電氣控制實(shí)操培訓(xùn)教材引言電氣控制技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及自動(dòng)化領(lǐng)域的基石，其應(yīng)用遍及機(jī)械制造、能源、交通、建筑等各個(gè)行業(yè)。掌握電氣控制的基本原理、熟悉常用電器元件、能夠獨(dú)立進(jìn)行控制電路的安裝、調(diào)試與維護(hù)，是一名合格電氣技術(shù)人員的核心技能。本培訓(xùn)教材旨在通過(guò)系統(tǒng)性的理論講解與實(shí)操訓(xùn)練相結(jié)合的方式，幫助學(xué)員快速提升電氣控制實(shí)操能力，為今后從事相關(guān)技術(shù)工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本教材注重實(shí)用性與可操作性，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，力求使學(xué)員在實(shí)踐中理解理論，在操作中掌握技能。第一章電氣安全基礎(chǔ)與個(gè)人防護(hù)1.1電氣安全概述電氣安全是所有電氣操作的前提和首要原則，任何時(shí)候都不能掉以輕心。電氣事故不僅可能造成設(shè)備損壞，更嚴(yán)重的會(huì)危及操作人員的生命安全。因此，在進(jìn)行任何電氣作業(yè)前，必須充分認(rèn)識(shí)電氣安全的重要性，了解常見(jiàn)的電氣危害（如觸電、電弧灼傷、設(shè)備火災(zāi)等），并嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。1.2個(gè)人防護(hù)用品（PPE）的正確選用與佩戴進(jìn)入電氣作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，必須按規(guī)定佩戴和使用合格的個(gè)人防護(hù)用品，這是保護(hù)人身安全的最后一道屏障。*絕緣手套：用于防止觸電，在進(jìn)行帶電操作或驗(yàn)電時(shí)必須佩戴，使用前應(yīng)檢查有無(wú)破損、漏氣。*絕緣鞋/靴：提供腳部與地面的絕緣，防止跨步電壓觸電。*安全帽：防止高空墜落物或頭部碰撞造成傷害。*護(hù)目鏡/面罩：在進(jìn)行可能產(chǎn)生電弧、火花或飛濺物的操作（如斷開(kāi)大容量開(kāi)關(guān)）時(shí)佩戴，保護(hù)眼睛和面部。*工作服：應(yīng)穿著棉質(zhì)等不易產(chǎn)生靜電的長(zhǎng)袖工作服，袖口、領(lǐng)口應(yīng)扣好，禁止佩戴金屬飾品。1.3作業(yè)前安全檢查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估*環(huán)境檢查：作業(yè)區(qū)域是否整潔，有無(wú)易燃易爆物品，照明是否充足，通風(fēng)是否良好。*設(shè)備檢查：所使用的工具（如萬(wàn)用表、絕緣扳手）是否完好，絕緣是否可靠；待操作設(shè)備是否已斷電、驗(yàn)電、掛牌。*電源檢查：確認(rèn)主電源已斷開(kāi)，并在電源開(kāi)關(guān)處懸掛“禁止合閘，有人工作”警示牌，必要時(shí)設(shè)專(zhuān)人監(jiān)護(hù)。*風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：根據(jù)作業(yè)內(nèi)容，評(píng)估可能存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并制定相應(yīng)的防范措施。1.4觸電急救基本知識(shí)*脫離電源：一旦發(fā)生觸電事故，首要任務(wù)是迅速使觸電者脫離電源?？刹捎们袛嚯娫础⒂酶稍锬景艋蚪^緣工具挑開(kāi)電線(xiàn)等方法，嚴(yán)禁徒手直接拉拽觸電者。*現(xiàn)場(chǎng)急救：將觸電者移至通風(fēng)干燥處，解開(kāi)衣領(lǐng)，檢查呼吸心跳。如呼吸心跳停止，應(yīng)立即進(jìn)行心肺復(fù)蘇，并同時(shí)撥打急救電話(huà)。第二章常用低壓電器元件的認(rèn)知與選型2.1主電路常用電器元件*刀開(kāi)關(guān)與隔離開(kāi)關(guān)：主要用于電源的隔離，確保檢修安全。選型時(shí)需考慮額定電壓、額定電流及極數(shù)。*斷路器（MCB/MCCB）：集過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)于一體，是低壓配電系統(tǒng)中的核心保護(hù)元件。選型需關(guān)注脫扣特性（B、C、D型等）、額定電流、分?jǐn)嗄芰Α?熔斷器：作為短路保護(hù)的最終防線(xiàn)，當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過(guò)載或短路時(shí)，熔體熔斷切斷電路。選型時(shí)應(yīng)注意其額定電壓、額定電流以及熔體的額定電流與被保護(hù)電路的匹配。*接觸器：用于遠(yuǎn)距離頻繁地接通和分?jǐn)嘟恢绷髦麟娐芳按笕萘靠刂齐娐贰Ｖ饕獏?shù)包括額定電壓、額定電流（主觸頭）、線(xiàn)圈電壓、輔助觸頭數(shù)量及類(lèi)型（常開(kāi)NO/常閉NC）。2.2控制電路常用電器元件*按鈕開(kāi)關(guān)：用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)，有常開(kāi)按鈕、常閉按鈕、復(fù)合按鈕等。選型時(shí)注意觸頭數(shù)量、顏色（紅、綠、黃、黑等，遵循行業(yè)規(guī)范）及安裝方式。*行程開(kāi)關(guān)（限位開(kāi)關(guān)）：將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，用于控制運(yùn)動(dòng)部件的行程和限位保護(hù)。根據(jù)動(dòng)作方式可分為直動(dòng)式、滾輪式、微動(dòng)式等。*中間繼電器：本質(zhì)上是一種電壓繼電器，用于增加控制信號(hào)的數(shù)量、容量或?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換與放大。其觸頭數(shù)量較多，動(dòng)作靈敏。*時(shí)間繼電器：用于實(shí)現(xiàn)電路的延時(shí)接通或斷開(kāi)。常見(jiàn)類(lèi)型有電磁式、空氣阻尼式、電子式（通電延時(shí)、斷電延時(shí)）。選型時(shí)注意延時(shí)范圍、延時(shí)精度、線(xiàn)圈電壓及觸頭形式。*熱繼電器：利用電流的熱效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。需根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流進(jìn)行整定。2.3保護(hù)類(lèi)電器元件*電流繼電器與電壓繼電器：分別用于電路的過(guò)電流（欠電流）、過(guò)電壓（欠電壓）保護(hù)。*速度繼電器：用于電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)或限速保護(hù)，其動(dòng)作與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相關(guān)。2.4常用傳感器簡(jiǎn)介*接近開(kāi)關(guān)：非接觸式檢測(cè)物體的有無(wú)，常見(jiàn)類(lèi)型有電感式（檢測(cè)金屬）、電容式（檢測(cè)金屬、非金屬）、光電式等。*光電傳感器：通過(guò)發(fā)射和接收光信號(hào)來(lái)檢測(cè)物體，具有檢測(cè)距離遠(yuǎn)、精度高等特點(diǎn)。2.5電器元件選型基本原則*滿(mǎn)足電路要求：根據(jù)電路的電壓等級(jí)、額定電流、控制方式等選擇合適參數(shù)的元件。*可靠性：優(yōu)先選擇質(zhì)量可靠、口碑良好的品牌產(chǎn)品。*經(jīng)濟(jì)性：在滿(mǎn)足性能的前提下，考慮成本因素。*互換性與維護(hù)性：選擇通用性強(qiáng)、易于更換和維護(hù)的元件。第三章基本控制電路的識(shí)圖與分析3.1電氣原理圖的構(gòu)成與識(shí)圖規(guī)則*圖形符號(hào)與文字符號(hào)：熟悉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號(hào)和文字符號(hào)，這是識(shí)圖的基礎(chǔ)。*電路的劃分：通常分為主電路（流過(guò)負(fù)載大電流的強(qiáng)電回路）和控制電路（流過(guò)小電流的弱電回路，用于控制主電路的通斷）。*識(shí)圖步驟：先看主電路，了解用電設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）的類(lèi)型、功率及控制方式；再看控制電路，從電源入手，按動(dòng)作順序分析各電器元件的控制關(guān)系和邏輯。注意電氣原理圖中所有電器元件的觸頭均表示在未通電或未受外力作用時(shí)的常態(tài)位置。3.2典型基本控制電路分析*點(diǎn)動(dòng)控制電路：按下按鈕，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；松開(kāi)按鈕，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。是最簡(jiǎn)單的控制方式，常用于調(diào)試或短時(shí)移動(dòng)。*長(zhǎng)動(dòng)（連續(xù)）控制電路：通過(guò)接觸器的自鎖觸頭實(shí)現(xiàn)，按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并保持運(yùn)轉(zhuǎn)；按下停止按鈕，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。*正反轉(zhuǎn)控制電路：通過(guò)兩個(gè)接觸器分別控制電動(dòng)機(jī)定子繞組的相序來(lái)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)可靠的互鎖保護(hù)（電氣互鎖、機(jī)械互鎖或兩者兼有），防止電源短路。*星-三角（Y-Δ）降壓?jiǎn)?dòng)控制電路：適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形接法的異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)啟動(dòng)時(shí)接成星形降低啟動(dòng)電壓和啟動(dòng)電流，待轉(zhuǎn)速上升后切換為三角形接法全壓運(yùn)行。分析其主電路的切換方式和控制電路的延時(shí)邏輯是重點(diǎn)。*順序控制與多地控制：順序控制確保多臺(tái)電動(dòng)機(jī)或設(shè)備按預(yù)定順序啟動(dòng)或停止；多地控制實(shí)現(xiàn)同一臺(tái)設(shè)備在不同地點(diǎn)進(jìn)行操作。3.3控制電路中的保護(hù)環(huán)節(jié)*短路保護(hù)：由熔斷器或斷路器實(shí)現(xiàn)。*過(guò)載保護(hù)：由熱繼電器實(shí)現(xiàn)。*失壓與欠壓保護(hù)：由接觸器本身的電磁機(jī)構(gòu)或?qū)ｉT(mén)的欠電壓繼電器實(shí)現(xiàn)，防止電源電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自行啟動(dòng)。*限位保護(hù)：由行程開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，防止運(yùn)動(dòng)部件超出允許范圍。第四章基本控制電路的安裝與接線(xiàn)實(shí)操4.1工具準(zhǔn)備與導(dǎo)線(xiàn)選擇*常用工具：剝線(xiàn)鉗、尖嘴鉗、斜口鉗、螺絲刀（十字、一字，規(guī)格匹配）、電工刀、剝線(xiàn)器、壓線(xiàn)鉗、萬(wàn)用表、兆歐表（搖表）、手電鉆等。工具使用前需檢查絕緣是否完好。*導(dǎo)線(xiàn)選擇：根據(jù)電路電流大小、敷設(shè)環(huán)境及機(jī)械強(qiáng)度選擇合適截面積和材質(zhì)的導(dǎo)線(xiàn)（銅芯導(dǎo)線(xiàn)為主）。主電路導(dǎo)線(xiàn)截面積較大，控制電路導(dǎo)線(xiàn)截面積較?。ㄍǔ?mm2或1.5mm2）。導(dǎo)線(xiàn)顏色應(yīng)符合規(guī)范（如黃綠雙色線(xiàn)為保護(hù)地線(xiàn)PE，棕色/紅色為火線(xiàn)L，藍(lán)色為零線(xiàn)N等）。4.2元器件的布局與固定*布局原則：根據(jù)電氣原理圖和設(shè)備實(shí)際情況，合理規(guī)劃元器件在安裝板（或控制柜）上的位置。強(qiáng)電元件與弱電元件盡量分開(kāi)，發(fā)熱元件應(yīng)通風(fēng)良好且遠(yuǎn)離易受熱影響的元件，操作與顯示元件應(yīng)安裝在便于操作和觀察的位置。*固定方法：根據(jù)元器件的安裝孔尺寸和類(lèi)型，選用合適的導(dǎo)軌（DIN導(dǎo)軌）、安裝支架或直接鉆孔用螺絲固定。確保固定牢固，無(wú)松動(dòng)。4.3接線(xiàn)工藝要求*接線(xiàn)前準(zhǔn)備：仔細(xì)核對(duì)元器件型號(hào)、規(guī)格是否與圖紙一致；檢查元器件有無(wú)損壞，觸頭是否清潔、接觸是否良好；用兆歐表測(cè)量元器件及導(dǎo)線(xiàn)的絕緣電阻。*導(dǎo)線(xiàn)連接：*導(dǎo)線(xiàn)絕緣層剝離長(zhǎng)度適中，芯線(xiàn)無(wú)損傷。*多股導(dǎo)線(xiàn)端部應(yīng)搪錫或加裝冷壓端子，確保連接可靠。*接線(xiàn)應(yīng)牢固，不得有松動(dòng)、虛接現(xiàn)象。同一接線(xiàn)端子上連接的導(dǎo)線(xiàn)一般不超過(guò)兩根。*導(dǎo)線(xiàn)走向應(yīng)橫平豎直，整齊美觀，避免交叉；轉(zhuǎn)彎處應(yīng)圓滑，有弧度。*導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)有清晰、牢固的線(xiàn)號(hào)標(biāo)識(shí)，線(xiàn)號(hào)應(yīng)與電氣原理圖一致。*接線(xiàn)順序：一般先接主電路，后接控制電路；先接串聯(lián)回路，后接并聯(lián)回路；從上到下，從左到右（或從右到左，保持一致）。4.4典型電路安裝示例（以電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制為例）1.熟悉圖紙：詳細(xì)理解正反轉(zhuǎn)控制電路的電氣原理圖，明確主電路中兩個(gè)接觸器主觸頭的接線(xiàn)方式（相序調(diào)換），控制電路中互鎖觸頭的接法。2.元器件布局與固定：將斷路器、熔斷器、接觸器（KM1、KM2）、熱繼電器（FR）、按鈕盒（SB1、SB2、SB3）等按合理位置固定在安裝板上。3.主電路接線(xiàn)：從電源端開(kāi)始，經(jīng)斷路器、熔斷器，分別引至KM1、KM2的主觸頭輸入端。KM1主觸頭輸出端直接接熱繼電器熱元件輸入端，KM2主觸頭輸出端調(diào)換任意兩相后接熱繼電器熱元件輸入端。熱繼電器輸出端接電動(dòng)機(jī)。4.控制電路接線(xiàn)：從控制回路電源（通常取自主電路兩相或控制變壓器）開(kāi)始，按原理圖連接停止按鈕SB1、正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2及KM1線(xiàn)圈、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3及KM2線(xiàn)圈，同時(shí)接入KM1、KM2的常閉互鎖觸頭和KM1、KM2的常開(kāi)自鎖觸頭，以及熱繼電器的常閉保護(hù)觸頭。5.檢查與整理：接線(xiàn)完畢后，仔細(xì)檢查有無(wú)漏接、錯(cuò)接，觸頭連接是否牢固，線(xiàn)號(hào)是否正確。整理導(dǎo)線(xiàn)，使其符合工藝要求。4.5電路檢查與通電試車(chē)*不通電檢查：*外觀檢查：元器件安裝是否牢固，導(dǎo)線(xiàn)連接是否正確、牢固，線(xiàn)號(hào)是否清晰。*萬(wàn)用表檢查：斷開(kāi)主電路電源，測(cè)量控制電路各回路電阻是否正常，檢查有無(wú)短路或斷路現(xiàn)象。測(cè)量各接觸器、繼電器線(xiàn)圈電阻是否正常。*手動(dòng)操作檢查：手動(dòng)操作各按鈕、接觸器，觀察觸頭動(dòng)作是否靈活，有無(wú)卡滯。*通電試車(chē)（強(qiáng)調(diào)安全規(guī)程）：*確保所有人員處于安全位置，無(wú)關(guān)人員遠(yuǎn)離。*先進(jìn)行控制電路空載通電試驗(yàn)：斷開(kāi)主電路（如斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)連接線(xiàn)或主接觸器主觸頭），合上控制回路電源，操作各按鈕，觀察接觸器、繼電器等元件動(dòng)作是否符合設(shè)計(jì)要求，有無(wú)異常聲響或異味。*控制電路正常后，再進(jìn)行帶負(fù)載（電動(dòng)機(jī)）試車(chē)：連接電動(dòng)機(jī)，合上主電源，進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)、啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)等操作，觀察電動(dòng)機(jī)運(yùn)行是否平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向是否正確，有無(wú)異常。*試車(chē)過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，查明原因并排除故障后方可再次試車(chē)。第五章PLC控制系統(tǒng)基礎(chǔ)認(rèn)知與編程入門(mén)5.1PLC的基本組成與工作原理PLC（可編程邏輯控制器）是一種專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。*基本組成：通常由中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）模塊、電源模塊及編程器等組成。*工作原理：采用“循環(huán)掃描”工作方式，即輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段不斷循環(huán)。這種工作方式保證了PLC邏輯控制的確定性和可靠性。5.2PLC編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介與梯形圖基礎(chǔ)*常用編程語(yǔ)言：梯形圖（LD）、指令表（IL）、功能塊圖（FBD）、順序功能圖（SCL）、結(jié)構(gòu)化文本（ST）等。其中梯形圖因其與傳統(tǒng)繼電器控制電路相似，直觀易懂，應(yīng)用最為廣泛。*梯形圖基本元素：*觸點(diǎn)：代表輸入條件，如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、傳感器信號(hào)等，有常開(kāi)觸點(diǎn)（NO）和常閉觸點(diǎn)（NC）。*線(xiàn)圈：代表輸出結(jié)果，如控制接觸器、電磁閥、指示燈等。*功能指令：實(shí)現(xiàn)特定運(yùn)算或控制功能的指令，如定時(shí)器（TON、TOF）、計(jì)數(shù)器（CTU、CTD）、比較指令、數(shù)據(jù)傳送指令等。*梯形圖編程規(guī)則：*梯形圖按從上到下、從左到右的順序繪制。*觸點(diǎn)應(yīng)畫(huà)在水平支路上，不能畫(huà)在垂直支路上。*線(xiàn)圈應(yīng)畫(huà)在梯形圖的最右側(cè)，線(xiàn)圈右邊不能再有任何觸點(diǎn)。*同一編號(hào)的線(xiàn)圈在一個(gè)程序中只能出現(xiàn)一次。5.3PLC基本指令及簡(jiǎn)單程序編寫(xiě)（以常用品牌為例，如西門(mén)子S____/1500或三菱FX系列）*基本邏輯指令：LD（裝載）、LDN（裝載非）、A（與）、AN（與非）、O（或）、ON（或非）、=（輸出線(xiàn)圈）、NOT（取反）、NOP（空操作）。*定時(shí)器指令：如TON（通電延時(shí)接通定時(shí)器），需設(shè)置定時(shí)時(shí)間（時(shí)基與計(jì)數(shù)值）。*計(jì)數(shù)器指令：如CTU（加計(jì)數(shù)器），需設(shè)置計(jì)數(shù)設(shè)定值。*編程示例：*電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制程序。*電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)動(dòng)（自鎖）控制程序。*電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)互鎖控制程序（強(qiáng)調(diào)軟件互鎖與硬件互鎖的結(jié)合）。*I/O地址分配：將實(shí)際的輸入信號(hào)（按鈕、傳感器）和輸出信號(hào)（接觸器、指示燈）分配給PLC的具體I/O點(diǎn)地址。*硬件連接：通過(guò)專(zhuān)用電纜（如PROFINET電纜、USB-PPI電纜等）連接PLC與編程電腦；根據(jù)I/O地址分配圖，連接PLC的輸入端子與外部輸入設(shè)備，輸出端子與外部輸出設(shè)備（注意輸出回路的電源和保護(hù)）。*程序調(diào)試：利用編程軟件的監(jiān)控功能，在線(xiàn)觀察程序運(yùn)行狀態(tài)、各觸點(diǎn)和線(xiàn)圈的狀態(tài)、定時(shí)器計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值等，逐步調(diào)試程序，排除邏輯錯(cuò)誤。第六章電氣控制線(xiàn)路的故障排查與維護(hù)保養(yǎng)6.1故障排查的基本思路與方法*故障現(xiàn)象觀察與分析：詳細(xì)了解故障發(fā)生時(shí)的情況，如有無(wú)異響、異味、冒煙，指示燈狀態(tài)，操作步驟等，初步判斷故障范圍。*常用排查方法：*直觀檢查法：通過(guò)眼看、耳聽(tīng)、手摸（斷電