电工基础教程之三PLC基础

第三章PLC基础掌握PLC工作原理、结构特点。熟悉基本逻辑指令、顺序控制指令及常用的功能指令。具备PLC应用系统设计初步能力。参考资料“可编程控制器原理及应用”钟肇新华南理工大学出版社“可编程序控制器（PC）例题习题及实验指导书”杨长能重庆大学出版社“可编程序控制器（PC）原理与应用”朱绍祥上海交通大学出版社“可编程序控制器应用技术”田瑞庭机械工业出版社三菱可编程控制器MELSEC-F使用手册课程特点及学习要求特点：本课程实践性很强，突出可编程控制器的应用。要求：掌握可编程控制器原理，从自动化产品的角度，了解其使用，包括产品选型，控制系统设计，安装调试。认真做好每一次实验。第三章可编程控制器概述可编程控制器的产生

可编程控制器（ProgrammableLogicController)简称PLC。自1969年第一台PLC面世以来，已成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。与机器人、CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。

1968年美国通用汽车公司提出的替代继电器控制系统的新型控制器的十项指标：1）编程简单、现场可修改程序；2）维护方便、采用插件式结构；3）可靠性高于继电器控制系统；4）体积小于继电器控制系统；5）数据可以直接送入计算机；6）成本可与继电器系统竞争；7）输入可为市电；8）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；9）通用性强、易于扩展；10）用户存储器大于4K。国际电工委员会（IEC）PLC的定义：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。PLC的特点

可靠性高，抗干扰能力强。编程直观、简单。环境要求低，适应性好。功能完善，接口功能强。PLC、继电器控制系统、微机控制系统之比较，见P2表1-1PLC的分类按输入（INPUT）和输出（OUTPUT）点数多少，分为：超小型、小型、中型、大型和超大型。按结构形式，分为：整体式和模块式。PLC的应用和发展早期的PLC改造原有的继电接触器控制系统。广泛应用于各种控制系统中，如各种顺序控制等。主要用于有大量开关量和少数模拟量的控制系统。PLC的发展趋势：1、小型化、专用化和低价格；2、大型、高速、多功能和分布式全自动网络化。3-2PLC的组成与工作原理组成：中央处理单元（CPU）存储器输入输出单元（I/O单元）电源单元编程器2-1外形的样子PLC编程器7-1中央处理单元（CPU）通用微处理器；FX2系列采用可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。存储器：包括系统存储器和用户存储器。系统存储器存放系统管理程序。用户存储器存放用户编制的控制程序。输入输出单元（I/O）：是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。输入部件是开关、按钮、传感器等。输出部件是电磁阀、接触器、继电器。输入接口电路2-2输出接口电路继电器输出**晶体管输出晶闸管输出2-3电源一般市电（220）直流24VPLC有24V（DC直流）输出。编程器外围设备利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，检查程序。

PLC工作原理工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，包括内部处理、通讯操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当处于RUN状态时，上述扫描周期不断循环。扫描过程。图2-19PLC扫描工作过程输入处理程序执行输出处理2-20PLC的编程器件PLC内部有许多具有不同功能的器件：输入继电器X、输出继电器Y、定时器T、计数器C、辅助继电器M、状态寄存器S等。为了区别实际的物理器件，上述PLC内部的器件称为软元件。不同厂家、同一产家的不同型号的PLC的软元件的数量、种类都不一样。FX2可编程控制器编程器件输入继电器（X）

是PLC接收外部开关信号的接口，输入继电器常开触点、常闭触点使用次数不限。继电器采用八进制编码，X0--X177，最多128点。输出继电器（Y）Y0--Y177用来传送信号到外部负载的元件。输入继电器常开触点、常闭触点使用次数不限。

辅助继电器（M）

通用辅助型：M0-M499共500个

保持型：M500-M1023共524个

特殊型：M8000-M8255共256个状态寄存器（S）

初始化用：S0-S9共10个回零状态器：S10-S19

通用型：S20-S499共480个保持型：S500-S899共400个定时器（T0—T255）----时间继电器常规定时器T0-T199：200个点100ms。设定范围0.1—3276.7s。T200-T245：46个点10ms。设定范围0.01—327.67s。计数器（C0—C255）通用型：C0-C99保持型：C100-C199指针（P/I）跳转：分支指令，P0-P63，64点。中断：I0□□-I8□□（共9个）数据寄存器（D）通用：D0-D199，200点。保持：D200-D511，312点。特殊：D8000-D8255（共256个）变址寄存器：V、Z（共2个）常数（K/H）K-十进制数；H-十六进制数

FX-20P简易编程器的使用目的了解和熟悉FXON-40MR可编程控制器的外部结构和外接线方法。了解和熟悉编程器的使用方法。实验装置（略）实验内容程序的键入和读出、简单的编辑。三菱PLC介绍表3-1FX系列系统配置型号命名：P21基本技术性能表3-17表3-18第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙容积Vc的影响进排气阀及流道阻力的影响吸气预热的影响二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理指示功率pi

：按示功图计算的功率理论功率Ps、PT：按理论循环计算的功率

Ps(PT)<pi轴功率P：压缩机轴的输入功率绝热指示效率等温指示效率机械效率总效率（绝热、