电气控制与PLC原理及应用
电气控制与plc原理及应用教学设计
电气控制与 PLC 原理及应用教学设计前言电气控制技术是现代自动化技术中最为重要的基础之一。
PLC（可编程控制器）作为电气控制技术中应用广泛的核心设备，已成为自动化控制领域中不可或缺的工具。
本文将介绍电气控制与 PLC 原理及应用的教学设计，以帮助教师更好地开展相关课程的教学工作，让学生更好地理解和掌握相关知识和技能。
课程目标本课程旨在通过对电气控制和 PLC 原理及应用的讲解和实践，让学生掌握以下知识和能力：1.理解电气控制的基本原理和概念；2.掌握电气控制系统的组成和工作原理；3.熟悉 PLC 的基本功能和特点；4.学会使用 PLC 进行简单的控制程序设计；5.掌握常见的电气控制元件和设备的使用方法；6.能够进行电气控制系统的安装、调试和维护工作。
课程大纲第一章电气控制基础1.1 电气控制的概念和分类1.2 电气控制系统的组成和工作原理1.3 电气控制元件和设备的基本原理1.4 电气控制线路及其符号1.5 安全电气操作规范第二章 PLC 基础2.1 PLC 的概念和分类2.2 PLC 的基本架构和功能模块2.3 PLC 的输入输出点的基本特性2.4 PLC编程环境和编程语言第三章 PLC 程序设计3.1 PLC 程序设计的基本原理和方法3.2 PLC 程序设计的常用指令3.3 PLC 程序设计的布局方法3.4 PLC 程序的测试和调试方法第四章电气控制实践4.1 简单电路的组装和调试4.2 电气控制设备的使用和操作4.3 PLC 控制程序设计和测试第五章电气控制设备的安装与调试5.1 电气控制设备的安装与维护要点5.2 电气控制设备的调试方法和技巧5.3 常见故障分析和排除方法授课方法本课程主要采用理论授课和实验操作相结合的方式进行教学。
理论授课阶段主要讲解理论知识，强调基本概念、原理和应用技能，详细介绍 PLC 设备的组成和功能，以及 PLC 程序设计的操作流程和技巧。
实验操作阶段则通过仿真软件和实际使用 PLC 设备的方式进行操作，巩固理论知识，训练学生的操作能力。
电气控制技术与PLC原理及应用基础知识讲解
第二节：PLC主要部件功能
一、CPU 通用微处理器 单片微处理器 位片式微处理器
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二、存储器
系统程序存储器 用户程序存储器 数据表存储器 (I/O映像存储器) 高速暂存储器
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PLC的I/O部分，因用户的需求不同有各种不同的组合方式
开关量I/O模块 模拟量I/O模块 数字量I/O模块 高速计数模块 精确定时模块 快速响应模块
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参考书目：
5. 可编程序控制器原理及程序设计 崔亚军 等编 电子工业出版社
2. 电器控制 李 仁 主编 机械工业出版社
1. 现代电气控制技术 郑 萍 主编 重庆大学出版社
3. 可编程序控制器应用技术 廖常初 等编 重庆大学出版社
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ *
八． 成本低、水平高
PLC功能强大，使得控制系统的费用大量降低。 PLC具有易修改性、高可靠性、易扩展性、易维护性，降低了日常运行的检修、维修工作量。 PLC安装调试方便，开发、调试周期短，从而降低了设计、开发、安装、调试的工作量。 PLC靠软件编程实现控制功能，硬件及其备件均具有通用性，也减少了采购的时间和费用。 体积小、功能强，所以占地少、耗电小，每年节省的电费就可将投资收回。 PLC是一种专用工控计算机，实现了智能控制，从而使得控制水平上了新台阶，并且具有联网功能，很易构成综合控制系统。
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GE公司公开招标的十大指标：
①. 编程简单，可在现场改程序； ②. 维护方便，最好是插件式 ； ③. 可靠性高于继电器控制柜； ④. 体积小于继电器控制柜； ⑤. 成本低于继电器控制柜；
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⑥. 可将数据直接输入计算机 ； ⑦. 输入可以是市电(AC110v)； ⑧. 控制程序容量 ≥ 4KB； ⑨. 输出可驱动市电2A以下的负荷， 能直接驱动电磁阀 ； ⑩. 扩展时，原有的系统仅作少许更改。
电气控制和plc的原理和应用
电气控制和PLC的原理和应用1. 电气控制的原理•电气控制是指利用电气信号来控制设备或系统的运行。
其原理主要基于以下几个方面：–电路原理：电气控制是通过电路来实现的，通常包括开关、继电器、接触器、变压器等器件的组合连接。
–信号传输：电气控制信号通过导线或电缆传输，通过合适的连接方式将不同设备、传感器或执行器连接在一起。
–逻辑控制：利用逻辑电路来处理和判断输入信号，并产生相应的输出信号，实现对设备或系统的控制。
2. PLC的原理•PLC（可编程逻辑控制器）是一种电气控制设备，其原理基于以下几个方面：–输入/输出：PLC通过输入模块接收外部信号，通过输出模块发送控制信号给设备或系统。
–中央处理器：PLC内部有一台中央处理器（CPU），负责处理输入信号、处理逻辑和控制输出信号。
–存储器：PLC内部有存储器，用于存储程序和数据，程序可以通过编程软件进行编写和修改。
–通讯接口：PLC可以通过通信接口与其他设备或系统进行数据交换和通讯。
3. 电气控制和PLC的应用•电气控制和PLC在工业自动化领域有广泛应用，下面列举了一些常见的应用场景：1.自动化生产线控制–将不同设备和工作站连接起来，通过PLC进行控制和协调，实现整条生产线的自动化运行。
–可以通过传感器来监测生产状态和产品质量，根据需要进行自动调整和控制。
2.工业机械控制–电气控制和PLC可以应用于各种工业机械设备，如机床、搬运设备、包装机器等。
–可以通过PLC实现对机器运行状态的监控和控制，包括速度、压力、温度等参数的调节。
3.智能建筑控制–电气控制和PLC可以应用于智能建筑系统，如楼宇自动化、照明控制、空调控制等。
–可以通过PLC实现对建筑设备的集中控制和监测，提高能源利用效率和系统运行稳定性。
4.环境控制系统–电气控制和PLC可以应用于环境控制系统，如污水处理、水处理、空气处理等。
–可以通过PLC实现对水泵、风机、阀门等设备的控制和调节，实现对环境参数的监测和控制。
电气工程及其自动化控制中PLC技术的应用
电气工程及其自动化控制中PLC技术的应用摘要：PLC又被称为可编程逻辑控制器，在系统中可以作为储存器，也具有编程的相关功能，是信息化技术发展的代表，具有显著优势。
在电气工程自动化领域，PLC技术改变了传统的技术应用框架，显著增强了自动化控制功能，产生深远影响。
因此，为更好地顺应电气工程项目的发展要求，应掌握PLC技术的应用要点，充分发挥该技术的功能。
关键词：电气工程；自动化控制；PLC技术；应用1概述PLC技术1.1PLC技术概念PLC技术又被称之为可编程逻辑控制器，是专门为工业环境下设计出的数字运算操作电子系统[1]。
PLC控制器内部设置了可编程储存装置，用于储存逻辑运算、顺序控制、定时、算术运算等操作指令。
可编程逻辑控制器内部具有的微处理器主要被应用于自动化控制数学运算控制器中，可以将控制指令随时载入并执行。
可编程逻辑控制器内部包括CPU、指令及数据内存、电源、数字模拟转换等功能模块，可满足逻辑控制、时序控制、模拟控制等要求。
1.2PLC技术应用原理在将PLC技术应用在电力工程自动化控制内，需要经过输入采样、程序执行、系统输出三大流程。
在输入采样过程中，可编程逻辑控制器使用数据扫描方式，全方位采集电气设备运行期间的各类数据信息。
在数据输入完成后，执行相关的输出刷新操作指令。
输出刷新期间，可编程逻辑控制器内的CPU会将映像状态及上一次输入数据进行综合处理，将数据存储在电路内部，对外设驱动操作。
与其他控制系统相比，可编程逻辑控制器可以对电力工程自动化控制的开关、顺序及闭环进行全方位管控，确保电气设备自动化控制系统能够更加适用于复杂环境。
1.3PLC技术特点PLC作为一种数字运算操作的电子系统主要被应用于工业环境下。
在PLC系统运行期间还借助了可编程储存器，用于内部储存执行逻辑运算、定时、算术运算等操作指令，借助数字式、模拟式的输出及输入控制各类生产机械设备运行全过程。
PLC系统需要使用顺序扫描、不断循环的方式运行。
电气控制与PLC应用
输入输出故障
输入输出故障可能导致PLC无法正 确控制外部设备。处理方法包括 检查输入输出模块、连接器和外 部设备，确保连接良好、模块正 常工作。
THANKS
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清理与散热
保持PLC的清洁，定期清 理灰尘，并确保通风散热 良好。
备份与更新
定期备份PLC程序和配置， 并更新至最新版本，以确 保系统的稳定性和安全性。
PLC故障排除方法
观察法
通过观察PLC的指示灯状态，初步判断故障 原因。
替换法
用正常工作的部件替换可能存在故障的部件， 以确定故障位置。
程序法
通过检查PLC程序，查看是否有异常的逻辑 或指令，以找出故障原因。
原理图
01
安装图
02
03
接线图
表示电路的工作原理和控制过程， 清晰地展示了电路的组成和元件 之间的连接关系。
表示电路的实际安装位置和接线 方式，为实际安装和接线提供指 导。
表示电路的实际接线方式，详细 标注了每根导线的连接位置和接 线顺序。
02
PLC基础知识
PLC的定义与特点
总结词：核心功能
PLC（可编程逻辑控制、定时、计数和算术运算等操作。
详细描述
PLC通过输入输出接口，接收和输出开关量信号，实现设备的启动、停止、正反 转等控制，广泛应用于机械制造、化工、电力等行业的自动化控制系统中。
模拟量控制
总结词
PLC能够对模拟量进行采集和控制，实现连续调节和闭环控 制。
详细描述
通过模拟量输入模块，PLC能够接收各种模拟量信号，如温 度、压力、流量等，根据预设算法进行处理，再通过模拟量 输出模块对设备进行连续调节或闭环控制，提高设备的控制 精度和稳定性。
电气控制与PLC应用技术-完整课件
交通工具
飞机、汽车、船舶等交通 工具的电气控制系统。
电气控制系统的基本组成
输入设备
控制元件
执行机构
控制系统
传感器、开关、按钮等， 用于采集被控对象的参
数和状态信息。
继电器、接触器等，用 于实现电路的通断控制。
电动机、电磁阀等，用 于实现被控对象的动作。
由控制器（如PLC）、 编程软件等组成，用于 实现控制逻辑和算法。
根据被控对象的控制要求，选择满足控制 点数、控制精度、控制顺序等要求的PLC。
选择具有良好扩展性的PLC，以便未来增加 或减少I/O模块。
考虑性能和可靠性
考虑成本因素
选择性能稳定、可靠性高的PLC，以确保长 期稳定运行。
在满足控制要求的前提下，选择性价比高 的PLC。
PLC的硬件配置
主控单元
包括中央处理器、存储器、电 源等核心部件。
运动控制
总结词
PLC能够实现高精度的运动控制，如伺服电机、步进电机等。
详细描述
在自动化生产线中，需要实现高精度的运动控制，如切割、装配等。通过与伺服电机、步进电机等运动控制设备 的配合，PLC能够实现精确的位置控制和速度控制，提高生产效率和产品质量。
过程控制
总结词
PLC能够对工业生产过程中的各种参数进 行监控和调节，实现自动化过程控制。
案例分析
以某高层建筑中的电梯为例，介绍PLC如何实现对电梯的自动化控 制和安全保护。
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电气控制与PLC应用技术-完整课 件
目录
• 电气控制技术概述 • PLC基础知识 • PLC在电气控制中的应用 • PLC的选型与配置 • PLC的通信与网络技术 • PLC应用案例分析
电气控制与PLC应用
电气控制与PLC应用1. 介绍电气控制是一种通过使用电力和电子技术来控制各种机械和工业过程的方式。
PLC（可编程逻辑控制器）是电气控制的核心技术之一，广泛应用于制造业和自动化领域。
本文将介绍电气控制的基本概念和原理，以及PLC在工业控制中的应用。
2. 电气控制的基本概念和原理电气控制是通过使用电力来控制机械设备和工业过程的一种技术。
它通过使用电路和电子设备来控制电力的流动和转换，从而实现对设备和过程的精确控制。
电气控制系统由以下几个基本组成部分组成：2.1 电源电源是提供电力的装置。
它可以是电力公司的供电系统，也可以是独立的发电机或电池。
2.2 开关和保护装置开关和保护装置用于控制电力的流动和保护设备免受电流过载、短路和其他电力问题的损坏。
2.3 控制元件控制元件是用于控制电力的流动和转换的电子设备。
它们包括继电器、接触器、开关和传感器等。
2.4 控制回路控制回路是连接电源、开关和控制元件的电路。
它通过控制电流和信号的流动来控制设备和过程。
3. PLC的基本原理和工作方式PLC（可编程逻辑控制器）是一种使用可编程方式来控制机械和工业过程的电子设备。
它采用了数字电路和微处理器的技术，可以实现复杂的控制逻辑。
PLC的基本原理和工作方式如下：3.1 输入和输出PLC的输入是通过传感器和开关等设备获取的外部信号。
它们可以是数字信号（例如开关的开关状态）或模拟信号（例如温度传感器的电压信号）。
PLC的输出是通过执行器和继电器等设备控制的外部设备。
它们可以是电动机、阀门、光源等。
3.2 中央处理器（CPU）PLC的中央处理器（CPU）是控制逻辑的核心。
它通过读取输入信号、执行预设的控制逻辑，并根据结果控制输出设备。
3.3 内存PLC内存用于存储程序和数据。
它包括存储控制逻辑的程序存储器和存储器元件。
3.4 输入/输出模块PLC通过输入/输出模块与外部设备连接。
输入模块负责接收外部信号，并将其转换为数字信号以供CPU处理。
电气控制与PLC原理及应用(第二版)_课后习题答案 (2)
第1章习题答案1.1 图形符号通常是指用于图样或其他文件表示一个设备或概念的图形、标记或字符。
文字符号是用于标明电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特征的，可在电器设备、装置和元器件上或其近旁使用，是用以表明电器设备、装置和元器件种类的字母代码和功能字母代码。
图形符号由符号要素、限定符号、一般符号以及常用的非电气操作控制的动作（如机械控制符号等），根据不同的具体器件情况构成。
文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。
1.2 电气原理图是说明电气设备工作原理的线路图。
表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置。
电气互连图是用来表明电气设备各单元之间的接线关系的。
电气原理图中不考虑电气元件的实际安装位置和实际连线情况，只是把各元件按接线顺序用符号展开在平面图上，用直线将各元件连接起来。
电气设备安装图提供电气设备各个单元的布局和安装工作所需数据的图样。
电气互连图一般不包括单元内部的连接，着重表明电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接。
1.3 接触器主触点被卡住、触点熔焊在一起可能引起动铁心不能释放。
应立即切断电源。
1.4 中间继电器触点因为通过控制电路的电流容量较小，所以不需加装灭弧装置。
当被控电动机启动电流小于中间继电器触点的额定电流时。
1.5 电动机启动时的启动电流很大，启动时热继电器不会动作。
因为电动机启动时间短，热继电器来不及动作。
1.6 JS7－A型时间继电器电磁机构翻转180°安装后，通电延时型可以改换成断电延时型，那么这种时间继电器就具有四种类型的触点：延时闭合动合触点；延时断开动断触点；延时断开动合触点；延时闭合动断触点。
1.7 按钮互锁正、反转控制线路存在的主要问题是容易产生短路事故。
电动机正转接触器主触点因弹簧老化或剩磁的原因而延迟释放时，或者被卡住而不能释放时，如按下反转按钮，则反转接触器又得电使其主触点闭合，电源会在主电路短路。
1.10 正转和反转。
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第1章 绪论 图1-2 交流电磁铁吸力变化情况
第1章 绪论 图1-3 交流电磁铁的短路环
第1章 绪论 图1-4 触头的结构形式
第1章 绪论 图1-5 双断点触头的电动力灭弧
第1章 绪论 图1-6 磁吹灭弧示意图
第1章 绪论 图1-7 金属栅片灭弧示意图
第1章 绪论 图1-24 晶体管时间继电器原理图
第1章 绪论 图1-25 时间继电器的图形符号及文字符号
第1章 绪论 图1-26 热继电器的工作原理示意图
第1章 绪论
图1-27 热继电器的型号含义和图形符号 (a) 型号含义； (b) 热元件； (c) 动断触点
第1章 绪论 图1-28 速度继电器的原理示意图
第1章 绪论
图1-14 刀开关型号的含义和电气符号 (a) 型号的含义； (b) 电气符号
第1章 绪论 图1-15 自动开关工作原理图
第1章 绪论 图1-16 电磁式电流动作型剩余电流保护断路器工作原理图
第1章 绪论
图1-17 (a) 型号意义； (b) 电气符号
第1章 绪论 图1-18 接触器结构示意图
第1章 绪论 图1-8 熔断器的安秒特性
第1章 绪论 图1-9 插入式熔断器的结构
第1章 绪论
图1-10 螺旋式熔断器 (a) 外形； (b) 结构
第1章 绪论 图1-11 自复式熔断器结构图
第1章 绪论
图1-12 熔断器型号的含义和电气符号 (a) 型号的含义； (b) 电气符号
第1章 绪论 图1-13 刀开关结构示意图
第1章 绪论 图1-29 速度继电器的电气符号
第1章 绪论 图1-30 用固态继电器控制三相异步电动机
第1章 绪论 图1-31 控制按钮的结构示意图
第1章 绪论
图1-32 控制按钮的符号含义和电气符号 (a) 型号含义； (b) 电气符号
第1章 绪论 图1-33 行程开关的外形图
第1章 绪论
图1-34 行程开关的型号含义和电气符号 (a) 型号含义； (b) 电气符号
第1章 绪论 图1-35 高频振荡型接近开关的工作原理
第1章 绪论 图1-36 接近开关的电气符号
第1章 绪论
图1-37 万能转换开关的原理图和电气符号 (a) 原理图； (b) 电气符号
第1章 绪论
图1-19 (a) 型含义； (b) 电气符号
第1章 绪论 图1-20 电磁式继电器结构示意图
第1章 绪论 图1-21 继电器的继电特性
第1章 绪论
图1-22 (a) 型号含义； (b) 电气符号
第1章 绪论
图1-23 空气阻尼式时间继电器的动作原理 (a) 通电延时型； (b) 断电延时型