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机床上有很多这样的行程开关，用它控制工件运动或自动进刀的行程，避免发生碰撞事故。有时利用行程开关使被控物体在规定的两个位置之间自动换向，从而得到不断的往复运动。例如，自动运料的小车到达终点碰到行程开关，接通了翻车机构，就把车里的物料翻倒出来，并且退回到起点。到达起点之后又碰到起点的行程开关，把装料机构的电路接通，开始自动装车。这样下去，就成了一套自动生产线，用不着人管，夜以继日地工作，节省了人的体力劳动。

2.4 接近开关

接近开关又称无触点行程开关，是理想的电子开关量传感器。当检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触、无压力、无火花、迅速发出电.用于日常生活

行程开关的应用方面很多，很多电器里面都有它的身影。这么简单的开关能起什么作用?它主要是起连锁保护的作用。常见的例子莫过于在洗衣机和录音机（录像机）中的应用了。

在洗衣机的脱水（甩干）过程中转速很高，如果此时有人由于疏忽打开洗衣机的门或盖后，再把手伸进去，很容易对人造成伤害，为了避免这种事故的发生，在洗衣机的门或盖上装了个电接点，一旦有人开启洗衣机的门或盖时，就自动把电动机断电，甚至还要靠机械办法联动，使门或盖一打开就立刻“刹车”，强迫转动着的部件停下来，免得造成人身伤害。

在录音机和录像机中，我们常常使用到快进或者倒带，磁带急速地转动，但是当到达磁带的端点时会自动停下来。在这里行程开关又一次发挥了作用，不过这一次不是靠碰撞而是靠磁带张力的突然增大引起动作的。2.用于工业

行程开关主要用于将机械位移转变成电信号，使电动机的运行状态得以改变，从而控制机械动作或用作程序控制。

行程开关真正的用武之地是在工业上，在那里它与其他设备配合，组成更复杂的自动化设备。

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接近开关又称无触点行程开关，是理想的电子开关量传感器。当检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触、无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。它广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节。接近开关具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪声、抗振能力强等特点。因此，接近开关的应用范围日益广泛，其自身的发展和创新的速度也是极其迅速。

2.4.1 接近开关的工作原理继电器是一种根据电量（电压、电流等）或者非电量（温度、时间、转速、压力）等信号的变化带动触点动作，来接通或断当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的常闭触点释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

继电器的工作原理与接触器的一样，主要是触点容量不同，继电器触点容量较小，触头只能通过小电流，主要用于控制电路，没有灭弧装置，可在电量或非电量的作用下动作；接触器触点容量大，触头可以通过大电流，用于主回路较多，有灭弧装置，一般只能在电压作用下动作。

2.6.2 继电器的继电特性当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的常闭触点释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

2.6.2 继电器的继电特性本章系统论述PLC的定义、技术和性能指标、分类及应用场合、PLC的组成和工作原理。

可编程控制器（Programmable Controller）是一种通用工业控制计算机，它是以微处理器为基础，运用计算机技术、微电子技术、自动控制技术、数字技术和网络通信技术而发展起来的。它面向过程、面向用户、适应工业环境、操作方便、可靠性高，已成为现代工业控制的四大支柱（PLC技术、机器人技术、CAD/CAM、数控技术）之一。它的控制技术代表着当前程序控制的先进水平，并且已经成为自动控制系统的基本装置。

初的可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）以逻辑控制为主，故简称PLC。现在可编程控制器的功能在不断扩展，除了逻辑控制外，还增加了模拟量调节、数值运算、监控、通信联网等功能，故将其改称为可编程控制器，简称PC，但为了与个人计算机（Personal Computer,PC）相区别，还有许多人将其简称为PLC。

PLC是随着微型计算机的发展而不断发展，专为在工业环境下应用而设计的，它可靠性高、使用方便、应用广泛。

PLC接通电源后，在系统程序的监控下，周而复始地按固定顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行，这个过程实质上是一个不断循环的顺序扫描过程。一个循环扫描过程称为扫描周期。

本章各节内容要点如下。

1.1节介绍PLC产生的背景和定义，以及PLC的特点和发展方向。

1.2节介绍PLC的一般技术指标和性能指标。

1.3节介绍PLC的分类方法和PLC的应用领域。

1.4节介绍PLC的基本组成部件及PLC系统的等效电路。

1.5节介绍接通电源后PLC的工作过程。

1.6节通过加电输出禁止控制程序，了解PLC的工作原理和工作过程。20世纪60年代末，工业生产大多以大批量、少品种生产方式为主，而这种大规模生产线的控制以继电器控制系统占主导地位。由于市场的发展，要求工业生产发展方向向小批量、多品种生产方式转变，这样就需要重新设计安装继电器控制系统，十分费时、费工、费料，阻碍了更新周期的缩短。为了改变这种状况，1968年美国通用汽车（GM）公司对外公开招标，期望设计出一种新型的自动控制装置，来取代继电器控制系统，从而达到汽车型号不断更新的要求。为了达到这个目的，提出以下基本要求：

编程方便，现场可修改程序。

维修方便，采用插件式结构。PLC有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态。在运行状态，PLC通过反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出能及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP工作状态。S7系列PLC根据控制规模（即输入/输出点数的多少）的不同，分成3个子系列：S7-200、S7-300和S7-400。S7-200系列PLC是一种小型PLC，其功能具有大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC的价格一样，因此，它一经推出，便受到了广泛的关注。特别是S7-200 CPU22X系列PLC（它是S7-200 CPU21X系列的替代品），它具有多种功能模块和人机界面可供选择，可以很容易地组成PLC网络，同时它还具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，以及极丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和实时特性等。采用S7-200 CPU22X系列PLC来完成控制系统的设计时更加简单，系统的集成非常方便，几乎可以完成任何功能的控制任务。S7-300和S7-400系列分别是大、中型PLC，它们完全可以替代西门子早期的S5-11X系列PLC,S7系列PLC的编程均使用STEP7编程软件。CPU21X系列属于S7-200的代产品，这里不再做具体介绍。

（1）CPU221

CPU221具有6输入/4输出，共10个数字量I/O点，无I/O扩展能力，有6 KB的程序和数据存储区空间，还具有4个独立的30 kHz的高速计数器、两路独立的20 kHz的高速脉冲输出、1个RS-485通信/编程口、点对点接口（Point to Point Interface,PPI）通信协议、多点接口（Multi Point Interface,MPI）通信协议和自由通信口。它非常适合于I/O点数少的控制系统。

（2）CPU222

CPU222具有8输入/6输出，共14个数字量I/O点，可连接两个扩展模板，大可扩展至78个数字量I/O或10路模拟量I/O。具有6 KB的程序和数据存储区空间、4个独立的30 kHz的高速计数器、两路独立的20 kHz的高速脉冲输出、PID控制器、1个RS-485通信/编程口、点对点接口通信协议、多点接口通信协议和自由通信口。