电气控制与PLC课件

基本逻辑指令

本章小结第一节基本逻辑指令第二节编程的规则与技巧第三节基本逻辑指令的应用第一节基本逻辑指令一、LD、LDI、OUT

指令二、AND、ANI指令三、OR、ORI

指令四、ANB、ORB

指令五、MPS、MRD、MPP

指令六、MC、MCR

指令七、SET、RST

指令八、PLS、PLF

指令九、NOP、END

指令一、LD、LDI、OUT指令指令的作用LD（LoaD）:取指令，常开触点与母线连接。LDI(LoaDInverse)：取反指令，常闭触点与母线连接。OUT：驱动线圈的输出指令。编程元件LD：LDI：X、Y、M、S、T、C第一节基本逻辑指令OUT：Y、M、S、T、C一、LD、LDI、OUT指令指令的说明LD、LDI用于将触点接到母线上。LD、LDI还与块操作指令ANB、ORB相配合，用于分支电路的起点。OUT不能用于X；并联输出OUT指令可连续使用任意次。OUT指令用于T和C，其后须跟常数K，K为延时时间或计数次数。第一节基本逻辑指令一、LD、LDI、OUT指令梯形图程序X0X1M100T0Y1K19Y0T0指令表程序步序指令地址

0

LDX0

1OUTY0

2

LDIX1

3OUTM100

4OUTT0K19

7

LDT0

8OUTY1第一节基本逻辑指令二、AND、ANI指令指令的作用AND：与指令，用于串联单个常开触点；ANI(ANdInverse)：与反指令，用于串联单个常闭

触点。编程元件AND：ANI：X、Y、M、S、T、C第一节基本逻辑指令二、AND、ANI指令指令的说明AND和ANI指令用于单个触点与左边触点的串联，可连续使用。执行OUT指令后，通过与指令可驱动其它线圈输出。若是两个并联电路块（两个或两个以上触点并联连接的电路）串联，则需用后面的ANB指令。第一节基本逻辑指令二、AND、ANI指令梯形图程序指令表程序步序指令地址

0LDX01ANDX22OUTY2

3LDY24ANIX1

5OUTM1016ANDT17OUTY3ANDANIANDX0Y2M101Y2T1Y3X2X1第一节基本逻辑指令二、AND、ANI指令注意梯形图的画法指令表程序步序指令地址

0LDY21ANIX12MPS

3ANDT14OUTM1016MPP7OUTY3Y2M101T1Y3X1MPSMPP第一节基本逻辑指令三、OR、ORI指令指令的作用OR：或指令，用于并联单个常开触点；ORI(ORInverse)：或反指令，用于并联单个常闭触点。指令的说明OR、ORI编程元件：X、Y、M、T、C、S；OR、ORI指令仅用于单个触点与前面触点的并联；若是两个串联电路块（两个或两个以上触点串联连接的电路）相并联，则用ORB指令。第一节、基本逻辑指令三、OR、ORI指令梯形图程序X1M103Y1X1Y1Y1M102M103M104Y2LDORORIORORI指令表程序步序指令地址

0LDX11ORY12ORIM102

3OUTY14LDIX15ANIY16ORM1037ANIY28ORIM1049OUTM103第一节基本逻辑指令四、ORB指令ORB(OrBlock)：串联电路块并联连接指令指令的说明串联电路块：两个或以上的触点串连而成的电路块；将串联电路块并联时用ORB指令；ORB指令不带元件号（相当于触点间的垂直连线）每个串联电路块的起点都要用LD或LDI指令，电路块后面用ORB指令第一节基本逻辑指令四、ORB指令梯形图程序X2X1Y0X0Y2串联电路块指令表程序步序指令地址

0LDX21ANDX02LDIX1

3ANIY24ORB5OUTY0第一节基本逻辑指令五、ANB指令ANB(AndBlock)并连电路块串连连接指令指令的说明并联电路块：两个或以上的触点串连而成的电路；将并联电路块与前面的电路串联时用ANB指令；使用ANB指令前，应先完成并联电路块内部的连接。并联电路块中各支路的起点使用LD或LDI指令；ANB指令相当于两个电路块之间的串联连线。第一节基本逻辑指令五、ANB指令梯形图程序ORBANBX1M115Y0M100X2Y2M101X3T0指令表程序步序指令地址

0LDIX11ORIX22LDIY0

3ANIM1004LDIY26ANDM1017ORB8ORT09ANB10ORIX311OUTM115第一节基本逻辑指令LD六、MPS、MRD、MPP指令指令的作用MPS(Push)：进栈指令；MRD(Read)：读栈指令；MPP(POP)：出栈指令。指令的说明MPS、MRD、MPP指令无编程元件。MPS、MPP指令成对出现，可以嵌套。MRD指令可有可无，也可有两个或两个以上。第一节基本逻辑指令六、MPS、MRD、MPP指令梯形图（一层栈例）MPSMRDX1M100Y2M101Y1Y3M102MPP0LDIX11MPS2ANDM1003OUTY14MRD6ANDM1017OUTY28MPP9AND10210OUTY3第一节基本逻辑指令六、MPS、MRD、MPP指令梯形图（一层栈例）MPSMPPX1X5Y2X4Y1Y3X3X2M0X0

0LDX11MPS2LDIX23ANDM04ORX0

5ANB6OUTY17MPP8ANDX39OUTY210LDX411ORX512ANB13OUTY3第一节基本逻辑指令六、MPS、MRD、MPP指令梯形图（二层栈例）0LDIX11MPS2AND

3MPS4ANIM1006OUTY07MPP8ANDM1029OUTY110MPP11ANDX312MPS13ANDM10014OUTY215MPP

16ANDM10517OUTY3M100X1X2M100Y1M102Y0X3Y3M105Y2MPSMPSMPPMPPMPSMPP第一节基本逻辑指令七、MC、MCR指令指令的作用MC(MasterControl)：主控指令(公共触点串联)MCR(MasterControlReset)：主控复位指令指令的说明MC、MCR指令的编程元件：Y、M；MC、MCR指令成对出现，缺一不可；MC指令后用LD/LDI指令，表示建立子母线。MC、MCR指令可以嵌套使用，嵌套级别为N0～N7。第一节基本逻辑指令七、MC、MCR指令指令的梯形图X0Y1X1X3Y2MCN0M100MCRN0M100指令表程序步序指令地址

0LDX01MCN02M1003LDX1

4OUTY1

5LDX36OUTY27MCRN0第一节基本逻辑指令X0Y0X1X4Y2M100X2M101X3Y1MCN0M100MCN1M101……MCRN1MCRN0Y3X5……(A)(B)(C)(B)(A)多重嵌套主控指令LDX0MCN0M100LDX1OUTY0。。。。LDX2MCN1M101LDX3OUTY1。。。。MCRN1LDX4OUTY2。。。。MCRN0LDX5OUTY3八、SET、RST指令指令的作用SET：置位指令(接通并保持)RST：复位指令指令的说明SET指令的编程元件：Y、M、SRST指令的编程元件：Y、M、S、T、C、DRST指令具有优先级。第一节基本逻辑指令八、SET、RST指令指令的梯形图SETY0X0RSTY0X1RSTD0X2X0X1Y0指令表程序步序指令地址

0LDX01SETY02LDX13RSTY0

4LDX25RSTD0第一节基本逻辑指令八、SET、RST指令积分计数器、定时器复位X1X0T250RSTT250K120X2M8200X4C200RSTC200K34X3指令表程序步序指令地址

0LDX01RSTT2502LDX13OUTT250K1206LDX27OUTM82008LDX39RSTC20010LDX411OUTC200K34第一节基本逻辑指令九、PLF、PLS指令指令的作用PLS(Pulse)：上升沿微分输出指令PLF：下降沿微分输出指令指令的说明指令只能用于编程元件Y和MPLS为信号上升沿（OFF→ON）接通一个扫描周期。PLF为信号下降沿（ON→OFF）接通一个扫描周期。第一节基本逻辑指令九、PLF、PLS指令指令的梯形图PLSM0X0SETY0M0PLFM1RSTY0M1X1X0X1M0M1Y00LDX01PLSM02LDM03

SETY04LDX1

5PLFM16LDM17RSTY0第一节基本逻辑指令十、NOP、END指令指令的作用NOP：空操作指令END:结束指令指令的说明NOP、END指令无编程元件PLC执行程序时从0步扫描到END指令为止，后面的程序跳过不执行。第一节基本逻辑指令第二节编程的基本规则与技巧一、编程的基本规则触点只能与左母线相连，不能与右母线相连；线圈只能与右母线相连，不能直接与左母线相连，右母线可以省略；线圈可以并联，不能串联连接；应尽量避免双线圈输出。二、编程的技巧并联电路上下位置可调，应将单个触点的支路放下面。0LDX41LDX12ANDX23ORB4OUTY00LDX11ANDX22ORX23OUTY0X1Y0X4X2好！不好！X1Y0X2X4ORB第二节编程的基本规则与技巧二、编程的技巧串联电路左右位置可调，应将单个触点放在右边。0LDX11LDX22ORX43ANB4OUTY00LDX21ORX42ANDX13OUTY0X1Y0X2X4好！不好！X1Y0X2X4ANB第二节编程的基本规则与技巧二、编程的技巧双线圈输出的处理X1Y0X2Y0X4Y0……X1Y0X2X4第二节编程的基本规则与技巧二、编程的技巧线圈并联电路中，应将单个线圈放在上边。X1Y0X2Y1

0LDX11MPS2ANDX23

OUTY04MPP5OUTY1

0LDX11OUTY12ANDX23

OUTY0好！不好！X2Y0X1Y1MPSMPP第二节编程的基本规则与技巧二、编程的技巧桥形电路的化简方法：找出每条输出路径进行并联X1Y0X2X4X3X5X1X1X4X5X3Y0X2X5X3第二节编程的基本规则与技巧第三节基本逻辑指令应用一、电动机的连续运转控制思路电动机的额定电流较大，PLC不能用直接控制主电路，需要主电路。找出所有输入量和输出量，接入I/O接线图。为了扩大输出电流，采用继电器输出方式。热继电器的常闭触点可以作为输入信号进行过载保护，也可以在输出进行保护。梯形图和指令表。一、电动机的连续运转FRFUKMQSM3~电源开关接触器主触点热继电器热元件熔断器三相异步电动机L1L2L3主电路一、电动机的连续运转I/O接线图启动按钮SB1－X1停止按钮SB2－X2SB1KM1SB2COM1Y1COMX1X2FR运行接触器KM－Y1FRX3热继电器的常闭触点可以作为输入信号进行过载保护，也可以在输出进行保护热继电器电源一、电动机的连续运转梯形图X1X2Y1指令表程序启动自锁停止X1Y1Y1X2END步序指令地址0LDX11ORY12ANIX23

OUTY14END时序图输出线圈电动机的连续运转一、电动机的连续运转常闭触点输入信号的处理电气原理图KMKMSB1SB2端子接线图X2X1SB1SB2COM常闭触点梯形图X1Y1Y0X2常开触点二、电动机的正反转控制FUKM1QS正转接触器反转接触器L1L2L3主电路KM2FRM3~注意调相二、电动机的正反转控制I/O接线图正转启动SB2-X0反转启动SB3-X1

停止SB1-X2KM2SB2KM1SB3SB1KM2KM1电源FR正转接触器KM1-YI反转接触器KM2-Y2正转互锁反转互锁Y1COMX0X1X2Y2COM1二、电动机的正反转控制梯形图指令表

0LDX11ORY12ANIX23

ANI

X14ANI

Y25OUTY16LDX17ORY28ANIX29ANI

X010ANI

Y111OUTY212END正转反转X0Y1Y1X2Y2X1X1Y2Y2X2Y1X0END电动机的正反转控制二、电动机的正反转控制注意I/O接线图中的硬件互锁梯形图中的软件互锁三、电动机的顺序控制主电路FR1FUKM2QSM13~M23~M33~KM1KM3FR2FR3L1L2L3三、电动机的顺序控制I/O接线图M1启动M1停止M2启动M2停止M3启动M3停止M3运行M2运行M1运行SB2SB3SB1SB4SB5SB6COM1Y1COMKM2X0KM1X1X2Y2FR1ACX3Y3KM3FR2FR3X4X5三、电动机的顺序控制梯形图X0Y1Y1X1ENDX2Y2X3X4Y3X5Y2Y3三、电动机的顺序控制指令表0LDX01ORY12ANIX13

OUTY14LD

X25ORY26ANB7ANIX38OUTY29LDX410ORY311ANB

12ANIX513OUTY314END注意回路的起点用LD指令回路串联指令为ANB可以先串回路再串触点，也可以先串触点再串回路。电动机的顺序控制四、定时器的应用定时器设定值最大为32767，最长延时时间不足1小时，如何实现长延时？问题的提出FX系列PLC提供的定时器只有通电延时类型，如何实现断电延时的功能？四、定时器的应用通电延时/断电延时X0T0K90Y1T1X0K70T0Y1T1Y19SX07SY1T0T1通电延时接通断电延时断开四、定时器的应用定时器的串联

定时器的最大设定值为32767，不足1小时，为了扩展定时器的延时时间，可以采用几种方法延时时间=T0+T1=3600sX0T0T0Y0T1K30000K6000T1四、定时器的应用（长延时电路）定时器和计数器配合使用X2T0T0T0C0X2RSTC0Y0C0K600K60延时时间=60s

60=3600sT0常开触点1HourX2Y060sC0对T0的60s脉冲计数五、闪烁（振荡）电路X0T0T1T0Y0T1K20K302SX0Y03S小结20条基本逻辑指令的意义、助记符、操作元件及使用方法梯形图编程规则与编程技巧I/O接线图的设计及输入常闭触点的处理三相异步电动机简单控制电路的PLC程序设计定时器使用—断电延时、长延时定时器的实现振荡电路的实现

步进指令第一节步进指令及步进梯形图第二节顺序功能图的类型第三节步进梯形图设计实例本节讲解…第一节步进指令及步进梯形图一、顺序功能图二、步进指令三、步进梯形图四、步进指令的表示及其动作教学目标1.顺序控制系统对于流程作业的自动化控制系统而言，一般都包含若干个状态（也就是工序），当条件满足时，系统能够从一种状态转移到另一种状态，我们把这种控制叫做顺序控制。对应的系统则称为顺序控制系统或流程控制系统。典型顺序控制系统

一、顺序功能图2.顺序功能图

以红绿灯控制为例，其对应的顺序功能图如左图所示。

S0—S9：初始状态专用

S10—S19：原点复位用

S20—S499：一般用

S500—S899：停电保持用

S900—S999：报警用

针对顺序控制要求，PLC提供了顺序功能图（SFC）语言支持。顺序功能图又称状态转移图，由一系列状态（用S表示）组成。系统提供S0—S999共1000个状态供编程使用，其中：FX系列PLC提供了一对步进指令。

STL是利用内部软元件（状态S）在顺控程序上进行工序步进式控制的指令。

RET是用于状态（S）流程的结束，实现返回主程序（母线）的指令。二、步进指令

用步进指令可以将顺序功能图转换为步进梯形图，也可以直接编写步进梯形图。对梯形图和顺序功能图应注意以下几点：

1.状态的动作与输出的重复使用状态编号不可重复使用。如果如果状态触点接通，则与其相连的电路动作；如果状态触点

断开，则与其相连的电路停止工作。在不同状态之间，允许对输出元件重复输出，但对同一状态内不允许双重输出。三、步进梯形图3.输出的互锁

在状态转移过程中，由于在瞬间（1个扫描周期），两个相邻的状态会同时接通，因此为了避免不能同时接通的一对输出同时接通，必须设置外部硬接线互锁或软件互锁。

定时器线圈与输出线圈一样，也可对在不同状态的同一软元件编程，但在相邻的状态中不能编程。如果在相邻状态下编程，则工序转移时定时器线圈不能断开，定时器当前值不能复位。2.定时器的重复使用

如右图所示，在状态内的母线将LD或LDI指令写入后，对不需要触点的驱动就不能再编程，需要按下图方式进行变换。5.输出的驱动方法或OUT指令与SET指令对于STL指令后的状态具有同样的功能，都将原来的状态自动复位。此外，还有自保持功能。但是，在使用OUT指令时，用于向状态转移图中的分离状态转移。6.状态的转移方法7.可在状态内处理的指令1.步进指令的顺序功能图表示及其动作四、步进指令的表示及其动作2.步进指令的梯形图表示及其动作四、步进指令的表示及其动作本节讲解…第二节顺序功能图的类型一、单流程结构二、选择分支流程结构三、并进分支流程结构四、跳转流程结构五、重复流程结构一、单流程结构如红绿灯控制程序，虽然是循环控制，但都以一定顺序逐步执行且没有分支，所以属于单一顺序流程。图中在S21执行完后即结束。在步进阶梯图中，以复位（RST）正在执行的步阶来结束步进动作。

从头到尾只有一条路可走，称为单流程结构。

当S0之行后，若X1先有效，则跳到S21执行，此后即使X2有效，S22也无法执行。之后若X3有效，则脱离S21而跳到S23执行，当X5有效后，则结束流程。二、选择分支与汇合流程

当S0之行后，若X2先有效，则跳到S22执行，此后即使X1有效，S21也无法执行。

若有多条路径，而只能选择其中一条路径来执行，这种分支方式称为选择分支。

选择分支流程不能交叉，对左图所示的流程必须按右边所示的流程进行修改。二、选择分支与汇合流程

当S0执行后，若X1有效，则S20及S21同时执行。

若有多条路径，且必须同时执行，这种分支的方式称为并进分支流程。在各条路径都执行后，才会继续往下指令，像这种有等待功能的方式称之为并进汇合。

当S22及S23都已执行后，若X4有效，则脱离S22及S23而跳到S24执行，程序结束。

当左边路径已执行到S22，而右边路径尚停留在S21时，此时即使X4有效，也不会跳到S24执行。三、并进分支与汇合流程三、并进分支与汇合流程

如左图所示的流程都是可能的程序。B流程没有问题，但A流程在并进汇合处有等待动作的状态，请务必注意。三、并进分支与汇合流程

如在并进分支与汇合点处不允许符号*或符号的转移条件，应按右图修改。四、跳转流程

向下面状态的直接转移或向系列外的状态转移被成为跳转，用符号↓指向转移的目标状态。五、重复流程

向前面状态进行转移的流程称为重复。用↓指向转移的目标状态。使用重复流程可以实现一般的重复，也可以对当前状态复位。一、单流程设计二、选择分支流与汇合程设计三、并进分支与汇合流程设计教学目标【应用系统设计】简易红绿灯控制系统T0T1T2T3X0SET在步进梯形图中，作为状态转移指令使用。STL为状态动作的步进起始指令STL与SET指令之间的部分为该状态所需做的动作。用LD或LDI指令设置转移条件用SET指令设置状态以STL指令开始设置动作母线用OUT指令设置动作【应用范例】洗车流程控制二、选择分支与汇合流程设计①若方式选择开关（COS）置于手动方式，当按下START启动后，则按下列程序动作：执行泡沫清洗（用MC1驱动）；按PB1则执行清水冲洗（用MC2驱动）；按PB2则执行风干（用MC3驱动）；按PB3则结束洗车。②若方式若选择开关（COS）置于自动方式，当按START启动后，则自动按洗车流程执行。其中泡沫清洗10秒、清水冲洗20

秒、风干5秒，结束后回到待洗状态。③任何时候按下STOP，则所有输出复位，停止洗车项目说明：功能分析：①手动、自动只能选择其一，因此使用选择分支来做。②依题目说明可将电路规划为两种功能，而每种功能有三种依PB按钮或设定时间而顺序执行的状态。手动状态状态S21→MC1动作状态S22→MC2动作状态S23→MC3动作状态S24→停止自动状态状态S31→MC1动作状态S32→MC2动作状态S33→MC3动作状态S24→停止元件分配：启动按钮、停止按钮，使用输入继电器X0、X1方式选择开关，使用输入继电器X2清水冲洗按钮，使用输入继电器X3泡沫清洗驱动，使用输出继电器Y1风干机驱动，使用输出继电器Y2清水冲洗驱动，使用输出继电器Y0风干按钮，使用输入继电器X4结束按钮，使用输入继电器X5绘绘制状态流程图STOP动作设置M0，可暂存START按钮状态，避免一直按住按钮另一种结束方式：清除本身允许再次启动电路步进阶梯图转换键入程序：将程序录入编程器并下载到目标PLC将步进阶梯图转换为语句表【应用系统设计】气压式冲孔加工机控制系统三、并进分支与汇合流程设计①工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。控制说明：

②工件的补充由传送带（电机M0驱动）送入。

③工件的搬运分合格品及不合格品两种，由测孔部分判断。若测孔机在设定时间内能测孔到底（MS2ON），则为合格品，否则即为不合格品。

④不合格品在测孔完毕后，由A缸抽离隔离板，让不合格的工件自动掉入废料箱；若为合格品，则在工件到达搬运点后，由B缸抽离隔离板，让合格的工件自动调入包装箱。功能分析：

①系统由5个流程组成：复位流程，清除残余工件；工件补充流程，根据有无工件控制传送带的启停；冲孔流程，根据冲孔位置有无工件控制冲孔机是否实施冲孔加工；测孔流程，检测孔加工是否合格，由此判断工件的处理方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。

②因为只有一个放在工件补充位置的PH0来侦测工件的有无，而另外的钻孔、测孔及搬运位置并没有其他传感装置，那么应如何得知相应位置有无工件呢？本题所使用的方式是为工件补充、钻孔、测孔及搬运设置4个标志，即M10-M13。当PH0侦测到传送带送来的工件时，则设定M10为1，当转盘转动后，用左移指令将M10-M13左移一个位元，亦即M11为1,钻孔机因此标志为1而动作。其他依此类推，测孔机依标志M12动作、包装搬运依M13动作。元件分配及端子接线：绘绘制功能流程图a.原点复位流程OFF动作定位由OFF变为ON时转盘停止驱动转盘电机（M1ON）A缸抽离隔离板判断是否做完四次绘绘制功能流程图b.工件补充流程传送带转动(M0ON)设定M10为1(表示有工件)有工件（PH0动作）时间到没有工件c.气压冲孔流程钻孔机动作（Y4ON）钻孔机返回有无工件标志（M11为1表示有工件）设置8秒等待时间绘绘制功能流程图d.测孔流程e.工件搬运流程初始复位流程定位格由OFF变为ON时转盘停止工件搬运流程测孔流程钻孔流程步进阶梯图转换【练习】机械手臂控制系统

①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动）。控制说明：②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。③A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。④C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。⑤当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带电机转动以运走工件，经2秒后传送带电机自动停止。工件若未完全运走（计时未到）时，则应等待传送带电机停止后才能将工件移走。要求：

进行功能分析、元件分配、绘制顺序功能图、将顺序功能流程转换为步进梯形图，然后将程序录入计算机并下载到PLC，进行最后的调试。本章小结

本章主要介绍了步进指令、顺序功能图类型及设计步骤、顺序功能图到步进梯形图的转换方法、步进梯形图设计注意事项。并结合实例详细分析了单流程设计、选择分支与汇合流程设计和并进分支与汇合流程设计。

常用低压电器

第一节低压电器的基本知识第二节开关电器第三节接触器第四节继电器第五节熔断器第六节主令电器本章小结低压电器通常是指在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。低压电器种类繁多，用途广泛，按应用场所提出的不同要求可以分为配电电器与控制电器两大类。配电电器主要用于低压配电系统中。配电系统对电器的要求是：在系统发生故障的情况下，动作准确，工作可靠，有足够的热稳定性和电稳定性。常见的配电电器有低压隔离器（刀开关）、熔断器、断路器等。控制电器主要用于电力拖动控制系统和用电设备的通断控制，对控制电器的要求是：工作准确可靠，操作频率高，寿命长等。第一节低压电器的基本知识一、低压电器的分类按电器的动作性质分：手动电器和自动电器按电器的性能和用途分：控制电器和保护电器按有无触点分：有触点电器和无触点电器按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。第一节低压电器的基本知识二、电磁式电器1.电磁机构——将电磁能转换为机械能并带动触头动作。

组成

原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。

铁芯衔铁线圈交流：硅钢片叠加直流：整块铸铁或铸钢直动式转动式电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈：短而粗，有骨架。直流线圈：细而长，无骨架。第一节低压电器的基本知识二、电磁式电器2.短路环——减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。第一节低压电器的基本知识二、电磁式电器3.触头系统——通过触头的开合控制电路通、断。

类型

材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成桥式触头指形触头第一节低压电器的基本知识二、电磁式电器3.灭弧系统

电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于

10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色的光柱，即电弧。

电弧的危害：

延长了切断故障的时间；

高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；

形成飞弧造成电源短路事故。

灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料。第二节开关电器一、刀开关

作用：隔离电源，不频繁通断电路

分类：

按刀的级数分:单极、双极和三极

按灭弧装置分：带灭弧装置和不带灭弧装置

按刀的转换方向分为：单掷和双掷

按接线方式分为：板前接线和板后接线

按操作方式分为：手柄操作和远距离联杆操作

按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器第二节开关电器一、刀开关1.开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）

作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。

结构图和符号：QS第二节开关电器一、刀开关2.带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开关和应急开关，并作电路保护用。第二节开关电器一、刀开关3.负荷开关(1)开启式负荷开关

用途：作不频繁带负荷操作和短路保护用。

结构：由刀开关和熔断器组合成。瓷底板上装有进线座、静触头、熔丝、出线座及刀片式动触头，工作部分用胶木盖罩住，以防电弧灼伤人手。

分类：单相双极和三相三极两种第二节开关电器一、刀开关3.负荷开关(2)封闭式负荷开关（铁壳开关）

作用：手动通断电路及短路保护。第二节开关电器二、组合开关（转换开关）

结构：静触头一端固定在胶木盒内，另一端伸出盒外，与电源或负载相连。动触片套在绝缘方杆上，绝缘方轴每次作90°正或反方向的转动，带动静触头通。

特点：结构紧凑，安装面积小，操作方便。

用途：电源的引入开关；通断小电流电路；控制５ＫＷ以下电动机。（a）外形（b）符号（c)结构第二节开关电器三、低压断路器

功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失压时自动分断电路。

特点：操作安全，分断能力较高。

分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式）

结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。万能式低压断路器结构图塑壳式低压断路器原理图1．主触头2．自由脱扣器3．过电流脱扣器4．分励脱扣器5．热脱扣器6．失压脱扣器

7．按钮塑壳式低压断路器原理图1．主触头2．自由脱扣器3．过电流脱扣器4．分励脱扣器5．热脱扣器6．失压脱扣器7．按钮线路短路或严重过载保护塑壳式低压断路器原理图1．主触头2．自由脱扣器3．过电流脱扣器4．分励脱扣器5．热脱扣器6．失压脱扣器7．按钮远距离跳闸，对电路不起保护作用塑壳式低压断路器原理图1．主触头2．自由脱扣器3．过电流脱扣器4．分励脱扣器5．热脱扣器6．失压脱扣器7．按钮线路过载保护塑壳式低压断路器原理图1．主触头2．自由脱扣器3．过电流脱扣器4．分励脱扣器5．热脱扣器6．失压脱扣器

7．按钮电动机的失压保护触头系统：主触头、辅助触头

常开触头（动合触头）常闭触头（动断触头）电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧第三节接触器1．结构

一、交流接触器

第三节

接触器交流接触器结构图主触头常闭辅助触头常开辅助触头静铁心动铁心吸引线圈灭弧装置2．工作原理

线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动，需加短路环。第三节

接触器用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。第三节接触器二、直流接触器

KM常闭辅助触点线圈KM主触点KM常开辅助触点KM第三节

接触器三、接触器的符号

额定电压

交流接触器：127、220、380、500V直流接触器：110、220、440V交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A

直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A额定电流

吸引线圈额定电压交流接触器：36、110（127）、220、380V直流接触器：24、48、220、440V第三节

接触器四、接触器的主要技术指标

根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型；接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致；额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。第三节

接触器四、接触器的使用选择原则

作用：控制、放大、联锁、保护和调节分类：按用途分：控制和保护继电器按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力按动作时间分：瞬时、延时继电器特点：额定电流不大于5A第四节

继电器一、电流继电器特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。分类：过电流继电器、欠电流继电器过流电流继电器欠流电流继电器第四节

继电器欠电流继电器KAI<KAKA过电流继电器>IKAKAKA一、电流继电器第四节

继电器动作电流Ｉq：使电流继电器开始动作所需的电流值；返回电流Ｉf：电流继电器动作后返回原状态时的电流值；返回系数Ｋf：返回值与动作值之比，Ｋf＝Ｉf/Ｉq。主要技术指标：一、电流继电器第四节

继电器特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细分类：过电压继电器和欠电压继电器结构原理：与电流继电器类似欠电压继电器KAU<KAKA过电压继电器>UKAKAKA二、电压继电器第四节

继电器

中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。

三、中间继电器第四节

继电器作用：电动机的过载保护利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作利用电阻值随温度变化而变化的特性制成利用过载电流发热使易熔合金熔化而使继电器动作四、热继电器第四节

继电器型式：双金属片式

热敏电阻式易熔合金式结构：由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。四、热继电器第四节

继电器a）

外形

b）结构图

1-电流整定装置2-主电路接线柱3-复位按钮

4-常闭触头5-动作机构6-热元件31-常闭触头接线柱32-公共动触头接线柱33-常开触头接线柱

双金属片式热继电器1-1.接线端子2-主双金属片3-热元件4-推动导板5-补偿双金属片

6-常闭触头7-常开触头8-复位调节螺钉9-动触头

110-复位按钮11-偏心轮12-支撑件13-弹簧

四、热继电器第四节

继电器双金属片式热继电器原理示意图四、热继电器第四节

继电器使用与选择使用：作为电动机的过载保护，注意与熔断器的配合。选择：ＩeR

≥Ｉed

ＩeR：热继电器热元件的额定电流；Ｉed：电动机的额定电流。四、热继电器第四节

继电器作用：按整定时间长短通断电路分类：按构成原理分：电磁式电动式空气阻尼式晶体管式数字式按延时方式分：通电延时型断电延时型

四、时间继电器(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合动合（常开）触点(e)通电延时断开动断（常闭）触点（f）断电延时断开动合（常开）触点（g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点四、时间继电器符号四、时间继电器四、时间继电器作用：根据速度的大小通断电路结构：定子、转子和触头原理：与异步电动机类似参数：动作转速：>120rpm

复位转速：<100rpm五、速度继电器定子---由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕组。符号五、速度继电器转子---圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。五、速度继电器压力继电器光电继电器温度继电器六、其它继电器第五节熔断器作用：短路和严重过载保护应用：串接于被保护电路的首端优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻分类：

瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT无填料密封式RM快速熔断器RS自恢复熔断器瓷插式熔断器第五节熔断器螺旋式熔断器第五节熔断器有填料式熔断器第五节熔断器无填料密封式熔断器第五节熔断器快速熔断器第五节熔断器自恢复熔断器第五节熔断器第六节主令电器作用：发送控制命令或信号的电器分类：控制按钮万能转换开关主令控制器行程开关接近开关控制按钮第六节主令电器万能转换开关第六节主令电器主令控制器第六节主令电器行程开关第六节主令电器接近开关第六节主令电器本章小结开关电器、主令电器、接触器、继电器、熔断器等低压电器的作用、结构、工作原理；低压电器图形和文字符号；每种低压电器的技术参数；低压电器的使用和选择方法。思考题:1-1简述电磁式电器的一般工作原理。1-2如何区分常开与常闭触点？时间继电器的常开与常闭触点与普通继电器常开常闭触点有何不同？1-3接触器和中间继电器的作用是什么？它们有什么区别？1-4在电动机的主电路中装有熔断器，为什么还要装热继电器？装了热继电器是否可以不装熔断器？为什么？1-5交流电动机的主电路中装有熔断器作短路保护，能否同时起到过载保护作用？为什么？1-6交流接触器能否串联使用？为什么？1-7过电流继电器与欠电流继电器有什么区别？1-8行程开关、万能转换开关、及主令控制器在电路中各起什么作用？1-9两台电动机不同时启动，一台电动机额定电流为14.8A，另一台电动机额定电流为6.47A，试选择用作短路保护熔断器的额定电流及熔体的额定电流。1-10简述固态继电器的优点及应用场合。

典型机械设备电气控制系统分析

第一节普通车床的电气控制第二节Z3040型摇臂钻床电气控制第三节X25K型铣床电气控制第四节T68型卧式镗床电气控制本章小结电气控制系统分析基础一、电气控制系统分析的内容机械设备概况电气设备及电器件选用机械设备与电气设备的连接关系控制电路”化整为零”电气控制系统分析基础二、电气原理图分析方法与分析步骤设备运动分析

分析主电路分析控制电路分析辅助电路分析联锁与保护环节分析特殊控制环节第一节普通车床的电气控制第二节Z3040型摇臂钻床的电气控制作用：用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。分类：立式钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及专用钻床等。第二节Z3040型摇臂钻床的电气控制一、结构及运动形式第二节Z3040型摇臂钻床的电气控制二、控制要求运动部件较多，采用多电动机拖动。要求主轴及进给有较大的调速范围。主运动与进给运动由一台电动机拖动，经主轴与进给传动机构实现主轴旋转和进给。主轴要求正反转。由机械方法获得，主轴电动机只需单方向旋转。对立柱、主轴箱及摇臂的夹紧放松采用液压技术。具有必要的联锁与保护。第二节Z3040型摇臂钻床的电气控制三、液压系统简介操纵机构液压系统:安装在主轴箱内，实现主轴正反转、停车制动、空档、预选及变速。夹紧机构液压系统:安装在摇臂背后的电器盒下部，用以夹紧松开主轴箱、摇臂及立柱。第二节Z3040型摇臂钻床的电气控制四、电气控制电路分析主轴电动机的控制过程摇臂升降电动机的控制过程主轴箱与立柱的松开、夹紧控制过程第三节X25K型铣床电气控制一、结构与运动形式第三节X25K型铣床电气控制二、电气控制原理主轴电动机的控制过程工作台横向进给及升降控制过程工作台纵向进给控制过程工作台快速移动控制过程第三节X25K型铣床电气控制三、连锁与保护进给运动与主运动的顺序连锁工作台各方向的连锁长工作台与圆工作台的连锁保护环节第四节T68型卧式镗床电气控制一、结构与运动形式第四节T68型卧式镗床电气控制二、电力拖动特点双速笼型异步电动机作为主拖动电机。进给运动和主轴及花盘旋转用同一台电动机拖动，主轴电动机能正反向点动，并有准确的制动。主轴电动机低速时直接起动，高速时先低速启动，延时后转为高速运转。主轴变速和进给变速设低速冲动环节。各运动部件能实现快速移动。工作台或镗头架的自动进给与主轴或花盘刀架的自动进给设有联锁。第四节T68型卧式镗床电气控制三、电气控制线路分析主电路分析控制电路分析主轴电动机的正、反向起动控制主轴电动机的点动控制主轴电动机的停车与制动主轴变速和进给变速控制镗头架、工作台快速移动的控制连锁与保护本章小结电气控制系统的分析方法电气原理图的读图能力故障诊断与故障排查能力典型电气控制系统的分析

Z3040摇臂钻床的电气控制系统分析X25K铣床的电气控制系统分析T68镗床的电气控制系统分析第二节PLC的硬件设置第三节PLC的软件设计第四节PLC在机械手臂控制中的应用

可编程控制器的应用第一节PLC控制系统设计的内容与步骤本章小结第一节PLC控制系统设计的内容与步骤一、PLC控制系统设计的基本原则1．满足被控对象的控制要求考虑将来发展的需要，PLC选用功能较强的新产品，并留有适当的余量。2．系统安全、可靠3．尽可能简单、经济、使用与维修方便4．具有高的性能价格比。第一节PLC控制系统设计的内容与步骤二、PLC控制系统设计步骤1．分析被控对象，提出控制要求。2.确定输入、输出设备。3．确定PLC的I/O点数，选择PLC机型。4．分配I/O点数，绘制PLC控制系统输入、输出端子接线图。5．程序设计，绘制工作循环图或状态转移图。

1）初始化程序；2）控制程序；3）检测、故障诊断和显示等程序；4）保护和联锁程序。6．程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。7．调试过程结束，整理技术资料，投入使用。PLC控制系统设计步骤流程图第二节PLC的硬件设置

PLC机型的选择

I/O点的数量和种类

CPU的速度内存容量编程器打印机

I/O模块通讯接口模块通讯传输电缆一、PLC机型选择结构形式

整体式

模块式安装方式

集中式

远程I／O式

分布式功能要求响应速度系统可靠性机型统一输入器件：指连接到PLC输入接线端子用于产生输入信号的器件。分类

主令器件

检测器件

有源触点输入器件

无源触点输入器件输入信号

模拟信号

数字信号

开关信号二、PLCI/O端口选择按钮、选择开关、数字开关行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点压力传感器、温度传感器数字开关按钮、转换开关、形成开关、触点输出器件：指连接到PLC输出接线端子用于执行程序运行结果的器件。分类：

驱动负载

显示负载

输出端口：

继电器输出

晶体管输出

晶闸管输出接触器、继电器、电磁阀二、PLCI/O端口选择指示灯、数字显示装置、电铃、蜂鸣器交直流负载直流负载交流负载I/O点数的确定

I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。确定依据：将与PLC相连的全部输入、输出器件根据所需的电压、电流的大小和种类分别统计，考虑将来发展的需要再相应增加10％～15％的余量二、PLCI/O端口选择CPU的运行速度是指执行每一步用户程序的时间。对于以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速度，一般的PLC机型都可使用。对于以模拟量为主的控制系统，则需考虑扫描速度，必须选择合适CPU种类的PLC机型。三、CPU的速度远程I/O模块：输入、输出装置比较分散，工作现场远离控制站高速计数器模块：当PLC内部的高速计数器的最高计数频率不能满足要求时，可选择使用定位模块：在机械设备中，保证加工精度进行定位通信联网模块：PLC与PLC之间，或PLC与计算机之间的通信与联网模拟输入模块、输出模块：把流量、速度、压力、风力、张力等变换成数字量，及把数字量变换成模拟量，进行输入、输出。

四、PLC模块的选择PLC的外围设备主要是人—机对话装置，用于PLC的编程和监控。通过人—机对话装置可以进行编程、调试及显示图形报表、文件复制、报警等。PLC外围外围设备有编程器、打印机、EPROM写入器、显示器等。五、PLC外围设

我国优先选择220V的交流电源电压，特殊情况可选择24V直流电源供电。输入信号电源，一般利用PLC内部提供的直流24V电源。对于带有有源器件的接近开关可外接220V交流电源，提高稳定避免干扰。选用直流I/O模块时，需要外设直流电源。六、电源电压的选择第三节PLC的软件设计PLC的软件设计指PLC控制系统中用户程序的设计。设计内容控制流程图梯形图状态转移图指令表设计方法翻译法状态转移图法逻辑设计法状态转移图与梯形图S20M8002X0Y1S21X1Y2S22X2Y3S23X3Y4X4S0S0X0SETS20SETS0M8002Y1S20X1SETS21Y2S21X2SETS22Y3S22X3SETS22Y4S23X4S0RETENDLDM8002SETS0SELS0LDX0SETS20LDX0第三节PLC的软件设计

用PLC中软元件，代替原继电器—接触器控制线路图中的元器件，直接翻译成梯形图的方法。主要用于对旧设备、旧控制系统的技术改造。设计举例正反转

时间控制

一、翻译法SBSB1SB2KM1KM2KM2KM1KM2KM1COMX0X1X2Y1Y2COM一、翻译法SBSB1SB2KM1KM2~X1X0X0X2Y2Y1Y2Y2Y1Y1

正反转SB1SB2~COMX1X2Y1Y2KM1KM2COMKTSB2SB1KM1KTKM1KM2X1X0KTY1Y2Y1T0K30

定时器

针对顺序控制方式或步进控制方式的程序设计。在程序设计时，首先将系统的工作过程分解成若干个连续的阶段，每一阶段称为“工步”或“状态”，以工步（或状态）为单元，从工作过程开始，一步接着一步，一直到工作过程的最后一步结束。设计举例机械手控制二、状态转移图

以布尔逻辑代数为理论基础，以逻辑变量“0”或“1”作为研究对象，以“与”、“或”、“非”三种基本逻辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运算，把触点的“通、断”状态用逻辑变量“0”或“1”来表示。设计举例“与”逻辑关系

“或”逻辑关系

“与、或、非”逻辑关系三、逻辑设计法L(Y1)＝X0·X1·X2·M1L(Y2)＝X0+X1+M2+Y2X0X1M1X2Y1X0Y2X1M2Y2L(Y3)＝(X0+X1)·X2·Y2+M10X0Y3X1Y2M10X2“与”“或”“与、或、非”第四节PLC在工业机械手臂中的应用

传统的自动控制系统由继电器—接触器控制组成，存在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。随着PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易编程修改的特点，在自动控制系统中应用取得了良好的效果。如：MPS模块化自动生产加工系统

智能群控电梯控制系统MPS生产加工系统智能群控电梯【应用范例1】机械手臂控制①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动作）。控制说明：②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。④C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。控制说明：③A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。⑤当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带马达转动以运走工件，经2秒后传送带马达自动停止。工件若未完全运走