电气控制技术(第5章)可编程序控制器的基础知识

第一章 可编程控制器简介可编程序控制器,英文称Programmable Controller,简称PC.但由于PC 容易和个人计算机Personal Computer 混淆,故人们仍习惯地用PLC 作为可编程序控制器的缩写.它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计,它采用可编程序的存储器,用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令,并通过数字式或模拟式的输入、输出接口,控制各种类型的机械或生产过程.PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别是PLC 的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式,使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便.用户在购到所需的PLC 后,只需按说明书的提示,做少量的接线和简易的用户程序编制工作,就可灵活方便地将PLC 应用于生产实践.一、PLC 的结构及各部分的作用PLC 的类型繁多,功能和指令系统也不尽相同,但结构与工作原理则大同小异,通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成.PLC 的硬件系统结构如下图所示：接触器电磁阀指示灯电源电源 限位开关选择开关按钮图1-1-11、主机主机部分包括中央处理器CPU、系统程序存储器和用户程序及数据存储器.CPU是PLC的核心,它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理,即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作,将结果送到输出端,并响应外部设备如电脑、打印机等的请求以及进行各种内部判断等.PLC的内部存储器有两类,一类是系统程序存储器,主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序,系统程序已由厂家固定,用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器,主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果.2、输入/输出I/O接口I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件.输入接口接受输入设备如按钮、传感器、触点、行程开关等的控制信号.输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备如接触器、电磁阀、指示灯等.I/O接口一般采用光电耦合电路,以减少电磁干扰,从而提高了可靠性.I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标,通常小型机有几十个点,中型机有几百个点,大型机将超过千点.3、电源图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源,通常也为输入设备提供直流电源.4、编程编程是PLC利用外部设备,用户用来输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况.通过专用的PC/PPI电缆线将PLC与电脑联接,并利用专用的软件进行电脑编程和监控.5、输入/输出扩展单元I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元即主机连接在一起.6、外部设备接口此接口可将打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联,以完成相应的操作.实验装置提供的主机型号有西门子S7-200系列的CPU224AC/DC/RELAY.输入点数为14,输出点数为10；CPU226AC/DC/RELAY,输入点数为26,输出点数为14.二、PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的.即在PLC运行时,CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号或地址号作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束.然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描.在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作.PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段.PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其写入各对应的输入状态寄存器中,即刷新输入.随即关闭输入端口,进入程序执行阶段.PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,经相应的运算和处理后,其结果再写入输出状态寄存器中,输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变.输出刷新阶段：当所有指令执行完毕,输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中,并通过一定的方式继电器、晶体管或晶闸管输出,驱动相应输出设备工作.三、PLC的程序编制1、编程元件PLC是采用软件编制程序来实现控制要求的.编程时要使用到各种编程元件,它们可提供无数个动合和动断触点.编程元件是指输入寄存器、输出寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等.PLC内部这些存储器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似,也有“线圈”与“触点”,但它们不是“硬”继电器,而是PLC存储器的存储单元.当写入该单元的逻辑状态为“1”时,则表示相应继电器线圈得电,其动合触点闭合,动断触点断开.所以,内部的这些继电器称之为“软”继电器.S7-200系列CPU224、CPU226部分编程元件的编号范围与功能说明如下表所示读AC AC0～AC3用来存放计算的中间值累加寄存器2、编程语言所谓程序编制,就是用户根据控制对象的要求,利用PLC 厂家提供的程序编制语言,将一个控制要求描述出来的过程.PLC最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言,且两者常常联合使用.1）梯形图语言梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言.它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号,根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形,直观易懂.梯形图中常用图形符号分别表示PLC编程元件的动合和动断触点；用表示它们的线圈.梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数加以区别.触点和线圈等组成的独立电路称为网络,用编程软件生成的梯形图和语句表程序中有网络编号,允许以网络为单位给梯形图加注释.梯形图的设计应注意到以下三点：①梯形图按从左到右、自上而下地顺序排列.每一逻辑行或称梯级起始于左母线,然后是触点的串、并联接,最后是线圈.②梯形图中每个梯级流过的不是物理电流,而是“概念电流”,从左流向右,其两端没有电源.这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件.③输入寄存器用于接收外部输入信号,而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动.因此,梯形图中只出现输入寄存器的触点,而不出现其线圈.输出寄存器则输出程序执行结果给外部输出设备,当梯形图中的输出寄存器线圈得电时,就有信号输出,但不是直接驱动输出设备,而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现.输出寄存器的触点也可供内部编程使用.2指令语句表指令语句表是一种用指令助记符来编制PLC 程序的语言,它类似于计算机的语言,但比语言易懂易学,若干条指令组成的程序就是指令语句表.一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成.下例为PLC 实现三相鼠笼电动机起/停控制的两种编程语言的表示方法：步序 指令语 器件号SS ST 0 LD KM 1 2 AN1继电接触控制线路图 2梯形图 3 =4END图1-1-2第二章基本指令简介其他指令见附表一、标准触点指令LD动合触点指令,表示一个与输入母线相连的动合触点指令,即动合触点逻辑运算起始.LDN动断触点指令,表示一个与输入母线相连的动断触点指令,即动断触点逻辑运算起始.A 与动合触点指令,用于单个动合触点的串联.AX 与非动断触点指令,用于单个动断触点的串联.O 或动合触点指令,用于单个动合触点的并联.ON 或非动断触点指令,用于单个动断触点的并联.LD、LDN、A、AN、O、ON触点指令中变量的数据类型为布尔BOOC型.LD、LDN两条指令用于将接点接到母线上,A、AN、O、ON指令均可多次重复使用,但当需要对两个以上接点串联连接电路块的并联连接时,要用后述的OLD指令.例子：IIII二、串联电路块的并联连接指令OLD两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块.串联电路块并联连接时,分支开始用LD、LDN指令,分支结束用OLD指令.OLD指令与后述的ALD指令均为无目标元件指令,而两条无目标元件指令的步长都为一个程序步.OLD有时也简称或块指令.三、并联电路的串联连接指令ALD两个或两个以上接点并联电路称为并联电路块,分支电路并联电路块与前面电路串联连接时,使用ALD指令.分支的起点用LD、LDN指令,并联电路结束后,使用ALD指令与前面电路串联.ALD指令也简称与块指令,ALD也是无操作目标元件,是一个程序步指令.四、输出指令 =1、= 输出指令是将继电器、定时器、计数器等的线圈与梯形图右边的母线直接连接,线圈的右边不允许有触点,在编程中,触点以重复使用,且类型和数量不受限制.五、置位与复位指令S、RS为置位指令,使动作保持；R为复位指令,使操作保持复位.从指定的位置开始的N个点的寄存器都被置位或复位,N=1～255如果被指定复位的是定时器位或计数器位,将清除定时器或计数器的当前值.六、跳变触点EU,ED正跳变触点检测到一次正跳变触点的入信号由0到1时,或负跳变触点检测到一次负跳变触点的入信号由1到0时,触点接通到一个扫描周期.正/负跳变的符号为EU和ED,他们没有操作数,触点符号中间的”P”和”N”分别表示正跳变和负跳变七、空操作指令NOPNOP指令是一条无动作、无目标元件的一个序步指令.空操作指令使该步序为空操作.用NOP指令可替代已写入指令,可以改变电路.在程序中加入NOP指令,在改动或追加程序时可以减少步序号的改变.八、程序结束指令ENDEND是一条无目标元件的一序步指令.PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理,在程序的最后写入END指令,表示程序结束,直接进行输出处理.在程序调试过程中,可以按段插入END指令,可以按顺序扩大对各程序段动作的检查.采用END指令将程序划分为若干段,在确认处于前面电路块的动作正确无误之后,依次删去END指令.要注意的是在执行END指令时,也刷新监视时钟.第三章可编程控制器梯形图编程规则一、编程的几个步骤一决定系统所需的动作及次序.当使用可编程控制器时,最重要的一环是决定系统所需的输入及输出.输入及输出要求：(1)第一步是设定系统输入及输出数目.(2)第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应.二对输入及输出器件编号每一输入和输出,包括定时器、计数器、内置寄存器等都有一个唯一的对应编号,不能混用.三画出梯形图.根据控制系统的动作要求,画出梯形图.梯形图设计规则1触点应画在水平线上,并且根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的控制路径来画.2不包含触点的分支应放在垂直方向,以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径.3在有几个串联回路相并联时,应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面.在有几个并联回路相串联时,应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面.这种安排,所编制的程序简洁明了,语句较少.4不能将触点画在线圈的右边.四将梯形图转化为程序把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码,当完成梯形图以后,下一步是把它的编码编译成可编程控制器能识别的程序.这种程序语言是由序号即地址、指令控制语句、器件号即数据组成.地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置,指令告诉可编程控制器怎样利用器件作出相应的动作.五在编程方式下用键盘输入程序.六编程及设计控制程序.七测试控制程序的错误并修改.八保存完整的控制程序.。

第一章习题1. 简述可编程序控制器的定义。

2. 可编程控制器的基本组成有哪些？3. 输入接口电路有哪几种形式？输出接口电路有哪几种形式？各有何特点？4. PLC的工作原理是什么？工作过程分哪几个阶段？5. PLC的工作方式有几种？如何改变PLC的工作方式？6. 可编程序控制器有哪些主要特点?7. 与一般的计算机控制系统相比可编程序控制器有哪些优点?8. 与继电器控制系统相比可编程序控制器有哪些优点?9. 可编程序控制器可以用在哪些领域?第二章习题1. S7-200系列PLC有哪些编址方式？2. S7-200系列CPU224 PLC有哪些寻址方式？3. S7-200系列PLC的结构是什么？4. CPU224 PLC有哪几种工作方式？5. CPU224 PLC有哪些元件，它们的作用是什么？6. 常见的扩展模块有几类？扩展模块的具体作用是什么？7. PLC需要几个外电源？说明各自的作用？第三章习题1. 如何建立项目？2. 如何在LAD中输入程序注解？3. 如何下载程序？4. 如何在程序编辑器中显示程序状态？5. 如何建立状态图表？6. 如何执行有限次数扫描？7. 如何打开交叉引用表？交叉引用表的作用是什么？第四章习题1. 填空1）通电延时定时器（TON）的输入（IN）时开始定时，当前值大于等于设定值时其定时器位变为，其常开触点，常闭触点。

2）通电延时定时器（TON）的输入（IN）电路时被复位，复位后其常开触点，常闭触点，当前值等于。

3）若加计数器的计数输入电路（CU），复位输入电路（R），计数器的当前值加1。

当前值大于等于设定值（PV）时，其常开触点，常闭触点。

复位输入电路时计数器被复位，复位后其常开触点，常闭触点，当前值为。

4）输出指令（=）不能用于映像寄存器。

5）SM 在首次扫描时为1，SM0.0一直为。

6）外部的输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为状态，梯形图中对应的常开接点，常闭接点。

7）若梯形图中输出Q的线圈“断电”，对应的输出映像寄存器为状态，在输出刷新后，继电器输出模块中对应的硬件继电器的线圈，其常开触点。

第一章可编程序控制的基本组成和工作原理第一节可编程序控制的基本组成PLC由中央处理单元、存储器、输入输出单元、电源、编程器五部分组成.其结构框图如下。

可编程控制器的基本结构1、中央处理单元(简称CPU）CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。

CPU是PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等.2、存储器（RAM、ROM）存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。

常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。

RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。

RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。

掉电时,可有效地保持存储的信息。

EPROM、EEPROM都是只读存储器。

用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。

3．输入输出单元(I/O单元）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,而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电流型。

4．电源PLC电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。

PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源.同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。

电源输入类型有：交流电源（220V AC或110V AC），直流电源（常用的为24V AC）.5．编程器编程器是PLC的最重要外围设备。

可编辑修改精选全文完整版一、课程性质及定位本课程是机电专业的一门专业主干核心课程，适用于机械制造与自动化、机电一体化等专业，属于B类课程。

本课程定位于电气控制线路的工作原理与PLC 编程两大方面的内容，培养学生的分析和设计电气控制线路的能力，是一门既有系统理论又有实践性的专业课程。

二、本课程教学目标与任务通过本课程的学习，学生应能掌握PLC的基本工作原理和电气控制的基础知识。

为此，必须完成继电-接触器控制电路的基本知识和常用控制电路的教学任务，培养学生熟练地掌握继电-接触器系统基本控制电路，并能设计、安装、调试各种简单的电气控制电路的能力。

三、先修及后续课程先修课程：《电工基础》、《电子技术》、《电机与拖动》后续课程：《伺服系统》、《机电一体化技术》、《数控机床调试与维护》等。

四、本课程教学内容及基本要求第一章常用低压电器教学内容：接触器、熔断器；电磁式接触器；低压断路器；继电器。

基本要求：了解控制电器的分类与应用特点；了解常用典型控制电器的主要特点及结构特征；掌握常用典型控制电路的用法，会识别常用控制电器及图形符号。

第二章电气控制线路的基本原则及基本控制电路教学内容：三相异步电动机的点动、长动控制电路；三相笼型异步电动机单向全压起动控制线路；三相笼型异步电动机降压起动控制线路；三相笼型异步电动机正、反转控制线路；三相笼型异步电动机制动控制线路；电动机的保护电路。

基本要求：了解电气控制线路绘制的国家标准化；能绘制和阅读简单的电气控制原理图；理解常用的几种基本控制电路的工作原理；能利用常用的控制电器和基本电路进行简单的控制电路设计制作。

第三章常用机床电气控制教学内容：CA6140车床的电气控制；M7130平面磨床的电气控制；Z3050搖臂钻床的电气控制；铣床电路电气控制。

基本要求：能阅读各种机床的电气控制原理图；理解常用的几种基本控制电路的工作原理。

第四章可编程序控制器的基本概况教学内容：可编程序控制器的基本概；基本要求：了解可编程控制器的历史与发展，应用领域与发展趋势。

第二单元常用电器元件常用电器元件1、低压电器是用于交流50HZ（或60HZ），额定电压为；直流额定电压1500V及以下的电路中的电器。

A、1200以下B、1200以上C、1500以下D、1500以上参考答案：A2、下列电器中属于控制电器的是A、接触器B、行程开关C、熔断器D、电磁离合器参考答案：A3、主令电器是用于自动控制系统中发送动作指令的电器，下列电器中属于主令电器的是A、接触器B、行程开关C、熔断器D、电磁离合器参考答案：B4、保护电器是用于保护电路及用电设备的电器，下列电器中属于保护电器的是A、接触器B、行程开关C、热继电器D、电磁离合器参考答案：C5、保护电器是用于保护电路及用电设备的电器，下列电器中不属于保护电器的是A、断路器B、电磁离合器C、热继电器D、熔断器参考答案：B6、执行电器是用于完成某种动作或传动功能的电器，下列电器中属于执行电器的是A、接触器B、行程开关C、熔断器D、电磁离合器参考答案：D7、电磁式电器是依据电磁感应原理来工作的电器，下列电器中属于电磁式电器的是A、接触器B、行程开关C、熔断器D、电磁离合器参考答案：A8、电磁式电器是依据电磁感应原理来工作的电器，下列电器中不属于电磁式电器的是A、接触器B、热继电器C、中间继电器D、空气式时间继电器参考答案：B9、电磁机构主要由线圈、和铁心等部分组成。

A、触点B、定子C、衔铁D、转子参考答案：C10、接触器主要由电磁机构、触点系统和等几部分组成。

A、线圈B、灭弧装置C、延时机构D、双金属片参考答案：B11、接触器与电磁式继电器在结构上的主要区别是A、触点系统B、灭弧装置C、电磁机构D、延时机构参考答案：B12、交流接触器的铁心材料是A、铸铁B、镍C、铜D、硅钢参考答案：D13、用来分断或接通主电路的是交流接触器的A、辅助触点B、主触点C、复合触点D、延时触点参考答案：B14、判断交流或直流接触器的依据是A、线圈电流的性质B、线圈电压的性质C、主触点电流的性质D、辅助触点电流的性质参考答案：C15、中间继电器在电路中的作用是A、过电流保护B、欠电压保护C、短路保护D、放大触点的数量和容量参考答案：D16、在国标中，中间继电器的文字符号是A、SBB、KTC、KAD、KM参考答案：C17、时间继电器通电延时型常开触点的动作特点是A、线圈得电后，触点延时断开B、线圈得电后，触点延时闭合C、线圈得电后，触点立即断开D、线圈得电后，触点立即闭合参考答案：B18、热继电器主要用于电力拖动系统中电动机负载的保护。

精选全文完整版（可编辑修改）《PLC编程与应用技术》课程标准（60学时+2周）一、概述（一）课程性质本课程是高等职业教育数控技术专业核心教学与训练项目课程《电气控制技术基础》的重要组成模块之一，是一门实践性很强的理论实践一体化课程。

本课程以传统的继电器-接触器控制系统作为前期基础课程，通过本课程的学习，掌握使用PLC解决实际控制问题的方法，并为后续的较复杂的自动化设备及生产线的学习打下基础。

（二）课程基本理念坚持以就业为导向，以能力为本位，理论与实践相结合，与生产实际相结合的原则，围绕对数控技术高技能人才的职业要求，充分体现职业教育的特点，打破传统的学科体系的框架，注重实用、够用的原则，对于较难理解和掌握的PLC 内部结构、组成原理，不作详细讲解，以实际的PLC应用项目作为本课程讲解的主线，突出系统的构建、指令的运用、程序的设计和系统的安装、调试与优化，注重技能训练，着重培养学生应用PLC解决实际问题的能力，从理论到实践，提高学生的动手能力和综合素质。

在各项目的学习和实施过程中培养学生的职业意识和职业习惯，提高学生的综合职业能力。

（三）课程设计思路精选PLC在工业生产和实际工作中的典型应用实例作为理论实践一体化项目教学的主要内容。

选用的项目由浅入深，循序渐进，内容详实。

将PLC的常用指令分解到各个项目中去，在每一个项目的教学过程中，融入相关的指令、编程方法、控制系统构建、硬件接线方法、系统调试运行和优化等相关知识和技能。

通过对各个项目的学习、训练和具体操作，掌握典型PLC指令的功能、格式基本用法，了解和掌握PLC系统的结构、地址分配、程序设计以及每个应用项目的安装、调试的全过程。

让学生在做中学，在学中做，这样不仅能够提高理论学习的效率，而且便于提高学生的应用能力，激发学生的学习热情，从而达到理想的教学效果。

课程结构框图如图1所示：图1 《PLC编程及应用技术》课程结构框图二、课程目标（一）总目标通过对本课程的学习和训练，使学生熟悉PLC的基础知识，掌握PLC的指令系统和编程方法，能够应用PLC完成实际控制系统的设计、安装及调试。

电气控制与P1C课程教学大纲（E1ectricContro1andP1C）总学时数：40其中实验学时：0课外学时：0学分：2.5适用专业：电气工程与自动化、机电一体化等专业一、课程的性质、目的和任务：《电器控制和P1C》是电气工程与自动化、机电一体化、数控技术及应用、机械设计制造及其自动化等专业的一门专业必修课，是集计算机技术、自动控制技术和网络通信技术于一体的综合性学科。

它的内容与工厂控制设备密切相联，是一门实践性、应用性很强的实用课程。

通过本课程的学习，使学生获得常用低压电器元件、电气控制系统以及可编程序控制器（P1C）系统的基础知识、基本理论和基本设计方法，从而使学生在今后面临电器控制实际问题时具备分析和解决问题的技能，并具备独立设计一般电气控制系统的能力。

二、课程教学的基本要求：在本课程的学习中，要求学生深刻理解，牢固掌握电器控制设备的基本理论和基本设计方法，熟练掌握常用低电器元件的结构、常用控制系统的基本工作原理、P1C的编程和控制技术，对典型的机床控制电路和典型的P1C控制系统做出较深的理解和分析。

本课程总学时40学时，其中课堂教学为37学时，习题课与其它环节为3学时，实验教学为8学时包含在专业课实验模块中。

三、课程的基本要求、教学内容、重点和难点：第一章常用低压电器（4学时）（一）一般常用低压电器1、常用低压电器的工作原理，图形和文字符号；2、常用低压电器的组成、结构特点和用途。

3、常用低压电器的一般技术指标和选择方法。

（二）动力线路常用电器和智能电器1、动力线路常用电器的种类、工作原理，图形和文字符号；2、动力线路常用电器的结构、用途和选择方法3、智能电器的组成和基本原理及特点4、智能电器采用的新技术和新器件和实际应用重点：常用电器的机理、技术参数及选择条件。

难点：电磁式电器吸力与反力特性，断相保护热继电器、时间继电器和低压断路器。

第二章电气控制电路的基本控制环节（5学时）（一）电气控制线路基本知识、绘图方法和控制原则1、绘制电气控制线路应遵循的规则2、阅读和分析电气控制线路图的方法3、电气控制电路的时间原则控制、电流原则控制、转速原则控制和位置原则控制（二）常见的三相异步电动机基本控制电路1、鼠笼式异步电动机的全压和各种降压启动2、绕线式异步电动机的启动3、三相异步电动机的制动4、三相异步电动机的可逆运行5、三相异步电动机的调速（H）电气控制电路的保护1、电流型保护2、电压型保护3、位置、压力、温度、流量等方面的保护第三章电气控制系统分析（3学时）（一）CA6140车床的电气控制线路分析1、CA6140车床的基本结构和主要工作情况2、CA6140车床的电力拖动特点和控制要求3、CA6140车床的电气控制电路分析4、常见故隙分析及解决方法（二）X62型万能铳床的电气控制线路分析1、铳床的主要结构和运动形式2、铳床的电力拖动特点和控制要求3、铳床的电气控制电路分析4、铳床常见故隙分析及解决方法第四章电气控制系统的设计（2学时）（一）电气控制系统设计的内容和原则1、电气控制系统设计的基本内容2、电气控制线路设计的一般原则（二）电力拖动方案的确定原则和电机的选择1、拖动方式选择，调试方案选择2、电动机选择，启动、制动和反向要求（三）电气控制线路设计方法1、经验设计法2、逻辑设计法（四）电气控制系统的工艺设计1、电气设备总体配置设计2、元件布置图设计，电器部件接线图绘制第五章可编程控制器概述（3学时）（一）可编程控制器的基本概念、特点、发展历史和应用（二）可编程控制器的组成及各部分功能（三）可编程控制器的结构及软件（四）可编程控制器的工作原理第六章可编程控制器及其基本指令的应用（8学时）（一）可编程控制器的型号、模块及技术指标1、可编程控制器基本单元、扩展单元特殊模块的种类、型号2、可编程控制器的各种技术指标（二）可编程控制器软组件及功能1、软组件的分类编号和基本特征2、各种继电器的地址编号、特点及作用3、定时器、计数器的种类、特点、时间值的设定方法及控制机理4、数据寄存器的种类、特点及基本用途5、字元件基本形式、双字元件结构形式和位组合元件的构成（三）基本指令的编程方法及应用1、各种基本逻辑指令的功能、名称、符号、操作元件范围2、基本逻辑指令的编程应用3、梯形图和语句表的编程规则和注意事项（四）常用基本环节的编程1、电动机基本控制环节的编程2、定时器延时扩展的编程3、震荡和分频电路的编程（五）基本指令的编程实例重点：各类软元件的特点、构成形式、功能，基本指令的编程方法。

可编程控制器基础知识第一节概述一、什么是PLC可编程控制器（Programmble Controller）简称PC或PLC。

它是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业控制装置。

目前，PLC已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中，成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制装置，被公认为现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。

国际电工委员会（IEC）于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。

在草案中对可编程控制器定义如下：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。

定义强调了PLC应直接应用于工业环境，必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和广阔的应用范围，这是区别于一般微机控制系统的重要特征。

同时，也强调了PLC用软件方式实现的“可编程”与传统控制装置中通过硬件或硬接线的变更来改变程序的本质区别。

近年来，可编程控制器发展很快，几乎每年都推出不少新系列产品，其功能已远远超出了上述定义的范围。

二、PLC的产生与发展在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。

但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。

1968年美国通用汽车公司（G.M）为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。

可编辑修改精选全文完整版《电气控制与PLC技术》教学大纲一、课程的基本信息课程编号：课程性质：专业课学时：48学时（理论40学时，实验8学时）学分：学分开课单位：光电与机电工程系适用专业：机械类专业先修课程：《电路分析基础》、《数字电子技术》二、课程目的与任务通过先进完整的梯形图设计方法，包括经验设计法、继电器电路转换法和顺序控制设计法，以及具有多种工作方式的系统的梯形图设计方法，培养学生将新知识、新技术、新领域逐渐融合到教学、实践环节的实际工程能力，达到PLC控制系统应用与产品开发等工作的工程技术水平，为后续《电机调速控制技术》和《电机拖动》等多门课程打好基础。

本课程的主要任务是：从应用角度出发，使学生熟悉常用控制电器的结构原理、用途、型号及选用方法，了解和掌握基本电气控制系统的分析与设计方法。

在此基础上，学习可编程控制器(PLC)的基本原理及三菱(FX2N)系列PLC的指令系统。

三、课程教学基本要求1、了解常用的低压电器，电气控制线路的绘制方法，交直流典型电动机控制环节的控制线路技术。

2、掌握电气控制系统的基本控制电路，(FX2N)系列PLC的逻辑指令、步进梯形指令、功能指令，PLC的系统设计与调试。

3、理解PLC应用指令的基本规则，PLC模拟量和位置控制及其网络与通信和跳转应用指令。

五、课程教学基本内容第一章常用低压电器教学内容：概述、常用控制类电器、常用保护类电器重点：掌握常用低压控制电器的结构、工作原理、对应的图形文字符号及其工业环境要求的选择原则。

难点：理解各低压电器，尤其是交直流接触器的特点、分类及其选择原则。

第二章继电器—接触器控制电路基本环节教学内容：电路图的基本概念及绘制、三相笼型异步电动机的直接起动与正反转控制电路、三相笼型异步电动机减压起动控制电路、三相笼型异步电动机的制动控制电路、三相笼型异步电动机有级变速控制电路、电液组合控制电路、其他功能控制电路重点：掌握三相笼型异步电动机各典型控制环节线路实现方法的工作原理、控制分类和线路中的保护环节及特点。