西門子PLC模塊6ES7315-2AH14-0AB0

什么是電動(dòng)勢(shì)？

我們都知道，往用電設(shè)備中接入電源就可以使用設(shè)備工作，比如電燈里面放入干電池后燈泡（負(fù)載）會(huì)發(fā)光。呃……怎么這么神奇？接入一個(gè)所為的電源就能有電了，這個(gè)電源（比如干電池、光電池、發(fā)電機(jī)）怎么可以產(chǎn)生如此神奇的功能呢？原來(lái)電源中有一個(gè)叫做電源電動(dòng)勢(shì)的東西在幫忙，電動(dòng)勢(shì)能使電源兩端產(chǎn)生電壓。定義：

在電源內(nèi)部推動(dòng)電荷移動(dòng)的力成為電源力，電源力使將單位正電荷從電源的負(fù)極移動(dòng)到正極所做的功稱為電動(dòng)勢(shì)。

電源內(nèi)電源力克服電場(chǎng)力把正電荷從低電位的負(fù)極推到高電位的正極，這個(gè)升電位的過(guò)程是電源力做功的過(guò)程，也是其他形式能量轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程。圖片演示見(jiàn)下文：電動(dòng)勢(shì)的方向確定圖①

理解：我們都知道電壓的產(chǎn)生就好比水壓，一頭水位（類比電位）高，一頭水位低就會(huì)有水壓。但是水壓不會(huì)平白無(wú)故的產(chǎn)生吧，此時(shí)電源力就好比一種能抽水的東西，這個(gè)東西會(huì)使勁的把“負(fù)極"中的水往一個(gè)叫做“正極"的水庫(kù)中抽，這樣“正極"中水位很高（類比電位高），而“負(fù)極"水庫(kù)缺水，這樣有水壓，電源也就有了電壓。而當(dāng)從“正極"水庫(kù)中開溝條渠（類比電源外接的導(dǎo)線）后水就會(huì)留到“負(fù)極"水庫(kù)中，而此時(shí)電源中的專門“抽水"的電源力又看到負(fù)極中有好多水，它又開始不停的往正極中抽，就這樣電路就一直工作著。

電源是個(gè)特殊的設(shè)備，它的作用就是利用電源中的化學(xué)能、光能、機(jī)械能轉(zhuǎn)換成“電源力"這臺(tái)超級(jí)“抽水機(jī)"可以使用的動(dòng)力，而電源力獲得動(dòng)力后就努力做功將“正電荷"使勁往“正極"抽，而這個(gè)功就是電動(dòng)勢(shì)（也稱為電源電動(dòng)勢(shì)）?，F(xiàn)在大家理解那句話的含義了吧！

電動(dòng)勢(shì)與電壓使用同樣的單位，即伏特。但不同的是電動(dòng)勢(shì)是電源的“電壓"，它是描述電源內(nèi)部的一些里反應(yīng)的物理量。而電路中我們一般所說(shuō)的電壓都是相對(duì)電路中某兩個(gè)參考點(diǎn)之間的電位差。

電動(dòng)勢(shì)計(jì)算公式

電動(dòng)勢(shì)和電壓不僅使用同樣的單位，電動(dòng)勢(shì)計(jì)算公式也和電壓計(jì)算公式很是類似：

公式中W表示電源力將正電荷從負(fù)極移動(dòng)到正極時(shí)所做的功，單位是焦耳；q表示電荷，單位是庫(kù)倫（c）；大寫字母E表示電動(dòng)勢(shì)，單位為伏特。電動(dòng)勢(shì)也有交流與直流之分，交流電動(dòng)勢(shì)用小寫字母“e"表示。

電動(dòng)勢(shì)的方向確定

電動(dòng)勢(shì)的方向規(guī)定是電源力推動(dòng)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，即從負(fù)極指向正極的方向。也就是電位升高的方向。電動(dòng)勢(shì)的方向與電壓的方向是相反的（因?yàn)殡妷旱姆较蛞?guī)定與電場(chǎng)力方向一致，從高電位到低電位）。如下圖所示：

圖①中電源力克服電場(chǎng)力吧正電荷從低電位的負(fù)極推到高電位的正極，這個(gè)電位升的過(guò)程是電源力做功的過(guò)程，也是其他形式能量轉(zhuǎn)為電能的過(guò)程。圖②顯示了電動(dòng)勢(shì)與電壓之間的方向相反屬性，電源外部的負(fù)載電路中（外電路）。正電荷在電場(chǎng)力推動(dòng)下從高電位移到低電位（同時(shí)克服負(fù)載做功）

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什么是通路

如下電路圖所示，如果開關(guān)K置于1觸電處，就會(huì)接通負(fù)載與電源，電路中有電流流過(guò)，這時(shí)電路出于通路狀態(tài)，電流可由閉合電路歐姆定律公式計(jì)算的來(lái)，電壓為U=IR或U=E-I×R0。提示：圖中電阻R被看作是一個(gè)負(fù)載。由此可見(jiàn)：實(shí)際電源的輸出電壓U總是小于電動(dòng)勢(shì)，原因是電源內(nèi)阻上有電壓降，因此對(duì)于電源而言，要求內(nèi)阻越小越好。（電源提供的電壓由電源電動(dòng)勢(shì)E和電源內(nèi)阻R串聯(lián)組成）。

什么是斷路

繼續(xù)觀察上圖，如果開關(guān)K置于2觸電處，電路就處于斷開狀態(tài)，并不是一個(gè)完整的斷路。因此被稱為斷路或者開路。開路時(shí)，外電路電阻是無(wú)窮大（除非空氣也導(dǎo)電了），電路中沒(méi)有電流，電源的端電壓等于電動(dòng)勢(shì)，電源不輸出電能。開路的特征是：

I=0，即沒(méi)有電流。U=E，即電路電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)

什么是短路

繼續(xù)觀察上圖，如果開關(guān)K置于3觸電處，那么這時(shí)負(fù)載電阻為零（不考慮導(dǎo)線電阻的情況下）。這時(shí)就好比直接將電源的正極接到負(fù)極上。此時(shí)電路就處于短路狀態(tài)（老話俗稱連火了）。在此狀態(tài)下電路中的電流幾乎就是電源電動(dòng)勢(shì)÷電源內(nèi)部電阻了，即I=E/r0。

由于電源內(nèi)阻r0一般很小，所以如果電路出現(xiàn)短路，那么電流I就很大，如果電路中沒(méi)有保護(hù)裝置，較大的短路電流很容易導(dǎo)致線路過(guò)熱燒壞或者直接燒壞電源，造成嚴(yán)重的安全事故即財(cái)產(chǎn)損失，電工工作中要仔細(xì)避免。所以我們電工一般都需要在電路中安裝好熔斷裝置（比如保險(xiǎn)絲），這一當(dāng)電流突然增大時(shí)可以瞬間把保險(xiǎn)絲燒壞，從而實(shí)現(xiàn)斷路而保護(hù)設(shè)備及電源的安全

 1）PLC電氣控制原理圖的組成

      PLC電氣控制原理圖由電源供電回路、輸入回路和輸出回路三部分組成。其中PLC的電源供電回路很簡(jiǎn)單，只有輸入回路和輸出回路和具體輸入信號(hào)和輸出所帶負(fù)載有關(guān)。

2）PLC的I/O模塊的外部接線方式 

      PLC模塊的輸入端子一般采用匯點(diǎn)式接線方式，如圖1所示；輸出端子的接線一般根據(jù)負(fù)載不同分組，采用分割式或分組式接線方式，分組式接線方式如圖2所示，分割式接線方式如圖3所示。三菱FX2N-48MR的輸出端子具體分了五個(gè)組，具體分法是：Y0-Y3，Y4-Y7，Y10-Y13，Y14-Y17，Y20-Y27，如果要將其中的不同組合成一組，則將其COM端短接即可

三菱公司PLC網(wǎng)絡(luò)繼承了傳統(tǒng)使用的MELSEC網(wǎng)絡(luò)，并使其在性能、功能、使用簡(jiǎn)便等方面更勝。Q系列PLC提供層次清晰的三層網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)各種用途提供最合適的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。

圖1   三菱公司的PLC網(wǎng)絡(luò)

1、信息層/Ethernet（以太網(wǎng)） 信息層為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最高層，主要是在PLC、設(shè)備控制器以及生產(chǎn)管理用PC之間傳輸生產(chǎn)管理信息、質(zhì)量管理信息及設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況等數(shù)據(jù)，信息層使用的Ethernet。它不僅能夠連接windows系統(tǒng)的PC、UNIX系統(tǒng)的工作站等，而且還能連接各種FA設(shè)備。Q系列PLC系列的Ethernet模塊具有了日益普及的因特網(wǎng)電子郵件收發(fā)功能，使用戶無(wú)論在世界的任何地方都可以方便地收發(fā)生產(chǎn)信息郵件，構(gòu)筑遠(yuǎn)程監(jiān)視管理系統(tǒng)。同時(shí)，利用因特網(wǎng)的FTP服務(wù)器功能及MELSEC專用協(xié)議可以很容易的實(shí)現(xiàn)程序的上傳/下載和信息的傳輸。

2、控制層/MELSECNET/10（H）  是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中間層，在是PLC、CNC等控制設(shè)備之間方便且高速地進(jìn)行處理數(shù)據(jù)互傳的控制網(wǎng)絡(luò)。作為MELSEC控制網(wǎng)絡(luò)的MELSECNET/10，以它良好的實(shí)時(shí)性、簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)定、無(wú)程序的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享概念，以及冗余回路等特點(diǎn)獲得了很高的市場(chǎng)評(píng)價(jià)，被采用的設(shè)備臺(tái)數(shù)在日本達(dá)到最高，在世界上也是的。而MELSECNET/H不僅繼承了MELSECNET/10優(yōu)秀的特點(diǎn)，還使網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性更好，數(shù)據(jù)容量更大，進(jìn)一步適應(yīng)市場(chǎng)的需要。但目前MELSECNET/H只有Q系列 PLC才可使用。

3、設(shè)備層/現(xiàn)場(chǎng)總線CC-Link  設(shè)備層是把PLC等控制設(shè)備和傳感器以及驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接起來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層的網(wǎng)絡(luò)。采用CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線連接，布線數(shù)量大大減少，提高了系統(tǒng)可維護(hù)性。而且，不只是ON/OFF等開關(guān)量的數(shù)據(jù)，還可連接ID系統(tǒng)、條形碼閱讀器、變頻器、人機(jī)界面等智能化設(shè)備，從完成各種數(shù)據(jù)的通信，到終端生產(chǎn)信息的管理均可實(shí)現(xiàn)，加上對(duì)機(jī)器動(dòng)作狀態(tài)的集中管理，使維修保養(yǎng)的工作效率也大有提高。在Q系列PLC中使用，CC-Link的功能更好，而且使用更簡(jiǎn)便。

在三菱的PLC網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信時(shí)，不會(huì)感覺(jué)到有網(wǎng)絡(luò)種類的差別和間斷，可進(jìn)行跨網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)通信和程序的遠(yuǎn)程監(jiān)控、修改、調(diào)試等工作，而無(wú)需考慮網(wǎng)絡(luò)的層次和類型。

MELSECNET/H和CC-Link使用循環(huán)通信的方式，周期性自動(dòng)地收發(fā)信息，不需要專門的數(shù)據(jù)通信程序，只需簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)定即可。MELSECNET/H和CC-Link是使用廣播方式進(jìn)行循環(huán)通信發(fā)送和接收的，這樣就可做到網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)共享。

對(duì)于Q系列PLC使用的Ethernet、MELSECNET/H、CC-Link網(wǎng)絡(luò)，可以在GX Developer軟件畫面上設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及各種功能，簡(jiǎn)單方便。

另外，Q系列PLC除了擁有上面所提到的網(wǎng)絡(luò)之外，還可支持 PROFIBUS、Modbus、DeviceNet、ASi等其它廠商的網(wǎng)絡(luò)，還可進(jìn)行 RS-232/RS-422/RS－485等串行通信，通過(guò)數(shù)據(jù)專線、電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送等多種通信方式