施耐德PLC从入门到精通

### 施耐德PLC从入门到精通 #### 第一章 PLC基础知识 ##### 1.1 什么是自动控制 **1.1.1 自动控制的定义** 自动控制是指利用电子设备、计算机或其他技术手段来自动调整或维持系统在预定状态下的过程。这种控制过程不需要人工干预就能完成。例如，在自动化生产线中，可以通过传感器检测产品的质量，当检测到不合格产品时，控制系统会自动将该产品从生产线上剔除。 **1.1.2 自动控制系统的组成** 自动控制系统通常由以下几部分组成： 1. **被控对象**：需要被控制的对象或系统，如生产设备、机器等。 2. **传感器**：用于检测被控对象的状态或参数，如温度、压力等。 3. **控制器**：接收传感器信号，并根据预设的控制逻辑处理信号，输出控制命令。 4. **执行器**：根据控制器发出的命令执行相应的动作，如电机、阀门等。 5. **反馈回路**：将执行器的动作结果返回给控制器，形成闭环控制。 #### 1.2 电气控制的基础知识 **1.2.1 自动控制的实现方法** 自动控制可以通过多种方式进行实现，常见的包括： - 继电器控制 - 可编程逻辑控制器(PLC)控制 - 计算机控制 其中，PLC因其灵活性高、可靠性强等特点，在工业自动化领域得到了广泛应用。 **1.2.2 自动控制常用的低压电器的分类和电磁式低压电器的原理** 常用的低压电器可以分为以下几类： 1. **开关电器**：如断路器、接触器等。 2. **保护电器**：如熔断器、热继电器等。 3. **测量电器**：如电流互感器、电压互感器等。 电磁式低压电器的工作原理是通过电磁效应来实现控制。例如，接触器中有一个电磁线圈，当线圈通电后会产生磁场，吸引铁心移动，从而带动触点闭合或断开。 **1.2.3 常用低压电器（接触器、继电器等）的简介** - **接触器**：用于远距离频繁地接通和切断主电路的电器，主要应用于电动机的启动和停止控制。 - **继电器**：是一种用来控制一个电路通断的电器，其特点是输入和输出之间有隔离作用。 #### 1.3 基本电气控制电路 **1.3.1 电气控制电路的定义** 电气控制电路是指用来控制电气设备运行状态的电路，它通过各种控制元件实现对电机等设备的启动、停止、调速等功能。 **1.3.2 电气控制电路的表示方法——电气原理图** 电气原理图是通过符号表示电路中各元器件及其连接关系的图纸，它不考虑实际安装位置，主要用于说明电路的工作原理。 **1.3.3 常用的基本电气控制电路举例说明以及梯形图的概念** 例如，最简单的接触器自锁电路就是一个典型的电气控制电路。梯形图是一种图形化的编程语言，用于PLC编程，易于理解和维护。 **1.3.4 设计电气控制电路的基本规律和电路保护环节** 设计电气控制电路时需要遵循一定的规律，如确保电路的安全性、可靠性和经济性。同时，还需要设置必要的保护环节，如过载保护、短路保护等，以防止电路损坏或事故发生。 #### 1.4 可编程控制器的出现和发展 **1.4.1 继电器接触器控制系统的不足和PLC出现的历史背景** 继电器接触器控制系统虽然简单易懂，但存在接线复杂、可靠性低等问题。为了解决这些问题，20世纪70年代，PLC应运而生，它的出现极大地简化了控制系统的设计和维护。 **1.4.2 PLC的定义和特点** PLC是一种专为工业环境设计的数字运算操作电子系统，用于自动化控制。它的主要特点包括： - 高可靠性 - 编程简单 - 功能强大 - 扩展灵活 - 维护方便 **1.4.3 PLC的应用领域和发展前景** PLC广泛应用于各种工业自动化领域，包括汽车制造、食品加工、石油化工等行业。随着技术的发展，未来的PLC将会更加智能化、网络化。 #### 1.5 可编程控制器的基本结构 **1.5.1 PLC对继电器接触器控制系统的仿真** PLC通过对继电器接触器控制系统的仿真，实现了更高效、更可靠的控制。它通过软件实现逻辑控制，取代了大量的硬连线逻辑。 **1.5.2 PLC的硬件结构和各部分的作用** PLC的硬件主要包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出模块(I/O模块)等。CPU负责执行用户程序；存储器用于存储程序和数据；I/O模块用于连接外部设备。 #### 1.6 可编程控制器的工作原理 **1.6.1 PLC硬件的各个组成部分的协调工作原理** PLC的工作原理基于周期性的扫描机制，即不断地循环执行用户程序，处理输入输出信号。CPU读取输入信号，执行程序中的逻辑运算，然后更新输出信号。 **1.6.2 扫描工作原理** PLC的扫描周期包括几个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。在每个扫描周期中，PLC会依次执行这些步骤。 **1.6.3 PLC对输入、输出I/O点的处理原理** 输入信号通过输入模块采集，输出信号则通过输出模块驱动外部设备。I/O点的数量和类型可以根据具体需求进行配置。 **1.6.4 举例说明PLC如何取代传统的继电器、接触器控制电路** 例如，在一个简单的电动机启动控制电路中，PLC可以替代多个继电器和接触器，只需要编写相应的控制程序即可实现对电动机的精确控制。 **1.6.5 PLC的编程语言** PLC支持多种编程语言，包括梯形图(LD)、指令表(IL)、功能块图(FBD)等。其中，梯形图是最常用的编程语言之一。 #### 1.7 可编程控制器的通信和网络的基本知识 **1.7.1 可编程控制器信息交换的必要性** 为了实现多台PLC之间的数据共享和远程监控，需要建立PLC之间的通信连接。此外，PLC还可以与其他设备或系统进行数据交换。 **1.7.2 可编程控制器信息交换的实现方法——微机数据通信技术** 微机数据通信技术是实现PLC间通信的关键技术之一，包括串行通信、并行通信等方式。 **1.7.3 微机数据通信技术的基础知识和开放系统模型OSI的概念** 微机数据通信涉及数据传输的标准和协议，如RS-232、RS-485等。OSI模型是一个七层的通信模型，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 **1.7.4 数据通信的数据传送方式** 数据通信的数据传送方式包括同步传输和异步传输两种。 **1.7.5 数据通信的常用通信接口和通信物理介质** 常用的通信接口包括RS-232、RS-485等，通信物理介质则包括双绞线、光纤等。 **1.7.6 可编程控制器网络和现场总线** PLC网络通常采用现场总线技术，如PROFIBUS、CANopen等，这些技术使得PLC能够与其他设备进行高速数据交换。 以上内容涵盖了施耐德PLC从入门到精通的PLC基础知识部分，为后续的学习打下了坚实的基础。接下来的章节将进一步深入讲解施耐德PLC的具体型号、选型、安装与接线、编程指令等方面的知识。