李乃夫)机床电气及plc控制 (10)
电子课件 《机床电气控制与PLC》第二版 PPT-第6章 数控系统
全国高职高专教育 ‘‘十一五”规划教材
机床电气控制与PLC
（第二版）
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克拉玛依理工学院
机床电气控制与PLC （第二版）
第6章 数控系统
❖ 6.1 CNC系统的结构 ❖ 6.2 数控CNC系统的硬件 ❖ 6.3 数控装置的软件结构 ❖ 6.4 数控装置的信息处理 ❖ 6.5 数控装置的通信
第6章 数控系统
第6章 数控系统
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机床电气控制与PLC （第二版）
❖ 3. 位置控制器
❖ 位置控制器的主要作用是控制数控机床各进给 坐标轴的位移量，随时接收经插补运算得到的每一 个坐标轴在单位时间间隔内位移量，根据接收到的 实际位置反馈信号，修正位置指令，并向坐标伺服 驱动控制单元发出位置进给指令，使伺服控制单元 驱动伺服电动机运转，实现机床运动的准确控制。
第6章 数控系统
图6-10 程序输入过程
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机床电气控制与PLC （第二版）
❖ 2. 数据处理
❖ 零件加工程序输入后，插补程序是不能直接应用 的，必须对加工的零件程序进行预计算处理，得到 插补程序所需要的数据信息和控制信息。数据处理, 通常包括译码、刀具长度补偿、刀具半径补偿、反 向间隙补偿、丝杠螺距补偿、进给速度换算和机床 辅助功能处理等。
第6章 数控系统
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机床电气控制与PLC （第二版）
❖ CNC系统的硬件除了一般计算机具有的CPU、 EPROM 、 RAM 接口外，还具有数控位置控制器、 手动数据输入(MDA)接口、视频显示(CRT或LCD) 接口和PLC接口等。所以CNC装置是一种专用计 算机。
机床电气及plc控制(高教版)教案：课题7 电筒杆预剪切的控制(李乃夫 刘鹏飞 韩俊青)编.doc
课题7 电筒杆预剪切的控制
【课题名称】电筒杆预剪切的控制
【课时安排】6课时（270min）
【教学目标】
1.掌握功能指令。
2.掌握运用功能指令的基本应用方法。
3.进一步熟悉编程软件的使用。
【教学重点】PLC的功能指令。
【教学难点】PLC功能指令的基本应用方法。
【教学方法】
理实一体化教学法。
【教具资源】
一体化教室（及教材中表7-2及完成任务7.1、7.2所需的设备、工具与器材）。
【教学过程】
教学环节一PLC功能指令的编程
教学组织：PLC的功能指令及其编程方法→实训准备→比较指令编程练习→传送指令编程练习→移位指令编程练习。
教材内容：对应“任务7.1”。
教学环节二电筒杆预剪切的控制
教学组织：了解电筒杆预剪切的控制要求→实训准备→编制和输入控制程序→调试运行。
教材内容：对应“任务7.2”。
微视频：OMRON的CPM1A系列PLC
【时间分配】
教学环节一（180min）→教学环节二（90min）
【作业布置】 1.选做教材“项目7”的练习题。
2.阅读教材“项目7”的“相关链接”和所链接的数字化教学资源。
基于“机床电气控制及PLC”课程的精品在线开放课程建设与实践
基于“机床电气控制及PLC”课程的精品在线开放课程建设与实践1. 引言1.1 课程背景介绍《机床电气控制及PLC》课程是一门涉及机床电气控制原理、PLC 编程与应用等知识的专业课程。
随着工业自动化技术的不断发展，机床电气控制及PLC已成为现代制造业中不可或缺的重要组成部分。
掌握该课程内容对于提高学生的实际操作能力、提升工程技术水平具有重要意义。
本课程旨在帮助学生深入理解机床电气控制和PLC技术的原理与应用，培养学生独立进行工业控制系统设计与调试的能力。
通过本课程的学习，学生将掌握PLC在工业控制系统中的应用、机床电气控制系统的组成与工作原理等关键知识，为其未来从事相关领域的工作做好充分准备。
通过本课程的学习，学生将不仅仅掌握技术知识，还将培养创新思维、解决问题的能力，提升团队合作与沟通能力。
这些都是现代工业领域所需要的人才素质，也是本课程的重要培养目标之一。
希望本课程能够为学生打下坚实的理论基础，帮助他们更好地适应未来工作的挑战。
2. 正文2.1 在线开放课程的优势分析Online open courses have become increasingly popular in recent years due to their numerous advantages. The first advantage is the accessibility they offer to a wide range of learners. Online courses can be accessed from anywhere in the world as long as there is an internet connection, allowing students to study at their own pace and convenience. This flexibility is especially beneficial for working professionals or individuals with busy schedules.2.2 课程内容设计与规划课程内容设计与规划是在线开放课程建设的核心部分，它直接影响到学生的学习效果和教学质量。
机床电气控制与PLCPPT课件
第1章 机床传动控制中的电动机
2.气隙：定子铁心与转子铁心之间的间隙。 3.转子:
笼型电动机结构 (a)笼型绕组;(b)转子外形
第1章 机床传动控制中的电动机
异步电动机的转子可分为两大类：一种笼型转子，一 种绕线转子。 笼型转子由转子铁心、转子绕组及转轴等组成。
➢转子铁心：转子铁心是电机磁路的一部分，用硅钢片 叠压而成。 ➢转轴：转轴是支持转子铁心和输出转矩的零件。 ➢转子绕组：转子绕组有鼠笼型和绕线转子两种。
绪论
2.机床电气控制系统的发展与分类 (2)连续控制系统 对物理量进行连续控制，又称模拟制造系统，具有负反 馈的闭环控制系统。 (3)混合控制系统。
第1章 机床传动控制中的电动机
电动机又可以分为: ✓ 直流电动机 ✓ 交流电动机 ✓ 步进电动机 ✓ 伺服电动机
第1章 机床传动控制中的电动机
1.1 交流异步电动机的工作原理和运行特性 1.1.1.异步电动机的工作原理及其机械特性
1.1.3 异步电动机的铭牌 1.型号：如Y-112M-4 2.额定值： (1)额定功率 指电动机在额定运行时，电机轴上输出 的机械功率，单位为kW； (2)额定电压 指额定运行状态下加在电机定子绕组上 的线电压．单位为V； (3)额定电流 指电动机在定子绕组上施加额定电压、 电机轴上输出额定功率时的线电流，单位为A。
绪论
⑶电气自动控制方面。 ①电机工作原理、特性。 ②机床继电器-接触器控制系统。 ③机床电气控制电路设计。 ④可编程序控制器的基础知识。 ⑤可编程控制器的编程方法及应用
绪论
机床电气拖动与电气控制发展概况
1.机床电气拖动的发展与分类 从机电传动方面，经历了如下几个方面： ➢成组拖动 ➢单独拖动 ➢多电机拖动 ➢直（交）流电动机的无级调速
机床电气控制与PLC培训课件
机床电气控制与PLC培训课件1. 课程简介本课程旨在介绍机床电气控制和PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和应用。
通过学习本课程，学员将了解机床电气控制的基本概念、电气元件的选择和布置，以及PLC编程和应用。
2. 机床电气控制基础2.1 机床电气控制的定义机床电气控制是通过电气元件和电气信号来控制机床运动和加工过程的一种技术。
它包括电气控制的基本原理、电气元件的选择和布置等内容。
2.2 机床电气控制系统的组成机床电气控制系统由电气元件、电气控制设备、电气控制回路和电气信号组成。
其中，电气元件包括电机、开关、传感器等；电气控制设备包括控制柜、开关箱等；电气控制回路包括电路连接、控制逻辑等；电气信号包括传感器信号、控制信号等。
2.3 机床电气控制流程机床电气控制流程包括信号采集、信号处理、控制执行和系统监测等步骤。
信号采集是通过传感器获取机床的状态信号；信号处理是对采集到的信号进行处理和转换；控制执行是根据处理后的信号进行相应的动作或控制；系统监测是对机床的运行状态进行监测和反馈。
3. 电气元件的选择和布置3.1 电机的选择电机是机床电气控制系统的核心组件之一。
在选择电机时，需要考虑机床的工作负载、速度要求和动力需求等因素。
常见的电机类型包括直流电机、交流电机和步进电机。
3.2 开关的选择与布置开关是电气控制系统中常用的元件，用于控制电路的开关或切换。
在选择开关时，需要考虑电流和电压的要求，以及安装环境和使用寿命等因素。
开关的布置需要合理安排在控制回路中的位置，保证控制信号的顺畅传输。
3.3 传感器的选择与应用传感器用于采集机床的状态信号，如温度、压力、位移等。
在选择传感器时，需要考虑测量范围、精度和响应时间等因素。
传感器的应用可以实现对机床运行状态的监测和控制。
4.1 PLC概述PLC是一种专门用于工业控制的计算机设备，它能够对输入信号进行处理和逻辑运算，输出控制信号，实现对机床电气控制系统的自动化控制。
第8章 变频器的使用 《电气控制与PLC应用技术》 电子教案 教学课件
VC控制变频器又称矢量控制变频器。
矢量控制的基本思想是仿照直流电动机的调速特点，把异步电动 机的定子电流，即变频器输出电流分解为产生磁场的电流分量(励磁电 流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)。因此，通过控制电动机定子电 流的大小和相位(即定子电流矢量)就可以分别对电动机的励磁电流和 转矩电流进行控制，从而达到控制电动机转矩的目的，进而控制电动 机的转速。矢量控制分两类：
③由于控制回路的频率输入信号是微小电 流,所以在接点输入的场合,为了防止接 触不良,微小信号接点应使用两个并联的 接点或使用双生接点；
④控制回路建议用0.75mm的电缆接线。如 果使用1.25mm或以上的电缆,在布线太 多和布线不恰当时,前盖将盖不上,导致 操作面板或参数单元接触不良。
（2）端子排的排列
6.S型加减速功能
S型加减速功能的作用是为了使被驱动的机械设 备能够进行无冲击的起／停和加减速运行，在选择 了该功能时，变频器在收到控制指令后可以在加减 速的起点和终点使频率输出的变化成为弧形从而达 到减轻冲击的目的。
8.2变频器的工作原理
8.2.1 逆变电路的基本工作原理
1．逆变电路的工作原理
逆变电路的基本作用是将直流电源转换为交流电源。图 8.4给出了一个三相逆变电路。在这个逆变电路中，由六个开 关组成了一个三相桥式电路。交替打开和关断这六个开关， 就可以在输出端得到相位上各相差120度(电气角)的三相交流 电源。该交流电源的频率由开关频率决定．而幅值则等于直 流电源的幅值。为了改变该交流电源的相序从而达到改变异 步电动机转向的目的，只要改变各个开关打开和关断的顺序 即可。因为这些开关同时又起着改变电流流向的作用，所以 它们又被称为换流开关或换流器件。
①报警记录 用键能显示最近的4次报警。(带有“.”的表示最近的报 警。)当没有报警存在时，显示 E._ _0。如图8.16所示。
《机床电气控制与PLC》实训课程规范标准
《机床电气控制与PLC》（实训）课程标准课程编码：0100023 课程类别：专业技术课程适用专业：机电一体化（二年中专）课程所属系部：机电工程系学时：60 编写执笔人: 王荣华审定负责人及审定日期：1课程定位与设计思路1.1 课程性质与作用1.课程性质《机床电气控制与PLC》课程是机电一体化（二年中专）专业的一门专业技术课，也是取得国家职业资格等级证书（维修电工）的核心课程。
课程分为继电器控制技术、PLC技术两大部分，在教学中实施“教、学、做”一体化，将理论教学和实践教学有机结合，侧重于实践操作，直接面向职业岗位能力的培养，是学生求职就业的重要砝码。
2.课程作用本课程以《电工电子技术基础》、《电机拖动基础》、《自动控制原理与系统》课程为前导课程，共同打造学生的职业能力，并为其相关专业课程《数控机床维修》、《机电一体化技术》等的学习提供基本理论和方法，在整个教学过程中起着承上启下的作用。
为毕业生在未来的职业生涯中从初始低层次的生产线操作工向更高层次的维修电工、生产线维修工和设备管理员等岗位顺利迁移提供扎实的知识与技能准备。
1.2 课程设计思路本课程标准以机电一体化（二年中专）专业学生的就业为导向，根据行业专家对专业所涵盖的岗位群进行的任务和职业能力分析，以培养学生的“学懂”和“会用”为基本目标，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容。
为了充分体现任务引领、实践导向课程思想，将本课程的教学活动分解设计成若干工作任务，以任务为单位组织教学，引出相关专业理论知识，使学生在实践操作过程中加深对专业知识、技能的理解和应用。
2课程目标2.1课程总体目标通过对本课程的学习和训练，使学生熟悉电气控制与PLC的基础知识，培养电气控制与PLC基本应用(电动机点动、长动、正反转、Y-Δ启动等控制环节)的接线、编程、操作调试方面的技能，了解其所涉及的技术理论知识；初步培养电气控制与PLC高级应用项目(电梯控制、机械手控制系统等)的接线、编程、操作调试的技能，了解其所涉及的技术理论知识。
机床电气控制技术及PLC课后题答案 (6)
第六章可编程控制器的基本原理及组成6.1 比较可编程控制器与单板机在编程、使用、运行方式方面的不同。
答：略6.2 FX2系列PLC中有哪些逻辑元件，它们的编号和作用是什么？答：1.输入继电器（X0-X177）FX2的输入继电器最多可达128点，采用八进制编号，且不能用程序驱动。
作用：外部的开关信号的输入继电器。
2. 输出继电器（Y0-Y177）。
FX2的输出继电器最多可达128点，且编号为八进制。
3. 辅助继电器（M）4. 状态元件（S）5. 报警器（S900~S999）6. 指针（P/I）7. 定时器（T）8. 计数器（C）9. 寄存器（D）10. 变址寄存器（V/Z）6.3 为什么可编程控制器中的触点可以使用无穷多次？答：可编程控制器中的触点是软开关，通过对它的程序定义可对其赋予不同的功能，当程序改变时，触点仍然可用，所以说可编程控制器的触点可以使用无穷多次。
6.4 警戒时钟的功能是如何实现的？答：P188警戒定时器是一个专用的定时器，其设定值存放在特殊的数据寄存器D8000中，并以ms为记时单位。
当PLC一上电，则对警戒定时器进行初始化，将K100（设定值为100ms）装入D8000中，每个扫描周期结束时，也就是说扫描到FEND或END时，马上刷新警戒定时器的当前值，使PLC能正常运行。
当扫描周期大于100ms时，即超过了警戒定时器的设定值，警戒定时器的逻辑线圈被接通，CPU立即停止执行用户程序，同时切断全部输出，并且报警显示。
6.5 FX2系列PLC的高速计数器有哪几种类型？计数器C200~C234的计数方向如何设定？答：计数器类型如下：1相无启动 / 复位端子C235～C2401相带启动 / 复位端子 C241～C2452相双向 C246～C2502相A-B相型 C251～C255计数器C200-C234的点数设为双向记数6.6 如果要提高可编程控制器输出电流容量应采取什么措施？答：若要提高输出的电流容量常采用继电器输出方式控制线圈然后用主触头控制大电流。
机床电气控制与PLC应用考核试卷
4.机床电气控制系统中，所有的电气故障都可以通过PLC进行检测和保护。（）
5. PLC的编程语言只有梯形图一种形式。（）
6. PLC的输入信号通常不需要进行信号调理。（）
7.使用PLC可以减少机床电气控制系统的故障率和维修成本。（）
8. PLC的输出模块只需要提供数字输出，不需要模拟输出。（）
B.气缸
C.电磁阀
D.变频器
3. PLC的输入信号类型可能包括以下哪些？（）
A.数字信号
B.模拟信号
C.脉冲信号
D.旋转编码器信号
4.以下哪些因素会影响机床电气控制系统的稳定性？（）
作人员的技能
5. PLC编程语言包括以下哪些类型？（）
A.梯形图
12. C
13. D
14. D
15. A
16. D
17. D
18. D
19. C
20. A
二、多选题
1. ABC
2. ABC
3. ABCD
4. ABCD
5. ABCD
6. ABCD
7. ABC
8. ABC
9. ABC
10. ABCD
11. ABC
12. ABCD
13. ABC
14. ABC
15. ABCD
3.请解释什么是星角启动控制，它在机床电气控制系统中是如何应用的？
4.假设你需要为一个简单的机床电气控制系统设计一个PLC程序，请列出设计PLC程序的基本步骤，并简要说明每个步骤的目的。
标准答案
一、单项选择题
1. D
2. A
3. C
4. D
5. D
6. A
机床电气控制与plc教案
机床电气控制与PLC教案一、教学目标1. 了解机床电气控制的基本概念、组成和作用。
2. 掌握PLC的基本工作原理、结构及编程方法。
3. 学会使用PLC对机床电气控制系统进行改造和维护。
4. 能够分析并解决机床电气控制与PLC实际应用中的问题。
二、教学内容1. 机床电气控制概述1.1 机床电气控制系统的组成1.2 机床电气控制电路的基本环节1.3 机床电气控制电路的分类及应用2. 常用低压电器2.1 开关与保护电器2.2 控制电器2.3 变频器与软启动器3. PLC的基本工作原理3.1 PLC的硬件结构3.2 PLC的软件系统3.3 PLC的工作过程4. PLC编程方法4.1 指令系统4.2 编程软件的使用4.3 编程实例5. PLC在机床电气控制中的应用5.1 PLC控制系统的设计步骤5.2 PLC控制系统的性能评价5.3 PLC控制系统的改造与维护三、教学方法1. 采用讲授与实践相结合的教学方式，使学生掌握基本概念和原理。
2. 通过案例分析和实际操作，培养学生的实际应用能力。
3. 利用仿真软件和实验设备，进行实时演示和动手实践。
4. 组织课堂讨论，引导学生主动思考和解决问题。
四、教学资源1. 教材：机床电气控制与PLC教材。
2. 实验设备：PLC实验箱、机床模型、低压电器等。
3. 仿真软件：可编程逻辑控制器仿真软件。
4. 教学课件：PowerPoint、Flash等。
五、教学评价1. 平时成绩：课堂表现、作业完成情况、实验报告等。
2. 考试成绩：理论知识考试、实际操作考试、课程设计等。
3. 综合评价：学生的学习态度、团队合作能力、创新思维等方面。
六、教学安排1. 课时：共计40课时，其中理论教学24课时，实验教学16课时。
2. 授课方式：每周4课时，共10周完成。
3. 实验安排：每两周进行一次实验，共4次实验。
七、教学进度计划1. 第1-4周：机床电气控制概述、常用低压电器2. 第5-8周：PLC的基本工作原理、PLC编程方法3. 第9-10周：PLC在机床电气控制中的应用、课程总结与展望八、实验内容与要求1. 实验一：PLC基本接线与编程要求：掌握PLC的基本接线方法，学会使用编程软件进行编程。
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机床电气及PLC控制
学习任务10.1 设计方法
PLC控制系统的一般设计方法与步骤
三、PLC控制系统设计的基本步骤 ⑴弄清楚整个控制过程的各个阶段和各阶段的特点，以及 各阶段之间的转换条件，并画出工艺流程图；
⑵了解机械运动部件的驱动、传动方式(是电动、气动还 是液压)，运动部件与电器元件之间的关系；
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PLC控制系统的一般设计方法与步骤
三、PLC控制系统设计的基本步骤 ⒌软件设计
在进行硬件设计、配置的同时，可同步进行程序的设计 、调试工作。
三、PLC控制系统设计的基本步骤 下面以小型PLC的单机控制系统为例，介绍PLC控制系统 设计和制作的基本步骤，如图10-1所示。 ⒈分析控制对象及其工艺流程
作为设计控制系统的第一步，首先要对控制对象进行调查 研究，搞清楚控制对象的工艺过程和控制要求，主要有：
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(P309)图10-1 PLC控制系统基本设计步骤流程图
三、PLC控制系统设计的基本步骤 ⒉选择PLC机型 PLC机型的选择主要有功能选择、I/O点数确定和内存估 计等三项内容。
⑴功能选择
当今的PLC产品性能日趋完善，作为以开关量控制为主的 单机控制系统，一般的小型机均能够适合一般控制系统的要 求。在选择时，还要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A转换模块、 高速计数模块的配置，以及指令功能、中断能力和与外设的 通信功能。在选型时应根据实际的需要，切忌“大材小用”造 成浪费。
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学习任务10.1 设计方法
PLC控制系统的一般设计方法与步骤
二、选用PLC 控制系统的依据
随着PLC应用技术的不断普及，使得当今的工程技术人员 在设计电气控制系统时，会有更多的机会考虑选用PLC控制。 在传统的继电器－接触器控制系统和PLC控制系统、计算机控 制系统这三种控制方式中，究竟选取哪一种更为合适，这需要 从技术上的适用性、经济上的合理性等各方面进行比较论证。 这里提供几点依据，仅供参考：
⑶内存容量估计
用户程序所需要的内存容量主要与系统的I/O点数、控制 难度及程序编制的水平有关，可按式（10-1）估算，再加上 20%～30%的裕量。
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PLC控制系统的一般设计方法与步骤
三、PLC控制系统设计的基本步骤
⒉选择PLC机型
内存容量＝开关量I/O总点数×10＋模拟量通道数×100(字节) （10-1）
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【学习任务】
学习任务10.1 ： 设计方法 学习任务10.2 ： 选题解读 学习任务10.3 ： 选题设计
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学习任务10.1 设计方法
PLC控制系统的一般设计方法与步骤
一、PLC控制系统设计的基本原则 PLC控制系统的设计的基本原则是： ⑴应能最大限度地满足控制对象的工艺要求，保证能按照 工艺流程准确且可靠地工作。 ⑵系统的构成应力求简单、实用，系统易操作，使用维修 方便。 ⑶设计合理、经济，投资少，节约能源。 ⑷考虑到今后生产发展和工艺改进的可能，在配置硬件设 备时可适当留有扩展容量的余地。
课题10 PLC控制系统的设计
【学习目标】 1.了解PLC控制系统设计的一般方法与步骤。 2.培养控制系统设计的初步能制基本的技术文件。
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【新课导入】
1.简略回顾课题9的内容并尽快导入本课。 2.简略介绍本课题（教材“项目10”）的主 要教学内容与4学时的教学安排。
⑴现场处于较差的工业环境，而对控制系统的工作可靠性 、安全性要求又比较高。
⑵控制对象的工艺流程比较复杂，输入、输出量以开关量 为主(可以有少量的模拟量)，而逻辑控制部分采用继电器
控制难以实现。
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学习任务10.1 设计方法
PLC控制系统的一般设计方法与步骤
二、选用PLC 控制系统的依据 ⑶I/O点数较多。这是一个相对的概念。在20世纪70年代 ，人们普遍认为I/O点数应在70点以上选用PLC才合算；到了 80年代，降为40点左右；现在，随着PLC性价比的不断提高， 当总点数达10点以上就可以考虑选用PLC了。 ⑷有较大的工艺流程变化或控制系统扩充的可能性。
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“十二五”职业教育国家规划教材
《电工电子技术》
主 编 李乃夫 刘鹏飞 韩俊青 副主编 王洪华 宋 阳 王燕燕 参 编 周伟贤 周文煜 张军枚
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（2016年5月第1版 书号：ISBN 978-7-04-038015-6）
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⑶了解输入、输出的信号(开关量、模拟量)和元件(输入开 关、传感器，输出执行元件)；
⑷了解控制系统的一些具体要求，如：是全自动还是半自 动,有无手动控制、调整的要求,自动控制是周期性循环运行还 是单周运行，有无显示、监控、故障诊断、报警的要求等等。
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PLC控制系统的一般设计方法与步骤
⑵I/O点数的确定
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PLC控制系统的一般设计方法与步骤
三、PLC控制系统设计的基本步骤 ⒉选择PLC机型
根据控制系统所需要的开关量、模拟量的I/O点数，选择 PLC的I/O点数和种类(包括开关量、模拟量、输出规格等)。在 满足控制要求的前提下，还要考虑价格和备用量两个因素：尽 量简化系统的I/O点数以选用点数较少的机型可以降低成本； 在可能的条件下留出10%～30%的备用裕量，以供系统增加功 能时使用。
⒊程序规划 程序规划的主要内容是确定程序的总体结构、各控制功能 的程序实现方式以及各程序块之间的衔接方式。同时应将I./O 端口及内部寄存器使用的编排列表，以供程序设计时使用。 此后，就可以同步进行控制系统软、硬件的设计工作了。 ⒋硬件设计 硬件部分的设计、配置包括外部电路的设计、绘制电气控 制系统的总装配图和总接线图、设计组件的装配图和接线图， 并在此基础上设计与制作电气控制柜(操作台)，并进行PLC 的安装与配线。