可编程控制器

1、控制器的历史控制器的历史1623年：德国科学家契克卡德（W. Schickard）制造了人类有史以来第一台机械计算机，这台机器能够进行六位数的加减乘除运算。 1642年：法国科学家帕斯卡（B . Pascal）发明了著名的帕斯卡机械计算机，首次确立了计算机器的概念 1674年：莱布尼茨改进了帕斯卡的计算机，使之成为一种能够进行连续运算的机器，并且提出了“二进制”数的概念。（据说这个概念来源于中国的八卦）控制器的历史控制器的历史1834年：巴贝奇提出了分析机的概念，机器共分为三个部分：堆栈，运算器，控制器。他的助手， 英国著名诗人拜伦的独生女阿达奥古斯塔（Ada Augusta）为分析机编制了人

2、类历史上第一批计算机程序。1854年：布尔发表思维规律的研究逻辑与概率的数学理论基础 ，并综合自己的另一篇文章逻辑的数学分析，从而创立了一门全新的学科布尔代数，为百年后出现的数字计算机的开关电路设计提供了重要的数学方法和理论基础 。1805年： 法国机械师杰卡德（J. Jacquard）根据布乔“穿孔纸带”的构想完成了“自动提花编织机”的设计制作。1.1常用低压电器常用低压电器1、低压、中压、高压、超高压、特高压、低压、中压、高压、超高压、特高压新国家电网企业标准电业安全工作规程规定：电器工作分为高压和低压两种。高压电气设备：电压1000V及以上者；低压电气设备：电压1000V按用电管理分：按

3、用电管理分：500V及以上统称为高压，500V以下统称为低压; 按供电系统来分：按供电系统来分：1000V以下低压，1000V-10KV叫中压，10KV-330KV叫高压，330KV及以上叫超高压，500KV及以上叫特高压（500KV、750KV、1000KV）;根据根据城市电力网规定设计规则城市电力网规定设计规则规定：规定：输电网为500 kV、330 kV、220 kV、110kV，高压配电网为110kV、66KV、35kV，中压配电网为20kV、10kV、6 kV、3KV，低压配电网为0.4 kV及以下;电力通常所说电力通常所说:35kV以上到500kV为高压，5001000kV为超高压

4、，1000kV以上为特高压。1.1常用低压电器常用低压电器继电接触控制控制系统继电接触控制控制系统2、低压电气分类、低压电气分类（1）按电压等级分：（2）按用途分（控制电器、主令电器、保护电器、执行电器）：（3）按工作原理分；1.1常用低压电器常用低压电器3、开关电器、开关电器（1）刀开关 刀开关分为单刀、双刀、三刀三种，掷向可分为单掷、双掷两种。 刀开关的缺点是：不宜带负载切断电源，电源电压消失后，不能自动复原。1.1常用低压电器常用低压电器QQQQ双掷刀开关双掷刀开关单掷刀开关单掷刀开关动触点动触点（刀片）（刀片）静触点静触点（刀座）（刀座）1.1常用低压电器常用低压电器（2）组合开关1.

5、1常用低压电器常用低压电器(3):万能转换开关万能转换开关(a) 图形表示法； ( b) 通断表表示法1.1常用低压电器常用低压电器继电接触控制控制系统继电接触控制控制系统（3）断路器（自动开关）断路器（自动开关）功能：能切断短路、过载、欠压故障1.1常用低压电器常用低压电器4、熔断器、熔断器1.1常用低压电器常用低压电器继电接触控制控制系统继电接触控制控制系统5、主令电器、主令电器（1）控制按钮）控制按钮动合（常开）触头动合（常开）触头动断（常闭）触头动断（常闭）触头按钮帽按钮帽复位弹簧复位弹簧 1.1常用低压电器常用低压电器SB常开按钮常开按钮SB复合按钮复合按钮按钮的额定电流一般不超过按

6、钮的额定电流一般不超过5A1.1常用低压电器常用低压电器（2）位置开关：行程开关、接近开关、光电开关等）位置开关：行程开关、接近开关、光电开关等A：行程开关：行程开关(a) 常开触点; ( b) 常闭触点; 1.1常用低压电器常用低压电器B：接近开关：接近开关(a) 常开触点 ; (b) 常闭触点1.1常用低压电器常用低压电器C：光电开关（接近开关的一种）：光电开关（接近开关的一种）1.1常用低压电器常用低压电器6:接触器接触器接触器的具体结构、及参数看书M31.1常用低压电器常用低压电器7:继电器继电器 继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制继电器是一种根据特定形式的输入信号而动

7、作的自动控制电器。其输入量可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时电器。其输入量可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量，而输出则是触点的动作或者是电路间、速度、压力等非电量，而输出则是触点的动作或者是电路参数的变化。参数的变化。可以认为：继电器就是控制系统的感觉器官，用于信息可以认为：继电器就是控制系统的感觉器官，用于信息输入在继电接触控制系统和输入在继电接触控制系统和PLC控制系统中几乎都为开控制系统中几乎都为开关量关量1.1常用低压电器常用低压电器（1）电磁继电器）电磁继电器过电流继电器过电流继电器电流继电器电流继电器电压继电器电压继电器中间继电器中间继电器1.1常

8、用低压电器常用低压电器（2）时间继电器）时间继电器直流电磁式时间继电器直流电磁式时间继电器空气阻尼时间继电器空气阻尼时间继电器电动式时间继电器电动式时间继电器电子式时间继电器电子式时间继电器1.2基本电气控制线路基本电气控制线路(a）线圈一般符号；）线圈一般符号；(b）通电延时线圈；）通电延时线圈；(c）断电延时线圈；）断电延时线圈；(d）延时闭合常开触点；）延时闭合常开触点；(e）延时断开常闭触点；）延时断开常闭触点；(f）延时断开常开触点；）延时断开常开触点；(g）延时闭合常闭触点；）延时闭合常闭触点；(h）瞬时常开）瞬时常开触点；触点；(i）瞬时常闭触点）瞬时常闭触点半圆的开口方向是触点

9、的动作方向半圆的开口方向是触点的动作方向1.1常用低压电器常用低压电器（3）热继电器）热继电器(a）常闭触点 (b）热元件热继电器还具有断相保护热继电器还具有断相保护功能功能绘制原则见书第10页基本电气控制线路1.1常用低压电器常用低压电器（3）速度继电器）速度继电器1.2基本电气控制线路基本电气控制线路1、电气控制线路图的绘制原则、电气控制线路图的绘制原则电气控制线路图：电气原理控制线路图、电器布置图、电器安装接线图电气控制线路图：电气原理控制线路图、电器布置图、电器安装接线图 1.2基本电气控制线路基本电气控制线路2、三相笼型异步电动机直接起动控制线路、三相笼型异步电动机直接起动控制线路

10、短路保护：熔断器FU1，FU2； 过载保护：热继电器FR； 零电压保护：KM线圈，防止电机自启动 （1）三相电机直接启动控制线路）三相电机直接启动控制线路自锁自锁1.2基本电气控制线路基本电气控制线路（2）点动控制环节）点动控制环节1.2基本电气控制线路基本电气控制线路1.2基本电气控制线路基本电气控制线路3、正反转控制线路、正反转控制线路控制原理：A、B、C三相换相即可实现电机正反转切换（1）电动机“正停反”控制线路 互锁互锁1.2基本电气控制线路基本电气控制线路（2）电动机“正反停”控制线路 1.2基本电气控制线路基本电气控制线路（3）自动往复行程控制线路 1.2基本电气控制线路基本电气控

11、制线路4、鼠笼式三相异步电动机降压起动控制线路、鼠笼式三相异步电动机降压起动控制线路 (1)定子串电阻降压起动控制线路缺点：在电动机起动后缺点：在电动机起动后KM1和和KT一直处于带电状态，能耗一直处于带电状态，能耗 1.2基本电气控制线路基本电气控制线路（2）星形）星形三角形换接降压起动控制线路三角形换接降压起动控制线路1.2基本电气控制线路基本电气控制线路（3）自耦变压器降压起动控制线路）自耦变压器降压起动控制线路 1.2基本电气控制线路基本电气控制线路5、三相异步电动机的制动控制电路、三相异步电动机的制动控制电路 （1）反接制动控制线路）反接制动控制线路1.2基本电气控制线路基本电气控制

12、线路（2）能耗制动控制线路）能耗制动控制线路 基本电气控制线路基本电气控制线路1、产生、产生 1968年年通用（通用（GM公司）公司）10条条编程简单，可在现场修改程序；编程简单，可在现场修改程序；维护方便，采用插件式结构；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制盘；可靠性高于继电器控制盘；体积小于继电控制盘；体积小于继电控制盘；数据可以直接送入计算机；数据可以直接送入计算机；成本可以与继电控制盘相竞争；成本可以与继电控制盘相竞争；输入可为市电；输入可为市电；输出可为市电，要求在输出可为市电，要求在2A以上，可直接驱动电磁阀、接触器等；以上，可直接驱动电磁阀、接触器等；扩展时原系统变更最

13、少；扩展时原系统变更最少；可以存储程序，存储容量大于可以存储程序，存储容量大于4K。1969年年美国数字设备公司（美国数字设备公司（DEC公司）完成公司）完成2.1 可编程控制器的产生及定义可编程控制器的产生及定义2.1 可编程控制器的产生及定义可编程控制器的产生及定义1969年，美国研制出世界第一台年，美国研制出世界第一台PDP-141971年，日本研制出第一台年，日本研制出第一台DCS-81973年，德国研制出第一台年，德国研制出第一台PLC1974年，中国研制出第一台年，中国研制出第一台PLCPLC的发展史，请自己参看书本及网络介绍的发展史，请自己参看书本及网络介绍2.1 可编程控制器的

14、产生及定义可编程控制器的产生及定义2、定义、定义 Programmable Logic Controller (PLC) 1987年2月：国际电工委员会（IEC）定义为：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子装置，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、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设备，都应按易于与工业控制器系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”2.2 可编程控制器的特点可编程控制器的特点抗干扰强抗干扰强可靠性高可靠性高体积小体积小能耗低能耗低功

15、能完善功能完善适应性强适应性强编程直编程直观简单观简单安装简单安装简单维护方便维护方便缺点：缺点： 软件的移植性差，各品牌不通行；软件的移植性差，各品牌不通行；运行速度、数据处理能力偏低。运行速度、数据处理能力偏低。2.3 可编程控制器的分类及性能指标可编程控制器的分类及性能指标1按结构形式分类按结构形式分类 三菱FX系列西门子S7-200欧姆龙CPM1A （1）整体式PLC：所有模块集成在一起2.3 可编程控制器的分类及性能指标可编程控制器的分类及性能指标（2）模块式PLC：PLC各部分分成若干个单独的模块 三菱A1N 的CPU 三菱模块式模块式PLC 2.3 可编程控制器的分类及性能指标可

16、编程控制器的分类及性能指标2按按IO点数分点数分 3、PLC的性能指标看书的性能指标看书 2.3 可编程控制器的分类及性能指标可编程控制器的分类及性能指标国产国产PLC台达台达PLC北京凯迪恩北京凯迪恩洛阳易达洛阳易达 兰州全志兰州全志上海正航上海正航 杭州新箭杭州新箭 南京嘉华南京嘉华黄石科威黄石科威无锡信捷无锡信捷 深圳三凌深圳三凌广州科赛恩广州科赛恩深圳德威森深圳德威森中山智达中山智达厦门海为厦门海为威海恒日威海恒日浙大中自浙大中自2.4 可编程控制器的应用与发展可编程控制器的应用与发展PLC应用：控制应用：控制场合主要是：工业过程控制场合主要是：工业过程控制对象主要是：电动机、电磁阀等

17、大电流、高电压设备对象主要是：电动机、电磁阀等大电流、高电压设备PLC的发展看书的发展看书公共处理公共处理PLC自检自检：检测器件状态，有故障在诊断，给出故障信号或处理：检测器件状态，有故障在诊断，给出故障信号或处理执行来自外设命令：编程？通讯？启动磁带机或打印机？执行来自外设命令：编程？通讯？启动磁带机或打印机？对看门狗定时器对看门狗定时器WDT清零：死循环清零：死循环（2）输入采样扫描阶段）输入采样扫描阶段 第一个批处理阶段第一个批处理阶段PLC采集输入端口信息，并存储采集输入端口信息，并存储在输入映射寄存器中在输入映射寄存器中注意：注意：PLC在执行程序时，以本次采在执行程序时，以本次采

18、集的信息为准。集的信息为准。输入信号发生改变，只在下次采集输入信号发生改变，只在下次采集时有反应时有反应（3）执行用户程序扫描阶段）执行用户程序扫描阶段第二个批处理阶段第二个批处理阶段PLC从左到右、从上到下执行程序。从左到右、从上到下执行程序。输入信号只从输入映射寄存器中取。中间步骤的执行结果存输入信号只从输入映射寄存器中取。中间步骤的执行结果存入元件映射寄存器中，对后面的程序产生影响。入元件映射寄存器中，对后面的程序产生影响。（4）输出刷新扫描阶段）输出刷新扫描阶段 第三个批处理阶段第三个批处理阶段当当CPU对全部用户程序扫描结束后，将元件映像寄存器中各输出对全部用户程序扫描结束后，将元件

19、映像寄存器中各输出继电器的状态同时送到输出锁存器中，再由输出锁存器经输出端继电器的状态同时送到输出锁存器中，再由输出锁存器经输出端子去驱动各输出继电器所带的负载。子去驱动各输出继电器所带的负载。FX2N-4AD1、概述、概述（1）分辨率：）分辨率：4路、路、12位位（2）输入范围：）输入范围：-10V至至10V（4mV分辨率）分辨率） 4mA至至20mA（20uA分辨率）分辨率） -20mA至至20mA（20uA分辨率）分辨率）（3）数据交换地址：）数据交换地址：32个个16位数据缓冲区位数据缓冲区FX2N-4AD2、连线形式、连线形式（1）输入信号可用双绞屏蔽线。）输入信号可用双绞屏蔽线。（

20、2）如果输入有波动，可接）如果输入有波动，可接0.1-0.47uF电容电容（3）若是电流输入连接）若是电流输入连接V+和和I+（4）若电气干扰过多，可将）若电气干扰过多，可将FG接接地地（5）AD地与主机地相连地与主机地相连FX2N-4AD3、缓冲区、缓冲区带带*表示可以表示可以用用TO指令写入；指令写入；不带不带*表示可表示可以用以用FROM指指令读出令读出FX2N-4ADFX2N-4AD（1）通道初始化）通道初始化0#缓冲区：缓冲区：4位十六进制数表示通道的初始情况位十六进制数表示通道的初始情况（2）变换转化速度）变换转化速度#15缓冲区：缓冲区：1表示表示6ms/通道、通道、0表示表示1

21、5ms/通道通道FX2N-4AD（3）调整增益或偏移值）调整增益或偏移值FX2N-4AD（3）调整增益或偏移值）调整增益或偏移值FX2N-4AD（3）调整增益或偏移值）调整增益或偏移值#20：=1时，复位缺省值时，复位缺省值#21：（：（b1,b0）=（1，0）禁止调整）禁止调整 =（0，1）允许调整，调整后应恢复为（）允许调整，调整后应恢复为（1，0）#22：需调整的输入通道选择：需调整的输入通道选择#23：偏移值：偏移值#24：增益值：增益值FX2N-4ADFX2N-4AD（4）识别码）识别码 #30：FX2N-4AD识别码：识别码：K2010FX2N-4ADFX2N-232-BDFX2N-232-BD1、概述、概述（1）无协议通讯方式；）无协议通讯方式；（2）一个主机只能有一个）一个主机只能有一个232BD；FX2N-232-BD2、硬件连线、硬件连线注意：注意：RXD和和TXD要交叉要交叉F