西門子PLC模塊6ES7317-7TK10-0AB0

1. 電器控制系統的組成

通過第一章的學習可知，任何一個電器控制系統，都是由輸入部分、輸出部分和控制部分組成，如圖1所示。

圖1  電器控制系統的組成

其中輸入部分是由各種輸入設備，如按鈕、位置開關及傳感器等組成；控制部分是按照控制要求設計的，由若干繼電器及觸點構成的具有一定邏輯功能的控制電路；輸出部分是由各種輸出設備，如接觸器、電磁閥、指示燈等執行元件組成。電器控制系統是根據操作指令及被控對象發出的信號，由控制電路按規定的動作要求決定執行什么動作或動作的順序，然后驅動輸出設備去實現各種操作。由于控制電路是采用硬接線將各種繼電器及觸點按一定的要求連接而成，所以接線復雜且故障點多，同時不易靈活改變。

2. PLC控制系統的組成

由PLC構成的控制系統也是由輸入、輸出和控制三部分組成，如圖2所示。

圖2 PLC控制系統的組成

從圖中可以看出，PLC控制系統的輸入、輸出部分和電器控制系統的輸入、輸出部分基本相同，但控制部分是采用“可編程”的PLC，而不是實際的繼電器線路。因此，PLC控制系統可以方便地通過改變用戶程序，以實現各種控制功能，從根本上解決了電器控制系統控制電路難以改變的問題。同時，PLC控制系統不僅能實現邏輯運算，還具有數值運算及過程控制等復雜的控制功能

上世紀60年代，計算機技術已開始應用于工業控制了。但由于計算機技術本身的復雜

性，編程難度高、難以適應惡劣的工業環境以及價格昂貴等原因，未能在工業控制中廣泛應用。當時的工業控制，主要還是以繼電—接觸器組成控制系統。

1968年，美國最大的汽車制造商——通用汽車制造公司（GM），為適應汽車型號的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業控制器，以盡可能減少重新設計和更換繼電器控制系統的硬件及接線、減少時間，降低成本。因而設想把計算機的完備功能、靈活及通用等優點和繼電器控制系統的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優點結合起來，制成一種適合于工業環境的通用控制裝置，并把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，用 “面向控制過程，面向對象”的“自然語言”進行編程，使不熟悉計算機的人也能方便地使用。即：

硬件： 減少

軟件： 靈活 簡單

針對上述設想，通用汽車公司提出了這種新型控制器所必須具備條件(有名的“GM10條” )：

1 編程簡單，可在現場修改程序序

2 維護方便，最好是插件式

3 可靠性高于繼電器控制柜

4 體積小于繼電器控制柜

5 可將數據直接送入管理計算機

6 在成本上可與繼電器控制柜競爭                    

7輸入可以是交流115V

8輸出可以是交流115V，2A以上，可直接驅動電磁閥

9 在擴展時，原有系統只要很小變更

10 用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K

1969年，美國數字設備公司（GEC）首先研制成功第一臺可編程序控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用成功，從而開創了工業控制的新局面。

接著，美國國MODICON公司也開發出可編程序控制器084。

1971年，日本從美國引進了這項新技術，很快研制出了日本第一臺可編程序控制器DSC-8。1973年，西歐國家也研制出了他們的第一臺可編程序控制器。我國從1974年開始研制，1977年開始工業應用。早期的可編程序控制器是為取代繼電器控制線路、存儲程序指令、完成順序控制而設計的。主要用于：1. 邏輯運算  2. 計時，計數等順序控制，均屬開關量控制。所以，通常稱為可編程序邏輯控制器（PLC—Programmable Logic Controller）。  進入70年代，隨著微電子技術的發展，PLC采用了通用微處理器，這種控制器就不再局限于當初的邏輯運算了，功能不斷增強。因此，實際上應稱之為PC——可編程序控制器。

至80年代，隨大規模和超大規模集成電路等微電子技術的發展，以16位和32位微處理器構成的微機化PC得到了驚人的發展。使PC在概念、設計、性能、價格以及應用等方面都有了新的突破。不僅控制功能增強，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠程I/O和通信網絡、數據處理以及圖象顯示的發展，使PC向用于連續生產過程控制的方向發展，成為實現工業生產自動化的一大支柱

1．問題的提出：水塔的作用是通過水泵把地下水抽壓到塔頂的水塔內儲存，以保證供水系統有一定的壓力。如圖1-1所示。

2．問題的解決：水泵通常采用籠型三相交流異步電動機拖動。所以，水塔的控制實際上就是三相異步電動機的控制。方法有人工控制和自動控制。

首先介紹的水塔控制方法——人工控制。

3．控制原理圖  圖1-2（a）和（b）分別為閘刀開關（或鐵殼開關）和低壓斷路器控制的水泵控制原理圖。由于閘刀開關和低壓斷路器通斷電源需人工操作，所以該電路稱水塔供水的人工控制，（c）為控制元件和交流電動機的實物圖,

4．控制原理與特點說明

（1）原理圖只是表示各電器元件之間的邏輯關系。如將刀開關或斷路器處于合閘位置，籠型三相交流異步電動機就接通三相電源，電動機起動運行；操作該開關使其斷開，水泵就停止運行，不畫實物而是用國家標準規定的符號表示器件名稱。

（2)電器元件之間通過導線接通電源，控制三相交流異步電動機運轉。同一電器元件應根據不同的控制對象（三相交流異步電動機）、應用場合選擇其大小、顏色、極數等參數。

（3）水泵抽水只要單方向旋轉，所以電動機是單向運行，但應選好電動機的轉向與水泵要求的轉向一致。

（4）實現一個控制目標（如水泵電動機單方向旋轉），可以選擇不同的電器元件和控制電路，但一些輔助功能不一樣。a圖具有短路保護功能，可防止因電動機或電線出現相間短路或對地短路時造成對電源等電器的損害。b圖除了有短路保護功能外，還有過載保護功能，后者可防止因水泵卡住或因欠壓導致過載等故障造成損壞電動機的事故。如果需要有漏電保護功能，則要用帶漏電保護功能的斷路器。

（5）a圖在電網失壓后會發生自起動，可能引起不良后果。b圖用了帶失壓保護的斷路器在發生失壓和欠壓時，電路不會自起動，避免電動機或負載對人的傷害。

（6）水泵電機的起動和停止都必須人工手動操作，不能排除由于沒有及時關機、開機而造成水塔溢水和供水系統停水的可能