電氣控制與PLC技術(shù)

前言

　　電氣控制技術(shù)是隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到飛速發(fā)展的。目前，電氣控制技術(shù)已從最早的手動控制發(fā)展到自動控制，從簡單的控制設備發(fā)展到復雜的控制系統(tǒng)，從有觸點的硬接線繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器或計算機為中心的網(wǎng)絡化自動控制系統(tǒng)。現(xiàn)代電氣控制技術(shù)正是綜合應用了計算機、自動控制、電子技術(shù)、精密測量等許多先進的科學技術(shù)成果而迅速發(fā)展起來的，并向集成化、智能化、信息化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展?！　〉蛪弘娖魇乾F(xiàn)代工業(yè)過程自動化的重要元器件，是組成電氣成套設備的基礎(chǔ)配套器件，它是低壓用電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)安全運行的基礎(chǔ)和保障。而繼電器—接觸器控制系統(tǒng)則主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，其控制方式是斷續(xù)的，所以又稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。由于這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，維護容易，抗干擾能力強等優(yōu)點，至今仍是機床和其他許多機械設備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學習更先進電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。這種控制系統(tǒng)的缺點是采用固定接線方式，靈活性差，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。　　電氣控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)是電機拖動和液壓與氣壓傳動。電機拖動己由最早的采用成組拖動方式→單獨拖動方式→生產(chǎn)機械的不同運動部件分別由不同電機拖動的多電動機拖動方式，發(fā)展成今天無論是自動化功能，還是生產(chǎn)安全性方面都相當完善的電氣自動化系統(tǒng)?！　∫簤簜鲃优c控制是現(xiàn)代工程機械的基礎(chǔ)技術(shù)，由于其在功率質(zhì)量比、無級調(diào)速、自動控制、過載保護等方面的獨特技術(shù)優(yōu)勢，使其成為國民經(jīng)濟中多行業(yè)、多類機械裝備實現(xiàn)傳動與控制的重要技術(shù)手段?！　?0世紀30年代開始，機械加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，采用機械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方式，對不同類型的零件分別組成自動生產(chǎn)線。隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線承擔的加工對象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產(chǎn)線的機械設備按新的工藝過程運行，而繼電器—接觸器控制系統(tǒng)是采用固定接線的，很難適應這個要求。大型自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)使用的繼電器數(shù)量很多，這種有觸點的電器工作頻率較低，在頻繁動作情況下壽命較短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)線的運行可靠性降低。為了解決這個問題，20世紀60年代初期，利用電子技術(shù)研制出矩陣式順序控制器和晶體管邏輯控制系統(tǒng)來代替繼電接觸器控制系統(tǒng)，而對復雜的自動控制系統(tǒng)則采用電子計算機控制，但由于這些控制裝置本身存在不足，均未能獲得廣泛應用。1968年美國通用汽車（GM）公司為適應汽車型號不斷更新的需求，提出將計算機的完備功能及其靈活性、通用性好等優(yōu)點，與繼電器—接觸器控制系統(tǒng)的簡單明了、操作方便、價格低廉等優(yōu)點結(jié)合起來，制作成一種能適應工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把編程方法和程序輸入方式加以簡化，使得不熟悉計算機的人員也能很快掌握。根據(jù)這一設想，美國數(shù)字設備公司（DEC）于1969年率先研制出第一臺可編程控制器（PLC），在GM公司的自動裝配線上試用并獲得成功。從此以后，許多國家的著名廠商競相研制PLC，各自形成系列，而且品種更新很快，功能不斷增強，從最初的以邏輯控制為主發(fā)展到能進行模擬量控制，具有數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等多種功能。PLC的另一個突出優(yōu)點是可靠性很高，平均無故障運行時間可達10×104h以上，可以大大減小設備維修費用和因停產(chǎn)造成的經(jīng)濟損失。當前，PLC已經(jīng)成為電氣自動控制系統(tǒng)中應用最為廣泛的核心裝置，在工業(yè)自動控制領(lǐng)域占有十分重要的地位。　　“電氣控制與PLC技術(shù)”作為電氣類、機電類等專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在整個專業(yè)的課程體系中起著承上啟下的作用。明確它在專業(yè)中的性質(zhì)和地位，正確處理它與先行課程及后續(xù)課程的關(guān)系，是學好該課程的首要問題。　　電氣控制與PLC技術(shù)是一門實用性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要內(nèi)容是以電動機或其他執(zhí)行電器為控制對象，介紹繼電器—接觸器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的工作原理、典型機械的電氣控制線路及PLC控制系統(tǒng)的設計方法。當前，PLC控制系統(tǒng)應用十分廣泛，已經(jīng)成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的主要手段，是教學的重點所在。但是，根據(jù)我國當前的情況，繼電器—接觸器控制系統(tǒng)仍然是機械設備最常用的電氣控制方式之一，而且低壓電器正在向小型化、智能化發(fā)展，使繼電器—接觸器控制系統(tǒng)性能不斷提高，因此它在今后的電氣控制技術(shù)中仍然占有一定的地位；另外，PLC是計算機技術(shù)與繼電器—接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，而且PLC的I/O與低壓電器密切相關(guān)，因此掌握繼電器—接觸器控制技術(shù)也是學習和掌握PLC應用技術(shù)所必需的基礎(chǔ)?！　”菊n程的目標是培養(yǎng)學生的實際應用能力，具體要求如下所述?！　。?） 熟悉常用控制電器的結(jié)構(gòu)原理、用途，具有合理選擇、使用主要控制電器的能力?！　。?） 熟練掌握繼電器—接觸器控制線路的基本環(huán)節(jié)，具有閱讀和分析電氣控制線路的工作原理的能力。　?。?） 熟悉典型設備的電氣控制系統(tǒng)，掌握從事電氣設備安裝、調(diào)試、維修和管理等知識?！　。?） 掌握PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，能夠根據(jù)工藝過程和控制要求迸行簡單的PLC控制系統(tǒng)的硬件設計和安裝調(diào)試?！　。?） 熟悉PLC的內(nèi)部元器件的結(jié)構(gòu)與功能，掌握PLC的指令系統(tǒng)與編程應用，提高PLC程序的設計能力與技巧，增強實際控制系統(tǒng)的設計與調(diào)試能力?！　。?） 了解PLC的網(wǎng)絡和通信原理?！　”緯趦?nèi)容上大量增加了應用性實例的編程，包括13個論題和30個任務，在方法上適合“教、學、做”一體化的教學改革模式。全書分為3篇，即基礎(chǔ)知識篇（包括10個論題）、基本技能篇（包括3個論題和22個任務）和綜合應用篇（包括8個任務），每個任務從工程實際出發(fā)，由易到難，循序漸進，符合讀者的認知規(guī)律。　　本書由董燕、張自強、李健編著。本書在編寫過程中參考了大量的相關(guān)資料，在此對參考文獻的作者們表示衷心的感謝?！　∠抻诰幷咚接邢?，書中疏漏、錯誤之處難免，懇請讀者批評指正。　　編著者

內(nèi)容概要

　　 本書將低壓電器控制技術(shù)和PLC技術(shù)整合在一起，本著“工學結(jié)合、項目引導、教學做一體化”的原則，以模塊（篇）為單元，以應用為主線，通過設計不同的工程項目和實例，引導讀者由實踐到理論再到實踐，將理論知識融入到每一個實踐操作中。本書包括13個論題和30個任務，充分體現(xiàn)了“教、學、做”一體化的教學改革模式。全書分為3篇，即基礎(chǔ)知識篇（包括10個論題）、基本技能篇（包括3個論題和22個任務）和綜合應用篇（包括8個任務），每個任務從工程實際出發(fā)，由易到難，循序漸進，符號讀者的認知規(guī)律。    本書適合電氣控制和PLC技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員閱讀，也可作為高等學校相關(guān)專業(yè)的教學用書。

書籍目錄

第1篇  基 礎(chǔ) 知 識  第1章  低壓電器基礎(chǔ)知識    論題1  低壓電器概述    論題2  開關(guān)電器及其選用    論題3  接觸器及其選用    論題4  繼電器及其選用    論題5  主令電器及其選用    論題6  保護電器及其選用    論題7  電氣控制電路圖的認知    小結(jié)    思考題  第2章  PLC的基礎(chǔ)知識    論題8  可編程控制器概述    論題9  S7—200系列PLC的組成和工作原理    論題10  編程語言與編程方法    小結(jié)    思考題第2篇  基 本 技 能  第3章  S7—200系列PLC基本指令的應用    任務1  三相異步電動機的點動運行控制    任務2  三相異步電動機的連續(xù)運行    任務3  三相異步電動機的正/反轉(zhuǎn)控制    任務4  兩臺電動機順序起動逆序停止控制    任務5  Y—△減壓起動控制    任務6  人行橫道交通信號燈控制    小結(jié)    思考題  第4章  S7—200系列PLC順序控制設計法的應用    任務7  小車往復運動控制    任務8  自動門控制系統(tǒng)    任務9  十字路口的交通指揮信號燈控制    任務10  液壓剪切機的控制    任務11  組合機床液壓動力滑臺的控制  第5章  S7—200系列PLC功能指令的應用    任務12  電動機的Y—△起動運行控制    任務13  城市隧道照明燈控制    任務14  算術(shù)運算    任務15  基于高速計數(shù)器的電梯層標顯示控制    任務16  住宅報警系統(tǒng)    任務17  霓虹燈控制    任務18  彩燈循環(huán)左移控制    小結(jié)  第6章  S7—200系列PLC通信指令及應用    論題11  S7—200系列PLC支持的通信協(xié)議及組網(wǎng)器件    任務19  分流機PPI通信系統(tǒng)配置    任務20  計算機與PLC間的自由口通信    思考題  第7章  通用變頻器及其應用    論題12  變頻器的結(jié)構(gòu)及工作原理    論題13  西門子通用變頻器簡介    任務21  檢布機分段頻率控制    任務22  羅茨鼓風機節(jié)能改造第3篇  綜 合 應 用  第8章  電氣及PLC控制系統(tǒng)設計及應用    任務23  冷庫控制系統(tǒng)    任務24  機械手控制系統(tǒng)    小結(jié)  第9章  S7—200系列PLC的工程應用實例    任務25  X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的改造    任務26  大、小球分揀系統(tǒng)控制    任務27  車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運輸控制    任務28  臺車呼車控制系統(tǒng)    任務29  水泥袋裝稱重計量控制系統(tǒng)    任務30  瓦楞紙分切壓痕機電氣控制系統(tǒng)  附錄A  電氣圖常用文字、圖形符號  附錄B  STEP7—Micro/WIN32編程軟件使用介紹  附錄C  PLC特殊標志存儲器和錯誤信息

章節(jié)摘錄

　　第1篇 基礎(chǔ)知識　　第1章 低壓電器基礎(chǔ)知識　　論題1　低壓電器概述　　電能的應用越來越廣泛。為了安全、可靠地使用電能，電路中必須裝有各種起調(diào)節(jié)、分配、控制和保護作用的電氣設備，這些電氣設備統(tǒng)稱為電器。電器可分為高壓電器和低壓電器兩大類。我國的現(xiàn)行標準是將工作電壓在交流1200V以下、直流1500V以下的電氣線路中的電氣設備稱為低壓電器。　　1．低壓電器的分類　　低壓電器的種類繁多，按其結(jié)構(gòu)、用途及所控制的對象的不同，分類方法也不同。以下介紹3種分類方法?！　?）按用途和控制對象分按用途和控制對象的不同，低壓電器可分為配電電器和控制電器。　?。?）用于低壓電力網(wǎng)的配電電器：這類電器包括刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、空氣斷路器和熔斷器等。對配電電器的主要技術(shù)要求是斷流能力強，限流效果好，在系統(tǒng)發(fā)生故障時保護動作準確，工作可靠，有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。　?。?）用于電力拖動及自動控制系統(tǒng)的控制電器：這類電器包括接觸器、起動器和各種控制繼電器等。對控制電器的主要技術(shù)要求是操作頻率高，壽命長，有相應的轉(zhuǎn)換能力?！　?）按操作方式分按操作方式的不同，低壓電器可分為自動電器和手動電器。　?。?）自動電器：通過電磁（或壓縮空氣）做功來完成接通、分斷、起動、反向或停止等動作的電器稱為自動電器。常用的自動電器有接觸器、繼電器等?！　。?）手動電器：通過人力做功來完成接通、分斷、起動、反向或停止等動作的電器稱為手動電器。常用的手動電器有刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)和主令電器等?！　?）按工作原理分按工作原理的不同，低壓電器可分為電磁式電器和非電量控制電器?！　。?）電磁式電器是依據(jù)電磁感應原理來工作的電器，如接觸器、各類電磁式繼電器等?！　。?）非電量控制電器是靠外力或某種非電物理量的變化而動作的電器，如行程開關(guān)、速度繼電器等?！　　?/pre>








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