1、制作 王利伟,传感器与PLC编程技术,江苏省靖江市中等专业学校,第一章 传感器的基础知识,传感器的概念和基本组成传感器的分类及其特性参数传感器的发展趋势及其在数控机床中的应用工业控制中常用的传感器,传感器的概念传感器的基本组成,1. 1 传感器的概念和基本组成,传感器的概念,能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。,传感器的基本组成,传感器的基本组成,敏感元件 指传感器中能直接感受（或响应）与检测出被测对象的待测信息（非电量）的原件，如机械类传感器中的弹性原件。传感元件 指传感器能将敏感元件所感受（或响应）的信息转换成电信号的部分例如：应
2、变式压力传感器由弹性膜片和电阻应变片组成，其中电阻应变片就是转换原件。 值得注意的是有些传感器的敏感元件和转换原件是二者合一的。例如：热电偶、压力晶体、光电器件。,1. 2 传感器的分类及其特征参数,传感器的分类传感器的特征参数,传感器的分类,电阻式传感器电容式传感器电感式传感器光电式传感器压电式传感器光栅传感器电化学式传感器,传感器的参数特征,静态特性和动态特性静态特性是指传感器转换的被测量数值处在稳定状态时，传感器的输出与输入的关系。静态特征的主要技术指标(灵敏度、线性度、迟滞、重复性）,1. 3 传感器的发展趋势 及其在数控机床中的应用,传感器的发展方向传感器在数控机床中的应用,传感器的
3、发展方向,采用新材料和探究新理论来发展传感器发展数字式和智能型传感器采用新技术、新工艺向小型化、集成化方向发展发展“仿生传感器”开发研制高性能的敏感元件,传感器在数控机床中的应用,环境量的测量位置量的测量力和加速度的测量机械位移、角位移的测量,1. 4 工业控制中常用的传感器,电阻式传感器电容式传感器 电感式传感器,电阻式传感器,电阻应变式传感器 应变效应 电阻应变式传感器的工作原理 电阻应变式传感器的测量电路热电阻和热敏电阻传感器 热敏电阻效应 热电阻传感器 热敏电阻传感器,电容式传感器,电容式传感器的概念和特点电容式传感器工作原理、类型和结构电容式传感器应用,电感式传感器,电感式传感器概念
4、和特点电感式传感器分类自感式传感器结构、工作原理和应用差动变压器式传感器结构、工作原理和应用电涡流式传感器结构、工作原理和应用,第二章 数控机床中常用的传感器,旋转编码器霍尔传感器旋转变压器感应同步器光栅位移传感器 磁栅位移传感器,接触式码盘光电式编码器 光电式编码器的结构 光电式编码器的工作原理电磁式编码器,2. 1 旋转编码器,2. 2 霍尔传感器,霍尔元件的结构及工作原理 霍尔元件的主要特性霍尔传感器 霍尔传感器在数控机床上的应用,霍尔元件的主要特性,（1）输入电阻Ri和输出电阻Ro（2）额定控制电流IM（3）灵敏度KH（4）最大磁感应强度BM（5）不等位电势（6）霍尔电势的温度系数,霍
5、尔传感器在数控机床上的应用,应用实例一 : 数控车床电动刀架上的应用应用实例二 : 数控铣床或加工中心主轴准停装置,2. 3 旋转变压器,旋转变压器的概念和结构旋转变压器的工作原理旋转变压器在数控机床中的应用,2. 4 感应同步器,感应同步器的概念和结构感应同步器的工作原理感应同步器的信号处理方式感应同步器在数控机床中的应用感应同步器的安装要求,2. 5 光栅位移传感器,光栅位移传感器的概念和结构直线型透射光栅位移传感器的工作原理细分和辨向技术光栅位移传感器在数控机床中的应用光栅位移传感器的安装要求,2. 6 磁栅位移传感器,直线型磁栅位移传感器的组成和结构直线型磁栅位移传感器的工作原理直线型
6、磁栅位移传感器的安装要求,第3章 传感器综合实验,光电式旋转编码器实验开关型霍尔传感器实验,实验目的实验设备实验原理实验步骤,3. 1 光电式旋转编码器实验,实验目的,熟悉光电式旋转编码器的工作原理熟悉光电式旋转编码器在数控机床中的作用培养学生综合运用知识的能力和动手能力,实验设备,带有差分式光电旋转编码器的经济型数控车床1台，24V直流稳压电源，双踪示波1台，导线、工具若干。,实验原理,光电式旋转编码器的测速原理光电式旋转编码器的接线,实验步骤,1.打开经济型数控车床主轴箱的侧盖，观察光电式旋转编码器；2.拆卸和安装经济型数控车床上的光电式旋转编码器 ；3.观察波形；4.计算出转速。,3.
7、2 开关型霍尔传感器实验,实验目的实验设备实验原理实验步骤,实验目的,熟悉霍尔接近开关传感器的工作原理；了解数控机床4工位电动刀架的自动换刀原理和霍尔接近开关传感器的接线（数控机床上有6工位电动刀架也可以）；培养学生综合运用知识的能力和动手能力 。,实验设备,带有开关型霍尔传感器的经济型数控车床1台，万用表1只，螺丝刀等工具若干。,实验原理,工位电动刀架的自动换刀原理霍尔接近开关传感器的接线,实验步骤,1.观察发讯盘中的霍尔接近开关传感器 ；2.检查线路；3.手动换刀，填表32；4.将磁铁极性反向，重复上一步骤。,第四章 PLC基础知识,PLC概述 PLC编程语言和格式 三菱FX2N系列PLC
8、的重要软元件常用的基本编程指令 三菱FXGP / WIN-C编程软件的使用,PLC的概念及其主要特点PLC基本单元的型号及其组成 PLC的基本结构 PLC的工作原理和工作方式 PLC的性能指标 PLC在数控机床中的作用,4. 1 PLC概述,PLC的概念,一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用一种可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充功能的原则设计。,PLC具有以下主要特点,1
9、可靠性高、抗干扰能力强； 2用户应用控制程序可变、柔性强； 3系统扩充方便、组合灵活； 4编程简单、易学易用； 5功能完善、I/O接口丰富，能适应不同 要求、不同场合的控制； 6安装简单、维修方便； 7系统设计、调试时间短。,PLC基本单元的型号及其组成,PLC基本单元的型号 PLC基本单元的组成 PLC基本单元的输入、输出端子 （AC电源、DC输入型）,PLC的基本结构,PLC的工作原理和工作方式,PLC的工作原理PLC的工作方式,PLC的性能指标,输入/输出点数扫描速度内存容量指令功能内部寄存器特殊功能模块,PLC在数控机床中的应用,“内装型”PLC“独立型”PLC,4. 2 PLC编程语
10、言和格式,PLC常用的编程语言是梯形图语言，除此之外，还有指令表语言、流程图语言和布尔代数语言等。梯形图是一种采用常开触点、常闭触点、线圈和功能块等构成的图形语言。编写梯形图的基本规则。,4.3 三菱FX2N系列PLC的重要软元件,输入继电器输出继电器辅助继电器计时器计数器数据寄存器常数寄存器,4.4 常用的基本编程指令,1LD、LDI、OUT指令2AND、ANI指令3OR、ORI指令4ORB指令5ANB指令6MPS、MRD、MPP指令7SET、RST指令8对应计数器软元件的OUT、RST指令9对应计时器软元件的OUT、RST指令10脉冲输出PLSY指令11END指令,4.5 三菱FXGP /
11、 WIN-C编程软件的使用,程序输入程序编辑程序管理 运行监控 通信参数设置,程序输入,基本操作步骤,程序编辑,1剪切2拷贝3粘贴4行删除5删除6行插入7块选择,程序管理,1建立新文件2打开3保存4打印5页面设置,运行监控,1程序传送2寄存器传送3元件监控,通信参数设置,1串口设置2端口设置,第五章 PLC编程训练,编程基础知识 数控机床中典型的PLC应用程序 编程举例,编程的步骤编程的基本原则和技巧,5. 1 编程基础知识,编程的步骤,程序设计阶段程序调试阶段,编程的基本原则和技巧,编程的基本原则 编程的技巧,编程的基本原则,进行梯形图设计时，外部输入/输出继电器、内部继电器、定时器、计数器
12、等元件触点可多次重复使用。梯形图每一行都是从左母线开始的，而且输出线圈接在最右边，其输入触点不能放在输出线圈的右边。输出线圈不能直接与左母线连接，可以通过一个程序中不使用的内部继电器的常闭触点或特殊内部继电器R9010（常闭触点）与左母线连接。在同一程序中，同一编号的输出线圈被使用两次，称为重复输出，一般应避免这种使用方式。因为如果这样使用，则后面的输出线圈状态被输出，而前面的输出线圈状态无效。在运行梯形图程序时，其执行顺序是从左到右、从上到下，编程时也要遵循。在梯形图中串联或并联的触点个数没有限制，可以有无数个。多个输出线圈可以并联输出，但不可以串联输出。,编程的技巧,应把串联触点较多的电路
13、编制在梯形图的上方。应把并联触点较多的电路放在梯形图的最左边。对于并联输出电路，无触点的分支放在上方较好。如果两个触点之间有输出线圈，应对其优先编程。,5.2 数控机床中典型的PLC应用程序,启动和自锁程序互锁程序延时接通程序延时断开程序报警程序,5. 3 编程举例,信号灯控制 Y降压启动控制运料小车控制,1控制要求 2I/O分配表 3软元件选择 4梯形图程序,第六章 PLC 综合实验,PLC控制系统的建立与调试 双速电机PLC控制 步进电机PLC控制 数控机床液压尾座PLC控制,实验目的实验设备实验内容实验要求实验步骤,6. 1 PLC控制系统的建立与调试,实验目的,熟悉PLC与计算机的连接
14、及常用的通信方法；熟悉程序的模拟调试方法；以Y降压启动控制为例，进一步提高PLC编程能力；熟悉PLC控制系统建立的步骤。,实验设备,三相异步电机1台，接触器2个，热电器1个，按钮开关若干，导线若干，继电器型PLC 1台，保险丝若干，计算机1台，通信电缆1根。,实验内容,1PLC与计算机的连接及通信2程序模拟调试3PLC控制系统的建立,实验要求,1掌握建立PLC与计算机的通信联系及其 基本操作。2以Y 降压启动控制为例，应用PLC 技术进行Y降压启动控制操作。,实验步骤,1 PLC与计算机的连接及通信。2进行程序模拟调试3进行现场调试4建立PLC控制系统,6.2 双速电机PLC控制,实验目的实验
15、设备实验要求实验步骤,实验目的,进一步熟悉双速电机的控制；进一步提高PLC编程能力；进一步熟悉建立PLC控制系统的步骤；培养综合运用知识的能力和动手能力。,实验设备,双速电机1台，接触器3个，热继电器1个，按钮开关若干，导线若干，继电器型PLC1台，保险丝若干，计算机1台，通信电缆1根。,实验要求,按下低速启动信号按钮SB1，电机低速运转；按下高速启动信号按钮SB2，电机高速运转；按下停止按钮SB0，电机停止运转。,实验步骤,1编制梯形图程序。2进行程序模拟调试。3建立PLC控制系统。 主电路安装； PLC输入、输出端子接线。4进行现场调试。,6.3 步进电机PLC控制,实验目的实验设备实验原
16、理实验要求实验步骤,实验目的,熟悉步进电机控制刀架或工作台的工作原理及控制方法；熟悉由步进电机驱动器组成的驱动系统的建立及其控制；培养综合运用知识的能力和动手能力。,实验设备,晶体管型PLC 1台，计算机1台，通信电缆1根，步进电机1台，步进电机驱动器1台，滚珠丝杠1根，按钮开关若干，导线若干，24V直流电源，2k电阻2只。设备的具体型号各学校可根据自己的实际情况进行选择。,实验原理,1步进电机的控制原理2PLC与步进电机驱动器组成的驱动系统3I/O分配表4PLC输入、输出端子接线,实验要求,按下启动信号按钮SB1，工作台从左侧起，以300 mm/秒向120mm，再以10 mm/秒向左移动30
17、 mm；按下停止按钮SB0，工作台停止移动。,实验步骤,1编制梯形图程序。2进行程序模拟调试。3建立PLC与步进电机驱动器组成的驱动 系统。4进行现场调试。,6.4 数控机床液压尾座PLC控制,实验目的实验设备气动控制回路图实验要求实验步骤,实验目的,熟悉数控车床尾座套筒的控制原理；熟悉PLC液压或气动控制系统的建立及其控制；培养综合运用知识的能力和动手能力。,实验设备,气缸1只，压力继电器1只，节流阀1只，三位四通电磁换向阀1只，气动调理装置1套，气源，气管若干，按钮开关2个，限位开关2个，指示灯2个，导线若干，继电器型PLC 1台。,气动控制回路,实验要求,按下向前开关SB1，气缸杆伸出，夹紧工件，夹紧压力由压力开关B1设定；松开SB1后，夹紧保持；按下向后开关SB2，气缸杆返回，松开工件；压下向前限位开关S1或向后限位开关S2，相应报警指示灯H1或H2亮。,实验步骤,1编制梯形图程序。2进行程序模拟调试。3建立PLC气动控制系统。4进行调试与试运行。,
