可編程控制器原理及應用機械電子工程學院機電系機械電子工程學院機電系學習內(nèi)容第一章電氣控制基礎第二章PLC概述第三章PLC的基本組成和工作原理第四章S7-200PLC的系統(tǒng)配置第五章S7-200PLC的指令系統(tǒng)第六章編程軟件功能及使用第七章

PLC控制系統(tǒng)設計第九章PLC的通信及網(wǎng)絡學習內(nèi)容第一章電氣控制基礎考核方式（課堂30學時＋實驗6學時）1、考試：70％；2、課堂考勤：10％；3、平時作業(yè)：10％；4、實驗成績：10％?？己朔绞?、考試：70％；可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一TheWebEnterpriseSystemsManufacturingBusinessWareAutomationPlatformsAutomationComponentsPlantFloorSmartDevicesControl/AdvancedDiagnosticsERPVisualization&DataAccessSeamlessConnectivity可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一TheWebEnte酒店控制系統(tǒng)無線接收器遙控器傳感器燈輸入輸出混合模塊SmartI/ORnet電源控制設備

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20臺RS-48520臺RS-包裝切割機電機控制裝置IMPG傳感器旋轉(zhuǎn)率設定包裝切割機電機控制裝置IMPG傳感器旋轉(zhuǎn)率設定遠程監(jiān)控系統(tǒng)InternetIGS-50IGS-50GM4GM4GMWINRS-232CRS-232CRS-232C韓國中國IGS-50遠程監(jiān)控系統(tǒng)InternetIGS-50IGS-50GM4G汽車空調(diào)組裝線ID40ID40空調(diào)螺絲擰緊機螺絲擰緊機PnetCnetCnetDR6DR6PLC(K200S)PLC(K200S)觸摸屏(PMU330)空調(diào)汽車空調(diào)組裝線ID40ID40空調(diào)螺絲擰緊機螺絲擰緊機PnePLC實驗設備PLC實驗設備（一）電器的定義及分類低壓電器：常指用于交流額定電壓1200v、直流額定電壓1500v及以下的電路中的電器產(chǎn)品。第一章電氣控制基礎

一、電器的基礎知識第一節(jié)常用低壓電器1、定義：電器是一種能根據(jù)外界的信號（機械力、電動力和其它物理量），自動或手動接通和斷開電路，從而斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)或狀態(tài)，實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測和調(diào)節(jié)用的電氣元件或設備。高壓電器：通常情況下>380V即可認為屬于高壓范圍。（一）電器的定義及分類低壓電器：常指用于交流額定電壓12001—鐵芯2—線圈3—銜鐵4—靜觸點5—動觸點6—觸點彈簧7—釋放彈簧

（二）電磁式電器

1.電磁機構(gòu)吸力特性與反力特性的配合作用在銜鐵上的力：電磁吸力由電磁機構(gòu)產(chǎn)生，電磁反力由釋放彈簧和觸點彈簧產(chǎn)生。組成部分：電磁機構(gòu)、觸點系統(tǒng)、滅弧裝置。1—鐵芯2—線圈3—銜鐵4—靜觸點5—動觸點吸力特性與反力特性的配合1—直流電磁鐵吸力特性2—交流電磁鐵吸力特性

3—反力特性

吸力特性:是指電磁吸力F隨銜鐵與鐵芯間氣隙δ變化的關系曲線直流電磁機構(gòu)吸力F隨氣隙的減小而增加，如曲線1。交流電磁機構(gòu)的勵磁電流與氣隙成正比，如曲線2。

反力特性:是指反作用力Fr與氣隙δ的關系曲線。吸力特性與反力特性的配合：在銜鐵吸合過程中，其吸力特性必須始終處于反力特性上方，即吸力要大于反力；反之銜鐵釋放時，吸力特性必須位于反力特性下方，即反力要大于吸力（此時的吸力是由剩磁產(chǎn)生的）。在吸合過程中還須注意吸力特性位于反力特性上方不能太高，否則會影響到電磁機構(gòu)壽命。

吸力特性與反力特性的配合吸力特性:是指電磁吸力F隨銜鐵與鐵

2.交流電磁機構(gòu)上短路環(huán)的作用交流電磁鐵的短路環(huán)1—銜鐵2—鐵芯3—線圈4—短路環(huán)交流電磁機構(gòu)電磁吸力是一個兩倍于電源頻率的周期性變量，隨著電源電壓的變化，銜鐵周而復始地閉合與釋放，產(chǎn)生振動與噪聲。短路環(huán)將磁通分為Ф1和Ф2，相位差約900。電磁吸力圖2.交流電磁機構(gòu)上短路環(huán)的作用交流電磁鐵的短路環(huán)交流電3.觸點系統(tǒng)觸點是電器的執(zhí)行機構(gòu)，它在銜鐵的帶動下起接通和分斷電路的作用。結(jié)構(gòu)形式：橋式觸點和指形觸點觸點的接觸形式：點接觸、線接觸和面接觸a)點接觸橋式b)面接觸橋式c)線接觸指式哪種觸點形式適用于大容量、大電流的場合？3.觸點系統(tǒng)觸點是電器的執(zhí)行機構(gòu)，它在銜鐵的帶動下起接通觸點的分類：按觸點的運動情況：動觸點和靜觸點按觸點的職能分：主觸點和輔助觸點按觸點的狀態(tài)可分為：常開觸點和常閉觸點~M3~線圈輔助觸點鐵心銜鐵電源電機主觸點常閉常開彈簧觸點的分類：~M線圈輔助觸點鐵心銜鐵電源電機主觸點常閉常開彈

電弧：開關電器切斷電流電路時，觸頭間電壓大于某一數(shù)值（12～20V），或電流超過某一數(shù)值（0.25～1A直接）時，觸頭間會產(chǎn)生藍色的光柱，即電弧。

電弧的實質(zhì)：觸點間氣體在強電場下產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。

電弧的危害（1）延長了切斷故障的時間；（2）高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞（3）形成飛弧造成電源短路事故。

滅弧措施：電動力滅弧、磁吹滅弧、柵片滅弧、滅弧罩。

4.滅弧系統(tǒng)

電?。洪_關電器切斷電流電路時，觸頭間電壓大于某一數(shù)值（12

二、接觸器（一）接觸器的組成及工作原理1-主觸頭（三對）2-動鐵心3-線圈4-靜鐵心5-輔助觸頭定義：接觸器是用于遠距離頻繁地接通和分斷主電路或大容量控制電路的自動切換電器，主要用于控制電動機，也可用于控制其他電力負載。二、接觸器（一）接觸器的組成及工作原理1-主觸頭（三對）1.線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復常態(tài)。為防止鐵心振動，需加短路環(huán)。2.當線圈電壓降到某一數(shù)值時（一般為85％線圈額定電壓），銜鐵在彈簧力作用下復位，觸頭恢復常態(tài)。稱為失壓保護功能1.線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線符號線圈KM用于主電路流過的大電流(需加滅弧裝置)用于控制電路流過的小電流(無需加滅弧裝置)KM動合(常開)輔助觸點動斷(常閉)輔助觸點KM動合(常開)主觸點KM（二）接觸器的主要技術參數(shù)接觸器分為交流接觸器和直流接觸器。額定電壓:銘牌上的額定電壓是指主觸點能承受的額定電壓。額定電流:銘牌上的額定電壓是指主觸點的額定電流。吸引線圈額定電壓:線圈能承受的額定電壓。符號線圈KM用于主電路流過的大電流(需加滅弧裝置)用于控

（三）接觸器的選擇與使用1.接觸器的類型選擇根據(jù)接觸器所控制負載的輕重和負載電流的類型，選擇直流或交流。2.額定電壓的選擇接觸器的額定電壓不小于負載回路的電壓。3.額定電流的選擇一般接觸器的額定電流不小于被控回路的額定電流。對于電動機負載可按經(jīng)驗公式計算（K＝1～1.4）：4.吸引線圈的額定電壓選擇吸引線圈的額定電壓與所接控制電路的電壓相一致。5.接觸器的觸點數(shù)量、種類選擇接觸器一般垂直安裝。（三）接觸器的選擇與使用1.接觸器的類型選擇2.額定電壓的

三、繼電器定義：繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化來接通或斷開控制電路，實現(xiàn)自動控制和保護的電器。繼電器與接觸器的區(qū)別：（1）繼電器主要用于小電流電路，觸點容量較?。?A以下），且無滅弧裝置，而接觸器用于控制電動機等大功率、大電流電路；（2）繼電器輸入信號可以是各種物理量，如電壓、電流、時間、速度、壓力等，而接觸器的輸入量只有電壓。繼電特性：x1稱為繼電器的釋放值，x2稱為繼電器的吸合值，K=x1/x2稱為繼電器的返回系數(shù)。圖1-4繼電器特性曲線三、繼電器定義：繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化來接通

（一）電磁式繼電器過流電流繼電器欠流電流繼電器欠電流繼電器KAI<KAKA過電流繼電器>IKAKAKA1、電流繼電器電流繼電器的線圈與被測電路串聯(lián)，以反應電路中電流的變化而動作。主要用于系統(tǒng)的電流保護與控制。特點：其線圈的匝數(shù)少而粗。分類：按線圈電流的種類可以分為交流和直流電流繼電器；按吸合電流大小又可以分為過電流和欠電流繼電器。（一）電磁式繼電器過流電流繼電器欠流電流繼電器欠電流繼電器2、電壓繼電器觸點的動作和線圈的電壓大小有關的繼電器叫電壓繼電器，它用于電力拖動系統(tǒng)的電壓保護和控制，使用時電壓繼電器的線圈與負載并聯(lián)。特點：其線圈的匝數(shù)多而線徑細。分類：按線圈電流的種類可以分為交流和直流電壓繼電器，按吸合電壓大小又可以分為過電壓、欠電壓和零電壓繼電器。欠電壓繼電器KAU<KAKA過電壓繼電器>UKAKAKA2、電壓繼電器欠電壓繼電器KAU<KAKA過電壓繼電器>U3.中間繼電器

中間繼電器觸頭容量小，觸點數(shù)目多，屬于電壓型繼電器，用于控制線路。

通常用于傳遞信號和同時控制多個電路，也可直接用它來控制小容量電動機或其他電氣執(zhí)行元件。(b)符號KA線圈常開觸頭KA常閉觸頭KA(a)外形中間繼電器外形與符號3.中間繼電器中間繼電器觸頭容量小，觸點數(shù)定義：在敏感元件獲得信號后，執(zhí)行元件要延遲一段時間才動作的繼電器叫做時間繼電器。通電延時：接受輸入信號后延遲一定的時間，輸出信號才發(fā)生變化。當輸入信號消失后，輸出瞬時復原。斷電延時：接受輸入信號時，瞬時產(chǎn)生相應的輸出信號。當輸入信號消失后，延遲一定的時間，輸出才復原。

（二）時間繼電器1、空氣阻尼式時間繼電器空氣阻尼式時間繼電器是利用空氣阻尼作用而達到延時的目的。它由電磁機構(gòu)、延時機構(gòu)和觸頭組成。定義：在敏感元件獲得信號后，執(zhí)行元件要延遲一段時間才動作的繼時間繼電器圖形文字符號a)通電延時線圈b)斷電延時線圈c)通電延時閉合觸頭d)通電延時斷開觸頭e)斷電延時斷開觸頭f)斷電延時閉合觸頭2.晶體管式和數(shù)字式時間繼電器

晶體管式繼電器又稱半導體式時間繼電器，通過改變RC充電回路的時間常數(shù)，即可改變延時時間。

特點：延時范圍光，精度高，但抗干擾性差。時間繼電器圖形文字符號a)通電延時線圈b)斷電（三）熱繼電器熱繼電器是利用電流流過熱元件時產(chǎn)生的熱量，使雙金屬片發(fā)生彎曲而推動執(zhí)行機構(gòu)動作的一種保護電器。主要用于交流電動機的過載保護、斷相及電流不平衡運行的保護及其它電氣設備發(fā)熱狀態(tài)的控制。工作原理：雙金屬片熱膨脹系數(shù)大的稱為主動層，點稱為被動層。加熱元件接入電機主電路，若長時間過載，雙金屬片被加熱。因雙金屬片的上層膨脹系數(shù)大，使其向下彎曲，推動扣板使熱繼電器的觸點動作，常閉觸點斷開。（三）熱繼電器熱繼電器是利用電流流過熱元件時產(chǎn)生的熱量，使雙a）發(fā)熱元件

b）常閉觸點

a）b）a）發(fā)熱元件a）b）

（四）速度繼電器作用：利用速度原則對電動機進行控制的自動電器，常用作籠型異步電動機的反接制動控制，因此亦稱之為反接制動器。速度繼電器的軸與電動機的軸相連接。轉(zhuǎn)子固定在軸上，定子與軸同心。結(jié)構(gòu)：定子、轉(zhuǎn)子和觸頭原理：與異步電動機類似參數(shù)：動作轉(zhuǎn)速：>120r/pm

復位轉(zhuǎn)速：<100r/pm（四）速度繼電器作用：利用速度原則對電動機進行控制的自動電

四、主令電器

主令電器是在自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號的電器，用來控制接觸器、繼電器或其它電器線圈，使電路接通或分斷，從而達到控制生產(chǎn)機械的目的。主令電器按其作用可分為：控制按鈕、行程開關、接近開關、萬能轉(zhuǎn)換開關等。1-按鈕帽2-復位彈簧3-動觸點

4-常閉靜觸點5-常開靜觸點

（一）按鈕

一般紅色表示停止按鈕，綠色表示起動按鈕，紅色蘑菇表示急停按鈕。常為復合式，分帶自鎖按鈕與復位按鈕（不帶自鎖按鈕）。四、主令電器主令電器是在自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號的復位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式靜觸頭常開靜觸頭外殼4SBSBSB結(jié)構(gòu)符號名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開按鈕(起動按鈕)復合按鈕1234123按鈕帽復位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式靜觸頭常開靜觸頭外殼4SBSB（二）行程開關(限位開關)(b)示意圖未撞擊撞擊SQ常開觸點常閉觸點SQ(c)符號(a)外形圖

行程開關又稱限位開關或位置開關。是一種利用生產(chǎn)機械某些運動部件的撞擊來發(fā)出控制信號的小電流主令電器。主要用于生產(chǎn)機械的運動方向、行程大小控制或位置保護等。

結(jié)構(gòu)與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊。（二）行程開關(限位開關)(b)示意圖未撞擊撞擊SQ常開特點：非接觸式的、無觸點行程開關。接近開關按其工作原理分：有高頻振蕩型、電容型、感應電橋型、永久磁鐵型、霍爾效應型等，其中高頻振蕩型最為常用。

（三）接近開關和光電開關特點：非接觸式的、無觸點行程開關。（三）接近開關和光電開

五、熔斷器熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉的保護電器。常作為電路或用電設備的嚴重過載和短路保護，主要用作短路保護。熔斷器的熔體串聯(lián)在被保護電路中。

插入式熔斷器1-動觸頭2-熔絲3-瓷蓋4-靜觸頭5-瓷座五、熔斷器熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉的保護螺旋式熔斷器1-瓷帽2-熔管3-瓷套4-上接線端5-下接線端6-底座螺旋式熔斷器密閉管式熔斷器1-夾座2-底座3-熔管密閉管式熔斷器

六、低壓斷路器低壓斷路器又稱自動空氣開關或自動開關。它相當于刀開關、熔斷器、熱繼電器、過電流繼電器和欠電壓繼電器的組合，是一種既有手動開關作用又能自動進行欠壓、失壓、過載和短路保護的電器。

1—主觸點2—自由脫扣機構(gòu)3—過電流脫扣器4—分勵脫扣器5—熱脫扣器6—失壓脫扣器7—按鈕六、低壓斷路器低壓斷路器又稱自動空氣開關或自動開關。它相>IKAKAKA>IKAKAKA電氣控制基礎課件第二節(jié)基本電氣控制電路

一、電氣圖中的圖形符號及文字符號（二）電氣圖中的圖形符號及文字符號

電器控制線路圖是工程技術的通用語言，為了便于交流與溝通，在電器控制線路中，各種電器元件的圖形、文字符號必須符合國家的標準。

1983年國家標準局參照國際電工委員會（IEC）頒布的有關文件，制定了我國電氣設備有關國家標準，采用新的圖形和文字符號及回路標號。

常用的電氣工程圖有3種：電路圖（電氣系統(tǒng)圖、原理圖）、接線圖和元件布置圖。（一）電氣控制圖電氣控制系統(tǒng)是由若干電器元件按照一定的要求連接而成的，將這些電器元件及其連接用一定的圖形表達處理，這種圖就是電氣控制圖或稱電氣圖。第二節(jié)基本電氣控制電路一、電氣圖中的圖形符號及文字符

（三）繪制電路圖的有關規(guī)定電路圖是用圖形符號并按工作順序排列，詳細表示電路或成套裝置的全部基本組成和連接關系，而不考慮其實際位置的一種簡圖。目的：便于詳細理解工作原理；為測試和尋找故障提供信息；作為編制接線圖的依據(jù)。電路圖根據(jù)通過電流的大小可分為主電路和控制電路。主電路是電氣控制線路中大電流通過的部分，包括從電源到電機之間相連的電器元件（一般有QS,FU,FR的熱元件、QF、KM主觸點和電動機）；控制電路是指接觸器和繼電器線圈等小電流線路，以及其它如信號、保護電路、連鎖電路等。（三）繪制電路圖的有關規(guī)定電路圖是用圖形符號并按工作順序排繪制電路圖的有關規(guī)定：（1）主電路、控制電路、信號電路應分開繪制出，電路圖中的電器不同組成部分可不畫在一起，但文字符號應標注一致。（2）控制電路和信號電路畫在兩條電源線之間。（3）電氣圖中所有電器觸點，都按沒有通電和沒有外力作用時的開閉狀態(tài)控制電路和信號電路畫在兩條電源線之間。（4）電路或元器件應按功能布置，盡可能按動作順序依次平行排列，盡可能減少線條和避免交叉線。（5）有機械聯(lián)系的元件用虛線連接。繪制電路圖的有關規(guī)定：（1）主電路、控制電路、信號電路應分開

二、三相籠型異步電動機全壓起動控制電路單向點動控制電路

（一）電動機單向運行控制電路

1、單向點動控制電路特點：“一按（點）就動，一松（放）就?！钡碾娐贩Q為點動控制電路。點動控制電路常用于調(diào)整機床，對刀操作等。因短時工作，電路中不設熱繼電器。二、三相籠型異步電動機全壓起動控制電路單向點動控制電路2、單向自鎖控制電路單向自鎖控制電路

說明：（1）依靠接觸器自身輔助觸點而使其線圈保持通電的現(xiàn)象稱為自鎖。（2）電路的保護環(huán)節(jié)1）熔斷器FU作為電路短路保護；2）熱繼電器FR具有過載保護作用；3）電路具有欠電壓與失電壓保護；2、單向自鎖控制電路單向自鎖控制電路說明：（2）電路的

3、單向點動、自鎖混合電路3、單向點動、自鎖混合電路接觸器KM1和KM2觸點不可同時閉合，以免發(fā)生相間短路故障。為此就需要在各自的控制電路中串接對方的常閉觸點構(gòu)成互鎖。1、正－停－反控制電路

（二）電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路問：是否可以直接使電動機由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)？互鎖：利用接觸器常閉輔助觸點互相制約的方法稱為互鎖。接觸器KM1和KM2觸點不可同時閉合，以免發(fā)生相間短路故障。

2．正一反一?？刂齐娐?．正一反一?？刂齐娐?、自動停止控制電路按行程原則的控制方式：控制某些機械的行程，當運動部件到達一定行程位置時利用行程開關進行控制。3、自動停止控制電路按行程原則的控制方式：控制某些機械的

4、自動往返控制電路4、自動往返控制電路

三、三相籠型異步電動機減壓起動控制電路1.減壓起動的原因？用于容量較大的電動機，且僅適用于空載或輕載起動。2.減壓起動的方法：定子繞組串電阻（或電抗器）起動、自耦變壓器減壓起動、星-三角形減壓起動等方法。三、三相籠型異步電動機減壓起動控制電路1.減壓起動的原因？

繞線轉(zhuǎn)子電動機用于要求起動轉(zhuǎn)矩較大的場合。起動的方法是在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻。

串接在三相轉(zhuǎn)子繞組的外加起動電阻，一般都接成星形聯(lián)接。起動前，外加起動電阻全部接入轉(zhuǎn)子繞組，隨著起動過程的結(jié)束，外接起動電阻被逐段短接。

特點：K1和K2的吸合電流相同，但K1的釋放電流大，K2的釋放電流小。所以KM2先閉合，切斷R1，KM1后閉合，切斷R2。圖1-21繞線轉(zhuǎn)子式異步電動機控制電路四、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機起動控制繞線轉(zhuǎn)子電動機用于要求起動轉(zhuǎn)矩較大的場合。起

五、三相異步電動機的制動控制電路

反接制動是利用改變電動機電源相序，使定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，因而產(chǎn)生制動力矩的一種制動方法。應注意的是，當電動機轉(zhuǎn)速接近零時，必須立即斷開電源，否則電動機會反向旋轉(zhuǎn)。

三相異步電動機的制動方法：機械制動和電氣制動。電氣制動方法：反接制動、能耗制動等。五、三相異步電動機的制動控制電路反接制動是利用改變

（一）多地點控制電路

六、其他典型的控制電路把一個起動按鈕和一個停止按鈕組成一組，并把三組起動、停止按鈕分別放置三地，即能實現(xiàn)三地點控制。（一）多地點控制電路六、其他典型的控制電路把一個起動按（二）順序起、?？刂齐娐肪哂卸嗯_電動機拖動的機械設備，在操作時為了保證設備的安全運行和工藝過程的順利進行，對電動機的起動、停止，必須按一定的順序來控制，這就稱為電動機的順序起動。（二）順序起、?？刂齐娐肪哂卸嗯_電動機拖動的機械設備，在操作（三）步進控制電路（三）步進控制電路正確選擇聯(lián)鎖觸點關鍵（一）按聯(lián)鎖控制的規(guī)律聯(lián)鎖控制：電氣控制電路中，各電器之間的互相制約、互相配合的控制。如：順序控制，電動機正，反轉(zhuǎn)控制電路，單相點動、自鎖混合控制電路

七、組成電氣控制電路的基本規(guī)律（二）按控制過程的變化參量進行控制的規(guī)律按控制過程的變化參量進行控制的關鍵是正確選擇控制參量、確定控制原則，并選定能反映該控制參量變化的電器元件。例如按時間原則控制時應選定時間繼電器來反映時間參量的變化

正確選擇聯(lián)鎖觸點關鍵（一）按聯(lián)鎖控制的規(guī)律七、組成電氣

八、電動機控制的保護環(huán)節(jié)（一）短路保護電路發(fā)生短路故障時，斷電保護，常用元件有熔斷器和斷路器。（二）過載保護電動機長期超載運行，繞組溫升將超過其允許值，使電動機損壞。常用國債保護元件是過熱繼電器。由于熱慣性的原因，熱繼電器不會受電動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而動作，所以過載保護的同時，還必須設有短路保護。（三）過電流保護過流保護廣泛應用于直流電動機或繞線轉(zhuǎn)子式異步電動機，對于三相籠型電動機，由于其短時過電流不會產(chǎn)生嚴重后果，故可不設過流保護。一般過電流的動作值為起動電流的1.2倍。（四）零電壓保護和欠壓保護

為了防止電網(wǎng)失電后恢復供電時電動機自行起動的保護叫做零電壓保護。在電源電壓降到允許值以下時，需要采用保護措施，及時切斷電源，這就是欠電壓保護。

八、電動機控制的保護環(huán)節(jié)（一）短路保護（二）過載保護（三思考：分析下圖所示線路中，哪種線路能實現(xiàn)電動機正常連續(xù)運行和停止？哪種不能？為什么？思考：分析下圖所示線路中，哪種線路能實現(xiàn)電動機正常連續(xù)運行和可編程控制器原理及應用機械電子工程學院機電系機械電子工程學院機電系學習內(nèi)容第一章電氣控制基礎第二章PLC概述第三章PLC的基本組成和工作原理第四章S7-200PLC的系統(tǒng)配置第五章S7-200PLC的指令系統(tǒng)第六章編程軟件功能及使用第七章

PLC控制系統(tǒng)設計第九章PLC的通信及網(wǎng)絡學習內(nèi)容第一章電氣控制基礎考核方式（課堂30學時＋實驗6學時）1、考試：70％；2、課堂考勤：10％；3、平時作業(yè)：10％；4、實驗成績：10％?？己朔绞?、考試：70％；可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一TheWebEnterpriseSystemsManufacturingBusinessWareAutomationPlatformsAutomationComponentsPlantFloorSmartDevicesControl/AdvancedDiagnosticsERPVisualization&DataAccessSeamlessConnectivity可編程序控制器－當代工業(yè)自動化支柱之一TheWebEnte酒店控制系統(tǒng)無線接收器遙控器傳感器燈輸入輸出混合模塊SmartI/ORnet電源控制設備

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20臺RS-48520臺RS-包裝切割機電機控制裝置IMPG傳感器旋轉(zhuǎn)率設定包裝切割機電機控制裝置IMPG傳感器旋轉(zhuǎn)率設定遠程監(jiān)控系統(tǒng)InternetIGS-50IGS-50GM4GM4GMWINRS-232CRS-232CRS-232C韓國中國IGS-50遠程監(jiān)控系統(tǒng)InternetIGS-50IGS-50GM4G汽車空調(diào)組裝線ID40ID40空調(diào)螺絲擰緊機螺絲擰緊機PnetCnetCnetDR6DR6PLC(K200S)PLC(K200S)觸摸屏(PMU330)空調(diào)汽車空調(diào)組裝線ID40ID40空調(diào)螺絲擰緊機螺絲擰緊機PnePLC實驗設備PLC實驗設備（一）電器的定義及分類低壓電器：常指用于交流額定電壓1200v、直流額定電壓1500v及以下的電路中的電器產(chǎn)品。第一章電氣控制基礎

一、電器的基礎知識第一節(jié)常用低壓電器1、定義：電器是一種能根據(jù)外界的信號（機械力、電動力和其它物理量），自動或手動接通和斷開電路，從而斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)或狀態(tài)，實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測和調(diào)節(jié)用的電氣元件或設備。高壓電器：通常情況下>380V即可認為屬于高壓范圍。（一）電器的定義及分類低壓電器：常指用于交流額定電壓12001—鐵芯2—線圈3—銜鐵4—靜觸點5—動觸點6—觸點彈簧7—釋放彈簧

（二）電磁式電器

1.電磁機構(gòu)吸力特性與反力特性的配合作用在銜鐵上的力：電磁吸力由電磁機構(gòu)產(chǎn)生，電磁反力由釋放彈簧和觸點彈簧產(chǎn)生。組成部分：電磁機構(gòu)、觸點系統(tǒng)、滅弧裝置。1—鐵芯2—線圈3—銜鐵4—靜觸點5—動觸點吸力特性與反力特性的配合1—直流電磁鐵吸力特性2—交流電磁鐵吸力特性

3—反力特性

吸力特性:是指電磁吸力F隨銜鐵與鐵芯間氣隙δ變化的關系曲線直流電磁機構(gòu)吸力F隨氣隙的減小而增加，如曲線1。交流電磁機構(gòu)的勵磁電流與氣隙成正比，如曲線2。

反力特性:是指反作用力Fr與氣隙δ的關系曲線。吸力特性與反力特性的配合：在銜鐵吸合過程中，其吸力特性必須始終處于反力特性上方，即吸力要大于反力；反之銜鐵釋放時，吸力特性必須位于反力特性下方，即反力要大于吸力（此時的吸力是由剩磁產(chǎn)生的）。在吸合過程中還須注意吸力特性位于反力特性上方不能太高，否則會影響到電磁機構(gòu)壽命。

吸力特性與反力特性的配合吸力特性:是指電磁吸力F隨銜鐵與鐵

2.交流電磁機構(gòu)上短路環(huán)的作用交流電磁鐵的短路環(huán)1—銜鐵2—鐵芯3—線圈4—短路環(huán)交流電磁機構(gòu)電磁吸力是一個兩倍于電源頻率的周期性變量，隨著電源電壓的變化，銜鐵周而復始地閉合與釋放，產(chǎn)生振動與噪聲。短路環(huán)將磁通分為Ф1和Ф2，相位差約900。電磁吸力圖2.交流電磁機構(gòu)上短路環(huán)的作用交流電磁鐵的短路環(huán)交流電3.觸點系統(tǒng)觸點是電器的執(zhí)行機構(gòu)，它在銜鐵的帶動下起接通和分斷電路的作用。結(jié)構(gòu)形式：橋式觸點和指形觸點觸點的接觸形式：點接觸、線接觸和面接觸a)點接觸橋式b)面接觸橋式c)線接觸指式哪種觸點形式適用于大容量、大電流的場合？3.觸點系統(tǒng)觸點是電器的執(zhí)行機構(gòu)，它在銜鐵的帶動下起接通觸點的分類：按觸點的運動情況：動觸點和靜觸點按觸點的職能分：主觸點和輔助觸點按觸點的狀態(tài)可分為：常開觸點和常閉觸點~M3~線圈輔助觸點鐵心銜鐵電源電機主觸點常閉常開彈簧觸點的分類：~M線圈輔助觸點鐵心銜鐵電源電機主觸點常閉常開彈

電?。洪_關電器切斷電流電路時，觸頭間電壓大于某一數(shù)值（12～20V），或電流超過某一數(shù)值（0.25～1A直接）時，觸頭間會產(chǎn)生藍色的光柱，即電弧。

電弧的實質(zhì)：觸點間氣體在強電場下產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。

電弧的危害（1）延長了切斷故障的時間；（2）高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞（3）形成飛弧造成電源短路事故。

滅弧措施：電動力滅弧、磁吹滅弧、柵片滅弧、滅弧罩。

4.滅弧系統(tǒng)

電?。洪_關電器切斷電流電路時，觸頭間電壓大于某一數(shù)值（12

二、接觸器（一）接觸器的組成及工作原理1-主觸頭（三對）2-動鐵心3-線圈4-靜鐵心5-輔助觸頭定義：接觸器是用于遠距離頻繁地接通和分斷主電路或大容量控制電路的自動切換電器，主要用于控制電動機，也可用于控制其他電力負載。二、接觸器（一）接觸器的組成及工作原理1-主觸頭（三對）1.線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復常態(tài)。為防止鐵心振動，需加短路環(huán)。2.當線圈電壓降到某一數(shù)值時（一般為85％線圈額定電壓），銜鐵在彈簧力作用下復位，觸頭恢復常態(tài)。稱為失壓保護功能1.線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線符號線圈KM用于主電路流過的大電流(需加滅弧裝置)用于控制電路流過的小電流(無需加滅弧裝置)KM動合(常開)輔助觸點動斷(常閉)輔助觸點KM動合(常開)主觸點KM（二）接觸器的主要技術參數(shù)接觸器分為交流接觸器和直流接觸器。額定電壓:銘牌上的額定電壓是指主觸點能承受的額定電壓。額定電流:銘牌上的額定電壓是指主觸點的額定電流。吸引線圈額定電壓:線圈能承受的額定電壓。符號線圈KM用于主電路流過的大電流(需加滅弧裝置)用于控

（三）接觸器的選擇與使用1.接觸器的類型選擇根據(jù)接觸器所控制負載的輕重和負載電流的類型，選擇直流或交流。2.額定電壓的選擇接觸器的額定電壓不小于負載回路的電壓。3.額定電流的選擇一般接觸器的額定電流不小于被控回路的額定電流。對于電動機負載可按經(jīng)驗公式計算（K＝1～1.4）：4.吸引線圈的額定電壓選擇吸引線圈的額定電壓與所接控制電路的電壓相一致。5.接觸器的觸點數(shù)量、種類選擇接觸器一般垂直安裝。（三）接觸器的選擇與使用1.接觸器的類型選擇2.額定電壓的

三、繼電器定義：繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化來接通或斷開控制電路，實現(xiàn)自動控制和保護的電器。繼電器與接觸器的區(qū)別：（1）繼電器主要用于小電流電路，觸點容量較小（5A以下），且無滅弧裝置，而接觸器用于控制電動機等大功率、大電流電路；（2）繼電器輸入信號可以是各種物理量，如電壓、電流、時間、速度、壓力等，而接觸器的輸入量只有電壓。繼電特性：x1稱為繼電器的釋放值，x2稱為繼電器的吸合值，K=x1/x2稱為繼電器的返回系數(shù)。圖1-4繼電器特性曲線三、繼電器定義：繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化來接通

（一）電磁式繼電器過流電流繼電器欠流電流繼電器欠電流繼電器KAI<KAKA過電流繼電器>IKAKAKA1、電流繼電器電流繼電器的線圈與被測電路串聯(lián)，以反應電路中電流的變化而動作。主要用于系統(tǒng)的電流保護與控制。特點：其線圈的匝數(shù)少而粗。分類：按線圈電流的種類可以分為交流和直流電流繼電器；按吸合電流大小又可以分為過電流和欠電流繼電器。（一）電磁式繼電器過流電流繼電器欠流電流繼電器欠電流繼電器2、電壓繼電器觸點的動作和線圈的電壓大小有關的繼電器叫電壓繼電器，它用于電力拖動系統(tǒng)的電壓保護和控制，使用時電壓繼電器的線圈與負載并聯(lián)。特點：其線圈的匝數(shù)多而線徑細。分類：按線圈電流的種類可以分為交流和直流電壓繼電器，按吸合電壓大小又可以分為過電壓、欠電壓和零電壓繼電器。欠電壓繼電器KAU<KAKA過電壓繼電器>UKAKAKA2、電壓繼電器欠電壓繼電器KAU<KAKA過電壓繼電器>U3.中間繼電器

中間繼電器觸頭容量小，觸點數(shù)目多，屬于電壓型繼電器，用于控制線路。

通常用于傳遞信號和同時控制多個電路，也可直接用它來控制小容量電動機或其他電氣執(zhí)行元件。(b)符號KA線圈常開觸頭KA常閉觸頭KA(a)外形中間繼電器外形與符號3.中間繼電器中間繼電器觸頭容量小，觸點數(shù)定義：在敏感元件獲得信號后，執(zhí)行元件要延遲一段時間才動作的繼電器叫做時間繼電器。通電延時：接受輸入信號后延遲一定的時間，輸出信號才發(fā)生變化。當輸入信號消失后，輸出瞬時復原。斷電延時：接受輸入信號時，瞬時產(chǎn)生相應的輸出信號。當輸入信號消失后，延遲一定的時間，輸出才復原。

（二）時間繼電器1、空氣阻尼式時間繼電器空氣阻尼式時間繼電器是利用空氣阻尼作用而達到延時的目的。它由電磁機構(gòu)、延時機構(gòu)和觸頭組成。定義：在敏感元件獲得信號后，執(zhí)行元件要延遲一段時間才動作的繼時間繼電器圖形文字符號a)通電延時線圈b)斷電延時線圈c)通電延時閉合觸頭d)通電延時斷開觸頭e)斷電延時斷開觸頭f)斷電延時閉合觸頭2.晶體管式和數(shù)字式時間繼電器

晶體管式繼電器又稱半導體式時間繼電器，通過改變RC充電回路的時間常數(shù)，即可改變延時時間。

特點：延時范圍光，精度高，但抗干擾性差。時間繼電器圖形文字符號a)通電延時線圈b)斷電（三）熱繼電器熱繼電器是利用電流流過熱元件時產(chǎn)生的熱量，使雙金屬片發(fā)生彎曲而推動執(zhí)行機構(gòu)動作的一種保護電器。主要用于交流電動機的過載保護、斷相及電流不平衡運行的保護及其它電氣設備發(fā)熱狀態(tài)的控制。工作原理：雙金屬片熱膨脹系數(shù)大的稱為主動層，點稱為被動層。加熱元件接入電機主電路，若長時間過載，雙金屬片被加熱。因雙金屬片的上層膨脹系數(shù)大，使其向下彎曲，推動扣板使熱繼電器的觸點動作，常閉觸點斷開。（三）熱繼電器熱繼電器是利用電流流過熱元件時產(chǎn)生的熱量，使雙a）發(fā)熱元件

b）常閉觸點

a）b）a）發(fā)熱元件a）b）

（四）速度繼電器作用：利用速度原則對電動機進行控制的自動電器，常用作籠型異步電動機的反接制動控制，因此亦稱之為反接制動器。速度繼電器的軸與電動機的軸相連接。轉(zhuǎn)子固定在軸上，定子與軸同心。結(jié)構(gòu)：定子、轉(zhuǎn)子和觸頭原理：與異步電動機類似參數(shù)：動作轉(zhuǎn)速：>120r/pm

復位轉(zhuǎn)速：<100r/pm（四）速度繼電器作用：利用速度原則對電動機進行控制的自動電

四、主令電器

主令電器是在自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號的電器，用來控制接觸器、繼電器或其它電器線圈，使電路接通或分斷，從而達到控制生產(chǎn)機械的目的。主令電器按其作用可分為：控制按鈕、行程開關、接近開關、萬能轉(zhuǎn)換開關等。1-按鈕帽2-復位彈簧3-動觸點

4-常閉靜觸點5-常開靜觸點

（一）按鈕

一般紅色表示停止按鈕，綠色表示起動按鈕，紅色蘑菇表示急停按鈕。常為復合式，分帶自鎖按鈕與復位按鈕（不帶自鎖按鈕）。四、主令電器主令電器是在自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號的復位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式靜觸頭常開靜觸頭外殼4SBSBSB結(jié)構(gòu)符號名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開按鈕(起動按鈕)復合按鈕1234123按鈕帽復位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式靜觸頭常開靜觸頭外殼4SBSB（二）行程開關(限位開關)(b)示意圖未撞擊撞擊SQ常開觸點常閉觸點SQ(c)符號(a)外形圖

行程開關又稱限位開關或位置開關。是一種利用生產(chǎn)機械某些運動部件的撞擊來發(fā)出控制信號的小電流主令電器。主要用于生產(chǎn)機械的運動方向、行程大小控制或位置保護等。

結(jié)構(gòu)與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊。（二）行程開關(限位開關)(b)示意圖未撞擊撞擊SQ常開特點：非接觸式的、無觸點行程開關。接近開關按其工作原理分：有高頻振蕩型、電容型、感應電橋型、永久磁鐵型、霍爾效應型等，其中高頻振蕩型最為常用。

（三）接近開關和光電開關特點：非接觸式的、無觸點行程開關。（三）接近開關和光電開

五、熔斷器熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉的保護電器。常作為電路或用電設備的嚴重過載和短路保護，主要用作短路保護。熔斷器的熔體串聯(lián)在被保護電路中。

插入式熔斷器1-動觸頭2-熔絲3-瓷蓋4-靜觸頭5-瓷座五、熔斷器熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉的保護螺旋式熔斷器1-瓷帽2-熔管3-瓷套4-上接線端5-下接線端6-底座螺旋式熔斷器密閉管式熔斷器1-夾座2-底座3-熔管密閉管式熔斷器

六、低壓斷路器低壓斷路器又稱自動空氣開關或自動開關。它相當于刀開關、熔斷器、熱繼電器、過電流繼電器和欠電壓繼電器的組合，是一種既有手動開關作用又能自動進行欠壓、失壓、過載和短路保護的電器。

1—主觸點2—自由脫扣機構(gòu)3—過電流脫扣器4—分勵脫扣器5—熱脫扣器6—失壓脫扣器7—按鈕六、低壓斷路器低壓斷路器又稱自動空氣開關或自動開關。它相>IKAKAKA>IKAKAKA電氣控制基礎課件第二節(jié)基本電氣控制電路

一、電氣圖中的圖形符號及文字符號（二）電氣圖中的圖形符號及文字符號

電器控制線路圖是工程技術的通用語言，為了便于交流與溝通，在電器控制線路中，各種電器元件的圖形、文字符號必須符合國家的標準。

1983年國家標準局參照國際電工委員會（IEC）頒布的有關文件，制定了我國電氣設備有關國家標準，采用新的圖形和文字符號及回路標號。

常用的電氣工程圖有3種：電路圖（電氣系統(tǒng)圖、原理圖）、接線圖和元件布置圖。（一）電氣控制圖電氣控制系統(tǒng)是由若干電器元件按照一定的要求連接而成的，將這些電器元件及其連接用一定的圖形表達處理，這種圖就是電氣控制圖或稱電氣圖。第二節(jié)基本電氣控制電路一、電氣圖中的圖形符號及文字符

（三）繪制電路圖的有關規(guī)定電路圖是用圖形符號并按工作順序排列，詳細表示電路或成套裝置的全部基本組成和連接關系，而不考慮其實際位置的一種簡圖。目的：便于詳細理解工作原理；為測試和尋找故障提供信息；作為編制接線圖的依據(jù)。電路圖根據(jù)通過電流的大小可分為主電路和控制電路。主電路是電氣控制線路中大電流通過的部分，包括從電源到電機之間相連的電器元件（一般有QS,FU,FR的熱元件、QF、KM主觸點和電動機）；控制電路是指接觸器和繼電器線圈等小電流線路，以及其它如信號、保護電路、連鎖電路等。（三）繪制電路圖的有關規(guī)定電路圖是用圖形符號并按工作順序排繪制電路圖的有關規(guī)定：（1）主電路、控制電路、信號電路應分開繪制出，電路圖中的電器不同組成部分可不畫在一起，但文字符號應標注一致。（2）控制電路和信號電路畫在兩條電源線之間。（3）電氣圖中所有電器觸點，都按沒有通電和沒有外力作用時的開閉狀態(tài)控制電路和信號電路畫在兩條電源線之間。（4）電路或元器件應按功能布置，盡可能按動作順序依次平行排列，盡可能減少線條和避免交叉線。（5）有機械聯(lián)系的元件用虛線連接。繪制電路圖的有關規(guī)定：（1）主電路、控制電路、信號電路應分開

二、三相籠型異步電動機全壓起動控制電路單向點動控制電路

（一）電動機單向運行控制電路

1、單向點動控制電路特點：“一按（點）就動，一松（放）就停”的電路稱為點動控制電路。點動控制電路常用于調(diào)整機床，對刀操作等。因短時工作，電路中不設熱繼電器。二、三相籠型異步電動機全壓起動控制電路單向點動控制電路2、單向自鎖控制電路單向自鎖控制電路

說明：（1）依靠接觸器自身輔助觸點而使其線圈保持通電的現(xiàn)象稱為自鎖。（2）電路的保護環(huán)節(jié)1）熔斷器FU作為電路短路保護；2）熱繼電器FR具有過載保護作用；3）電路具有欠電壓與失電壓保