电气控制和PLC应用 - 知识点汇总

电气控制与PLC应用_知识点汇总

1、低压电器一般由两个基本部分组成，即感受机构和执行机构。感受机构感受外界信号的变化，做出有规律的反应；而执行机构则根据指令信号，实现电路的通断控制。P8

2、直流电磁机构，由于其铁心不发热、只有线圈发热，所以其铁心通常由整块铸铁铸成，线圈匝数多、导线细，制成细长型，且不设线圈骨架，使线圈与铁心直接接触，便于线圈的散热。P8

3、交流电磁机构，由于其铁心存在磁滞损耗和涡流损耗，其铁心和线圈均发热，所以其铁心通常用硅钢片叠成以减小铁损，而其线圈匝数少、导线粗，制成短粗型，且设有骨架，使铁心与线圈隔离，有利于铁心和线圈的散热。P8

4、在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不采用交流电磁机构。P9

5、直流电磁机构适合于动作频繁的场合，且吸合后电磁吸力大，工作可靠性高。P10

6、当直流电磁机构的励磁线圈断电时，会在励磁线圈中感应生成很大的反电动势，易使线圈电压过高而损坏。为此必须增加线圈放电回路，一般采用反串联二极管并加限流电阻来实现。P10

7、根据电流性质的不同，电弧可分为直流电弧和交流电弧。由于交流电弧有自然过零点，所以容易被熄灭。而直流电弧没有过零点，故电弧不易熄灭。P12

8、电器的主要技术参数指电器的额定值，额定值即电器长期正常工作的使用值。P14

9、通断能力是指在规定的条件下，能在给定的电压下，接通和分断的预期电流值。接通能力是指开关闭合电路不会造成触点熔焊的能力，断开能力是指开关断开时电路能可靠灭弧的能力。P15

10、主令电器是用来接通或断开控制电路，以发布信号或命令来改变控制系统工作状态的电器。主令电器应用十分广泛，种类很多，常用的有按钮、行程开关、万能转换开关和主令控制器等。P16

11、按钮在控制电路中通过手动发出控制信号去控制继电器、接触器或电气联锁电路等，而不是直接控制主电路的通断。控制按钮触点允许通过的电流很小，一般不超过5A。p16

12、复位功能按钮的颜色为蓝。P17

13、在机床行程通过路径上不宜安装直动式行程开关而应选用滚轮式行程开关。P19

14、要对导电材料和非导电材料均能实现可靠检测应选用电容式接近开关。P20

15、容量在10 A以上的接触器都有灭弧装置。P23

16、由于直流接触器线圈通入的是直流电，铁心不会产生涡流和磁滞损耗，所以不会发热，一般用整块钢块制成。P23

17、接触器的额定电压是指主触点的额定电压。常用的额定电压等级分为直流接触器的110v、220 V、440 V、660 V；交流接触器的127 V、220 V、380 V、500 v及660 V。p23

18、当接触器控制电阻性负载时，主触点的额定电流应等于负载的工作电流；当接触器控制电动机时，所选接触器的主触点的额定电流应大于负载电流的1. 5倍。接触器如在频繁起动、制动和频繁正反转的场合下使用，容量应增大一倍以上。P25

19、继电器是一种根据电气量（如电压、电流等）或非电气量（如温度、速度、压力、转速、时间等）的变化接通或断开控制电路的自动切换电器。继电器与接触器的区别：继电器没有主、、辅触点之分，主要用在低电压、小电流的控制电路中，其控制量可以是电气量，也可以是非电气量；而接触器有主、辅触点之分，其中主触点用在高电压、大电流的主电路中，辅助触点用在低电压、小电流的控制电路中，其控制量仅仅是电气量，即电压控制。

20、继电器的种类繁多、应用广泛，按输入信号的不同分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等。P26

21、继电器按工作原理可分为电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等；按用途可分为控制继电器、保护继电器等；按动作时间可分为瞬时继电器、延时继电器等。P26

22、电流继电器是根据输入电流大小而动作的继电器。在使用时电流继电器的线圈串入电路中，以反映电路中电流的变化，其线圈匝数少、导线粗。P26

23、欠电流继电器的吸引线圈吸合电流为线圈额定电流的30% -65%，释放电流为额定电流的10%-20%，用于欠电流保护或控制，如电磁吸盘中的欠电流保护。P26

24、过电流继电器在电路正常工作时不动作，当电流超过某一定值时才动作，整定范围为额定电流的110% -400%，对电路起过电流保护作用。P26

25、电压继电器是根据输入电压大小而动作的继电器。使用时，电压继电器线圈与负载并联，其线圈匝数多而导线细，阻抗大。P26

26、在电路正常工作时，欠电压继电器吸合，当电路电压减小到某一整定值时，欠电压继电器释放，整定范围为额定电压的0. 3 -0.5倍，对电路实现欠电压保护。若整定范围为额定电压的0. 05 -0.25倍，零电压继电器释放，对电路实现零电压保护。P26

27、在电路正常工作时，过电压继电器不动作，当电路电压超过某一整定值时，过电压继电器吸合，整定范围为额定电压的1.05 -1.2倍，对电路实现过电压保护。P26

28、时间继电器的延时方式有通电延时型和断电延时型两种。P27

29、通电延时型接受输入信号后延迟一定时间，输出信号才会发生变化，输入信号消失后，输出瞬时复原；；断电延时型接受输入信号时瞬时产生相应的输出信号，输入信号消失后，需经过一定的延迟时间输出信号才复原。P27

30、时间继电器的种类很多，按其动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式等。目前应用较多的是电子式。P28

31、热继电器利用电流流过发热元件产生热量来使检测元件受热弯曲，当弯曲达到一定程度时，就会推动连杆动作，实现触点的通断，它是一种保护电器。由于发热元件具有热惯性，所以在电路中不能用于瞬时过载保护，更不能用作短路保护。它主要用作电动机的长期过载保护和断相保护，可防止因过热而损坏电动机的绝缘材料。P31

32、过电流继电器和熔断器不能胜任过载保护。P31

33、对于△联结的电动机需采用带断相保护的热继电器。P32

34、通常，当电动机的起动电流为其额定电流的6倍、起动时间不超过6s且很少连续起动时，就可按电动机的额定电流选取热继电器。P33

35、低压断路器俗称为自动空气开关或自动开关。它既有手动开关的功能，又能自动进行失电、欠电压、过载和短路保护。它在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路和欠电压等。低压断路器是低压配电网中一种重要的保护电器，相当于刀开关、熔断器或过电流继电器、热继电器和欠电压继电器的组合。P40

36、断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路、设备正常工作时的电压和电流，一般选择断路器的额定电流大于电动机额定电流的1.3倍。P42

37、电气控制电路图一般有三种：电气原理图、电器元件布置图和电气安装接线图。P44

38、 电气原理图包括所有电器元件的导线部件和接线端点之间的相互关系，不按电器元件的实际位置和实际接线情况来绘制，也不反映电器元件的大小。P44

39、电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。主电路指从电源到电动机绕组大电流过的路径。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，由继电器的线圈和触点、接触器的线圈和辅助触点、按钮、照明灯、变压器等电气元件组成。通常主电路由粗实线表示，画在左边（或上部）；辅助电路用细实线表示，画在右边（或下部）。P44

40、电气原理图中，所有电器的可动部分都应按没有通电和没有外力作用时的初始状态画出。例如继电器、接触器的触点按吸引线圈不通电时的状态画，控制器按手柄处于零位时的状态画，按钮、行程开关等按不受外力作用时的状态画。P44

41、电器元件布置图主要用来表明电器设备或系统中所有电器元件的实际位置，为制造、安装、维护提供必要的资料。P46

42、电气安装接线图用于电气设备和电器元件的安装、配线、维护和检修电器故障。P47

43、交流电源三相：L1 L2 L3 交流设备三相：U V W p47

44、采用接触器自锁控制电路可实现欠电压保护，因为当电源电压低于接触器线圈额定电压的85%时，接触器电磁系统所产生的电磁力克服不了弹簧的反作用力，因而释放，主触点打开，自动切断主电路，达到欠电压保护的作用。P51

45、多地控制控制电路的特点是起动按钮并联在一起，停止按钮串联在一起。P52

46、电动机全压起动是一种简单、经济、可靠的起动方法，但是当电动机容量较大时（大于10Kw），起动电流可达额定电流的4-8倍，电流过大，会对电网产生巨大的冲击，所以一般都采用减压起动。P55

47、所谓减压起动是起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，起动后再将电压恢复到额定值正常运行。电动机的起动转矩与加在定子上的电压的二次方成正比，减压起动时会使起动转矩大大降低，因此减压起动只适用于空载和轻载起动。P55

48、减压起动方式有定子电路串电阻（或电抗）、Y-△转换减压起动、自耦变压器、延边三角形和使用软起动器等多种形式。P55

49、Y-△转换减压起动的优点是星形起动电流降为原来三角形联结直接起动时的1/3，起动电流为电动机额定电流的2倍左右，起动电流特性好、结构简单、价格低。缺点是起动转矩也相应降为原三角形直接起动时的1/3，转矩特性差。此种起动方式适用于电动机空载或轻载起动的场合。P56

50三相异步电动机制动控制分两大类：机械制动和电气制动。机械制动是用机械装置来降低电动机转矩，迫使电动机转速迅速下降。电气制动是当电动机停车时，给电动机加上一个与原来旋转方向相反的制动转矩，迫使电动机转速迅速下降。 P57

51、由于反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全压直接起动时电流的两倍。因此反接制动的特点之一是制动迅速，效果好，但冲击大，通常仅适合于10 kW以下的小容量电动机。P57

52、所谓能耗制动，就是在电动机脱离三相交流电源以后，定子绕组加一个直流电压，即通直流电流，使定子形成一个固定的静止磁场，利用转子旋转惯性切割磁力线产生的感应电流与定子静止磁场的作用产生制动转矩来制动的。P58

53、按时间原则控制的能耗制动，一般适用于负载转速比较稳定的生产机械上。对于那些能够通过传动系统来实现负载速度变换或者加工零件经常变动的生产机械来说，采用速度原则控制的能耗制动比较合适。P60

54、能耗制动比反接制动消耗的能量少，其制动电流也比反接制动电流小得多，与反接制动相比，具有能量消耗小、制动准确、平稳、不会产生有害的反转、对电网的冲击小等优点。 P60

55、两个电压型交流线圈不能串联，否则，总会有一个线圈对应的电器拒绝动作而导致控制系统出错。P67

56、同一电器的触点应尽可能接到电源的同一相上。当同一电器的常开和常闭触点位置靠得很近时，不能分别接在电源的不同相上。P68

57、控制电器的状态用逻辑函数来表示，通过逻辑与、逻辑或、逻辑非的基本运算，得出的运算结果就表明了继电-接触器控制电路的结构。P74

58、电气控制电路的设计方法：经验设计法，逻辑设计法与综合设计法。P70-81

59、以PLC为核心构成的控制系统，其中控制逻辑的改变不取决于硬件电路，而是取决于软件程序。P83

60、S7 – 300 PLC –般有4种工作模式：RUN、RUN-P、STOP、MRES。P87

61、S7 – 300/400 PLC具有3种启动类型：冷启动、暖启动和热启动。P88

62、PLC的循环扫描工作过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。P88

63、PLC被公认为是现代工业自动化三大支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一。P92

64、逻辑块包括组织块( OB)、功能块(FB)、功能(FC)、系统功能块（SFB）和系统功能(SFC)。 P102

65、程序被划分为若干个网络（Network），在梯形图中，每块独立电路就是一个网络，每个网络都有网络编号。如果在一个网络中放置一个以上的独立电路，编译时将会出错。P104

66、硬件组态确定了PLC输入／输出变量的地址，为设计用户程序打下了基础。P106

67、模拟值的平滑处理可以保证得到稳定的模拟信号。所选的平滑等级越高，平滑后的模拟值越稳定，但是测量的快速性越差。P107

68、当我们在计算机上打开STEP 7的SIMATIC管理器窗口时，看到的是离线窗口，是计算机硬盘上的项目信息。P129

69、使用变量表可以在一个画面同时监视、修改和强制用户感兴趣的全部变量。一个项目可以生成多个变量表，以满足不同的调试要求。 P137

70、参考数据通过直观的表格方式显示，可以让用户对程序的调用结构、资源占用等情况有一个清楚的了解。P143

71、S7 -300系统采用模块化结构设计，一个系统包括：电源模块（PS）、中央处理单元（CPU）、信号模块（SM）、通信模块（CP）、接口模块（IM）和功能模块（FM）。P151

72、S7 -300 PLC的机架按功能分为中央机架和扩展机架。一个S7 -300站最多可使用1个中央机架和3个扩展机架，通过接口模块（IM）连接，，将背板总线从上一个机架扩展到下一个机架。P152

73、S7 – 300 CPU按照功能主要分为4种类型：标准型、紧凑型、技术功能型和故障安全型。P153

74、梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。P171

75、S7-300 PLC 编程语言包括LAD、STL、FBD、SCL与SFC等。P171-173

76、在SIMATIC中B#16#、W#16#、DW#16#分别用来表示十六进制字节、字和双字常数。P175

77、十进制数296对应的BCD码为W#16#296。P175

78、STEP 7中定义了4种复合数据类型：ARRAY、STRUCT、STRING和DATE AND TIME。P178

79、S7 – 300 CPU的存储器分为4个基本存储区域：装载存储器、工作存储器、系统存储器和保持存储器。P182

80、S7 -300有两个累加器（ ACCU1和 ACCU2）。P183

81、S7 -300模块的编址：数字I/O模块每个槽划分为4B（等于32个点），模拟量模块每个槽划分为16B（等于8个模拟量通道）。P185

82、S7 – 300 CPU的存储器可以划分为不同的地址区，每个区域可以用位、字节、字、双字来指定大小。P187

83、在LAD表示的触点与线圈中，“1”表示动作或通电，“0”表示未动作或未通电。P192

84、S7-300 指令系统中的RLO 表示逻辑运算结果。P193

85、S7-300 指令系统中的逻辑“与”指令在梯形图里是用串联的触点回路表示的。P194

86、S7-300 指令系统中的取反指令的作用是对逻辑串的RLO值进行取反。P195

87、置位（S）和复位（R）指令根据触发条件（RLO值）来决定线圈的信号状态是否改变。P196

88、S7-300 指令系统中，（R）为复位指令。P196

89、RS触发器为“置位优先”型触发器，当置位信号和复位信号同时为“1”时，触发器最终为置位状态；SR触发器为“复位优先”型触发器，当置位信号和复位信号同时为“1”时，触发器最终为复位状态。P197

90、边沿检测指令用来检测RLO或信号的上升沿和下降沿的变化。P198

91、信号的上升沿是指信号由“0”变为“1”。P198

92、S7-300 指令系统中，RLO上升沿检测指令为（P）。P199

93、S7-300定时器最小时间单元为10ms。P200

94、S7-300定时器位指令中，接通延时定时器线圈用（SD）表示。P200

95、S7-300中的定时器包括脉冲定时器、扩展脉冲定时器、接通延时定时器、保持型接通延时定时器与断电延时定时器。P200

96、接通延时定时器的启动输入端S有一个上升沿时，启动定时器。如果定时器达到指定时间且S的状态仍为“1”，输出端Q的信号状态变为“1”。如果定时器运行期间S的状态从“1”变为“0”，定时器将停止，输出端Q的状态为“0”。P204

97、在工业控制系统中，声光报警是一个重要环节。因为它能够及时提醒工程师系统出现故障。P205

98、保持型接通延时定时器的启动输入端S有一个上升沿时，启动定时器。定时器预定时间结束时，不管S的状态为“0”还是“1”，，输出端Q保持为“1”。如果定时器运行期间S的状态从“0”变为“1”，则定时器将以指定的时间重新启动。P207

99、定时器线圈指令与定时器功能指令的区别是定时器线圈指令不能检测定时当前值。P209

100、S7-300 指令系统中，断电延时定时器线圈指令为（SF）。P210

101、除了西门子PLC定时器以外，还可以使用IEC定时器；IEC定时器分为脉冲IEC定时器、通电延时IEC定时器与断电延时IEC定时器。P213

102、对于LAD形式的通电延时IEC定时器，是用TON指令框来实现的。P214

103、S7-300计数器功能指令分为加计数器、减计数器与加减计数器。P215

104、S_CD的输入S有上升沿时，计数值预置为输入PV的值。如果输入R为“1”，则计数器复位，将计数值设置为“0”。如果CD的输入从“0”变为“1”，并且计数器的值大于“0”，则计数器的值减“1”。P217

105、对于LAD形式的S7-300加减计数器，是用S_CUD指令框来实现的。P218

106、对于LAD形式的IEC加计数器，是用CTU指令框来实现的。P222

107、IEC计数器在START和RUN模式下执行，冷启动时复位。P224

108、装入指令与传送指令用于在存储区与过程输入输出之间，或储存区之间进行交换数据。P224

109、对于LAD及FBD形式的装入与传送，是用MOVE指令框来实现的。P224

110、比较指令用于比较数据的大小，按照所比较的数据类型不同可分为整数比较指令、双精度整数比较指令及实数比较指令三种类型。P226

111、在S7-300 指令系统中，移位指令可分为有符号数移位和无符号数移位两种类型。P229

112、在S7-300 指令系统中，有符号数移位指令包括整形和双整形右移指令。P229

113、在S7-300 指令系统中，无符号数移位指令包括字和双字的左移及右移指令。P229

114、在S7-300 指令系统中，循环指令又分为双字循环左移指令和双字循环右移指令，用于对双字数据进行循环移位。P230

115、在S7-300 指令系统中，字逻辑指令用于对字或双字逐位进行逻辑运算，包括“与”、“或”、“异或”等。P232

116、转换指令用于对数据进行类型转换，它可实现BCD码与整数、整数与长整数、长整数与实数等多种数据转换操作。P234

117、对于LAD形式的7位BCD码转换为32位长整数，是用BCD_DI指令框来实现的。P235

118、工程中经常会遇到数据设定、数据显示的情形，此时就需要通过BCD码与整数或长整数转换指令来实现。P235

119、使用整数的用户程序有时需要执行除法，可能出现结果小于1的情况。由于这些值只能用实数表示，所以需要转换到实数。这时，首先需要把整数转换成双整数。P235

120、对于LAD形式的将32位长整数转换为32位的浮点数，是用DI_R指令框来实现的。P236

121、对于LAD形式的求整数的二进制反码，是用INV_I指令框来实现的。P237

122、在S7-300 指令系统中，数学运算指令总体上可分为两大类：算术运算指令和浮点数运算指令。P237

123、在S7-300 指令系统中，数学运算指令用于完成整数或长整数的加、减、乘、除以及取余等运算。P237

124、对于LAD形式的16位整数相乘，是用MUL_I指令框来实现的。P238

125、对于LAD形式的32位整数相除，是用DIV_DI指令框来实现的。P238

126、对于LAD形式的取32位长整数相除后的余数，是用MOD_DI指令框来实现的。P238

127、在S7-300 指令系统的数学运算指令中，有时会出现运算结果超出指令允许范围的情况，正常允许的范围是：对于整形，结果为-32768到+32767之间；对于长整形，结果为-2147483648到+2147483647之间；当运算结果超出允许范围时，使能输出端ENO置“0”，未超出范围时则置“1”。P239

128、在S7-300 指令系统中，浮点数运算指令用于完成32位浮点数的加、减、乘、除、二次方与二次方根等运算。P239

129、 在S7-300 指令系统中，浮点数运算结果的范围为-3.402823E+38到+3.402824E+38之间。P239

130、 对于LAD形式的32位浮点数减法，是用SUB_R指令框来实现的。P240

131、对于LAD形式的32位浮点数二次方，是用SQR指令框来实现的。P240

132、对于LAD形式的32位浮点数自然指数，是用EXP指令框来实现的。P240

133、在S7-300 指令系统中，跳转指令可分为无条件跳转和条件跳转指令两类。P242

134、库用于存放SIMATIC S7中可多次使用的程序部件。P247

135、如果在S7 Program下的库中存放有用户希望多次调用的块，可节省大量的编程时间并提高效率。P247

136、用户可以将项目中编写的功能或功能块添加进库中，应用于其他项目。P249

137、STEP 7为设计程序提供线性化、模块化和结构化三种编程结构。P251

138、数据块（DB）用来分类存储设备或者生产线中变量的值，也是实现各逻辑块之间数据交换、数据传递和共享数据的重要途径。P272

139、顺序功能图是描述开关量控制系统最佳的图形程序设计方法。P285

140、控制系统故障通常可分为两类：系统故障和过程故障。P304

141、使用重新接线功能可以高效快捷地修改地址。P317

142、远程传送模拟量电压信号时的抗干扰能力很差。P324

143、模拟量电流信号适用于远程传送。P324

144、闭环控制必须保证系统是负反馈，而不是正反馈。如果系统接成了正反馈，将会失控，被控量会往单一方向增大或减小，给系统的安全性带来极大的威胁。P324

145、需要较好的动态品质和较高的稳态精度时，可以选用PI控制方式。P325

146、控制对象的惯性滞后较大时，应选择PJD控制方式。P325

147、PID控制器有4个主要的参数、、、会对系统的动静态性能产生巨大影响。P342

148、小规模控制系统适用于单机或小规模生产过程，以顺序控制为主，信号多为开关量，且IO点数低于128点，精度和响应时间要求不高，一般选用S7 – 200 PLC就可达到控制要求。P357

149、中等规模控制系统适用于复杂逻辑和闭环控制的生产过程，IO点数较多（128点到512点之间），需要完成某些特殊功能，如PID控制等，一般选用S7 – 300 PLC等。P357

150、大规模控制系统适用于大规模过程控制、DCS和工厂自动化网络控制，I/O点数较多（高于512点），被控对象的工艺过程较复杂，对于精度和响应时间要求较高，应选用具有智能控制、高速通信、数据库、函数运算等功能的高档PLC，如S7 -400 PLC等。P358

151、一个完整的控制系统，至少会包括三个部分：控制器、被控对象和监控系统。P358

152、控制系统总的输入、输出点数可以根据实际设备的I/O点汇总，然后另加10% -20%的备用量估算。P360

153、PLC控制系统模模块的电压等级，可根据现场设备与模块间的距离来确定。当外部线路较长时，可选用AC 220V电源；当外部线路较短且控制设备相对较集中时，可选用DC 24V电源。P361

154、数字量输出模块的输出类型。数字量输出有继电器、晶闸管、晶体管三种形式。在通断不频繁的场合应该选用继电器输出；在通断频繁的场合，应该选用晶闸管或晶体管输出，注意晶闸管只能用于交流负载，晶体管只能用于直流负载。P361

155、模拟量信号类型。模拟量信号传输应尽量采用电流型信号传输。因为电压量信号极易引入干扰，一般电压信号仅用于控制设备柜内电位器的设置，或距离较近、电磁环境好的场合。P361

156、程序设计应采用模块化设计方式。要借鉴软件工程中的“高内聚，低耦合”的思想。这样，即便是程序出现了问题，或用户想另增加功能时，也能够很容易地对其进行调整。P362

2016-8-18