1 PLC编程基础.docx

1、PLC编程1一7月27日1.1低压开关电器开关电器(switching device)1.1.1 刀开关(knife switch)QS1.1.2 低压断路器(circuit breaker)QFDZ47断路器体积小，分断能力强，限流性能好，操作轻便，可方便地在单级结构基础上组合成二级，三级, 四级断路器，广泛应用于60安以下。600安以下用塑料外壳断路器。1.1.3 (residual current device)RCD剩余电流保护电器，也称剩余电流动作保护电器(residual current operated protective device)RCD1.2 contactor 接触器

2、KM线圈，主触点，辅助触点1.3继电器电气继电器(electrical relay)KA线圈，常开触点，常闭触点13.1电磁继电器(electromagnetic relay)电流继电器(current relay)线圈匝数少，导线粗，线圈的阻抗小。欠电流型和过电流型欠电流型常用于直流电动机和电磁吸盘的失磁保护。过电流型常用于电动机短路保护。电压继电器(voltage relay)线圈并联在电路两端。线圈匝数多，导线细，线圈阻抗大。中间继电器(auxiliary relay)用来增加控制电路中的信号数量或将信号数量放大。只有一对常开与常闭触点，用SPDT表示，其含义是”单刀双掷”single

3、pole double throw SPDT1.3.2 时间继电器(time relay)KT瞬时动作触点延时闭合常开触点晶体管式时间继电器(transistor timer)又称为电子式时间继电器。是利用延时电路来进行延时。数字时间继电器(digital timer)1.3.3 计数继电器(counting relay)简称计数器，额定工作电压380伏及以下或直流工作电压24伏的控制电路。1.3.4电热继电器(thermal electrical relay)FR热元件，常闭触点PLC编程2 7月28日1.5 主令电器 master switch要求，一般只在空载或轻载下启动，在这种情况下，

4、用改变极对数调速的多数笼型异步电动机是合理的。1.11.3变频调速异步电动机的转速正比于定子电源的频率f，若连续地调节定子电源频率f,即可实现连续地改变电动机的转 速。1.11.3.1变频器及其工作原理变频器有“现代工业维生素"之称，在节能方面的效果不容忽视。+ T：版i;；S $ £0心联!( u 。、k 一:土 Yu f V : J®j K ： JIVbI ； 卜.卜、1 .1_A ' iJ1岫bi-83 swMBaa)a图1-83说明交-直-交变频调速的原理，就是先将工频交流电整流成直流电，逆变器在微控制器（如DSP）的控 制下，将直流电逆变成不同频

5、率的交流电。目前市面上的变频器多是这种原理工作的。例题1-21如图1-81,若将输入端L1和L2的电源线对调，三相交流电动机Ml的转向是否会改变？解析：不会。因为将输入端L1和L2的电源线对调，虽然改变了输入端电源的相序，但输出端电压的相序并 没有改变，因为输入端不同相序的电源经过整流后都得到相同的直流电，不会影响输出端的相序。要改变电动机的转向，必须改变输出端的相序，若一定要想通过“调线”的方法改变三相电动机的转向，那么就 将电动机接线端子上的任意两根火线对调即可。1.11.3.2变频器的控制图1-84所示的电路图，可实现电动机的正/反转。（1）电动机的正/反转图1-84,变频器以西门子MM

6、440为例，DIN1实际是控制端子5, DIN2实际是控制端子6, +24V是端子9.当DIN1和+24V短接时，变频器正转；当DIN2与+24V短接时，变频器反转。1）参数设置变频器的参数设置见表1-20。电动机的参数，如额定电压、额定电流都应根据实际情况而定。序号变频器参数出厂值设定值功能说明1P0304230380额定电压380V2P03053. 250. 35额定电流0. 35A3P03070. 750. 06额定功率0. 06kW4P03105050额定频率50Hz5P031101440额定转速1440r/min6P070022选择命令源7P100021频率源8P070111正转9P

7、0702122反转2）电路中各元器件的作用SB1按钮，变频器通电；SB2按钮，变频器断电；SB3按钮，正转启动；SB4按钮，反转启动；SB5按钮，电动机停止；KA1继电器，正转控制；KA2继电器，反转控制。3）电路设计的要点 KM接触器仍只作为变频器的通、断电控制，而不作为变频器的运行与停止控制。因此，断电按钮SB2仍由 运行继电器KA1和KA2封锁，使运行时SB2不起作用。接触器KM的作用，变频器的保护功能动作时，可以通过接触器迅速切断电源；可以方便地实现自锁、互锁控 制。 控制电路串接报警输出接点18、20,当变频器故障报警时切断控制电路，KM断开而停机。 变频器的通、断电，正、反转运行控

8、制采用主令按钮。 正反转继电器KA1和KA2互锁，正反转切换不能直接进行，必须先停机再改变转向。4）变频器的正反转控制 正转当按下SB1, KM线圈得电吸合，其主触点接通，变频器通电处于待机状态。与此同时，KM的辅助常 开触点使SB1自锁。这时如按下SB3, KA1线圈得电吸合，其常开触点KA1接通变频器的DIN1端子，电动机 正转。与此同时，其另一常开触点闭合使SB3自锁，常闭触点断开，使KA2线圈不能通电。 反转如果要使电动机反转，先按下SB5使电动机停止。然后按下SB4, KA2线圈得电吸合，其常开触点KA2 闭合，接通变频器DIN2端子，电动机反转。与此同时，其另一常开触点KA2闭合使

9、SB4自锁，常闭触点KA2 断开，使KA1线圈不能通电。 停止当需要断电时，必须先按下SB5,使KA1和KA2线圈失电，其常开触点断开（电动机减速停止），并 解除对SB2的旁路，这时才能按下SB2,使变频器断电。变频器故障报警时，控制电路被切断，变频器主电路 断电。 控制电路的特点a. 自锁保持电路状态的持续，KM自锁，持续通电；KA1白锁，持续正转；KA2自锁，持续反转。b. 互锁保持变频器状态的平稳过渡，避免变频器受冲击。KAI、KA2互锁，正、反转运行不能直接切换；KA1、 KA2对SB2的锁定，保证运行过程中不能直接断电停机。C.主电路的通断由控制电路控制，操作更安全可靠。（2）调速

10、调节控制电压（电流）调速图1-85,将AIN与0V接线端子短接，再向AIN+和AIN-之间输入0-10V电压, 更换设置可接其他范围的电压，更换接线方式也可输入电流信号（如4-2mA信号）。当然，也可以外接一个旋 转电位器在以上接线端子上，并引入电位，当转动旋转电位器时，AIN+和AIN-端子上得到不同的电压，电动 机的转速与这个控制电压成正比，这种调速方法最简单。例题1-22在图1-85的变频器中，AIN+和AIN-接线端子上有10V的电压，电动机的额定转速是1440r/min,则 当电动机的转速为720r/min时，AIN+和AIN-端子上的控制电压应该是多少？解析：首先在变频器中将模拟量

11、的信号范围设定为0-10V,再将频率范围设置为0-50HZ,町以求得AIN+和AIN- 端子上的控制电压为所以AIN+和AIN-接线端子上的控制电压为5Vo 键盘调速通常变频器有个小键盘，对照变频器的说明书，在键盘上输入特定的指令就可以调速，这种调速 方法简单，不需要购置其他设备，应优先使用。 通信调速通常变频器可以与其他智能设备（如PLC或计算机）进行通信，具有通信功能的变频器一般带有 通信接口，如RS-232C. RS-485.现场总线（如PROFIBUS）等接口。图1-85的MM440变频器的29和30接口 就是RS-485通信的接门，S7-200系列PLC >>以通过这些接

12、口进行USS通信，从而进行调速。此外，此变频器 若配上PROFIBUS现场总线模块，其他的主控设备还通过PROFIBUS现场总线对变频器进行调速。通信调速容 易实现远程控制，应用比较广泛。 多段调速一般的变频器都有多段调速功能，多段调速就是在变频器中设定若干个对应一定转速的频率，每 一个频率对应一个端子，当这个端子与24V接线端子（有的为0）短接时，变频器控制的电动机就以对应的设 定转速转动，频率数值可以通过键盘在一定的范困内任意设定。例如，变频器中设定10Hz （假设电动机的转 速为 288r/min）、20Hz、30Hz 分别对应 DINI、DIN2、DIN3 三个端子，当DIN1与24V

13、接线端子短接时，电动机的转速为288r/min；当DIN2与24V接线端子短接时，电动机的转速为576r/min；当DIN3与24V接线端子短接时，电动机的转速为864r/min。可见，多段调速是不连续的，但速度可任意设定，很有使用价值。多段调速的线路图1-85.（3）制动使用变频器时，电动机的制动比较简单，如图1-85,只要在B+和B-端子上连接一个制动电阻即可， 当系统断电，制动开始（制动电阻通常作为附件在变频器供应商处购买）。1.12三相异步电动机的制动控制反接制动、能耗制动和再生发电制动。第2章PLC基础2.1概述PLC （ Programmable Logic Controller）

14、，国际电工委员会（IEC）于1985年对可编程序控制定义:可编 程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。2.1.1 PLC的发展历史1969年，美国的通用汽车公司（GM）公开招标，要求用新的装置取代继电器控制装置，并提出十项招标指标， 要求编程方便、现场可修改程序、维修方便、采用模块化设计、体积小及可与计算机通信等。同一年，美国数 字设备公司（DEC）研制出了世界上第台可编程序控制器PDP-14,在美国通用汽车公司的生产线上试用成 功。美国电气制造商协会（NEMA）于1980年正式将其命名为“可编程序控制器。1971年日本引进这项技术， 很快研制出日本第一台PLC；欧

15、洲于1973年研制出一台PLC；我国从1974年开始研制，1977年国产PLC正式 投入工业应用。PLC己经成为工厂自动化的三大支柱之一。2.1.2 PLC的主要特点（1）抗干扰能力强，可靠性高。在硬件方面，所有的接口都采用光电隔离，使得外部电路与PLC内部电路实 现物理隔离。各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。电路中采用了滤波技术，以防止或抑制高频干扰。软 件方面，PLC具有良好的自诊断功能，一旦系统的软硬件发生异常情况，CPU会立即采取有效措施，以防止故 障扩大。通常PLC具有看门狗功能。对于大型PLC系统，还可以采用双CPU构成冗余系统或三CPU构成表决使系统的可靠性进步提高。（2）程

16、序简单易学，系统的设计调试周期短PLC是面向用户的设备。采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图很相似，直观、 易懂和易掌握，不需要学习专门的计算机知识和语言。（3）安装简单，维修方便使用时只需将现场的各设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入使用。各模块上均有运行和故障指示装置， 便于用户了解运行情况和查找故障。（4）采用模块化结构，体积小，重量轻绝大多数PLC采用模块化结构。PLC的各部件，包括CPU、电源及I/O模块等都采用模块化设计。（5）丰富的I/O接口模块，扩展能力强PLC针对不同的工业现场信号（如交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位及强电或弱电

17、等） 有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备（如按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈和控 制阀等）直接连接。2.1.3 PLC的应用范围机床、控制系统、自动化楼宇、钢铁、石油、化工、电力、建材、汽车、纺织机械、交通运输、环保及文化娱 乐等各行各业。（1）顺序控制；（2）计数和定时控制；（3）位置控制；（4）模拟量处理，通过模拟量的输入/输出模块，实现 模拟量与数字量的转换，并对模拟量进行控制，有的还具有PID控制功能。例如用于锅炉的水位、压力和温度 控制。（5）数据处理 具有数学运算、数据传递、转换、排序和查表等功能，也能完成数据的采集、分析和处 理。（6）通信联网包括PLC相

18、互之间、PLC与上位计算机以及PLC和其他智能设备之间的通信。PLC系统与 通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、 分散控制”的分布式控制系统，满足工厂自动化系统的需要。2.1.4 PLC分类与性能指标（1）PLC分类 从组成结构形式分类，整体式PLC （也称单元式），其特点是电源、中央处理单元和I/O接II都集成在一个 机壳内；另一类是标准模板式结构化的PLC （也称组合式），其特点是电源模板、中央处理单元模板和I/。模 板等在结构上相互独立。 按I/O点容量分类a小型。点数一般在128点以下。B中型。采用模块化结构，在256-10

19、24点之间。C大型。1024点以上。（2）性能指标 输入/输出（I/O）点数； 扫描速度以ms/K为单位，即执行1K步指令所需的时间。1步占1个地址单元。 存储容量用K字（KW）或K字节（KB）、K位来表示。lK=1024o有的PLC用步来衡量，一步占用一个地址 单元。 指令系统；内部寄存器（继电器）用来存放变量、中间结果、数据；扩展能力。2.1.5 PLC 与 Relay 的比较继电器硬接线电路是逻辑、顺序控制的唯一执行者，结构简单，价格低廉。2.1.7 PLC的发展趋势 向高性能、高速度和大容量发展。 网络化。 小型化、低成本和简单易用。 不断提高编程软件的功能。编程软件可对PLC控制系统

20、的硬件组态，在屏幕上可以直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功 能图程序，并可实现不同编程语言的相互转换。程序可以卜载、存盘和打印，通过网络和电话线，还可以实现 远程编程。 适合PLC应用的新模块。 PLC的软件化与PC化。目前多家厂商推出了在PC上运行的可实现PLC功能的软件包，也称为“软PLC”,"软 PLC”的性能价格比传统的"硬PLC”更高，是PLC的-个发展方向。2.1.8 PLC在我国的应用 美国，A-B公司，规格齐全，主推大中型PLC,主要产品系列是PLC-5通用电气，得州仪器。 欧洲，德国西门子、AEG公司和法国的TE （施耐德） 日本的小型PLC,

21、三菱、欧姆龙、松下、富士、日立和东芝等。（2）国产和利时、深圳汇川和无锡信捷2.2 PLC的结构和工作原理2.2.1硬件由CPU （中央处理器）、存储器和输入接口/输出结构三部分组成。CPU 一般由控制器、运算器和寄存器组成。存储器一类是只读类型的存储器ROM, 一类是可读/写的随机存储器RAMoPLC存储器分五个区：程序存储器ROM：系统存储器RAM；I/。状态存储器RAM；数据存储器RAM：用户存储器 RAM/EPROM/EEPROM2.2.13输入/输出接口PLC的输入和输出信号可以是开关量或模拟量。输入/输出接口是PLC内部弱电（lowpower）信号和工业现场 强电（high pow

22、er）信号联系的桥梁。作用：一利用内部的电隔离电路将工业现场和PLC内部进行隔离，起保护作用；二调理信号，可以把不同的 信号（如弱电、强电信号）调理成CPU可以处理的信号（5V、3.3V或2.7V等）。（1）输入接口电路由接线端子、输入调理电路和电平转换电路、模块状态显示电路、电隔离电路和多路选择开美模块组成。通常用三种隔离方式，用得最多的是光电隔离，其次是变压器隔离和干簧继电器隔离。输入信号可以是离散信号和模拟信号。离散信号设备类型可以是限位开关、按钮、压力继电器、继电器触点、 接近开关、选择开关以及光电开关等。模拟信号设备类型可以是压力传感器、温度传感器、流量传感器、电压 传感器、电流传感

23、器以及力传感器等。（2）输出接口电路由多路选择开关模块、信号锁存器、电隔离电路、模块状态显示电路、输出电平转换电路和接线端子组成。 输出电平转换电路将隔离电路送来的信号放大成可以足够驱动现场设备的信号，放大器件可以是双向晶闸管、 三极管和干簧继电器等。输出的接线端子用于将输出模块与现场设备相连接。PLC有三种输出接口形式，即继电器、晶体管和晶闸管输出形式。继电器输出形式的PLC负载电源可以是直流电源或交流电源，但其输出响应频率较慢。晶体管输出的PLC负载电源是直流电源，其输出响应频率较快。晶闸管输出形式的PLC的负载电源是交流电源。西门子S7-1200 PLC的CPU模块暂时还没有晶闸管输出形

24、式 的产品出售，但三菱FX系列有这种产品，选型时要特别注意PLC的输出形式。输出信号可以是离散信号和模拟信号。离散信号设备电磁阀的线圈、电动机启动器、控制柜的指示器、接触器线圈、LED灯、指示灯、继电器线圈、 报警器和蜂鸣器灯。模拟信号设备流量阀、AC驱动器（如交流伺服驱动器）、DC驱动器、模拟量仪表、温度控制器和流量控制器。 关键点：PLC的继电器型输出虽然响应速度慢，但其驱动能力强，一般为2A。一些特殊型号的PLC,如西门子 的LOGO!可达5A和10A,能直接驱动接触器。从图2-8中可以看出继电器型输出形式的PLC,对于一般的误 接线，通常不会引起PLC内部器件的烧毁（高于交流220V电

25、压是不允许的）。因此，继电器输出形式是选型 时的首选。晶体管输出的PLC的输出电流一般小于1A,西门子S7-200 SMART的输出电流源是0.5A （西门子有的型号的 PLC的输出电流为0.75A）,输出能力小。由图2-9可'看出，对于一般的误接线，可能会引起PLC内部器件的烧 毁。2.2.2 PLC的工作原理微型机运行程序时，一旦执行到END指令，程序运行便结束；而PLC从0号存储地址所存放的第一条用户程 序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序，直到END指令结束。 然后再从头开始执行，并周而复始，直到停机或从运行（RUN）切换到停止（STOP）

26、工作状态。把PLC这种执 行程序的方式称为扫描工作方式。每扫描完一次程序构成一个扫描周期。微型计算机对输入、输出信号实时处理，而PLC对输入、输出信号是集中批处理。蝴出副入打描映像表度后-条指令/、第-条指令1i程序风行-O输人映嫩色输出映爆表输块图2-10 pic内部运行和值号处程厂PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入扫描、程序执行和输出刷新。（1）输入扫描PLC在开始执行程序前，首先扫描输入端子，按顺序将所有输入信号，读入到寄存器-输入状态的输入映像寄 存器中，这个过程称为输入扫描。PLC在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取 输入映像寄存器中的信息。在木周期内这

27、个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入扫描阶段 才被刷新。从以上的介绍可知道，PLC程序扫描特性决定了 PLC的输入和输出状态并不能在扫描的同时改变，例如一个按 钮开关的输入信号的输入刚好在输入扫描之后，那么这个信号只有在下一个扫描周期才能被读入。上述三个步骤是PLC的软件处理过程，可以认为是程序扫描时间.扫描时间通常是由三个因素决定，一是CPU的时钟速度，越高档的CPU,时钟速度越快，扫描时间越短；二是I/O模块的数量，模块数量越少，扫描时间 越短；三是程序的长度，程序长度越短，扫描时间越短。一般的PLC执行容量为1K的程序需要的扫描时间为 l-10mso100.10.1输 入做

28、入接口电路输入映像寄存器!FaHI&.» 二言 兀甘像W存剧Q00QOJ出tt口电路图2-11 PIC循环打描工作过程控制按钮，行程开关，接近开关，万能转换开关，主令控制器及其他(如脚踏开关，倒顺开关，紧急开关，钮 子开关)。用于控制接触器，继电器或其他电气线路。1.5.1 按钮 push-button人体某一部位施加力，有储能(弹簧)复位的控制开关。常开，常闭，复合按钮，急停按钮，旋钮式按钮。SB按钮原理图按钮帽，复位弹簧，动触点，常开触点的静触点，常闭触点的静触点。按钮在结构上有按钮式，旋钮式，钥匙式，紧急式和保护式。按钮颜色及含义红色:紧急。黄色:异常。绿色:正常。蓝色

29、:强制性。白色，灰色，黑色未腻予含义。按钮尺寸系列12/16/22/25/30亳米，常用22毫米。1.5.2 行程开关 travel switches又称限位开关limit switches运动一定的行程停止，或在一定的行程内自动往复返回。SQ,常开触点，常闭触点1.5.3接近开关proximity switch英prok'simatin.接近，数邻近；接近；接近度，距离close proximity 极为贴近in close proximity to与靠得很近,接近proximity sensor近距离传感器proximity effect邻近效应，接近效应proximity swi

30、tch 接近开关是-种非接触式无触点的位置开关，又称接近传感器(proximity sensors)分电感式，电容式，光电式和磁感式电感式有一个具有铁氧体磁芯的电感线圈，只能用于检测金属体。电容式是一个圆形平板电极。既能检测金属，又能检测非金属及液体。体积大，价格贵。磁感式是指霍尔接近开美。光电式主要由光发射器和光接收器组成。发射红外光或町见光。可分对射式，反射式和漫射式。特殊接近开关，光纤接近开关和气动接近开关。电感式接近开关inductive sensor英in'dAktivadj.数归纳的；电感应的；诱导电容式接近开关capacitive sensor英ka'paesit

31、iv adj.电容性的PLC-3接近开关信号输出能力接近开关种类，输出电流/mA直流二线制，50-100交流二线制，200-300直流三线制，150200额定电压选择交流型，220伏和36伏直流型，12伏和24伏应用接近开关的注意事项(1) 单个NPN型和PNP型接近开关的接线 在直流电路中使用的接近开关有二线式、三线式和四线式等多种，通常日木和美国多使用NPN型，欧洲多使用PNP型。我国都有。接近开关导线颜色，-般地，BN表示棕色的导线，BU表示蓝色的导线，BK表示黑色的导线，WH表示白色 导线，GR表示灰色的导线。对于二线式NPN型接近开关，棕色线与负载相连，蓝线与零电位相连；对于二线式P

32、NP型接近开关，棕色线与高电位相连，负载的一端与蓝线相连，而负载的另一端与零电位相连。 根据国家标准，各色导线的作用按照表1-18定义。表1-18接近开关的导线颜色定义BNBI图1-51二线式NPN觑接近开关接线图图1-52二线式PNP型接近开关报线图图1-53三线式NPN型接近开关接线图圈1-54三线式PNP火接近开关接线图图1-55四线式NPN型接近开关接线图图1-56四线式PNP型接近开关接线图种类功能接线颜色端子号交流二线式和直流二线 式（不分极性）NO （接 通）不分正负极，颜色任选，但不能为黄 色、绿色或黄绿双色3、4NC （分 断）1、2直流二线式（分极性）NO （接 通）正极棕

33、色，负极蓝色1、4NC （分 断）正极棕色，负极蓝色1、2直流三线式（分极性）NO （接 通）正极棕色，负极蓝色，输出黑色1、3、4NC （分 断）正极棕色，负极蓝色，输出黑色1、3、2直流四线式（分极性）正极棕色1负极蓝色3NO输出黑色4NC输出白色2表1-18中的“NO”表示常开、输出，而“NC”表示常闭、输出。对于三线式NPN型接近开关，棕色的导线与一端负载，同时与电源正极相连；黑色的导线是信号线，与负载 的另一端相连；蓝色的导线与电源负极相连。对三线式PNP型接近开关，棕色的导线与电源正极相连；黑色的导线是信号线，与负载的一端相连；蓝色 的导线与负载的另一端及电源负极相连。四线式接近开

34、关的接线方法与三线式接近开关类似，只不过四线式接近开关多了一对触点而己。单个NPN型和PNP型接近开关的接线常识 初学者经常不能正确区分NPN型和PNP型的接近开关，其实只要记住一点：PNP型接近开美是正极开美，也就是信号从接近开美流向负载；而NPN型接近开美是负极开关， 也就是信号从负载流向接近开关。例题1-17在图中，有一只NPN型接近开关与指示灯相连，当一个铁块靠近接近开关时，回路中的电流会怎 样变化？解：指示灯就是负载，当铁块到达接近开关的感应区时，回路突然接通，指示灯由暗变亮，电流从很小变化到 100%的幅度，电流曲线如图（理想状况）。回图 1-57接近开关与指示灯相连的示意图图1-

35、58回路电流变化曲线例题L18某设备用于检测PVC物块，当检测物块时，设备上的24VDC功率为12W的报警灯亮，请选用合适 的接近开关，并画出原理图。解：因为检测物体的材料是PVC,所以不能选用感应接近开关，但可选用电容式接近开关。报警灯的额定电流为：|=p/U=0.5A,接近开关信号输出能力接近开关种类，输出电流/mA直流二线制，50100交流二线制，200-300直流三线制，150200直流接近开关受的最大电流为0.2A,所以采用图1-54的方案不可行。信号必须进行转换，原理图如图1-59所 示，当物块接近开关时，黑色的信号线上产生高电平其负载接电器KA的线圈得电，继电器KA的常开触点闭

36、合，所以报警灯EL亮。由于没有特殊规定，所以PNP或NPN型接近开关以及二线或三线式接近开关都可以选用。本题选用三线式 PNP型接近开关。1.6变压器和电源1.6.1 变压器 Transformer是一种将某一数值的交流电压变换成频率相同但数值不同的交流电压的静止电器。（1）控制变压器JBK系列是机床控制变压器，适用于交流50-60HZ,输入电压不超过660V的电路，BK系列控制变压器适用于 交流50-60HZ的电路中，作为机床和机械设备中一般电器的控制电源、局部照明及指示电源；JBK5系列是引 进德国西门子公司的产品。现在普遍采用的三相交流系统中，三相电压的变换可用3台单相变压器，也可用一台

37、三相变压器，从经济性 和缩小安装体积等方面考虑，可优先选择三相变压器。图示为三相变压器图形及文字符号（星形-三角形连接）表1-19 JBK变压器的主要技术参数额定功率W各绕组功率分配w控制电路照明电路指示电路1609060101601006025017080|250|160|80|10|例题1-19CA6140A车床上有额定电压为24V、额定功率为40W的照明灯一盏，以及额定电压为24V的控制电 路，据估算，控制电路的功率不大于60W,请选用一个合适的变压器（可以不考虑尺寸）。解：二次侧额定功率由总功率确定，总功率为40+60=100W一次侧线圈电压为380V,二次侧线圈电压为24V和24V。

38、具体型号为JBK2-16O,其中，照明电路分配功率60W, 控制电路分配功率100W.1.6.2直流稳压电源直流稳压电源（Power）的功能是将非稳定交流电源变成稳定直流电源。在自动控制中，特别是数控机床系统 中，需要稳压电源给步进驱动器、伺服驱动器、控制单元、小直流继电器、信号指示灯等提供直流电源，而 且直流稳压电源的好坏在一定程度上决定着控制系统的稳定性。（1）开关电源开美电源被称为高效节能电源，因为内部电路工作在高频开美状态，所以自身消耗的能量很低，电源效率可 达80%,比普通线性稳压电源提高近一倍。目前，生产的无工频变压器式和小功率开关电源中，仍普通采用脉冲宽度调制器（简称脉宽调制器P

39、WM ）或 脉冲频率调制器（简称脉频调制器，PFM）专用集成电路。升关电源具有效率高、允许输入电压宽、输出电压纹波小、输出电压小幅度可调（一般调整范围加减10%）和 具备过流保护功能等优点。交流输入的电压规格有110V、220V和通用输入电压（AC85-264V） 3种规格。例题1-20某一电路有10只电压为+12V功率为1.8W的直流继电器和5只电压为5 V功率为0.8W的直流继电 器，请选用合适的电源（不考虑尺寸和工作环境等）。解：选择输入电压为220V,输出电压为+5V、+12V和-12V三路输出。P总=P1+P2=18+4=222W,因为般选用的电源工作在50%-80%负载范围内，所以

40、电源功率应该不小于1.15倍 的P总，即不小于27.5W,最后选择T-30B开关电源，功率为30W。1.7其他电器1.7.1传感器和变送器传感器（transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变 换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。（1）传感器的分类按用途：分压力和力传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射 传感器和热敏传感器等按原理：振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器和生物传感器按输出信号：模拟传感器：将被测量的非电学

41、量转换成模拟电信号。数字传感器：将被测鼠的非电学最转换成数字输出信号（包括直接和间接转换）。开关传感器：当一个被测量的信号达到某个特定的阙值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信 号。（2）变送器变送器（transmitter）是把传感器的输出信号转变成可被控制器识别的信号（或将传感器输入的非电量转换成 电信号，同时放大以供远方测量和控制的信号源）的转换器。传感器和变送器一同构成自动控制的监测信号 源。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。变送器的种类很多，用在工控仪表上面的变送器主要 有温度变送器、压力变送器、流量变送器、电流变送器、电压变送器等。变送器常与传感器做成一体，也可

42、独 立于传感器，单独作为商品出售，如压力变送器和温度变送器等。变送器外形如图1-65.（3）变送器按接线分为：两线式、三线式和四线式。两线式的变送器两根线既是电源线又是信号线；三线式的变送器两根线是信号线（其中一根共地），一根线是电源正线；四线式的两根线是电源线，两根线是信号线（其中一根共地）。两线式的变送器不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用非常便宜的更细的导线，可节省大 吊:电缆线和安装费用等优点，三线制和四线制变送器均不具有上述优点，将逐渐被两线式变送器所取代。 S7-200 SMART的模拟量模块EM AE04与四线式变送器接法四线式电压/电流变送器接法相对容易，两根线

43、为电源线，两根线为信号线，接法如图1-66. S7-200 SMART的模拟量模块EM AE04与三线式变送器接法三线式电压/电流变送器，两根线为电源线， 一根线为信号线，其中信号负（变送器负）和电源负为同一根线，1-67. S7-200SMART的模拟量模块EM AE04与二线式电流变送器接法二线式电流变送器接线容易出错，其两根 线既是电源线，同时也是信号线，接线1-68,电源变送器和模拟量模块串联连接。1.7.2隔离器隔离器是一种采用线性光耦隔离原理，将输入信号进行转换输出的器件。输入、输出和工作电源三者相互隔 离，特别适合与需要电隔离的设备以及仪表等配合使用。隔离器又名信号隔离器，是工业

44、控制系统中重要组 成部分。在PLC控制系统中，隔离器最常用于传感器与PLC的模拟最输入模块之间，以及执行器与PLC的模拟昂:输出 模块之间，起抗干扰和保护模拟量模块的作用。隔离器的应用实例1-70.1.7.3浪涌保护器浪涌保护器（电涌保护器）又称防雷器，简称SPD,适用于交流50/60HZ,额定电压220-380V的供电系统（或 通信系统）中，对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过压得电涌进行保护。主要有信号浪涌保护器、直流电源浪涌保护器和交流电源浪涌保护器，主要用于防雷。1.7.4安全栅安全栅(safety barrier),接在本质安全电路和非本质安全电路之间。将供给本质安全电路的电压电流限

45、制在 一定安全范围内的装置。安全栅又称安全限能器。本安型安全栅应用在本安防爆系统的设计中，它是安装于安全场所并含有本安电路和非本安电路的装置，电 路中通过限流和限压电路，限制了送往现场本安回路的能量，从而防止非本安电路的危险能量串入本安电路， 它在本安防爆系统中称为关联设备，是本安系统的重要组成部分。安全栅外形图1-73,应用实例1-74.1.8电气控制线路图继电接触器控制系统是应用最早的控制系统。重点介绍交流电动机的启动、正/反转、制动和调速控制。1.9继电接触器控制电路基本控制规律1.9.1点动运行控制线路图1-76.当电源开关QS合上时，按下按钮SB1,接触器线圈得电吸合，KM的主触点吸

46、合，电动机Ml启动运 行。当松开按钮SB1,接触器KM的线圈断电释放，KM的主触点断开，电动机Ml断电停止转动。这个电路 不能实现连续运转。1.9.2连续运行控制电路连续运行控制也称长动。所谓自锁就是利用继电器或接触器自身的辅助触点使其线圈保持通电的现象，也称 作自保。自锁在电气控制中应用十分广泛。图1-77是电动机的单向连续运转控制线路。电路称为启-保停电路。1.9.3正反转运行控制线路图1-78是带互锁的三相异步电动机的正/反转控制线路。在生产实践中，有很多情况需要电动机正/反转运行， 如夹具的夹紧与松开、升降机的提升与下降等。要改变电动机的转向，只需改变三相电动机的相序，也就是 说，将三

47、相电动机的绕组任意两相换相即可。在图1-78中，KM1是正转接触器，KM2是反转接触器。当按下SB1按钮时，SB1的常开触点接通，KM1线 圈得电，KM1的常开辅助触点闭合自锁，KM1的常闭辅助触点使KM2的线圈不能得电，电动机通电正向运 行。当按下SB3按钮使电动机停机后，再按下SB2按钮时，SB2的常开触点接通，KM2的线圈得电，KM2的 常开辅助触点闭合自锁，电动机通电反向运行，KM2的常闭辅助触点使KM1的线圈不能得电。如果不使用 KM1和KM2的常闭触点，那么当SB1和SB2同时按下时，电动机的绕组会发生短路，因此任何时候只允许一 个接触器工作。为了适应这一要求，当按下正转按钮时，K

48、M1通电，KM1使KM2不通电。同理，KM2通电， KM2使KM1不通电，构成这种制约关系称为互锁。利用接触器、继电器等电器的常闭触点的互锁称为电器互 锁。El锁和互锁统称为电器的联锁控制。这种按卜SB1按钮就正转，按卜SB3按钮使电动机停机后再按SB2按钮才反转的控制电路称为“正-停-反电 路，这种电路很有代表性。1.9.4多地控制线路图 1-79在些大型生产机械设备上，要求操作人员在不同的方位进行操作与控制，即实现多地控制。多地控制是利 用多组启动按钮、停止按钮来进行的，这些按钮连接的原则是，启动按钮的常开触点要并联，即逻辑或的关 系；停止按钮的常闭触点要串联，即逻辑与的关系。当要使电动机

49、停机时，按下SB3或SB4按钮均可，SB3或 SB4按钮分别安装在不同的方位；要启动电动机时，按下SB1或SB2按钮均可，SB1或SB2按钮分别安装在不 同的方位。1.9.5自动循环控制线路图1-80,在床身两端固定有行程开关SQ1、SQ2,用来表明加工的起点与终点。在工作台上安有撞块，撞块随 运动部件工作台一起移动，分别压下SQL SQ2,以改变控制电路状态，实现电动机的正反向运转。SQ1为反 向转正向行程开关；SQ2为正向转反向行程开关；SQ3为正向限位开关，当SQ1失灵时起保护作用；SQ4为反 向限位开关，当SQ2失灵时起保护作用。图1-80的往复运动过程：合上主电路的电源开关QS,按下

50、正转启动按钮SB1, KM1的线圈通电并自锁，电动 机Ml正转启动旋转，拖动工作台前进向右移动。当移动到位时，撞块压下SQ2,其常闭触点断开，常开触点 闭合，前者使KM1的线圈断电，后者使KM2的线圈通电并自锁，电动机Ml正转变为反转，拖动工作台由前 进变为后退，工作台向左移动。当后退到位时，撞块压下SQL使KM2断电，KM1通电，电动机Ml由反转 变为正转，拖动工作台变后退为前进，如此周而复始地实现自动往返工作。当按下停止按钮SB3时，电动机 停止，工作台停下。1.10三相异步电动机的启动控制线路1.10.1直接启动直接启动，就是将电动机的定子绕组通过电源开关或接触器直接接入电源，在额定电压下进行启动，也称为 全压启动。一般在有独立变压器