电气实训报告

姓名：                    刘增里            

学校：                重庆交通大学          

实训时间：      2013.06.24——2013.07.03    

实训地点：    重庆交通大学四教船舶电气实验室  

指导教师：     唐元春、苏滨、串钢、封晓黎    

一、实训目的

电气实训是职业教育中的重要实践教学环节。它对学生掌握基本的理论知识，运用基本知识，训练基本技能，增强实践能力，对达到职业教育培养目标的要求有着十分重要的意义和作用。而对于我们大三的学生来说，实训的意义更加重大，因为下学期我们就将面临就业问题，它是我们从学校走向社会工作岗位的一个纽带和桥梁，是我们由学生角色向工人角色转换的训练和检验。在将来的就业中，动手能力，实践经验等等都是很重要的。使学生对电气元件及电气技术有一定的感性和理性认识，对电气技术和控制等方面的专业知识做进一步的理解。同时，通过实习得实际生产知识和安装技能，掌握继电器控制线路及其元件的工作原理，电气技术知识及掌握电子线路的基本原理、基本方法。掌握通过电路图安装与调试技术。通过具体的电路图，初步掌握简单电路元件装配、初步的焊接技术及对故障的诊断和排除。培养学生理论联系实际的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强独立工作能力，培养学生团结合作，共同探讨，共同前进。

二、实训内容

（一）、电气工具及电气元件的认识和使用

对万用表、钳形电流表、兆欧表、功率表、钢丝钳、尖嘴钳、剥线钳等工具的认识和使用；

对高压电器：断路器、隔离开关、熔断器等，低压电器：接触器、继电器等的认识和使用

我在这里就着重介绍一下对兆欧表的使用方法和注意事项：

兆欧表在工作时，自身会产生高电压，而被测对象又是电气设备，所以必须正确使用，否则就会造成人身或者设备事故。因此，使用前要做好以下各种准备：

（1）测量前必须将被测设备电源切断，并对地短路放电，决不允许设备带电进行测量，以保证人身和设备的安全；

（2）对可能感应出高电压的设备，必须消除这种可能性后，才能进行测量；

（3）被测物表面要清洁，减少接触电阻，确保测量结果的正确性；

（4）测量前要检查兆欧表是否处于正常工作状态，主要检查其“0”和“∞”两点，即摇动手柄，使电机达到额定转速，兆欧表在短路时应指在“0”位置，开路时应在“∞”位置；

（5）兆欧表使用时应放在平稳、牢固的地方，且远离大的外电流导体和外磁场。 做好上述准备工作后就可以进行测量了，在测量时，还要注意兆欧表的正确接线，否则将引起不必要的误差甚至错误。

注意事项：

（1）兆欧表用接线应用绝缘良好的单根线，并尽可能短些；

（2）摇测过程中不得用手触及被试设备，还要防止外人触及；

（3）禁止在雷电时或有其他感应民产生可能时摇测绝缘；

（4）在测电容器、电缆等大电容设备时，读数后一定要先断开接线后方能停止摇动，否则电容电流将通过表的线圈放电而烧损表计；

（5）摇测，以均匀速度摇动手柄，使转速尽量接近120r/min，由于被测设备有电容等充电现象，因此要摇测1min后再读数。如果摇动手柄后指针即甩到零值，则表示绝缘已经损坏，不能再继续摇，否则将使表内线圈烧坏。 由此可见，要想准确的测量出电气设备等的绝缘电阻，必须对兆欧表进行正确的使用，否则，将失去了测量的准确性和可靠性。

（二）、参观博森电气有限公司

重庆博森电气(集团)有限公司位于重庆市南岸区茶园工业区重庆机电工业园区，系国有独资企业，隶属重庆机电控股集团。以始建于1958年的国家原重点企业重庆电器厂、重庆开关厂于1996年合并组建的重庆博森电气(集团)有限公司，是国家在西南地区最早定点生产高、低压电器、输配电设备及机电控制设备的专业制造企业。

在苏老师和唐老师的带领下我们对博森电气公司进行半天的实地参观，平时所认识各种电气设备都是从书本上学来的，到了博森工厂里面我顿时就明白了理论和实践是存在着不小的差距，通过苏老师对里面的各种设备的实地介绍，再对比着实物来看，我把以前没弄很明白的知识弄清楚了，以前知道的现在印象更加深刻。带着好奇心与浓厚的兴趣我们基本把博森电气参观了一遍，最后我们还去了他们的设计部去感受一下那里不一样的工作环境和氛围。

当然在学习之余我也不忘了拍两张留作纪念。

  

（三）、日光灯的工作原理

1．日光灯的构造

  日光灯电路由灯管、镇流器、启辉器以及电容器等部件组成

（见右图）各部件的结构和工作原理如下。

①灯管

日光灯管是一根玻璃管内壁涂有一层荧光粉（钨酸镁、钨酸钙、硅酸锌等），不同的荧光粉可发出不同颜色的光。灯管内充有稀薄的惰性气体（如氩气） 和水银蒸汽，灯管两端有由钨制成的灯丝，灯丝涂有受热后易于发射电子的氧化物。

当灯丝有电流通过时，使灯管内灯丝发射电子，还可使管内温度升高，水银蒸发。这时，若在灯管的两端加上足够的电压，就会使管内氩气电离，从而使灯管由氩气放电过渡到水银蒸气放电。放电时发出不可见的紫外光线照射在管壁内的荧光粉上面，使灯管发出各种颜色的可见光线。

②镇流器

镇流器是与日光灯管相串联的一个元件，实际上是绕在硅钢片铁心上的电感线圈，其感抗值很大。镇流器的作用是：①限制灯管的电流；②产生足够的自感电动势，使灯管容易放电起燃。镇流器一般有两个出头，但有些镇流器为了在电压不足时容易起燃，就多绕了一个线圈，因此也有四个出头的镇流器。

③启辉器

启辉器是一个小型的辉光管，在小玻璃管内充有氖气，并装有两个电极。其中一个电极是用线膨胀系数不同的两种金属组成（通常称双金属片），冷态时两电极分离，受热时双金属片会因受热而变弯曲，使两电极自动闭合。

④电容器

日光灯电路由于镇流器的电感量大，功率因数很低，在0.5~0.6左右。为了改善线路的功率因数，故要求用户在电源处并联一个适当大小的电容器。

2．日光灯的启辉过程

当接通电源时，由于日常灯没有点亮，电源电全部加在启辉光管的两个电极之间，启辉器内的氩气发生电离。电离的高温使到“U”型电极受热趋于伸直，两电极接触，使电流从电源一端流向镇流器→灯丝→启辉器→灯丝→电源的另一端，形成通路并加热灯丝。灯丝因有电流（称为启辉电流或预热电流）通过而发热，使氧化物发射电子。同时，辉光管两个电极接通时，电极间电压为零，启辉器中的电离现象立即停止，例“U”型金属片因温度下降而复原，两电极离开。在离开的一瞬间，使镇流器流过的电流发生突然变化（突降至零），由于镇流器铁心线圈的高感作用，产生足够高的自感电动势作用于灯管两端。这个感应电压连同电源电压一起加在灯管的两端，使灯管内的惰性气体电离而产生弧光放电。随着管内温度的逐渐升高，水银蒸汽游离，碰撞惰性气体分子放电，当水银蒸汽弧光放电时，就会辐射出不可见的紫外线，紫外线激发灯管内壁的荧光粉后发出可见光。

正常工作时，灯管两端的电压较低（40瓦灯管的两端电压约为110伏，20瓦的灯管约为60伏），此电压不足以使启辉器再次产生辉光放电。因此，启辉器仅在启辉过程中起作用，一旦启辉完成，便处于断开状态。

（四）、对学校实验室模拟船舶电站的参观

这次是封老师带我们参观的，通过参观我对模拟的船舶电站还是有了一定的认识。

“THLCZ-1型船舶电站综合控制实验系统”模拟两台柴电机组的船舶电站，并设有岸电接入、应急发电机组供电及阻感性负载。由两套发电机组、两套机组控制柜和一套实验屏组成。各控制屏上的显示仪表全部采用指针式仪表，并通过I2C与相应的CAN控制器相连，形成了全数字式船舶电站仿真系统。

船舶电网由主配电网和应急配电网组成，主配电网由NO.1、NO.2和轴带发电机供电，应急配电网由应急配电网直接供电，主配电网和应急配电网之间靠联络开关连接，船舶电网正常情况下由主配电网供电，当一台电机输出不够需要并联其他电机，船舶同步发电机组间的并车应满足一定的并车条件，同步发电机理想并车条件应为同步发电机与待并电网的电压一致，同步发电机与待并电网的频率一致，同步发电机与待并电网的相位一致，只有在此情况下，待并机组与电网间不会产生冲击电流，这是并车的理想情况。

当主电网失电后经过一段时间，联络开关断开，应急电机启动供电，应急照明分为大应急照明和小应急照明，大应急照明由应急电机供电，小应急照明由蓄电池供电，当船舶靠岸或者进入船坞修船时，需要用到陆地上的电源，即接用岸电，接通岸电时，一般将船上所有电机全部停机，待相序一致时，合上岸电开关，船上电网由岸电供电。

三、实训结果

通过这次的电气实训，我得到了很大的收获，这些都是平时在课堂理论学习中无法学到的，我主要的收获有以下几点：

1、掌握了几种基本的电工工具的使用，导线与导线的连接方法，导线与接线柱，以及电缆间的连接方法，了解了电路安装中走线、元件布局等基本常识；

2、了解了日光灯电路的基本原理，对电机也有了一定的了解，对控制方面也有了深刻的认识

3、对船舶电站方面也有了一定的了解，对传感器也有了一定的巩固

4、自己对专业相关的软件使用还很欠缺，缺乏练习，缺乏操作的练习。专业知识还不够扎实，知识点的串联有所欠缺，缺乏相关知识的联想，还是需要补充更多的专业知识，把知识扎实一下。

四、实训心得体会

   在实习期间通过理论联系实际，不断的学习和总结经验，巩固了所学的知识，提高了处理实际问题的能力。以前我们学的都是一些理论知识,比较注重理论性，而较少注重我们的动手锻炼，而这一次的实习有不少的东西要我们去想，同时有更多的是要我们去做，好多东西看起来十分简单，但没有亲自去做，就不会懂得理论与实践是有很大区别的，很多简单的东西在实际操作中就是有许多要注意的地方，也与我们的想象不一样，这次的实训就是要我们跨过这道实际和理论之间的鸿沟。理论说的再好，如果不付诸于实际，那一切都是空谈。只有应用于实际中，我们才能了解到两者之间的巨大差异。开始的时候，老师对电路进行介绍，我还以为电气实习非常简单，直至自己动手时才发现，看时容易做时难，人不能轻视任何事。连每一根电线，都得对机器，对工作，对人负责，这也培养了我们的责任感。这次实习还是挺辛苦，重庆的天气依旧这么火爆，在安装过程中我们都遇到了不少困难，理论与实践是有很大区别的，许多事情需要自己去想，只有有了付出，才会得到，有思考，就有收获，就意味着有提高，就增强了实践能力和思维能力。

五、补充说明湿度传感器的工作原理

经过查证得知我们组得到的是一个电阻式湿度传感器。这里用到的湿敏元件是湿敏电阻，湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。

如图为湿度传感器的电路图和实物图

 

对该产品的介绍：

?电压：5V

?输出信号LED指示。

?带有二极管反向保护

?TTL电平输出.

?TTL输出有效电平为低

?电平.驱动能力100MA左右，可直接驱动继电器，蜂鸣器，小风扇，等等。

?模拟输出电压：0-3.5V 

?灵敏度可通过电位器调节 

?当湿度低时候LED点亮输出为低电平，湿度达到设置阀值时候，输出高电平，LED灭。

?板子带有定位孔方便大家安装

?板子大小：31*20 MM

综上湿度传感器的工作原理：当湿度正常时（湿度低），湿式敏感电阻的阻值不会改变，经过后续的处理电路后TTL输出为低电平，即LED灯亮；当湿度变化时（湿度变大），会引起敏感电阻阻值的变化，当湿度达到设定值时，电阻阻值的变化会使得TTL输出为高电平，即LED灯熄灭。通过观看LED灯的通断就可以判断湿度大小。

第二篇：plc电气控制实训报告

目录

目录. 1

前言. 2

1.PLC基础知识. 3

1.1PLC的定义. 3

1.2PLC分类. 3

1.3PLC的基本组成. 4

1.4PLC的工作原理. 8

1.5PLC的特点. 9

1.6PLC的选型方法. 10

2.LC实训任务. 13

2.1 PLC程序设计方法. 13

2.2PLC的技术原理与设计原则. 14

2.3实训课题. 15

2.4任务实施. 15

参考文献. 17

前言

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格便宜的特点

本次实训以PLC和电气控制相结合来实现PLC对电机的控制。在本次实训中，通过对PLC电气控制编程的设计与调试，我们可以对PLC可编程控制技术的设计过程有了更充分的认识。在实训中，使我们对本专业知识又做了一次重新的复习。在实训过程中，通过对大量资料的查询，了解到了很多平时没有接触到的知识。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。

PLC（ZINWELL兆赫电力猫），是利用12M到28M频带范围传输信号的。在发送时，利用OFDM (QAM 8/16/64/256/1024, QPSK, BPSK, ROBO)调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在14M~1G之间。 PLC设备分局端和调制解调器，局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的Internet网。

1.PLC基础知识

1.1PLC的定义

　  早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,PLC自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。

1.2PLC分类

　   可编程序控制器PLC的分类

PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。

1．按结构形式分类

     根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。

    （1）整体式PLC 整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内， 具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。

    （2）模块式PLC   模块式PLC是将PLC各组成部分，分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。

    还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。

    2．按功能分类

    根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。

    （1）低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。

    （2）中档PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。

    （3）高档PLC除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。

3．按I/O点数分类

根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。

(1).小型PLC——I/O点数< 256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量4K字以下。

(2). 中型PLC——I/O点数256～2048点；双CPU，用户存储器容量2～8K

  (3). 大型PLC——I/O点数> 2048点；多CPU，16位、32位处理器，用户存储器容量8～16K

1.3PLC的基本组成

PLC基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口(缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等)、外部设备编程器及电源模块组成，见图1。PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。

1. 中央处理器

中央处理器(CPU)由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。CPU通过数据总线总线、地址总线、控制总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。

小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机，如8031、M68000等，这类芯片价格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微处理器或单片机，如8086、96系列单片机等，这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高；而大型PLC则需采用高速位片式微处理器。

CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务。

2. 存储器

PLC内的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和数据等。

　 1)系统程序存储器

PLC系统程序决定了PLC的基本功能，该部分程序由PLC制造厂家编写并固化在系统程序存储器中，主要有系统管理程序、用户指令解释程序和功能程序与系统程序调用等部分。

系统管理程序主要控制PLC的运行，使PLC按正确的次序工作；用户指令解释程序将PLC的用户指令转换为机器语言指令，传输到CPU内执行；功能程序与系统程序调用则负责调用不同的功能子程序及其管理程序。

系统程序属于需长期保存的重要数据，所以其存储器采用ROM或EPROM。ROM是只读存储器，该存储器只能读出内容，不能写入内容，ROM具有非易失性，即电源断开后仍能保存已存储的内容。

EPEROM为可电擦除只读存储器，须用紫外线照射芯片上的透镜窗口才能擦除已写入内容，可电擦除可编程只读存储器还有E2PROM、FLASH等。

2)用户程序存储器

用户程序存储器用于存放用户载入的PLC应用程序，载入初期的用户程序因需修改与调试，所以称为用户调试程序，存放在可以随机读写操作的随机存取存储器RAM内以方便用户修改与调试。

通过修改与调试后的程序称为用户执行程序，由于不需要再作修改与调试，所以用户执行程序就被固化到EPROM内长期使用。

3)数据存储器

PLC运行过程中需生成或调用中间结果数据(如输入/输出元件的状态数据、定时器、计数器的预置值和当前值等)和组态数据(如输入输出组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等)，这类数据存放在工作数据存储器中，由于工作数据与组态数据不断变化，且不需要长期保存，所以采用随机存取存储器RAM。

RAM是一种高密度、低功耗的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源，一旦断电就可通过锂电池供电，保持RAM中的内容。

3. 接口

输入输出接口是PLC与工业现场控制或检测元件和执行元件连接的接口电路。PLC的输入接口有直流输入、交流输入、交直流输入等类型；输出接口有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出等类型。晶体管和晶闸管输出为无触点输出型电路，晶体管输出型用于高频小功率负载、晶闸管输出型用于高频大功率负载；继电器输出为有触点输出型电路，用于低频负载。

现场控制或检测元件输入给PLC各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量等，通过输入接口电路将这些信号转换成CPU能够接收和处理的信号。输出接口电路将CPU送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器等被控设备的执行元件。

1)输入接口

输入接口用于接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、转换开关、行程开关、继电器触头等开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变换器提供的连续变化的模拟量输入信号。

以图1-1所示的直流输入接口电路为例，R1是限流与分压电阻，R2与C构成滤波电路，滤波后的输入信号经光耦合器T与内部电路耦合。当输入端的按钮SB接通时，光耦合器T导通，直流输入信号被转换成PLC能处理的5V标准信号电平(简称TTL)，同时LED输入指示灯亮，表示信号接通。微电脑输入接口电路一般由寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路组成，这些电路集成在一个芯片上。交流输入与交直流输入接口电路与直流输入接口电路类似。

图1-1直流输入接口电路

滤波电路用以消除输入触头的抖动，光电耦合电路可防止现场的强电干扰进入PLC。由于输入电信号与PLC内部电路之间采用光信号耦合，所以两者在电气上完全隔离，使输入接口具有抗干扰能力。现场的输入信号通过光电耦合后转换为5V的TTL送入输入数据寄存器，再经数据总线传送给CPU。

2)输出接口

输出接口电路向被控对象的各种执行元件输出控制信号。常用执行元件有接触器、电磁阀、调节阀(模拟量)、调速装置(模拟量)、指示灯、数字显示装置和报警装置等。输出接口电路一般由微电脑输出接口电路和功率放大电路组成，与输入接口电路类似，内部电路与输出接口电路之间采用光电耦合器进行抗干扰电隔离。

微电脑输出接口电路一般由输出数据寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路集成在芯片上，CPU通过数据总线将输出信号送到输出数据寄存器中，功率放大电路是为了适应工业控制要求，将微电脑的输出信号放大。

　 3)其它接口

若主机单元的I/O数量不够用，可通过I/O扩展接口电缆与I/O扩展单元(不带CPU)相接进行扩充。　　PLC还常配置连接各种外围设备的接口，可通过电缆实现串行通信、EPROM写入等功能。

4. 编程器

编程器作用是将用户编写的程序下载至PLC的用户程序存储器，并利用编程器检查、修改和调试用户程序，监视用户程序的执行过程，显示PLC状态、内部器件及系统的参数等。

编程器有简易编程器和图形编程器两种。简易编程器体积小，携带方便，但只能用语句形式进行联机编程，适合小型PLC的编程及现场调试。图形编程器既可用语句形式编程，又可用梯形图编程，同时还能进行脱机编程。

目前PLC制造厂家大都开发了计算机辅助PLC编程支持软件，当个人计算机安装了PLC编程支持软件后，可用作图形编程器，进行用户程序的编辑、修改，并通过个人计算机和PLC之间的通信接口实现用户程序的双向传送、监控PLC运行状态等。

5. 电源

PLC的电源将外部供给的交流电转换成供CPU、存储器等所需的直流电，是整个PLC的能源供给中心。PLC大都采用高质量的工作稳定性好、抗干扰能力强的开关稳压电源，许多PLC电源还可向外部提供直流24V稳压电源，用于向输入接口上的接入电气元件供电，从而简化外围配置。

1.4PLC的工作原理

　　一. 扫描技术

　　当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

　　(一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

　　(二) 用户程序执行阶段

　　在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

　　即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

　　在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

　　(三) 输出刷新阶段

　　当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

1.5PLC的特点

一. PLC的特点
1、高可靠性

（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之电气上隔离。

（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.
（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。

（4）采用性能优良的开关电源。

（5）对采用的器件进行严格的筛选。

（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采有效措施，以防止故障扩大。

（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。

2、丰富的I/O接口模块

PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。
    另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。
    3、采用模块化结构

为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
    4、编程简单易学
    PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

5、安装简单，维修方便
    PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。
    由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。

1.6PLC的选型方法

　　因每种品牌配置不一样，所以它的选型方式也有所差异，下面着重介绍大家常用的大众品牌三菱plc的选型方法，大家可以做一个参考来选择使用plc。

　　（一）分析被控对象并提出控制要求

　　 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对三菱PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。

　　（二）如何确定三菱plc的输入/输出设备

　　 根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与三菱PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。

　　（三）如何选择三菱PLC

　　 三菱 PLC选择包括对三菱PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择，详见本章第二节。

　　（四）三菱plc分配I/O点并设计三菱PLC外围硬件线路

　　 1.分配I/O点

　　画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在第2步中进行。

　　2.设计PLC外围硬件线路

　　画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。

　　（五）三菱plc程序设计

　　1. 程序设计

　　根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计三菱PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统指定的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：

1）初始化程序。在三菱PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。

2）检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。

　　3）保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，。

　　2. 程序模拟调试

　　程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。

　　1）硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输入器件等）模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。

　　2）软件模拟法是在三菱PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。

　　（六）三菱plc硬件实施

　　 硬件实施方面主要是进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。主要内容有：

　　1) 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。

　　2)设计系统各部分之间的电气互连图。

　　3)根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。

　　由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此三菱PLC控制系统的设计周期可大大缩短。

　 （七）三菱plc联机调试

　　联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从三菱PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。

　　全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。

2 PLC实训任务

2.1 PLC程序设计方法

　  1、分析控制系统的控制要求

　　熟悉被控对象的工艺要求，确定必须完成的动作及动作完成的顺序，归纳出顺序功能图。

　　2、选择适当类型的PLC

　　根据生产工艺要求，确定I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等），并列出I/O点清单。进行内存容量的估计，适当留有余量。根据经验，对于一般开关量控制系统，用户程序所需存储器的容量等于I/O总数乘以8；对于只有模拟量输入的控制系统，每路模拟量需要100个存储器字；对于既有模拟量输入又有模拟量输出的控制系统，每路模拟量需要200个存储器字。确定机型时，还要结合市场情况，考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定性能价格比好一些的PLC机型。

　　3、硬件设计

　　根据所选用的PLC产品，了解其使用的性能。按随机提供的资料结合实际需求，同时考虑软件编程的情况进行外电路的设计，绘制电气控制系统原理接线图。

　　4、软件设计

　　（1）软件设计的主要任务是根据控制系统要求将顺序功能图转换为梯形图，在程序设计的时候最好将使用的软元件（如内部继电器、定时器、计数器等）列表，标明用途，以便于程序设计、调试和系统运行维护、检修时查阅。

　　（2）模拟调试。将设计好的程序下载到PLC主单元中。由外接信号源加入测试信号，可用按钮或小开关模拟输入信号，用指示灯模拟负载，通过各种指示灯的亮暗情况了解程序运行的情况，观察输入/输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，并及时修改和调整程序，直到满足设计要求为止。

　　5、现场调试

在模拟调试合格的前提下，将PLC与现场设备连接。现场调试前要全面检查整个PLC控制系统，包括电源、接地线、设备连接线、I/O连线等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下才可送电。将PLC的工作方式置为“RUN”。反复调试，消除可能出现的问题。当试运一定时间且系统运行正常后，可将程序固化在具有长久记忆功能的存储器中，做好备份。

2.2PLC的技术原理与设计原则

1.PLC的技术原理

PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M~45M之间。PLC设备分局端和调制解调器，局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的Internet。

2.PLC的设计原则

任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

（1）. 最大限度地满足被控对象的控制要求

充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。

（2）. 保证PLC控制系统安全可靠

保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。

（3）. 力求简单、经济、使用及维修方便

 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。

（4）. 适应发展的需要

由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。

2.3实训课题

1.试题名称：用PLC设计“普通机床的电气控制系统”

控制要求：

（1）工作时应先起动润滑油泵电动机M1，经过延时3s后，主轴电机M2自行起动；

（2）等M1和M2启动，装好工件后，允许起动、停止工作台进给电动机M3；

（3）待加工结束，停止进给电动机M3后，按停止按钮，主轴电机M2经延时2s后，润滑油泵电动机M1自动停止；

（4）润滑或主轴因故障停车时，进给均应自动停车，并有相应的故障显示及报警功能；

（5）有紧急停车功能。

2.操作技能实训要求

（1）画出主电路控制接线图；

（2）写出PLC的I/O接口分配地址表，画出PLC的I/O接口分配接线图；

（3）设计PLC控制梯形图；

（4）完成系统接线；

（5）输入PLC控制程序（图中软元件要有注释）；

（6）用软件仿真调试；

（7）调试运行，直至满足控制要求。

2.4任务实施

1.PLC的电路控制接线与I/O接口图

2.PLC的梯形图

参考文献

1.《电气控制与可编程控制技术》，孙文志，煤炭工业出版社，2006.12.

2.编程序控制器　原理.应用.网络》，许世许，中国科技大学出版社.

3.《PLC变成及应用》，廖长初，机械工业出版社，2008.1.1.