载PLC程序的设备，如编程器、计算机等。

三、PLC在工业中的应用PLC在工业中的应用非常广泛，涵盖了各个行业和领域。

以下是一些常见的应用领域：1. 制造业：PLC广泛应用于制造业中的生产线自动化控制。

它可以控制机械设备的运动、监测生产过程中的参数，并实现自动化生产。

2. 汽车工业：PLC被广泛应用于汽车工业中的生产线控制。

它可以控制汽车装配线上的机器人、传送带和其他设备，实现自动化生产。

可编程控制器实验指导书（实验不分先后顺序，每位老师可根据实际情况选择。

）实验一可编程控制器基本指令编程练习一、实验目的熟悉PLC实验装置，西门子编程控制器S7-200、S7-1200系列的外部接线方法,了解编程软件STEP7 V4.0 SP9及STEP7 TIA(博途)的编程环境，软件的使用方法。

掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。

完成与或非功能的实验,在基本指令的编程练习单元完成本实验。

二、实验说明首先应根据参考程序，判断Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4的输出状态，在拨动输入开关I0.1、I0.3，观察输出指示灯Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4是否符合与、或、非逻辑的正确结果。

三、实验步骤1、输入输出接线。

2、打开主机电源将程序下载到主机中。

3、启动并运行程序观察实验现象。

四、梯形图参考程序程序见具体软件包。

五、实验报告1、学习基本指令的编程。

2、实现基本的点动和自锁的逻辑关系控制。

3、将梯形图绘制到实验报告上。

1可编程控制器实验指导书2实验二 舞台灯光的模拟控制一、实验目的用PLC 二、实验内容1.控制要求L1、L2、L9→L1、L5、L8→L1、L4、L7→L1、L3、L6→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L6→L1、L3、L7→L1、L4、L8→L1、L5、L9→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L9→L1、L5、L8……循环下去。

方式一、1200主机接线方式：可编程控制器实验指导书3 L7 Q0.6 L8 Q0.7 L9 Q1.02、舞台灯光的模拟控制接线图如下图所示：3．实验步骤（1）按照电气原理图把实验接线接好，确认无接线错误。

（2）将实验程序下载到PLC中，运行PLC。

（3）按下SB1启动程序，观察实验运行现象。

（4）按下SB2停止实验。

三、舞台灯光部分控制梯形图程序见具体软件包。

四、实验报告1、学习基本指令的编程。

电气控制和PLC的原理和应用1. 电气控制的原理•电气控制是指利用电气信号来控制设备或系统的运行。

其原理主要基于以下几个方面：–电路原理：电气控制是通过电路来实现的，通常包括开关、继电器、接触器、变压器等器件的组合连接。

–信号传输：电气控制信号通过导线或电缆传输，通过合适的连接方式将不同设备、传感器或执行器连接在一起。

–逻辑控制：利用逻辑电路来处理和判断输入信号，并产生相应的输出信号，实现对设备或系统的控制。

2. PLC的原理•PLC（可编程逻辑控制器）是一种电气控制设备，其原理基于以下几个方面：–输入/输出：PLC通过输入模块接收外部信号，通过输出模块发送控制信号给设备或系统。

–中央处理器：PLC内部有一台中央处理器（CPU），负责处理输入信号、处理逻辑和控制输出信号。

–存储器：PLC内部有存储器，用于存储程序和数据，程序可以通过编程软件进行编写和修改。

–通讯接口：PLC可以通过通信接口与其他设备或系统进行数据交换和通讯。

3. 电气控制和PLC的应用•电气控制和PLC在工业自动化领域有广泛应用，下面列举了一些常见的应用场景：1.自动化生产线控制–将不同设备和工作站连接起来，通过PLC进行控制和协调，实现整条生产线的自动化运行。

–可以通过传感器来监测生产状态和产品质量，根据需要进行自动调整和控制。

2.工业机械控制–电气控制和PLC可以应用于各种工业机械设备，如机床、搬运设备、包装机器等。

–可以通过PLC实现对机器运行状态的监控和控制，包括速度、压力、温度等参数的调节。

3.智能建筑控制–电气控制和PLC可以应用于智能建筑系统，如楼宇自动化、照明控制、空调控制等。

–可以通过PLC实现对建筑设备的集中控制和监测，提高能源利用效率和系统运行稳定性。

4.环境控制系统–电气控制和PLC可以应用于环境控制系统，如污水处理、水处理、空气处理等。

–可以通过PLC实现对水泵、风机、阀门等设备的控制和调节，实现对环境参数的监测和控制。

《电气控制与PLC》教案第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、原理和分类。

解释电气控制系统的组成和作用。

1.2 低压电器介绍低压电器的分类和功能。

讲解常用低压电器的结构和工作原理。

1.3 电气控制线路分析简单的电气控制线路实例。

介绍电气控制线路的设计方法和步骤。

第二章：可编程逻辑控制器（PLC）基础2.1 PLC概述介绍PLC的定义、功能和应用领域。

解释PLC的工作原理和基本结构。

2.2 PLC编程语言介绍PLC编程语言的种类和特点。

讲解PLC编程的基本规则和方法。

2.3 PLC的硬件组成介绍PLC的硬件组成部分及其功能。

讲解PLC的输入输出接口和通信接口。

第三章：PLC编程与应用3.1 基本指令讲解PLC基本指令的功能和用法。

通过实例讲解基本指令的应用。

3.2 功能指令介绍PLC功能指令的分类和功能。

讲解常用功能指令的用法和应用。

3.3 PLC控制系统设计介绍PLC控制系统设计的基本原则和方法。

通过实例讲解PLC控制系统的设计过程。

第四章：电气控制与PLC在工业应用案例分析4.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制电路的工作原理。

讲解如何使用PLC实现电动机的控制。

4.2 案例二：conveyor传送带的控制分析conveyor传送带控制电路的工作原理。

讲解如何使用PLC实现conveyor传送带的控制。

第五章：PLC的故障诊断与维护5.1 PLC故障诊断方法介绍PLC故障诊断的基本方法和技巧。

讲解如何进行PLC故障诊断和排除。

5.2 PLC的维护与保养介绍PLC的维护保养内容和注意事项。

讲解PLC的日常维护和故障预防措施。

第六章：PLC在工业自动化中的应用案例6.1 案例三：温度控制系统的应用分析温度控制系统的工作原理和需求。

讲解如何使用PLC实现温度控制系统的自动化控制。

6.2 案例四：液体自动控制系统中的应用分析液体自动控制系统的工作原理和需求。

讲解如何使用PLC实现液体自动控制系统的控制。

案例丨S7-1200PLC的HSC应用实例高速计数器寻址CPU 将每个高速计数器的测量值，存储在输入过程映像区内，数据类型为32 位双整型有符号数，用户可以在设备组态中修改这些存储地址，在程序中可直接访问这些地址，但由于过程映像区受扫描周期影响，读取到的值并不是当前时刻的实际值，在一个扫描周期内，此数值不会发生变化，但计数器中的实际值有可能会在一个周期内变化，用户无法读到此变化。

用户可通过读取外设地址的方式，读取到当前时刻的实际值。

以ID1000 为例，其外设地址为“ID1000：P”。

表1. 所示为高速计数器寻址列表。

表1.高速计数器寻址中断功能S7-1200 在高速计数器中提供了中断功能，用以处理某些特定条件下触发的程序共有3 种中断事件：1、当前值等于预置值2、使用外部信号复位3、带有外部方向控制时，计数方向发生改变频率测量S7-1200 除了提供计数功能外，还提供了频率测量功能，有 3 种不同的频率测量周期：1.0 秒，0.1 秒和0.01 秒。

频率测量周期是这样定义的：计算并返回新的频率值的时间间隔。

返回的频率值为上一个测量周期中所有测量值的平均，无论测量周期如何选择，测量出的频率值总是以Hz (每秒脉冲数)为单位。

高速计数器指令块高速计数器指令块，需要使用指定背景数据块用于存储参数，如图１所示。

图1.高速计数器指令块表2.高速计数器参数说明表3.STATUS 错误代码假设在旋转机械上有单相增量编码器作为反馈，接入到S7-1200 CPU,要求在计数25个脉冲时，计数器复位，置位M0.5，并设定新预置值为50个脉冲，当计满50个脉冲后复位M0.5，并将预置值再设为25，周而复始执行此功能。

针对此应用，选择CPU 1214C，高速计数器为：HSC1。

模式为：单相计数，内部方向控制，无外部复位。

据此，脉冲输入应接入I0.0，使用HSC1的预置值中断（CV=RV）功能实现此应用。

组态步骤先在设备与组态中，选择CPU，单击属性，激活高速计数器，并设置相关参数。

第1章习题答案1.1 图形符号通常是指用于图样或其他文件表示一个设备或概念的图形、标记或字符。

文字符号是用于标明电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特征的，可在电器设备、装置和元器件上或其近旁使用，是用以表明电器设备、装置和元器件种类的字母代码和功能字母代码。

图形符号由符号要素、限定符号、一般符号以及常用的非电气操作控制的动作（如机械控制符号等），根据不同的具体器件情况构成。

文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。

1.2 电气原理图是说明电气设备工作原理的线路图。

表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置。

电气互连图是用来表明电气设备各单元之间的接线关系的。

电气原理图中不考虑电气元件的实际安装位置和实际连线情况，只是把各元件按接线顺序用符号展开在平面图上，用直线将各元件连接起来。

电气设备安装图提供电气设备各个单元的布局和安装工作所需数据的图样。

电气互连图一般不包括单元内部的连接，着重表明电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接。

1.3 接触器主触点被卡住、触点熔焊在一起可能引起动铁心不能释放。

应立即切断电源。

1.4 中间继电器触点因为通过控制电路的电流容量较小，所以不需加装灭弧装置。

当被控电动机启动电流小于中间继电器触点的额定电流时。

1.5 电动机启动时的启动电流很大，启动时热继电器不会动作。

因为电动机启动时间短，热继电器来不及动作。

1.6 JS7－A型时间继电器电磁机构翻转180°安装后，通电延时型可以改换成断电延时型，那么这种时间继电器就具有四种类型的触点：延时闭合动合触点；延时断开动断触点；延时断开动合触点；延时闭合动断触点。

1.7 按钮互锁正、反转控制线路存在的主要问题是容易产生短路事故。

电动机正转接触器主触点因弹簧老化或剩磁的原因而延迟释放时，或者被卡住而不能释放时，如按下反转按钮，则反转接触器又得电使其主触点闭合，电源会在主电路短路。

1.10 正转和反转。