PLC学习全程记录 点击：2538 | 回复：81
一个月前开始决定学习PLC的，目前主要从事设备维护的工作。考虑到个人的兴趣及未来的职业规划，自己必须付出行动，做出改变。经过这段时间的摸索，我计划从以下四步开始学习PLC。
第一步是首先学习电子与电工技术的基础理论知识。这段时间初步接触了西门子S7-200的书籍，发现还是欠缺基本的电工电子理论知识。之前学过电子与电工方面的知识，目前基本没有太多印象了。为了建立完整的知识体系，还是应该把基础知识学好，初步规划为2个月的学习时间。
第二步是通过书籍、视频等的方式，学习S7-200的理论知识，做好相应的笔记，通过模拟软件进行实战训练。因为之前学习的PLC比较简单，而且没有专门的模拟实战，可能这一步需要自己保持足够的耐心和毅力，初步规划为3-4个月的学习时间。
第三步是购买PLC模块来进行实战模拟，通过一些例子来进一步将理论与实践结合起来。这一步初步规划为2个月的时间。
第四步是在学好S7-200的基础上，进一步学习S7-300/400，这一步相当于真正与未来的工作接轨了。具体时间就暂且不定。
上述时间是初步的一个规划，因为工作的原因，我不能把学习时间周期缩得太短，自己尽量抓紧学习效率，争取提前完成任务。
每天我会将自己的学习进度在该贴下方进行记录，也算是记录一下自己PLC的整个学习过程。谢谢之前在论坛里对我提出指导的师傅，适当的时候我会继续向你们请教的，在此先提前谢谢大家。
曾文正公曾说过：慎独无愧于心。
好好珍惜现在的空闲时间，切莫白了少年头，空悲切。
昨晚将交流电的基本知识看完了，后面又学习了半导体的相关知识。三相交流电是在三相电动机上产生的，电动机由定子和转子组成，定子内有开槽，相同的绕线被安装在该槽内，也即产生三相电的火线和零线端。转子上也缠有绕线，并且绕线上通有直流电。当原动机带动转子时，转子上绕线会因旋转而产生在同一位置不断变化的磁场，从而相当于定子绕线不断切割磁感线，从而产生电流。而定子开槽的位置分布，使得三相电相位各差120度。
三相电负载的星型连接是将相线与零线分别与用电设备连接，而负载的三角形连接是将三相电的两相线与用电设备连接。星型连接的线电压有效值是220V，三角形连接的线电压有效值是380V。三相电动机可根据需要进行星型或者三角形的连接方式。
在三相电的安全使用中，用电设备一般要进行工作接地或者安全接地。工作接地又称接零，将设备内大金属部件与电源的零线接通，使整个设备处于等电位的法拉第笼状态；接地是将设备上的金属物体与地面接通，与电源处接地点构成一个回路。当发生故障，金属外壳上有电流通过时，构成的回路因电阻过大而电流很小，从而很小地保护了设备和相关人员，不会发生击穿或者触电的危险。
在三相电使用中，在比较干燥的环境下，安全电流是50MA，安全电压是36V。
自然界的物体根据导电性可以分为导体、半导体和绝缘体。硅、鍺是最常用的半导体材料，其电子外层有4个电子，相互之间由共价键进行连接。当温度较低时，共价键束缚力很大，半导体基本处于绝缘状态，当温度升高或阳光直照时，内部的共价键发生松动，有电子逸出形成自由电子，而在原子核外部形成空穴，从而使半导体内部具有一定的自由电子。这就是半导体导电的原因。半导体材料的性质有：热敏性、光敏性、掺杂性。
PN结
在本质半导体中掺入少量的五价元素，在晶体内混合后形成共价键，有一电子逸出，形成N型半导体；在本质半导体中掺入少量的三价元素，晶体内部形成共价键后，三价元素外部由于缺少一电子而从半导体晶体处得到一电子，从而使晶体原子核外部缺少一电子而成为空穴，形成P型半导体。N型半导体的主要栽流子是电子，P型半导体的主要栽流子是空穴。
将两块P型半导体与N型半导体进行不打破晶体结构的结合后，会在半导体结界处出现扩散现象，P中空穴会进入到N中与电子进行中和，而N型电子会进入到P中与空穴进行中和，从而在结界表面形成不可移动的正负离子，形成内部电源。内部电源对扩散作用有抑制作用，而对飘移运动有促进作用，最终达到动态平衡。结界处形成的不可移动的正负离子称为PN结。
在PN结上加上一外电源，当电源正极接上P端时，与内部电源方向相反，阻挡层变薄，PN显示很小的阻碍性，电流可通过；反之则阻碍层变厚，电流无法通过PN结，从而显示极高的电阻性。这就是PN结具有单向通点性的原因。
今天，将二极管与晶体管这一章节看完了。
二极管主要工作原理就是利用PN结的单向导通性，当电源的正负极分别与P端和N端连接时，二极管导通；当反向偏置时，二极管不导通。
三极管由两个PN结组成，并引出3根导线，分别称为基极、集电极、发射极，组成的两个PN结分别称为集电结和发射结。发射极主要用来发射载流子，其密度较大；集电极主要用来回收载流子，其面积较大，基极主要用来控制放大电流的大小，其纯度很高。
三极管的特性可分为输入特性曲线和输出特性曲线，输入特性曲线是指集电极与发射极电压一定时，基极电流和基极与发射极电压的关系，其存在死区，也即只有电压超过一定值后，方可实现放大功能。
输出特性曲线是指基极电流一定的情况下，集电极与发射极电压与集电极电流的关系。因为基极电流是可变的，因而其为一组曲线。其主要存在三个区域，当基极电流为零时，集电极电流随电压变化很小，此为截止区；当基极电流一定时，集电极电流处于放大状态时，此为放大区；当基极电流过大，且超过集电极电流时，随着电压的变化，电流变化不大，此为饱和区，相当于发射极与集电极处于阻值很小的状态。
因此，晶体管不仅有电流放大的作用，还有开关的作用。当集电结正向偏置，发射结正向偏置时，其处于饱和状态，也即“开”的状态，当集电结与发生结均反向偏置时，其处于截止装态，相当于“关”的状态；当发射结正向偏置，集电结反向偏置时，其处于放大状态。
常用的电子元件中，跟PN结有关的有：发光二极管、稳压管、光电二极管、光电三极管等，他们也是放大电路等的常用元件。
今天简单地介绍一下共发射极放大电路的分析方法。共发射极放大电路的分析主要分为静态分析和动态分析。静态分析是指无输入信号时，电路的工作情况。其主要涉及的参数有基极电路、集电极电流、基极-发射极电压、集电极-发射极电压。分析方法主要是应用数学分析的思想，首先将放大电路的交流电源、电容等去掉，等效成直流电源的电路，然后再根据电路的常规分析方法进行分析。
动态分析是指有输入信号时，共发射极放大电路的工作情况。此时，直流电源有输入，将电容、直流电源等效为短路，画出相应的等效电路图。动态分析主要涉及的参数有电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。电压发大倍数是指输入端电压（也即基极-发射极电压）与输出端电压的比值（负载的电压）。输入电阻是指从信号源电源端看过来，基极-发射级电阻与直流源并联电阻的电阻值，其值越大，分担的电压越多，电路波动就越小。因此它也是衡量信号源电路稳定性的指标。输出电阻，是指从负载端往发射极-集电极端看（除去负载电阻）的并联电阻。由于发射极-集电极电阻值很大，一般忽略不计，所以一般并联电阻的电阻值主要由分压电阻来确定。
把昨晚梳理的知识学出来过后，发现还是有没有弄明白的地方。今天还是继续在这一节上花点功夫。
昨晚跟从事仪表的老师傅聊了很久，他是一名快要辞职的老员工了。有可能下份工作开始，他也不会再选择跟控制相关的工作了。这段时间他突然爱上了健身，而我每天晚上都在健身，自然就聊了很多方面。关于电方面的知识，有时我也会向他请教。这次他看到我在为学PLC做准备，感觉我的方法不是不对，不要事无巨细地学，精力毕竟有限。因此便决定指导我学习。昨晚跟他聊了将近三个小时，聊了人生、聊了以后的职业规划，还是挺有收获的，第一次在上班的地方这么敞开心扉。李工表示，只要我愿意学，他会好好地将他这二十年的经验传授于我。谢谢李工，我会好好努力的。以后电工与电子基础的学习可能我就会根据他的建议挑重点学习了，结合自己的理解，将需要学习的部分一点一滴地积累起来。加油
这两天主要看了不同类型的放大电路。主要涉及的内容有信号失真、分压式偏置放大电路、共集电极放大电路、多级耦合放大电路等。
通过共发射机放大电路可知，其信号放大的分析主要涉及静态分析和动态分析，包括直流和交流成分。当该电路处于工作状态时，由于静态点Q的设置不合理，当静态点偏高时，交流信号加在到该电路上，会使放大电路有一部分工作在饱和区，出现饱和失真；相反，当Q点偏低，交流信号加载在该电路上时，会使放大电路有一部分工作在截止区，出现截止失真；当交流信号过大，Q点设置不合理，有可能出现饱和区和截止区都失真的现象，称为双向失真。
温度对晶体管的影响可简单概括为：当温度升高时，载流子的运动加速，会导致集电极电流增大。如果再多级放大电路中，第一级放大电路因为温度的原因出现了电流增大的现象，当经过层层放大，到达最后负载时可能电路已经远远偏离当初设计时的相关参数。同样，当温度降低时，会导致载流子运动速度变缓，从而导致集电极电流变小。
为了保证放大电路受温度变化小，故可使用偏置式放大电路。偏置式放大的电路的工作原理是，通过在基极和发射机之间加入一电阻，使基极电压稳定，当温度引起集电极电流增大时，发射极电阻上电压增大，从而导致基极-集电极电压减小，今儿导致基极电流变小，从而引起集电极电流减小。类似于存在一个反馈调节功能。发射极电阻的阻值越大，该偏置式放大电路的功能越明显，电路的稳定性越好。
共集电极放大电路的特点是：信号源从基极输入，从发射极输出，集电极属于公用状态。该电路又称电压跟随器，也即输入端电压与输出端电压基本接近，输出端电压略低于输入端电压，其主要起稳定电压的作用。主要的用途有：用于多级放大电路的第一级，用于稳定输入电压；用于多级放大电路的最后一级，用于稳定输出电压；用于多级放大电路的中间，主要起缓冲稳定的作用。
一般单级的电路放大只有达到几十倍，要将几十毫伏的电压放大到上百倍，则需要选用多级放大电路，级与级之间的连接成为耦合，一般可分为阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。阻容耦合是指放大电路级与级之间的连接采用电阻与电容的方式进行连接，一般适用于交流放大电路；直接耦合是级与级之间的耦合直接连接，一般适用于集成电子电路；变压器耦合基本退出历史舞台。在直接耦合的过程中，第一级电流或者电压受温度影响，当输入信号为零时，其输出信号会围绕一定值发生波动，这样的现象称为零点漂移。如果不对零点漂移进行处理，则经过多级放大后，会使电路的输出电压发生显著的变化，因为需要对直接耦合的零点漂移问题进行另外的电路处理。
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