1、电气控制基础与PLC技术应用（三菱系列）第1页，共33页。单元一电气控制技术基础电气控制技术在工业生产、科学研究及其他各个领域的应用十分广泛，已经成为实现生产过程自动化的重要技术手段之一。本单元主要以电动机和其他执行电器为控制对象，介绍电气控制中常用的低压电器、典型线路的分析和设计原则。第2页，共33页。项目一 低压电器基础知识一、低压电器的定义低压电器标准规定，低压电器通常是指在交流1200V以下与直流1500V以下电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备，以及利用电能来控制、保护和调节非电过程和非电装置的用电装备。第3页，共33页。项目一 低压电器基础知识二、低压电器的分类及主要作用1
2、低压电器的分类（1）按动作方式分类（2）按控制作用分类（3）按工作原理分类2低压电器的主要作用第4页，共33页。项目一 低压电器基础知识三、常用的低压电器1主令电器（1）控制按钮（2）行程开关（3）接近开关（4）万能转换开关（5）光电开关2接触器（1）接触器的结构及工作原理（2）交流接触器的图形文字符号3继电器（1）中间继电器（2）时间继电器（3）热继电器（4）速度继电器（5）其他低压电器第5页，共33页。项目二 常用的电气控制电路一、几种典型的电气控制电路原理图1电动机自锁与互锁控制电路原理图2电动机互锁控制电路原理图3两台电动机顺序控制电路原理图4电动机自动往返控制电路原理图5电动机多地控
3、制电路原理图第6页，共33页。项目二 常用的电气控制电路二、电气控制电路图的组成将电气控制电路中各电气元件及它们之间的连接线路用一定的图形表达出来，这种图形就是电气控制电路图，一般包括电气原理图、电器布置图和电气安装接线图3种。第7页，共33页。项目二 常用的电气控制电路三、电气原理图的绘制原则1）电气原理图一般分为主电路和辅助电路两个部分。2）电气原理图中所有电气元件的图形符号和文字符号必须符合国家规定的统一标准。3）在电气原理图中，所有电器的可动部分均按原始状态画出。4）动力电路的电源线应水平画出；主电路应垂直于电源线画出；控制电路和辅助电路应垂直于两条或几条水平电源线；耗能元件（如线圈、
4、电磁阀、照明灯和信号灯等）应接在下面一条电源线一侧，而各种控制触点应接在另一条电源线上。第8页，共33页。单元二 PLC基础PLC是20世纪60年代美国在传统的顺序控制器基础上引入微电子技术和计算机技术而研制出的新型工业自动控制装置。PLC应用技术是一门实践性很强的学科，只有通过实际操作才能较好地掌握这门技术。本单元主要介绍PLC的基础知识。第9页，共33页。项目一 PLC基础知识一、PLC的产生和定义1PLC的产生背景2PLC的定义二、PLC的主要特点1可靠性高、抗干扰能力强2编程简单易学3功能完善、通用性强4使用维护方便5体积小、质量小、功耗低6设计施工周期短第10页，共33页。项目一 P
5、LC基础知识三、PLC的应用领域1顺序控制2运动控制3过程控制4数据处理5通信联网四、PLC的分类1按结构形式分类2按I/O点数和内存容量分类第11页，共33页。项目二 PLC的结构及工作原理一、PLC的硬件基本组成1CPU2存储器3I/O接口电路4通信接口5编程装置6电源7其他外部设备第12页，共33页。项目二 PLC的结构及工作原理二、PLC的基本工作原理三、PLC的工作状态、扫描周期及I/O响应滞后现象1工作状态2扫描周期3I/O响应滞后现象四、三菱FX2N系列PLC简介第13页，共33页。项目三 FX2N系列PLC的编程语言PLC是一种工业控制计算机，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更
6、重要的是靠软件的支持。PLC的软件由系统程序和用户程序组成。PLC编程语言是多种多样的，对于不同生产厂家、不同系列的PLC产品，采用的编程语言的表达方式也不相同。目前常用的编程语言有梯形图、指令表、顺序功能图、高级语言等。第14页，共33页。项目四 FX2N系列PLC的编程软元件一、FX2N系列PLC编程元件的分类和编号1相同点2不同点二、FX2N系列PLC内部软元件1输入继电器（X）2输出继电器（Y）3辅助继电器（M）4状态继电器（S）5定时器（T）6计数器（C）7数据寄存器（D）8变址寄存器（V/Z）9指针（P/I）第15页，共33页。项目五 FX2N系列PLC的基本逻辑指令及应用PLC编
7、程语言中，程序的表达方式有几种：梯形图、指令表、顺序功能图和高级语言，但常用的语言是梯形图和指令表。指令表一般由助记符和操作元件组成，助记符是每一条基本指令的符号，表示不同的功能；操作元件是基本指令的操作对象。本项目的主要内容是介绍FX2N的基本指令形式、功能和编程方法。第16页，共33页。项目六 GX Developer编程软件GX Developer是一个功能强大的PLC开发软件，具有程序开发、监视、仿真调试及对PLC CPU进行读写等功能。第17页，共33页。项目六 GX Developer编程软件基本操作步骤如下。一、启动PLC编程软件二、创建新工程三、编写梯形图程序四、程序变换五、写
8、入PLC第18页，共33页。单元三三菱FX2N系列PLC编程PLC技术是一门实践性很强的技术，只有通过实际操作，才能较好地掌握这门技术。本单元的项目一和项目二为程序编写的基础性知识；项目三中的任务都来源于自动化生产实际，且由编者结合教学需求精心组织，每个任务的内容基本由“任务描述”“任务分析”“任务实施”“任务评价”等组成，既保证了理论知识的层次性、系统性，又具有很好的实践培训特点，突出培养和训练学习者的学习能力、操作能力、应用设计能力、岗位工作能力，对学生走上工作岗位并适应岗位有一定的帮助作用。第19页，共33页。项目一 FX2N系列PLC编程基本原则及经验设计法一、基本原则梯形图按照自上而
9、下、从左到右的顺序设计。每个线圈为一个逻辑行，即一层阶梯。每一个逻辑行起于左母线（主母线），然后是触点的连接，最后以线圈终止于右母线，在画图时允许省略右母线。第20页，共33页。项目一 FX2N系列PLC编程基本原则及经验设计法二、经验设计法PLC程序设计常采用的方法有经验设计法和顺序功能图法。经验设计法设计控制程序的步骤如下。1）了解受控设备及工艺过程，分析控制系统的要求，选择控制方案。2）根据受控系统的工艺要求，确定主令元件、检测元件及辅助继电器等。3）利用输入信号设计起动、停止和自保功能。4）使用辅助元件、定时器和计数器。5）使用功能指令。6）加入互锁条件和保护条件。7）检查、修改和完善
10、程序。第21页，共33页。项目二 常用基本单元电路的编程方法一、电动机起停控制电路的编程方法二、正反转控制电路的编程方法1互锁问题2过载保护问题3动断触点输入信号的处理三、定时器的编程方法1延时接通程序（通电延时）2延时断开程序（断电延时）3延时接通延时断开程序4长延时程序第22页，共33页。项目二 常用基本单元电路的编程方法四、定时器与计数器的组合应用程序五、两个计数器的组合应用程序六、顺序延时接通程序七、顺序循环接通程序八、脉冲发生电路九、二分频程序第23页，共33页。项目三 FX2N系列PLC基本指令综合应用实训任务一 花园喷泉运行控制任务二 十字路口交通灯控制任务三 铁塔之光模拟控制任
11、务四 LED数码显示控制任务五 全自动洗衣机的PLC控制任务六 车库门自动开闭控制任务七 装料小车自动控制第24页，共33页。单元四三菱FX2N系列PLC步进顺序控制编程在工业控制中，除了过程控制系统外，大部分的控制系统属于顺序控制系统。FX系列PLC除了27条基本指令外，还有两条简单的步进指令，其目标元件是状态器，用类似于顺序功能图语言的状态转移图方式编程。这种编程方法可用于编制复杂的顺序控制程序，此梯形图更加直观，也为更多的电气技术人员所接受。第25页，共33页。项目一 步进顺序控制一、顺序控制简介机械设备的动作过程大多数是按工艺要求预先设计的逻辑顺序或时间顺序的工作过程，即在现场开关信号
12、的作用下，起动机械设备的某个机构动作后，该机构在执行任务中发出另一现场开关信号，继而起动另一机构动作，如此按步进行下去，直至全部工艺过程结束，这种由开关元件控制的按步控制的方式，称为顺序控制。二、状态转移图梯形图由于其编程简单、使用方便等优点，受到了很多技术人员的青睐，但在一些工艺流程控制方面，还存在一些缺点。为此，人们经过不懈努力开发了状态转移图，也称顺序功能图，它不仅具有流程图的直观，而且能够方便处理复杂控制中的逻辑关系。三、FX2N的状态元件S第26页，共33页。项目二 步进顺序控制指令及状态转移图的编制一、步进顺序控制指令FX2N系列PLC有两条步进顺序控制指令（简称“步进指令”）：步
13、进接点指令和步进结束指令二、状态转移图三、单流程步进顺序控制1状态转移图的设计2单流程状态转移图的编程要点3三台电动机顺序控制系统的STL编程第27页，共33页。项目二 步进顺序控制指令及状态转移图的编制四、选择性流程步进顺序控制1选择性分支状态转移图的特点2选择性分支与汇合的编程一般思路五、并行性流程步进顺序控制1并行分支状态转移图的特点2并行分支与汇合编程的一般思路第28页，共33页。项目三 FX2N系列PLC步进指令综合应用实训任务一 三个灯顺序发光与闪烁的PLC控制任务二 运料小车三地往返运行控制任务三 多灯发光与闪烁控制任务四 彩灯控制任务五 自动喷漆过程控制任务六 双门通道自动控制
14、第29页，共33页。单元五三菱FX2N系列PLC常用功能指令和数据处理指令PLC之所以被称为工业控制计算机，是因为其内部除了有很多基本逻辑指令外，还有大量的功能指令（应用指令）。这些功能指令实际上是许多功能不同的子程序，它大大拓展了PLC的应用范围，使其可以用于实现生产过程的闭环控制，用于和计算机及其他PLC组成集散控制系统。第30页，共33页。项目一 常用功能指令的使用方法及应用一、功能指令的格式1编号2助记符3数据长度4执行形式5操作数二、比较指令、区间比较指令和触点型比较指令1比较指令（CMP）2区间比较指令（ZCP）3触点型比较指令三、传送指令（MOV）第31页，共33页。项目二 数据处理指令的使用方法及应用PLC中有两种四则运算，即整数四则运算和实数四则运算。一、BIN加法运算指令（ADD）二、BIN减法运算指令（SUB）三、BIN乘法运算指令（MUL）四、BIN除法运算指令（DIV）五、加1指令（INC）六、减1指令（DEC）第32页，共33页。项目三 功能指令和数据处理指令综合应用实训任务一 彩灯交替点亮控制任务二 电动机/起动控制任务三 五台电动机顺序起动控制任务四 工件计数控制系统设计任务五 停车场停车位智能控制第33页，共33页。
