PLC原理及应用(第三章)

电气控制与 PLC 原理及应用教学设计前言电气控制技术是现代自动化技术中最为重要的基础之一。

PLC（可编程控制器）作为电气控制技术中应用广泛的核心设备，已成为自动化控制领域中不可或缺的工具。

本文将介绍电气控制与 PLC 原理及应用的教学设计，以帮助教师更好地开展相关课程的教学工作，让学生更好地理解和掌握相关知识和技能。

课程目标本课程旨在通过对电气控制和 PLC 原理及应用的讲解和实践，让学生掌握以下知识和能力：1.理解电气控制的基本原理和概念；2.掌握电气控制系统的组成和工作原理；3.熟悉 PLC 的基本功能和特点；4.学会使用 PLC 进行简单的控制程序设计；5.掌握常见的电气控制元件和设备的使用方法；6.能够进行电气控制系统的安装、调试和维护工作。

课程大纲第一章电气控制基础1.1 电气控制的概念和分类1.2 电气控制系统的组成和工作原理1.3 电气控制元件和设备的基本原理1.4 电气控制线路及其符号1.5 安全电气操作规范第二章 PLC 基础2.1 PLC 的概念和分类2.2 PLC 的基本架构和功能模块2.3 PLC 的输入输出点的基本特性2.4 PLC编程环境和编程语言第三章 PLC 程序设计3.1 PLC 程序设计的基本原理和方法3.2 PLC 程序设计的常用指令3.3 PLC 程序设计的布局方法3.4 PLC 程序的测试和调试方法第四章电气控制实践4.1 简单电路的组装和调试4.2 电气控制设备的使用和操作4.3 PLC 控制程序设计和测试第五章电气控制设备的安装与调试5.1 电气控制设备的安装与维护要点5.2 电气控制设备的调试方法和技巧5.3 常见故障分析和排除方法授课方法本课程主要采用理论授课和实验操作相结合的方式进行教学。

理论授课阶段主要讲解理论知识，强调基本概念、原理和应用技能，详细介绍 PLC 设备的组成和功能，以及 PLC 程序设计的操作流程和技巧。

实验操作阶段则通过仿真软件和实际使用 PLC 设备的方式进行操作，巩固理论知识，训练学生的操作能力。

PLC计数器的工作原理及应用1. PLC计数器的概述PLC（可编程逻辑控制器）计数器是一种用于对输入脉冲信号进行计数并将计数结果输出的特殊功能模块。

它是PLC的重要组成部分之一，广泛应用于自动化控制系统中。

计数器可以根据设定的规则对输入的脉冲信号进行计数，并根据计数结果执行相应的控制操作。

2. PLC计数器的工作原理PLC计数器通常包括一个计数输入、一个复位输入和一个计数输出。

计数输入接收外部脉冲信号，复位输入用于清零计数器，计数输出将计数结果反馈到PLC系统中进行处理。

计数器具有两种工作模式：正向计数和反向计数。

2.1 正向计数模式在正向计数模式下，当计数器接收到脉冲信号时，计数值将递增。

当计数值达到设定的上限时，计数器将输出一个信号，并根据设定的规则执行相应的操作，如触发其他动作或改变输出状态。

计数器可以根据需求设定计数范围及增量大小。

2.2 反向计数模式在反向计数模式下，当计数器接收到脉冲信号时，计数值将递减。

当计数值达到设定的下限时，计数器将输出一个信号，并根据设定的规则执行相应的操作。

反向计数模式常用于倒计时或一些反向步进控制。

3. PLC计数器的应用场景PLC计数器广泛应用于各种自动化控制系统中，以下列出了几个常见的应用场景：3.1 产线计数在生产线上，PLC计数器可以用于统计产品的生产数量。

通过连接传感器或编码器，计数器可以接收到产品通过的信号，并实时计数。

一旦达到设定的目标数量，计数器将触发停机信号，通知操作员进行下一步操作。

3.2 进料控制在一些包装机械、物料输送系统中，PLC计数器被用于控制物料的进料速度。

通过控制进料电机的工作时间或脉冲信号的频率，计数器可以实时监测物料进料的数量，以保持恒定的供给速率。

3.3 机器循环计数在一些机械设备中，如注塑机、冲压机等，PLC计数器常用于记录机器的循环次数。

通过监测输入信号的变化，计数器可以准确地记录机器的运行情况，并根据设定的条件进行报警或维护。

简述PLC的基本工作原理及应用1. PLC的基本工作原理PLC（可编程逻辑控制器，Programmable Logic Controller）是一种用于自动化控制的电子设备，常用于工业控制系统中。

PLC的基本工作原理如下：1.输入信号采集：PLC通过输入模块采集外部信号，例如开关量输入、模拟量输入等。

2.信号处理：PLC将采集到的输入信号进行逻辑判断和处理，包括计数、计时、比较等操作。

3.控制逻辑：根据事先设定的控制程序和逻辑关系，PLC根据输入信号的状态执行相应的控制操作。

例如，根据传感器信号控制电机的开关状态。

4.输出控制：PLC通过输出模块控制外部执行机构的动作，例如电机、继电器等。

输出信号可以是开关量输出、模拟量输出等。

5.可编程：PLC的控制程序可以根据需要进行编写和修改，方便适应不同的自动化控制需求。

2. PLC的应用领域PLC广泛应用于各个领域的自动化控制系统中，下面列举几个主要的应用领域：2.1 工业生产自动化PLC在工业生产自动化中的应用非常广泛。

它可以控制和监测生产线上的各个设备，实现自动化生产过程。

例如，在汽车制造工厂中，PLC可以控制机器人的动作，完成车身焊接、喷涂等工序。

2.2 智能建筑控制PLC可以实现智能建筑的自动化控制，包括照明、空调、安防等系统的集成控制。

通过PLC的编程，可以实现对建筑设备的自动调节和监测，提高能源利用效率和舒适度。

2.3 交通信号控制PLC在交通信号控制系统中起着至关重要的作用。

它可以根据道路流量和信号灯状态实时调整信号灯的切换，提高交通效率和安全性。

2.4 污水处理PLC在污水处理中的应用也非常常见。

它可以监测和控制处理设备的运行状态，调节污水处理的参数，确保污水处理过程的稳定运行和高效处理。

2.5 自动化仓储与物流PLC在仓储和物流系统中用于自动化控制和管理。

它可以控制货物输送设备的运行，管理货物的存储和出库，提高仓储和物流的效率。

3. 总结PLC作为一种可编程的逻辑控制器，基于输入信号的采集、处理和输出控制实现自动化控制操作。

PLC的工作原理：PLC通电→内部处理→通信处理→自诊断→输入采样→用户程序执行→输出刷新PLC采用周期循环扫描的方式，集中输入集中输出。

优点是：可靠性高、抗干扰能力强。

缺点是：响应速度慢、响应滞后。

PLC会采用WDT（看门狗）来监视扫描是否超过预定时间。

内部自处理：包括硬件初始化、I/O模块配置检查、停电保护范围设定等等。

在自诊断测试阶段，CPU检测PLC各模块的状态，若出现异常立即进行诊断和处理，同时给出故障信号，点亮CPU面板上的LED指示灯。

当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，停止执行程序。

CPU的自诊断测试将有助于及时发现或提前预报系统的故障，提高系统的可靠性。

通信处理阶段：PLC和自身带有CPU的智能模块以及其他外部设备进行通信，完成数据的收发，响应编程器的命令，更新编程器显示的内容，更新时钟以及特殊寄存器的内容。

在通信处理阶段，CPU检查有无通信任务，如果有则调用相应进程，完成与其他设备（例如，带微处理器的智能模块、远程I/O接口、编程器、HMI装置等）的通信处理，并对通信数据做相应处理。

（自诊断→输入采样→用户程序执行→输出刷新→）为一个扫描周期输入采样阶段：扫描所有的输入端子并且将其的状态（0/1）存放到输入寄存器（PII）中。

然后关闭输入通道，进行下一步程序。

这种方式可靠性高，但是会有一定的时间延迟，在大型的项目中，由于时间的关系，可能会采取定期输入取样、直接输入取样、中断输入取样、智能I/O接口模块取样，用来提高速度。

用户程序执行阶段：此阶段中，数据从输入寄存器（PIQ）和内部元件寄存器（内部继电器、计数器、计时器）中，将有关元件的状态和数据取出，按照程序中的逻辑运算和算术运算，将结果写到输出映像寄存器和相关存储器中。

所以，在PLC内部，内部元件寄存器的状态是一直在改变的。

输出处理阶段：程序执行完成后，把内部元件寄存器中的所有输出继电器状态在输出阶段一次性转存到输出锁存器中，经过隔离、驱动功率放大电路输送到输出端，并且外部PLC接线驱动实际负载。

PLC原理及应用习题第1章习题1-1 试述单相交流电磁铁短路环的作用。

1-2 低压电器常用的灭弧方法有那些？1-3 试比较刀开关与负荷(铁壳)开关的差异及各自的用途。

1-4 选择接触器时，主要考虑交流接触器的那些主要额定参数？1-5 两个110V的交流接触器同时动作时，能否将其两个线圈串联接到220V电路上?为什么？1-6 中间继电器与交流接触器有什么差异？在什么条件下中间继电器也可以用来启动电动机？1-7画出断电延时时间继电器电磁线圈和各种延时触点的图形和文字符号。

1-8 热继电器主要由哪几部分电气符号？用途与熔断器是否相同？直流电机的保护电路能否使用热继电器？1-9 空气式时间继电器的延时时间如何调节？JS7-A型时间继电器触头有哪几类？1-10试比较交流接触器线圈通电瞬间和稳定导通电流的大小，并分析其原因。

1-11 组合开关与万能转化开关的结构有何异同？各有什么用途？1-12 叙述熔断器的额定电流和熔体额定电流的不同之处。

1-13 过流继电器能否用于绕线式交流异步电动机的过载和短路保护？鼠笼式交流异步电机的过载和短路保护使用过流继电器吗？为什么？1-14 两台电动机不同时起动，一台电动机额定电流为14.8A，另一台电动机额定电流为6.47A，试选择同时对两台交流电机进行短路保护的熔断器额定电流及熔体的额定电流。

1-15 在电动机主回路装有DZ20系列断路器，电动机主回路是否可以不装熔断器？分析断路器与刀开关控制、保护方式的不同特点。

1-16 电动机的起动电流很大，在电动机起动时，能否按电动机的额定电流整定热继电器的动作电流？为什么？1-17 说明熔断器和热继电器保护功能的不同之处。

1-18 一台长期工作的三相交流异步电动机的额定功率13Kw，额定电压380V，额定电流25.5A，试按电动机额定工作状态选择热继电器型号、规格，并说明热继电器整定电流的数值。

第2章习题2-1 叙述“自锁”、“互锁”电路的定义。

PLC原理及应用指导老师：***学生：蔡季柯班级：072101学号：*********** 时间：2012.12.15中国地质大学（武汉）目录一、PLC简介 (2)1.1、PLC的基本概念 (2)1.2、PLC的工作原理 (2)1.3、PLC 的特点................................... 错误!未定义书签。

二、编程软件的使用 ................................... 错误!未定义书签。

2.1、创建工程..................................... 错误!未定义书签。

2.2、工作工程文件保存............................. 错误!未定义书签。

2.3、设计CX_Programmer文件....................... 错误!未定义书签。

2.4、在PLC试验箱中连线........................... 错误!未定义书签。

2.5、程序下载..................................... 错误!未定义书签。

2.6、修改及重新运行............................... 错误!未定义书签。

三、编程操作 ......................................... 错误!未定义书签。

3.1、第三题 (9)3.1.1、设计思路 ............................... 错误!未定义书签。

3.1.2、梯形图： ............................... 错误!未定义书签。

3.1.3、指令程序： ............................. 错误!未定义书签。

3.1.4、试验箱连线 ............................. 错误!未定义书签。

PLC控制器的原理及应用1. 什么是PLC控制器？PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种专门设计用于自动化控制系统的数字计算机。

它采用可编程的存储器，用于存储指令，执行各种逻辑运算、顺序控制、定时和计数等操作，用于控制各种工业过程。

2. PLC控制器的工作原理PLC控制器的工作原理可以总结为以下几个步骤：2.1 输入信号采集PLC控制器通过数字量输入模块和模拟量输入模块，采集来自各种传感器和控制元件的输入信号。

这些输入信号可以是开关信号、传感器信号、按钮信号等。

2.2 程序执行PLC控制器根据预先编写的程序进行逻辑运算、顺序控制等操作。

程序可以采用Ladder Diagram（梯形图）或者其他编程语言进行编写，用于实现各种控制逻辑。

2.3 输出信号控制PLC控制器根据程序的运行结果，控制数字量输出模块和模拟量输出模块，输出相应的信号。

这些输出信号可以控制各种执行元件，如执行器、继电器、电机等。

2.4 监控与通信PLC控制器通常具有监控和通信功能。

通过监控功能，可以实时监测输入输出信号、程序运行状态等；通过通信功能，可以与上位机、其他PLC控制器等进行数据交换和远程控制。

3. PLC控制器的应用领域PLC控制器广泛应用于各种自动化控制系统中，涉及的领域包括但不限于以下几个方面：•工业生产：PLC控制器被广泛应用于工业自动化领域，用于控制生产线、机器人、输送系统等。

•建筑控制：PLC控制器可用于控制建筑物中的灯光、空调、安防系统等，提高能源利用效率和建筑物智能化程度。

•汽车工业：PLC控制器在汽车生产线中发挥重要作用，用于控制整个生产过程，提高生产效率和产品质量。

•电力系统：PLC控制器可用于控制电力系统中的开关、变压器、发电机等，实现电力系统的可靠稳定运行。

•医疗仪器：PLC控制器可以应用于各种医疗仪器，如医用成像设备、手术机器人等，提高医疗技术水平和治疗效果。

可编程逻辑控制器（PLC）的原理与应用1. 简介可编程逻辑控制器（PLC）是一种专门用于工业自动化控制的电子设备。

本文将介绍PLC的工作原理和常见应用领域。

2. 原理PLC的工作原理基于数电原理和计算机控制原理。

它主要由中央处理器（CPU）、内存、输入模块和输出模块等核心组件构成。

2.1 中央处理器（CPU）PLC的CPU负责处理输入信号、执行用户程序，并控制输出模块的工作。

它是PLC的大脑，具有高速计算和逻辑运算能力。

2.2 内存PLC的内存分为程序存储器和数据存储器两部分。

程序存储器用于存储用户编写的控制程序，而数据存储器用于存储输入和输出信号的状态。

2.3 输入模块和输出模块输入模块用于接收外部信号，如开关、传感器等，将其转换为数字信号输入给CPU。

输出模块将CPU处理后的数字信号转换为电流或电压输出给执行机构，如电机、气缸等。

3. 应用PLC广泛应用于工业自动化控制领域，以下是几个常见应用领域：3.1 制造业在制造业中，PLC可以用于自动化生产线的控制。

例如，汽车制造业中的焊接、喷涂、组装等工序都可以通过PLC来实现自动化控制，提高生产效率和质量。

3.2 建筑业在建筑业中，PLC可以用于楼宇自动化系统的控制。

例如，PLC可以控制灯光、空调、电梯等设备的运行，实现能源的节约和自动化管理。

3.3 水处理领域在水处理领域，PLC可以用于污水处理、供水系统等的控制。

通过PLC的逻辑控制和调度功能，可以实现自动运行、故障检测和报警，提高水处理的效率和安全性。

3.4 交通运输领域在交通运输领域，PLC可以用于交通信号灯、地铁控制等系统的控制。

通过PLC的定时、触发等功能，可以实现交通信号的智能控制，提高交通流量和安全性。

4. 优势与挑战PLC相比于传统的继电器控制系统具有以下优势：- 灵活性：PLC可通过编程进行逻辑控制，易于修改和扩展。

- 可靠性：PLC采用固态电子元件，具有较高的稳定性和抗干扰能力。