电气控制与PLC培训讲义
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从20世纪90年代后期开始为第三阶段。 ——“智能化阶段”
1、六十年代，日本通产省为扩大机械功能，在机械 上采用电气和电子技术，曾结合数控机床做过不少 实验，但末能获得成功。
2、七十年代，微电子技术成熟，微机商品化，大规模 集成电路问世，构成微机的基本单元CPU、ROM、RAM和 接口电路已经模块化，自己"制造"计算机成为可能。 机电一体化得以现实。
2.作用：是促进机电一体化技术发展和变革的 最活跃的因素。
三、检测与传感器技术
1.内涵：研究如何将各种物理量转换成与之成比 例的电量；研究对转换的电信号的加工处理。
2.作用：传感与检测装置是机电一体化系统的 感觉器官，它与信息系统的输入端相连，并将 检测到的信号输送到信息处理部分，是实现自 动控制、自动调节的关键环节。
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 11.2511 :57:201 1:57No v-2025 -Nov-2 0
重于泰山，轻于鸿毛。11:57:2011:57:2 011:57 Wedne sday , November 25, 2020
不可麻痹大意，要防微杜渐。20.11.25 20.11.2 511:57:2011:5 7:20No vember 25, 2020
“由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包 括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械 和(或)机电部件相互联系的系统” 。
3、我国对机电一体化的理解
机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称, 还将柔性制造系统(FMS)(Flexible Manufacturing System)和计算机集成制造系统(CIMS)(Computer Integrated Manufacturing System)包括在内。
二、机电一体化产品的构成及特点
1、主要构成 1）机械系统 2）动力系统 3）传感与检测系统 4）信息处理及控制系统 5）执行机构
2、特点
1）安全性、可靠性高 2）生产能力与工作质量高 3）使用性能好 4）有复合功能 5）便于调整和维护
第三节 机电一体化的技术体系
机电一体化技术是系统技术、计算机与信息处 理技术、自动控制技术、伺服传动技术、电力电子 技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术 密集型系统工程的一种高新技术。
务实，奋斗，成就，成功。2020年11 月25日 星期三1 1时57 分20秒 Wednes day , November 25, 2020
3、1971年，日刊工业新闻社发行《机电一体化入门》 和《机电一体化》月刊，专门刊载机电一体化新产品。
4、1976年，机电一体化正式命名 “メカトロニケス” (Mechatronics、机电一体化）。
5、1971到1978年日本政府颁发“机电法”和“机信 法”，对机电一体化的发展起到积极推动作用。
机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过 程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响， 整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。
2、机电一体化技术与并行工程的区别
机电一体化技术将机械技术、微电子技术、计 算机技术、控制技术和检测技术在设计和制造阶段 就有机地结合在一起，十分注意机械和其他部件之 间的相互作用。
7）接口 系统中各单元和环节之间进行物质、能量和信息交
换的连接界面，是外部设备和数控装置之间的桥梁。
检测 部分
动力 系统
控制 系统
机械 本体
执行 机构
五官
内脏 大脑
手脚
骨骼
机电一体化系统各构成要素之间的相互联系
信息 （接口）
控制器 （MC、PC、CNC）
接口 （信息）
传 感 器 （位置 检测）
接口 （智能、信息）
电气控制与PLC
主讲 李淼 2014.2
课程内容
项目一 项目入门 项目二 电气控制相关技术的应用 项目三 识读与绘制继电接触器控制电路 项目四 西门子S7-200系列PLC的应用 项目五 人机界面及组态软件
机电产品电气控制技术
1、机电产品的电气控制系统 2、机电产品的传感器控制技术 3、继电器控制技术 4、可编程控制技术（PLC） 5、人机界面技术
四、自动控制技术
1.内涵：基本控制理论，对具体控制装置或系统 的设计，设计后的系统仿真、现场调试、投入 运行。
2.作用：实现机电一体化系统的目标最优化，提 高产品的精度、效率。
五、伺服驱动技术
1.内涵：机电一体化产品中的执行元件和驱动装 置设计中的技术。
2.作用：伺服系统是实现电信号到机械动作的转 换装置与部件。执行元件一方面通过接口电路与 计算机相连，接受控制系统的指令；另一方面通 过机械接口与机械传动和执行机构相连，以实现 规定的动作。伺服驱动技术对机电一体化产品的 动态性能、稳定性能、操作精度和控制质量等具 有决定性的影响。
超声波探伤机
1）机械本体 是所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机
械连接、机械运动部件等。
2）动力部分 在控制系统的控制下，为系统提供能量和动力使系统正
常运行。
3）测试传感部分 在系统运行中对系统本身和外界环境的各种参数及状态
进行检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分 析、处理后产生相应的控制信息。
“机电一体化”是机械技术、微电子技术相互交叉、 融合的产物。
机械技术 （机械学 机构学）
机电一体化 技术领域
微电子技术 （半导体技 术、计算机
技术）
机电一体化技术发展史
机电一体化技术的发展大体上可分为三个阶段
20世纪60年代以前为第一阶段。 ——“萌芽阶段”
20世纪70年代至80年代为第二阶段。 ——“蓬勃发展阶段”
重规矩，严要求，少危险。2020年11 月25日 星期三1 1时57 分20秒1 1:57:20 25 November 2020
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午11时5 7分20 秒上午1 1时57 分11:57:2020.1 1.25
每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.11. 2520.1 1.2511:5711:57 :2011:5 7:20No v-20
项目一 项目入门
任务一 认识机电产品
什么是机电一体化？ 什么是机电产品？ 机电产品的基本要素？ 各基本要素的作用？
机电一体化（Mechatronics） 基本概念
一、Mechatronics的基本含义
机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐 形成的一个新概念，是各相关技术有机结合的一种新 形式。关于机电一体化（Mechatronics）这个名词的 起源，说法很多。早在1971，日本《机械设计》杂志 副刊就提出了“Mechatronics”这一名词，1976年以广 告为主的日本杂志《Mechatronics Design News》开始 使用，其中的“Mechatronics”是由“Mechanics”的前 半部和“Electronics”的后半部组合而成。翻译为机电 一体化或机械电子学。
2、按机电一体化产品的功能分类
（1）在原有机械本体上采用微电子控制装置的产品。 （2）用电子装置局部取代机械控制装置。 （3）用电子装置取代原来执行信息处理功能的机构。 （4）用电子装置取代了机械的主功能的产品。 （5）信息设备和电子装置有机结合的信息电子设备。 （6）检测装置、电子装置和机构有机结合的检测用电子机械设备。
机电一体化是在机械产品中的机构主功能、动 力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术 和计算机技术,并将机械装置和电子设备以及计算机 软件等有机结合起来构成的系统总称。
机电产品 机电产品要素
数控机床 搬运机器人
数控机床 装配机器人
激光传真机
绘图仪
打印机
活动硬盘
电 冰 箱
影碟机
全自动洗衣机 数码相机
“机电一体化这个词乃是在机构的主功能、 动力功能、信息与控制功能上引进了电子 技术，并将机械装置与电子设备以及软件 等有机结合而成的系统的总称”。
2、美国关于现代机械系统的定义
美国是机电一体化产品开发和应用的最早的国 家。如世界上第一台数控机床(1952）、第一 个工业机器人（1962）。
美国机械工程师协会的一个专家组于1984年 在给美国国家科学基金会的报告中，提出了现 代机械系统的定义。
六、系统整体技术
1.内涵：以整体的概念，组织应用各种相关技术 的应用技术。
2.作用：通过分析、评价、综合等措施，优选出 最佳的功能技术方案。
机电一体化技术与其他技术的区别
1、机电一体化技术与传统机电技术的区别
传统机电技术的操作控制主要是通过具有电磁特 性的各种电器来实现，在设计中不考虑或很少考虑彼 此间的内在联系；机械本体和电气驱动界限分明，整 个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。
并行工程将上述各项技术尽量在各自范围内齐 头并进，只在不同技术内部进行设计制造，最后通 过简单叠加完成整体装置。
3、机电一体化技术与自动控制技术的区别
自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制 规律、分析方法和自动系统的构造等。
机电一体化技术将自动控制原理及方法作为重 要支撑技术，将自控部件作为重要控制部件，应用 自动控制原理和方法，对机电一体化装置进行分析 和性能测算。
什么是继电器接触式控制电路？ 了解PLC的产生、发展、特点及应用。
1. 继电器接触式控制电路 2. PLC控制电路
踏实，奋斗，坚持，专业，努力成就 未来。2 0.11.25 20.11.2 5Wedn esday , November 25, 2020
弄虚作假要不得，踏实肯干第一名。1 1:57:20 11:57:2 011:57 11/25/2 020 11:57:20 AM
6、八十年代，在“机信法”指导下，机电一体化的 产品如雨后春笋不断涌现。
7、九十年代，集成度提高，价格下降，机电一体化技 术在世界范围内得到迅猛发展，机电一体化技术遍及 社会各个领域。全盛时期开始。
1、日本关于Mechatronics的定义
机电一体化的定义在日本多种多样。但 最具有指导性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定义是日本机械振兴协 会经济研究所提出的。
一、机械技术
1.内涵：指机械结构的设计与制造。
2.作用：完成机电一体化系统间的连接以及如何 与机电一体化的其它技术相适应，并利用其它技 术来更新概念，从而实现在结构、材料、性能上 的变更，以满足减少重量、缩小体积、提高精 度、提高刚度、改善性能的要求。
二、信息处理技术 （计算机与信息处理技术）
1.内涵：信息的变换、存取、运算、判断和决 策；计算机的软件技术和硬件技术、网络与 通信技术、数据库技术等。此外，人工智能 技术、专家系统技术、神经网络技术等也属 于该范畴。
4）执行机构
接收控制系统的控制信息和指令，完成要求的动作。
5）驱动部分
在控制信息作用下，提供动力并实现功率匹配，驱动 各执行机构完成各种动作和功能。
6）控制及信息处理单元 将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集
中、存储、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定 的程序和节奏发出相应的指令，控制整个系统按要求实 现有序地运行。
加强自身建设，增强个人的休养。202 0年11 月25日 上午11 时57分2 0.11.25 20.11.2 5
追求卓越，让自己更好，向上而生。2 020年1 1月25 日星期 三上午1 1时57 分20秒1 1:57:20 20.11.2 5
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年11月 上午11 时57分2 0.11.25 11:57N ovember 25, 2020
执行元件
接口 （机械）
传 感 器 （位置 检测）
接口 （物理）
运行机构 机械结构
接口 （机械）
接口 （物理）
动力源
接口 （物理）
第二节 机电一体化产品
一、机电一体化产品的分类
1、按机电一体化产品的用途分类 （1）产业机械：用于生产的电子控制机械。 （2）信息机械：用于信息处理、存储的电子机械产品 。 （3）民生机械：用于生活领域的电子机械产品或机械电子产品。
4、机电一体化技术与计算机应用技术的区别
机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应 用，目的是提高和改善系统性能。其研究的是机电 一体化系统，而不是计算机应用本身。
计算机在机电一体化系统中的应用仅仅计算机 应用技术的一部分，它还可以在其他方面得到广泛 应用。
项目一 项目入门
任务二 认识电气控制系统
1、六十年代，日本通产省为扩大机械功能，在机械 上采用电气和电子技术，曾结合数控机床做过不少 实验，但末能获得成功。
2、七十年代，微电子技术成熟，微机商品化，大规模 集成电路问世，构成微机的基本单元CPU、ROM、RAM和 接口电路已经模块化，自己"制造"计算机成为可能。 机电一体化得以现实。
2.作用：是促进机电一体化技术发展和变革的 最活跃的因素。
三、检测与传感器技术
1.内涵：研究如何将各种物理量转换成与之成比 例的电量；研究对转换的电信号的加工处理。
2.作用：传感与检测装置是机电一体化系统的 感觉器官，它与信息系统的输入端相连，并将 检测到的信号输送到信息处理部分，是实现自 动控制、自动调节的关键环节。
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 11.2511 :57:201 1:57No v-2025 -Nov-2 0
重于泰山，轻于鸿毛。11:57:2011:57:2 011:57 Wedne sday , November 25, 2020
不可麻痹大意，要防微杜渐。20.11.25 20.11.2 511:57:2011:5 7:20No vember 25, 2020
“由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包 括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械 和(或)机电部件相互联系的系统” 。
3、我国对机电一体化的理解
机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称, 还将柔性制造系统(FMS)(Flexible Manufacturing System)和计算机集成制造系统(CIMS)(Computer Integrated Manufacturing System)包括在内。
二、机电一体化产品的构成及特点
1、主要构成 1）机械系统 2）动力系统 3）传感与检测系统 4）信息处理及控制系统 5）执行机构
2、特点
1）安全性、可靠性高 2）生产能力与工作质量高 3）使用性能好 4）有复合功能 5）便于调整和维护
第三节 机电一体化的技术体系
机电一体化技术是系统技术、计算机与信息处 理技术、自动控制技术、伺服传动技术、电力电子 技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术 密集型系统工程的一种高新技术。
务实，奋斗，成就，成功。2020年11 月25日 星期三1 1时57 分20秒 Wednes day , November 25, 2020
3、1971年，日刊工业新闻社发行《机电一体化入门》 和《机电一体化》月刊，专门刊载机电一体化新产品。
4、1976年，机电一体化正式命名 “メカトロニケス” (Mechatronics、机电一体化）。
5、1971到1978年日本政府颁发“机电法”和“机信 法”，对机电一体化的发展起到积极推动作用。
机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过 程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响， 整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。
2、机电一体化技术与并行工程的区别
机电一体化技术将机械技术、微电子技术、计 算机技术、控制技术和检测技术在设计和制造阶段 就有机地结合在一起，十分注意机械和其他部件之 间的相互作用。
7）接口 系统中各单元和环节之间进行物质、能量和信息交
换的连接界面，是外部设备和数控装置之间的桥梁。
检测 部分
动力 系统
控制 系统
机械 本体
执行 机构
五官
内脏 大脑
手脚
骨骼
机电一体化系统各构成要素之间的相互联系
信息 （接口）
控制器 （MC、PC、CNC）
接口 （信息）
传 感 器 （位置 检测）
接口 （智能、信息）
电气控制与PLC
主讲 李淼 2014.2
课程内容
项目一 项目入门 项目二 电气控制相关技术的应用 项目三 识读与绘制继电接触器控制电路 项目四 西门子S7-200系列PLC的应用 项目五 人机界面及组态软件
机电产品电气控制技术
1、机电产品的电气控制系统 2、机电产品的传感器控制技术 3、继电器控制技术 4、可编程控制技术（PLC） 5、人机界面技术
四、自动控制技术
1.内涵：基本控制理论，对具体控制装置或系统 的设计，设计后的系统仿真、现场调试、投入 运行。
2.作用：实现机电一体化系统的目标最优化，提 高产品的精度、效率。
五、伺服驱动技术
1.内涵：机电一体化产品中的执行元件和驱动装 置设计中的技术。
2.作用：伺服系统是实现电信号到机械动作的转 换装置与部件。执行元件一方面通过接口电路与 计算机相连，接受控制系统的指令；另一方面通 过机械接口与机械传动和执行机构相连，以实现 规定的动作。伺服驱动技术对机电一体化产品的 动态性能、稳定性能、操作精度和控制质量等具 有决定性的影响。
超声波探伤机
1）机械本体 是所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机
械连接、机械运动部件等。
2）动力部分 在控制系统的控制下，为系统提供能量和动力使系统正
常运行。
3）测试传感部分 在系统运行中对系统本身和外界环境的各种参数及状态
进行检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分 析、处理后产生相应的控制信息。
“机电一体化”是机械技术、微电子技术相互交叉、 融合的产物。
机械技术 （机械学 机构学）
机电一体化 技术领域
微电子技术 （半导体技 术、计算机
技术）
机电一体化技术发展史
机电一体化技术的发展大体上可分为三个阶段
20世纪60年代以前为第一阶段。 ——“萌芽阶段”
20世纪70年代至80年代为第二阶段。 ——“蓬勃发展阶段”
重规矩，严要求，少危险。2020年11 月25日 星期三1 1时57 分20秒1 1:57:20 25 November 2020
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午11时5 7分20 秒上午1 1时57 分11:57:2020.1 1.25
每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.11. 2520.1 1.2511:5711:57 :2011:5 7:20No v-20
项目一 项目入门
任务一 认识机电产品
什么是机电一体化？ 什么是机电产品？ 机电产品的基本要素？ 各基本要素的作用？
机电一体化（Mechatronics） 基本概念
一、Mechatronics的基本含义
机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐 形成的一个新概念，是各相关技术有机结合的一种新 形式。关于机电一体化（Mechatronics）这个名词的 起源，说法很多。早在1971，日本《机械设计》杂志 副刊就提出了“Mechatronics”这一名词，1976年以广 告为主的日本杂志《Mechatronics Design News》开始 使用，其中的“Mechatronics”是由“Mechanics”的前 半部和“Electronics”的后半部组合而成。翻译为机电 一体化或机械电子学。
2、按机电一体化产品的功能分类
（1）在原有机械本体上采用微电子控制装置的产品。 （2）用电子装置局部取代机械控制装置。 （3）用电子装置取代原来执行信息处理功能的机构。 （4）用电子装置取代了机械的主功能的产品。 （5）信息设备和电子装置有机结合的信息电子设备。 （6）检测装置、电子装置和机构有机结合的检测用电子机械设备。
机电一体化是在机械产品中的机构主功能、动 力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术 和计算机技术,并将机械装置和电子设备以及计算机 软件等有机结合起来构成的系统总称。
机电产品 机电产品要素
数控机床 搬运机器人
数控机床 装配机器人
激光传真机
绘图仪
打印机
活动硬盘
电 冰 箱
影碟机
全自动洗衣机 数码相机
“机电一体化这个词乃是在机构的主功能、 动力功能、信息与控制功能上引进了电子 技术，并将机械装置与电子设备以及软件 等有机结合而成的系统的总称”。
2、美国关于现代机械系统的定义
美国是机电一体化产品开发和应用的最早的国 家。如世界上第一台数控机床(1952）、第一 个工业机器人（1962）。
美国机械工程师协会的一个专家组于1984年 在给美国国家科学基金会的报告中，提出了现 代机械系统的定义。
六、系统整体技术
1.内涵：以整体的概念，组织应用各种相关技术 的应用技术。
2.作用：通过分析、评价、综合等措施，优选出 最佳的功能技术方案。
机电一体化技术与其他技术的区别
1、机电一体化技术与传统机电技术的区别
传统机电技术的操作控制主要是通过具有电磁特 性的各种电器来实现，在设计中不考虑或很少考虑彼 此间的内在联系；机械本体和电气驱动界限分明，整 个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。
并行工程将上述各项技术尽量在各自范围内齐 头并进，只在不同技术内部进行设计制造，最后通 过简单叠加完成整体装置。
3、机电一体化技术与自动控制技术的区别
自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制 规律、分析方法和自动系统的构造等。
机电一体化技术将自动控制原理及方法作为重 要支撑技术，将自控部件作为重要控制部件，应用 自动控制原理和方法，对机电一体化装置进行分析 和性能测算。
什么是继电器接触式控制电路？ 了解PLC的产生、发展、特点及应用。
1. 继电器接触式控制电路 2. PLC控制电路
踏实，奋斗，坚持，专业，努力成就 未来。2 0.11.25 20.11.2 5Wedn esday , November 25, 2020
弄虚作假要不得，踏实肯干第一名。1 1:57:20 11:57:2 011:57 11/25/2 020 11:57:20 AM
6、八十年代，在“机信法”指导下，机电一体化的 产品如雨后春笋不断涌现。
7、九十年代，集成度提高，价格下降，机电一体化技 术在世界范围内得到迅猛发展，机电一体化技术遍及 社会各个领域。全盛时期开始。
1、日本关于Mechatronics的定义
机电一体化的定义在日本多种多样。但 最具有指导性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定义是日本机械振兴协 会经济研究所提出的。
一、机械技术
1.内涵：指机械结构的设计与制造。
2.作用：完成机电一体化系统间的连接以及如何 与机电一体化的其它技术相适应，并利用其它技 术来更新概念，从而实现在结构、材料、性能上 的变更，以满足减少重量、缩小体积、提高精 度、提高刚度、改善性能的要求。
二、信息处理技术 （计算机与信息处理技术）
1.内涵：信息的变换、存取、运算、判断和决 策；计算机的软件技术和硬件技术、网络与 通信技术、数据库技术等。此外，人工智能 技术、专家系统技术、神经网络技术等也属 于该范畴。
4）执行机构
接收控制系统的控制信息和指令，完成要求的动作。
5）驱动部分
在控制信息作用下，提供动力并实现功率匹配，驱动 各执行机构完成各种动作和功能。
6）控制及信息处理单元 将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集
中、存储、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定 的程序和节奏发出相应的指令，控制整个系统按要求实 现有序地运行。
加强自身建设，增强个人的休养。202 0年11 月25日 上午11 时57分2 0.11.25 20.11.2 5
追求卓越，让自己更好，向上而生。2 020年1 1月25 日星期 三上午1 1时57 分20秒1 1:57:20 20.11.2 5
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年11月 上午11 时57分2 0.11.25 11:57N ovember 25, 2020
执行元件
接口 （机械）
传 感 器 （位置 检测）
接口 （物理）
运行机构 机械结构
接口 （机械）
接口 （物理）
动力源
接口 （物理）
第二节 机电一体化产品
一、机电一体化产品的分类
1、按机电一体化产品的用途分类 （1）产业机械：用于生产的电子控制机械。 （2）信息机械：用于信息处理、存储的电子机械产品 。 （3）民生机械：用于生活领域的电子机械产品或机械电子产品。
4、机电一体化技术与计算机应用技术的区别
机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应 用，目的是提高和改善系统性能。其研究的是机电 一体化系统，而不是计算机应用本身。
计算机在机电一体化系统中的应用仅仅计算机 应用技术的一部分，它还可以在其他方面得到广泛 应用。
项目一 项目入门
任务二 认识电气控制系统