模块一 基础知识(S7-200 PLC综合训练)

总目录下页上页S7-200PLC

综合训练

总目录下页上页选择西门子S7-200 PLC 为主要机型，将PLC 应用中的典型工作任务提炼为十九个教学项目，以项目为载体，以工作过程为导向，遵循“从完成简单工作任务到完成复杂工作任务”的能力形成规律，注重过程性知识讲解，适度介绍概念和原理，通过一系列项目的学习与训练，使学生逐步掌握S7-200PLC 的基础知识、基本应用、典型应用和拓展应用，增强团队协作意识，强化职业素养，培养PLC 实际动手能力和实践创新能力。

在本课程开设之前，已学过电工基础或电机拖动等相关课程，项目一（常用低压电器）和项目二（基本电器控制电路）的内容的学生有侧重地复习。

模块一基础知识

项目一常用低压电器的认识

项目二基本电气控制电路

项目三PLC的认识

项目四S7-200 PLC的认识

项目五STEP7-Micro/WIN32编程软件使用

模块二PLC的基本应用

项目六三相异步电动机的单向点动与自锁混合控制项目七三相异步电动机Y/△降压启动的控制

项目八三相异步电动机的正、反转运行控制

项目九三相步进电动机的运行控制

总目录

上页

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总目录下页上页模块三PLC 的典型应用

项目十交通信号灯的控制

项目十一停车场管理

项目十二剪板机的运行控制

项目十三彩灯的循环控制

模块四PLC 的拓展应用

项目十四简单电梯的控制

项目十五电梯控制的MCGS 组态应用

项目十六水位控制的MCGS 组态应用

项目十七基于高速脉冲输出指令的步进电动机控制项目十八锅炉的温度控制项目十九西门子PLC 的网络通信

总目录下页上页模块一基础知识

项目一常用低压电器的认识

一、项目目标

了解常用低压电器的功能、技术参数、图形文字符号，掌握其选用方法。

二、学习目标

1.理解常用低压电器的原理；

2.了解常用低压电器的作用与分类；

3. 熟练掌握常用低压电器的图形符号和文字符号；

4. 掌握常用低压电器的选用方法。

总目录下页上页三、相关知识

电器是根据外界特定的信号和要求自动或手动接通或断开电路，断续或连续改变电路参数，实现对电路或非电对象的接通、切断、保护、控制、调节等作用的设备。

（一）电器的分类

1．按工作电压等级分类

（1）高压电器用于交流电压1200V 、直流电压1500V 及以上电路中的电器。

（2）低压电器用于交流50Hz(或60Hz)，额定电压为

1200V 以下；直流额定电压1500V 及以下的电路中的电器。

2．按动作原理分类

（1）手动电器用手或依靠机械力进行操作的电器

（2）自动电器借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器

总目录下页上页3．按用途分类

（1）控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器

（2）主令电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器

（3）保护电器用于保护电路及用电设备的电器

（4）执行电器指用于完成某种动作或传动功能的电器

（5）配电电器用于电能的输送和分配的电器，也有人把主令电器、执行电器归入控制电器。

4．按工作原理分类

（1）电磁式电器依据电磁感应原理来工作，如接触器、各种类型的电磁式继电器等。

（2）非电量控制电器依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、温度继电器等。

总目录下页上页（二）电器的作用

低压电器能够依据操作信号或外界现场信号的要求，自动或手动地改变电路的状态、参数，实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节等。低压电器的作用有：

1.控制作用

2. 保护作用能根据设备的特点，对设备、环境、以及人身实行自动保护。

3. 测量作用

4. 调节作用低压电器可对一些电量和非电量进行调整，以满足用户的要求，如柴油机油门的调整、房间温湿度的调节、照度的自动调节等。

总目录下页上页（三）接触器

接触器，是一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。它还具有低电压释放保护功能，接触器具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。按照所控制电路的种类，接触器可分为交流接触器和直流接触器两大类。

总目录下页上页1-主触点2-常闭辅助触点

3-常开辅助触点4-动铁心

5-线圈

6-静铁心7-灭弧罩

8-弹簧

电磁接触器结构示意图电磁机构：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作.

触点：接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。

灭弧装置：熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。

其它：包括释放弹簧机构、支架与底座等。动铁心（衔铁）静铁心电磁线圈 按所控制电路?主触点?辅助触点 按原始状态?常开触点?常闭触点 灭弧罩 灭弧栅 磁吹灭弧装

置

总目录下页上页（2）工作原理：

当电磁线圈通电后，

线圈电流产生磁场，

使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，常开触点断开，常闭触点闭合。

总目录下页上页（3）分类

交流接触器的种类很多，其分类方法也不尽相同。按照一般的分类方法，大致有以下几种。

①按主触点极数分，可分为单极、双极、三极、四极和五极接触器。

②按灭弧介质分，可分为空气式接触器、真空式接触器等。

③按有无触点分，可分为有触点接触器和无触点接触器。常见的接触器多为有触点接触器，而无触点接触器属于电子技术应用的产物，一般采用晶闸管作为回路的通断元件。由于可控硅导通时所需的触发电压很小，而且回路通断时无火花产生，因而可用于高操作频率的设备和易燃、易爆、无噪声的场合。

总目录下页上页（4）基本参数

①额定电压指主触点额定工作电压，应等于负载的额定电压。

②额定电流接触器触点在额定工作条件下的电流值。③通断能力可分为最大接通电流和最大分断电流。④动作值可分为吸合电压和释放电压。

⑤吸引线圈额定电压

⑥操作频率接触器在吸合瞬间，吸引线圈需消耗比额定电流大5～7倍的电流，如果操作频率过高，则会使线圈严重发热，直接影响接触器的正常使用。为此，规定了接触器的允许操作频率，一般为每小时允许操作次数的最大值。

⑦寿命包括电寿命和机械寿命。目前接触器的机械寿命已达一千万次以上，电气寿命约是机械寿命的5%～20％。

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下页上页2.直流接触器

直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同，在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等部分组成。

3.接触器的符号与型号说明

（1）接触器的文字符号为KM 。

图1-2 接触器的图形符号

（2）接触器的型号说明

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下页上页图1-3 交流接触器型号图1-4 直流接触器型号

总目录下页上页选择接触器主要考虑的因素：

接触器的使用类别应与负载性质相一致

●控制交流负载应选用交流接触器

●控制直流负载则选用直流接触器

主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压 主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流

接触器主触点的额完工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变

吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致

●接触器在线圈额定电压85％及以上时应能可靠地吸合主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要

总目录下页上页用于控制与保护电路中作信号转换用的电器。具有输入电路（感应元件）和输出电路（执行元件），当感应元件中的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路。继电器用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。

继电特性曲线：继电器的重要参数： 返回系数：k ＝x 1/ x 2●释放弹簧的松紧程度●铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄

吸合时间：

线圈接受电信号到衔铁完全吸台所需的时

间

释放时间：

线圈失电到衔铁完全释放所需的时间x 2：继电器吸合值x 1：继电器释放值

常用继电器：电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间

继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器等。

（四）继电器

总目录下页上页电流继电器：根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器 过电流继电器：当电路发生短路及过流时立即将电路切断

●线圈电流小于整定电流时，继电器不动作●线圈电流超过整定电流时，继电器才动作●动作电流整定范围：交流为(110％～350％)I N ，直流为(70％～300％)I N 欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断

●线圈电流大于或等于整定电流时，继电器吸合●线圈电流低于整定电流时，继电器释放

●动作电流整定范围：吸合电流为(30％～50％)I N 释放电流为(10％～20％)I N ●一般自动复位

电压继电器：根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器 过电压继电器：动作电压整定范围为(105％～120％)U N 欠电流继电器：吸合电压调整范围为(30％～50％)U N 释放电压调整范围为(7％～20％)U N

总目录下页上页中间继电器：

本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。 触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。 小容量的接触器：

电动机额定电流不超过5A的电气控制系统，可代替接触器来控制。

中间继电器的作用：

当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用。

触点数量较多，能够将一个输入信号变成多个输出信号。当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。

总目录下页上页固态继电器：由固体半导体元件组成的无触点开关器件。 优点：工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、无火花、无动作噪音和使用方便等。

缺点：过载能力低，易受温度和辐射影响，通断阻抗比小。 应用：有逐步取代传统电磁继电器的趋势，还可应用于计算机的输入输出接口、外围和终端设备等传统电磁继电器无法应用的领域。

四端有源器件：两个输入控制端，两个输出受控端。施加输入信号后，其输出呈导通状态，无信号时输出呈阻断状态。 耐高压的光电耦合：实现输入和输出之间的电气隔离。 直流固态继电器：输出采用晶体管。

交流固态继电器：输出采用晶闸管。

主要参数：输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、输出漏电流等。

总目录下页上页时间继电器：继电器感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。

类型：通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电）延时

触点：常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、常闭延时闭合 空气阻尼式：

●包括电磁机构、工作触点及气室三部分，靠空气阻尼作用实现延时。●延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命长。●延时时间有0.4～180s和0.4～60s两种规格。

电动式：

●包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机构。●延时时间长，可达数十小时，延时精度高。

●结构复杂，体积较大。

电子式：

●数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器及执行机构。

●延时时间长、调节方便、精度高、应用广。

●可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电器。

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