1、電氣與PLC控制系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試與維護教學課件,第1章 常用低壓電器 1.1 概述,一、低壓電器的定義 是指工作在直流1500V、交流1000V（1140V）及以下的電路中，以實現(xiàn)對電路或非電對象的控制、檢測、保護、變換、調(diào)節(jié)等作用的基本器件。 二、低壓電器分類 （一）按操作方式分： 手動電器：由人工直接操作才能完成任務的電器稱為手動電器，如刀開關、按鈕和轉換開關等。 自動電器：指不需要人工直接操作，按照電的或非電的信號自動完成接通、分斷電路任務的電器稱為自動電器，如低壓斷路器、接觸器和繼電器等。,（二）按用途分： 低壓配電電器：主要用于低壓供電系統(tǒng)，如刀開關、低壓斷路器、轉換開關和熔斷

2、器等。 低壓控制電器：主要用于電力拖動控制系統(tǒng)，如接觸器、繼電器、控制器、控制按鈕、行程開關、主令控制器和萬能轉換開關等。 （三）按工作原理分： 電磁式電器：根據(jù)電磁感應原理來工作的電器，如交直流接觸器、電磁式繼電器等。 非電量控制電路：電器的工作是靠外力或非電物理量的變化而動作的電器。如刀開關、行程開關、按鈕、速度繼電器、壓力繼電器和溫度繼電器等。,1、電磁式控制電器： 由電磁機構、觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)組成。 （1）電磁機構：電磁機構通常采用電磁鐵的形式，由吸引線圈、鐵心(亦稱靜鐵心或磁軛)和銜鐵(也稱動鐵心)三部分組成。其作用原理：當線圈中有電流通過時，電磁吸力克服彈簧的反作用力，使得銜鐵與

3、鐵心閉合，由連接機構帶動相應的觸頭動作。,1-銜鐵 2-鐵心 3-線圈,（2）觸頭系統(tǒng)： 觸頭的作用是接通或分斷電路。,觸頭的結構有,橋式觸頭,指式觸頭：適用于分合次數(shù)多，電流大的場合。,點接觸式：適用于電流不大場合,面接觸式：電流較大場合。,a-點接觸式 b-面接觸式 c-指式觸頭,（3）滅弧系統(tǒng)： 雙斷口電動力吹弧 磁吹滅弧 窄縫(縱縫)滅弧法 柵片滅弧法 1.2 刀開關與組合開關 低壓開關又稱低壓隔離器，是低壓電器中結構比較簡單、應用廣泛的一類手動電器。主要有刀開關、組合開關、以及用刀開關與熔斷器組合成的膠蓋瓷底刀開關和熔斷器式刀開關，還有轉換開關等。,一、刀開關 （一）閘刀開關（膠蓋刀

4、開關） 1、文字符號：QS,2、圖形符號：,單極,雙極,三極,（1）型號： 膠蓋刀開關即開啟式負荷開關，適用于交流50Hz，額定電壓單相220V、三相380V，額定電流至100A的電路中，作為不頻繁地接通和分斷有負載電路與小容量線路地短路保護之用。其中三極開關適當降低容量后，可作為小型感應電動機手動不頻繁操作地直接起動即分斷用。常用地有HK1和HK2系列。,3、主要技術參數(shù)：,膠蓋刀開關的型號及其含義如下：,（2）額定參數(shù)：額定電壓 ，額定電流。 4、刀開關的選用 刀開關的額定電壓應等于或大于電路額定電壓。其額定電流應等于(在開啟合通風良好的場合)或稍大于(在封閉的開關柜內(nèi)或散熱條件較差的工作

5、場合，一般選1.15倍)電流工作電流。在開關柜內(nèi)使用還應考慮操作方式，如杠桿操作機構、螺旋式操作機構等。當用當開關控制電動機時，其額定電流要大于電動機額定電流的3倍。,（二）組合開關 1、文字符號：QS 2、圖形符號：,單極,三極,3、基本結構及動作原理：,實物圖,示意圖,4、主要技術參數(shù) （1）型號：,廣泛應用于電器設備的電源開關、測量三相電壓和控制7.5kW以下小容量電動機的直接啟動、正反轉等不頻繁操作的場合。組合開關的額定電壓為220V和380V。額定電流有10A,25A,35A,60A等。產(chǎn)品型號有HZ5,HZ10系列等。,組合開關的型號及其含義如下：,（2）額定參數(shù)：額定電壓，額定電

6、流。,1.3 自動空氣開關(斷路器、自動開關) 低壓斷路器是一種既有手動開關作用，又能自動進行失壓、欠壓過載和短路保護的電器?？捎脕矸峙潆娔埽活l繁地啟動異步電機，對電源線路及電動機等實行保護，當它們發(fā)生嚴重的過載或短路及欠電壓等故障時能自動切斷電路。 1、文字符號：QF,2、圖形符號：,單極,三極,3、基本結構及動作原理：,當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，過電流脫扣器的銜鐵被吸合，使自動脫扣器機構動作；當電路過載時，過載脫扣器的熱元件產(chǎn)生的熱量增加，使雙金屬片向上彎曲，推動自動脫扣器機構動作；當電路失壓時，失壓脫扣器的銜鐵釋放，也使自動脫扣器機構動作。,實物圖,原理圖,1-分閘彈簧 2-主觸頭

7、3-傳動桿 4-鎖扣 5-軸 6-過電流脫扣器 7-熱脫扣器 8-欠壓失壓脫扣器 9-分勵脫扣器,DZ20系列低壓斷路器型號意義：,4、主要技術參數(shù) （1）型號,（2）額定參數(shù)： 額定工作電壓；在數(shù)值上取決于電網(wǎng)的額定電壓等級，我國電網(wǎng)標準規(guī)定為AC220、380、660及1140V，DC220、440V等。應該指出，同一斷路器可以在幾種額定工作電壓下使用，但相應的通斷能力并不相同。,額定電流：為過電流脫扣器的額定電流，一般指斷路器的額定持續(xù)電流。 通斷能力：開關電器在規(guī)定的條件下(電壓、頻率及交流電路的功率因數(shù)和直流電路的時間常數(shù))，能在給定的電壓下接通和分斷的最大電流值，也稱為額定短路通斷

8、能力。 分斷時間：指切斷故障電流所需的時間，它包括固有的斷開時間和燃弧時間。 5、斷路器的選用： （1）斷路器的額定工作電壓應大于或等于線路或設備的額定工作電壓。對于配電電路來說應注意區(qū)別是電源端保護還是負載保護，電源端電壓比負載端電壓高出約5%左右。 （2）斷路器主電路額定工作電流大于或等于負載工作電流。 （3）斷路器的過載脫扣整定電流應大于或等于負載工作電流。 （4）斷路器的額定通斷能力應大于或等于電路的最大短電流。 （5）斷路器低欠電壓脫扣器額定電壓等于主電路額定電壓。,1.4 主令電器 主令電器主要用來接通或斷開控制電路，以發(fā)布命令或信號，改變控制系統(tǒng)工作狀況的電器。常用的主令電器有控

9、制按鈕、行程開關、萬能轉換開關、主令控制器等。 一、控制按鈕 1、文字符號：SB,2、圖形符號：,常開按鈕,常閉按鈕,復合按鈕,3、基本結構及工作原理：,實物圖,示意圖,1-按鈕 2-復位彈簧 3-常閉靜觸頭 4-動觸頭 5-常開靜觸頭,5、按鈕的使用： （1）選擇時應根據(jù)所需的觸頭數(shù)、使用的場所及顏色來確定。常用的LA18,LA19,LA20系列按鈕開關，適用于AC500V,DC440V,額定電流5A，控制功率為AC300W,DC70W的控制回路中。,4、型號：,按鈕開關的型號意義：,（2）按鈕顏色要求： “停止”和“急?！卑粹o必須是紅色。當按下紅色按鈕時，必須使設備停止工作或斷電。 “起動

10、”按鈕的顏色是綠色。 “起動” 與“停止”交替動作的按鈕必須是黑色、白色或灰色，不得用紅色和綠色。 “點動”按鈕必須是黑色。 “復位”(如保護繼電器的復位按鈕)必須是藍色。當復位按鈕還有停止的作用時，則必須是紅色。,二、行程開關 1、文字符號：SQ 2、圖形符號：,3、基本結構及工作原理,實物圖,結構圖,4、型號：常用的行程開關有JLXK1、LX19、LX32、LX33和微動開關LXW-11、JLXK1-11、LXK3等系列。 行程開關的型號及其含義如下：,熔斷器是一種當電流超過規(guī)定值一定時間后，以它本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化而分斷電路的電器。廣泛應用于低壓配電系統(tǒng)及用電設備中作短路和過電流保護

11、。,1.5 熔斷器,1、文字符號：FU 2、圖形符號： 3、結構及工作原理,熔斷器是由熔體和絕緣底座(或稱熔管)等組成。熔體為絲狀或片狀。當負載發(fā)生故障時，有很大的短路電流通過熔斷器，熔體很快熔斷，迅速斷開故障電路，從而有效地保護未發(fā)生故障的線路和設備。熔斷器主要用作短路保護，而對于過載一般不能準確保護。,4、主要技術參數(shù) （1）型號：低壓熔斷器的型號含義：,（ 2）熔斷器種類：,1）瓷插式熔斷器： 瓷插式熔斷器有RCIA的等系列。主要用于AC380V、50Hz的低壓電路中，一般接在電路的末端，作為電氣設備的短路保護。,2）螺旋式熔斷器： 螺旋式熔斷器有RL1等系列，主要用于AC50Hz或60

12、Hz、額定電壓500V以下，額定電流200A以下的電路中，作為短路或過載保護。,實物圖,示意圖,3）管式熔斷器： 管式熔斷器主要有RM10型和RM0型2種。RM10是新型的無填料密閉管式熔斷器，用作短保護和連續(xù)過載保護，主要用于額定電壓AC500V或DC400V的電力網(wǎng)和成套配電設備上。RT0型為有填料密閉管式熔斷器，用作電纜、導線及電氣設備的短路保護和電纜、導線的過載保護，主要用于具有較大短路電流的電力網(wǎng)或配電裝置中。,示意圖,5、額定參數(shù)： （1）額定電壓：是指熔斷器長期工作時和分斷后能夠承受的電壓，它取決于線路的額定電壓，其值一般等于或大于電氣設備的額定電壓。 （2）額定電流：是指熔斷器

13、長期工作時，各部件溫升不超過規(guī)定值時所能承受的電流。熔斷器的額定電流等級比較少，而熔體的額定電流等級比較多，即在一個額定電流等級的熔斷管內(nèi)可以分裝不同額定電流等級的熔體，但熔體的額定電流最大不能超過熔斷管的額定電流。,（3）極限分斷能力：是指熔斷器在規(guī)定的額定電壓和功率因數(shù)(或時間常數(shù))的條件下，能分斷的最大短路電流值。在電路中出現(xiàn)的最大電流值一般是指短路電流值。所以，極限分斷能力也是反映了分斷短路電流的能力。,6、熔斷器的選擇,工業(yè)上選擇熔斷器一般應從以下幾個方面考慮： （1）熔斷器的類型應根據(jù)線路的要求、使用 場合及安裝條件進行選擇。 （2）熔斷器的額定電壓必須等于或高于熔斷器的工作電壓。

14、 （3）熔斷器的額定電流根據(jù)被保護的電路(支路)及設備的額定負載電流選擇。熔斷器的額定電流必須等于或高于所裝熔體的額定電流。 （4）熔斷器的額定分斷能力必須大于電路中可能出現(xiàn)的最大故障電流。 （5）熔斷器的選擇需考慮電路中其他配電電器、控制電器之間選擇性配合等要求。為此，應使上一級(供電干線)熔斷器的熔體額定電流比下一級(供電支線)大12個級差。,主觸頭,2、交流接觸器 （1）基本結構 電磁機構：由線圈、動鐵心（銜鐵）和靜鐵心組成。 觸頭系統(tǒng)：由主觸頭和輔助觸頭組成。主觸頭由用于通斷主電路，其額定電流一般為5A。,（2）圖形符號：,1、接觸器文字符號、圖形符號 （1）文字符號：KM,1.6 接

15、觸器,工作原理示意圖,（2）工作原理：,1-動觸頭 2-靜觸頭 3-銜鐵 4-彈簧 5-線圈 6-鐵心 7-墊氈 8-觸頭彈簧 9-滅弧罩 10-觸頭壓力彈簧,3、直流接觸器,應用于直流電力線路中，供遠距離接通與分斷電路及直流電動機的頻繁起動、停止、反轉或反接制動控制，以及CD系列電磁操作機構合閘線圈或頻繁接通和斷開電磁鐵、電磁閥、離合器和電磁線圈等。,常用直流接觸器有：CJ18、CZ21、CZ22和CZ0系列等。,4、主要技術參數(shù) （1）型號 目前國內(nèi)常用交流接觸器主要有：CJ10、CJ12、CJ20等系列。其中CJ10、CJ12是早期全國統(tǒng)一設計的系列產(chǎn)品；CJ20系列是全國統(tǒng)一設計的新型

16、接觸器，主要適用于交流50Hz、電壓660V以下(其中部分等級可用于1140V)、電流630A以下的電力線路中。 近年來從國外引進一些交流接觸器產(chǎn)品，有德國BBC公司的B系列、西門子公司的3TB系列、法國TE公司的LC1-D和LC2-D系列等。,直流接觸器的型號意義：,交流接觸器的型號意義：,（2）額定參數(shù)：主要有額定電壓、額定電流和線圈的額定電壓等。 1）額定電壓 接觸器銘牌上的額定電壓是指主觸頭薩格的額定電壓，通常用的電壓等級為： 直流接觸器：220V,440V,660V。 交流接觸器：220V,380V,500V。 2） 額定電流 接觸器銘牌上的額定電流是指主觸頭薩格的額定電流，通常用的

17、電流等級為： 直流接觸器：25A,40A,60A,100A,150A,250A,400A,600A。 交流接觸器：5A,10A,20A,40A,60A,100A,150A,200A,250A等。 3）線圈的額定電壓 通常用的電壓等級為：直流線圈額定電壓有24V,48V,220V。交流線圈的額定電壓有：36V,127V,220V,380V等。選用時一般交流負載用交流接觸器，直流負載用直流接觸器，但交流負載需要頻繁動作時，可以采用直流線圈的交流接觸器。,1.7 繼電器,繼電器是一種根據(jù)外界輸入地一定信號(電的或非電的)開控制電路中的電流通斷的自動切換電器。 繼電器的種類繁多，常用的有電流繼電器、電

18、壓繼電器、中間繼電器、時間繼電器、熱繼電器以及速度繼電器等。,1、電流、電壓繼電器 （1）文字符號：KA(電流繼電器) KV(電壓繼電器) （2）圖形符號：,過電流繼 電器線圈,欠電流繼 電器線圈,過電壓繼 電器線圈,欠電壓繼 電器線圈,常閉觸頭,常開觸頭,（3）結構及工作原理 1）電流繼電器：根據(jù)輸入(線圈)電流大小而動作的繼電器。電流繼電器的線圈串接在被測電路中，以反應電流的變化。其觸點接在控制電路中，用于控制接觸器的線圈或信號指示燈的通斷。 過電流繼電器:當電路發(fā)生短路及過流時立即將電路切斷。因此，只有當過流繼電器線圈通過電流超過額定電流時，繼電器才動作。過電流繼電器的動作電流整定范圍：

19、交流過電流繼電器為110350IN，直流過電流繼電器為70300IN， 欠電流繼電器：當電路電流過低時立即將電路切斷。因此，主要當欠電流繼電器線圈通過電流低于整定電流時，繼電器才動作。欠電流繼電器動作電流整定范圍：吸合電流為3050IN釋放電流為1020IN 。 2）電壓繼電器：根據(jù)輸入電壓大小而動作的繼電器。電壓繼電器線圈與被測電路并聯(lián)。 過電壓繼電器：動作電壓整定范圍為 105120UN 欠電壓繼電器：吸合電壓調(diào)整范圍： 3050UN 釋放電壓調(diào)整范圍： 720UN,2、中間繼電器,（1）文字符號：KA,（2）圖形符號：,吸引線圈,常閉觸頭,常開觸頭,（3）工作原理,中間繼電器的原理是將一

20、個輸入信號變成多個輸出信號或將信號放大（即增大觸頭容量）的繼電器。其實質是電壓繼電器，但它的觸頭數(shù)量較多（可達8對），觸頭容量較大（510A）、動作靈敏。,（4）型號,中間繼電器按電壓分兩類：一類是用于交直流電路中的JZ系列，另一類是只用于直流操作的各種繼電器保護線路中的DZ系列。,（5）用途,當其它電器的觸頭對數(shù)不夠用時，可借助中間繼電器來擴展它們的觸頭容量。,3、時間繼電器,繼電器輸入信號輸入后，經(jīng)一定的延時，才有輸出信號的繼電器稱為時間繼電器。 對于電磁式時間繼電器，當電磁線圈通電或斷電后，經(jīng)一段時間，延時觸都頭狀態(tài)才發(fā)生變化，即延時觸頭才動作。按照延時方式可分為：通電延時型和斷電延時型

21、兩種。,（1）文字符號： KT,（2）圖形符號：,通電延時型：,斷電延時型：,常閉,瞬動觸頭,常開,延時觸頭,常開,常閉,線圈,常閉,瞬動觸頭,常開,延時觸頭,常開,常閉,線圈,（3）基本結構及工作原理,a-通電延時型 b-斷電延時型 1-線圈 2-鐵心 3-銜鐵 4-反力彈簧 5-推板 6-活塞桿 7-塔形彈簧 8-弱彈簧 9-橡皮膜 10-空氣室壁 11-調(diào)節(jié)螺釘 12-進氣孔 13-活塞 14、16-微動開關 15-杠桿,（4）主要技術參數(shù)：,1）常用空氣阻尼式時間繼電器為JS7、JS23系列。,型號：, 額定參數(shù)：,觸點額定電壓、電流：380V、5A 線圈電壓：交流36V、127V、2

22、20V、380V 延時范圍：0.460s和0.4180s,2）常用晶體管式時間繼電器有：JS14A、JS15、JSJ等系列。,3）常用數(shù)字式時間繼電器有：JS14S、JSS1、JS14P、H48S、DH14S。,4、熱繼電器,（1）文字符號：FR,（2）圖形符號：,熱元件,常閉觸頭,常開觸頭,熱繼電器是電流通過發(fā)熱元件加熱使雙金屬片彎曲，推動執(zhí)行機構動作的電器。主要用來保護電動機或其它負載免于過載以及作為三相電動機的斷相保護,（4）主要技術參數(shù),常用的熱繼電器有：JR0、JR2、JR9、JR10、JR15、JR16、JR20等幾個系列。,（3）基本結構及工作原理,1-主雙金屬片 2-電阻絲 3

23、-導板 4-補償雙金屬片 5-螺釘 6-推桿 7-靜觸頭 8-動觸頭 9-復位按鈕 10-調(diào)節(jié)凸輪 11-彈簧,1）型號：,2）技術參數(shù),額定電流：為發(fā)熱元件額定電流； 整定電流的調(diào)節(jié)范圍：,1.8 速度繼電器,1、文字符號：KS,2、圖形符號：,轉子,常開觸頭,常閉觸頭,速度繼電器是根據(jù)電磁感應原理制成的，它的套有永久磁鐵的軸與被控電動機的軸相聯(lián)，用以接受轉速信號。,常用的速度繼電器有JY1型和JFZ0型。JY1型能在3000r/min以下可靠工作；JFZ01型適用與3001000 r/min ， JFZ02型適用與10003600 r/min 。一般速度繼電器轉軸在120 r/min左右既

24、能動作，在100 r/min以下復位。,3、基本結構及工作原理,1-調(diào)節(jié)螺釘 2-反力彈簧 3-常閉觸頭 4-動觸頭 5-常開觸頭 6-返回杠桿 7-杠桿 8-定子導條 9-定子 10-轉軸 11-轉子,第2章 電氣控制系統(tǒng)的基本控制線路,2.1 三相鼠籠式異步電動機直接起動控制,1、單向起動控制 控制線路：由閘刀開關、熔斷器、接觸器、按鈕等組成。 主電路：三相電源到電動機的電路。由閘刀開關、熔斷器、接觸器主觸頭、熱繼電器發(fā)熱元件組成。 控制電路：由按鈕和接觸器吸引線圈等組成。 控制線路安裝布線圖：把同一電器各工作部件集中在一起，按各部件實際位置畫出。,控制線路原理圖：主電路畫在一邊，控制電路

25、畫在另一邊。 說明： （1）同一電器各工作部件畫在各處，但它們的動作相互關聯(lián)。 （2）同一電器上的各部件，必須標以相同文字符號。,1）工作原理 2）保護環(huán)節(jié) 短路保護：FU 過載保護：FR 失壓保護：KM 失壓保護指發(fā)生突然停電時，電動機與電源迅速斷開，當電源恢復供電時，如不重新按下起動按鈕，電動機不能起動。,2、正反轉控制 電動機反轉：將電動機任意兩根火線對調(diào)。 實現(xiàn)方法：,采用KM1、KM2兩個接觸器控制電動機正、反轉。 KM1控制電動機正轉。 KM2控制電動機反轉。 （1）線路圖 1）主電路,2）控制電路 要求：KM1、KM2線圈不能同時有電，以避免電源相之 間短路。,主電路,控制電路,

26、3、行程限位控制,有些位移性生產(chǎn)機械或部件（如起重機小車、電梯、銑床的工作臺等）需要有終端限位控制或自動往返控制。,（1）控制要求：有一工作臺可實現(xiàn)前后移動，當移動到終端時，自行停車。,（2）實現(xiàn)方法： 1）用接觸器KM1控制電動機正轉，使工作臺向前移動；用接觸器KM2控制電動機反轉，使工作臺向后移動。 2）行程開關SQ1作為工作臺向前移動的終端限位開關；行程開關SQ2作為工作臺向后移動的終端限位開關。,（3）線路圖,自動往復循環(huán)控制電路,機床工作臺自動往復運動示意圖,4、順序控制,有的生產(chǎn)機械和設備需要多臺電動機拖動，而各臺電動機的起動與停止需要有一定的順序控制關系。,（1）控制要求： 在一

27、臺鍋爐控制，有M1、M2兩臺電動機。M1引風電動機；M2送風電動機。 要求：起動時，引風機M1先起動，送風機M2后起動；停止時則相反，送風機M2后停止，引風機M1先停止。,（2）線路圖,主電路,控制電路,2.2 三相籠型異步電動機降壓起動控制,1、定子線路串電阻降壓起動控制,（1）控制要求：電動機M起動時定子線路串聯(lián)電阻R，以實現(xiàn)降壓起動，電動機起動后，恢復額定電壓進入穩(wěn)定正常運轉。,（2）實現(xiàn)方法： 1）接觸器KM1閉合，電動機M定子線路串電阻降壓起動。 2）接觸器KM2閉合，電動機正常運轉。 3）時間繼電器KT通電開始計時，當達到時間繼電器的整定值時，KM2閉合。 （3）線路圖 1）主電路

28、 2）控制電路,主電路,控制電路,2、星形三角形降壓起動控制 （1）控制要求： 電動機M起動時為星形連接，以實現(xiàn)降壓起動，電動機起動后改為三角形連接，以恢復額定電壓進入穩(wěn)定正常運轉。,（2）實現(xiàn)方法： 1）接觸器KM1控制電機M通電 接觸器KM2控制電機M三角形連接 接觸器KM3控制電機M星形連接 2）時間繼電器KT通電開始計時，當達到時間繼電器整定值時使KM3斷電、KM2通電，電動機三角形連接正常運轉。,（3）線路圖 1）主電路 2）控制電路,主電路,控制電路,2.3 三相鼠籠電動機的制動控制,1、反接制動控制 （1）實現(xiàn)方法： 1）KM1為電動機M單向旋轉接觸器 2）KM2為反接制動接觸器

29、，KV為速度繼電器，R為反接制動電阻。 （2）線路圖 1）主電路 2）控制電路,主電路,控制電路,2、能耗制動系統(tǒng) （1）控制要求： 當需要電動機快速停止時，若在斷開交流電源后，立即在定子繞組接入一直流電源，直流電流就會在電動機定子繞組中產(chǎn)生一個靜止的磁場，而轉子由于慣性作用在繼續(xù)旋轉，并切割這個磁場，在轉子繞組中產(chǎn)生感應電動勢和電流，利用轉子感應電流與靜止磁場的相互作用產(chǎn)生制動轉矩，達到迅速而準確地制動地目的。,能耗制動的效果與通入直流電流的大小和三相繞組接法有關（可以有幾種接法），但直流電流不能大于交流的起動電流，電動機停止時要立即斷開直流電源。 （2）實現(xiàn)方法 1）KM1為電動機M單向旋

30、轉接觸器 2）KM2為能耗制動接觸器 3）時間繼電器KT通電開始計時，當達到時間繼電器的整定值時（電動機M已停轉） ，使KM2斷電，直流電源被切除，制動結束。,主電路,控制電路,（3）線路圖 1）主電路 2）控制電路,2.4 繼電接觸式控制系統(tǒng)的電路設計,1、電氣控制設計的一般原則,（1）最大限度的滿足機械或設備對電氣控制系統(tǒng)提出的要求。機械或設備對電氣控制系統(tǒng)的要求，是電氣設計的依據(jù)，這些要求常常以工作循環(huán)圖。執(zhí)行元件動作節(jié)拍表、檢測元件狀態(tài)表等形式提供，有調(diào)速要求的設備還應給出調(diào)速技術指標。其他如起動、轉向、制動等控制要求應根據(jù)生產(chǎn)需要充分考慮。 （2）在滿足控制要求的前提下，設計方案應力

31、求簡單、經(jīng)濟。在電氣控制系統(tǒng)設計時，為了滿足同一控制要求，往往要設計幾個方案，應選擇簡單。經(jīng)濟可靠和通用件強的方案，不要盲目追求自動化程度和高指標。,（4）要有完善的保護措施，防止發(fā)生人身事故與設備損壞事故。要預防可能出現(xiàn)的故障，采用必要的保護措施。例如短路、過載、失壓或誤操作等電氣方面的保護功能和使設備正常運行所需要的其他方面的保護功能。,2、電氣控制設計的基本內(nèi)容,（1）確定電力傳動方案和選擇電動機的容量、結構型式和型號。 （2）設計電氣控制電路及相關的保護。 （3）選擇控制電器，制定電器設備一覽表。 （4）確定電氣操作臺和控制柜，繪制電器布置圖和接線圖。 （5）編寫電氣控制說明書和設計計

32、算說明。 （6）安裝、接線和調(diào)試及最終確定設計方案。,（3）妥善處理機械與電氣的關系。機械或設備與電力拖動已經(jīng)緊密結合融為一體，傳動系統(tǒng)為了獲得較大的調(diào)速比，可以采用機電結合的方法實現(xiàn)，但要從制造成本、技術要求和使用方便等具體條件去協(xié)調(diào)平衡。,1、車床的結構,普通車床的結構示意圖 1進給箱 2掛輪箱 3主軸變速箱 4溜板與刀架 5溜板箱 6尾架 7絲杠 8光杠 9床身,第3章 常用機床的電氣控制,3.1車床電氣控制,2、車床的運動形式,（1）切削運動 1）主運動 工件的旋轉運動，由主軸通過卡盤或頂尖去帶動工件旋轉，它承受車削加工時的主要切削功率。 2）進給運動 車床的進給運動是刀架的縱向或橫向

33、直線運動，其運動形式有手動和機動兩種。 （2）輔助運動 刀架的快速移動和工件的夾緊與放松,3、車床的控制特點,1）主軸能在較大的范圍內(nèi)調(diào)速。 2）調(diào)速的方法可通過控制主軸變速箱外的變速手柄來實現(xiàn)。 3）加工螺紋時，要求反轉退刀，這就要求主軸能夠正、反轉。主軸的正、反轉可通過采用機械方法如操作手柄獲得。,4、C6201型普通車床的電氣控制,車床的典型環(huán)節(jié) （1）主軸的正反轉控制 （2）主軸的點動控制 （3）主軸電動機反接制 動停車控制 （4）刀架快速移動控制 （5）冷卻泵電動機控制 （6）主軸電動機負載檢 測及保護環(huán)節(jié),1、搖臂鉆床的結構,3.2 搖臂鉆床電氣控制,2、搖臂鉆床的運動形式,（1）

34、主運動 主軸旋轉（產(chǎn)生的切削）運動 （2）進給運動 主軸的縱向進給 （3）輔助運動 搖臂在外立柱上的垂直運動（搖臂的升降） 搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的旋轉運動 主軸箱沿搖臂長度方向的運動。,3、搖臂鉆床的控制特點,（1）主軸電動機，為單方向旋轉，主軸的正反轉則由機床液壓系統(tǒng)操縱機構配 合正反轉摩擦離合器實現(xiàn)。 （2）搖臂升降電動機,可實現(xiàn)正反轉，短時工作，不用設長期過載保護。 （3）液壓泵電動機，可實現(xiàn)正反轉 。 （4）電液聯(lián)合控制,4、Z3040搖臂鉆床的電氣控制原理圖,5、搖臂鉆床的典型環(huán)節(jié),（1）主軸電動機的液壓控制 正反轉 調(diào)速 變速沖動 （2）搖臂的升降控制 搖臂的放松（液壓控制）

35、搖臂的升降（點動控制） 搖臂的夾緊（液壓控制）,1、銑床的結構,X62W萬能臥式銑床結構示意圖 1底座 2進給電動機 3升降臺 4進給變速手柄及變速盤 5溜板 6轉動部分 7工作臺 8刀架支桿 9懸梁 10主軸 11主軸變速盤 12主軸變速手柄 13床身 14主軸電動機,3.3 銑床電氣控制,2、銑床的運動形式,（1)主運動 主軸的旋轉運動 （2）進給運動 工作臺在三個相互垂直方向上的直線運動（手動或機動） （3）輔助運動 工作臺在三個相互垂直方向上的快速直線移動,3、銑床的控制電路,4、銑床的典型環(huán)節(jié),（1）主軸電動機控制電路 兩地操作 主軸電動機M1反接制動 主軸變速 主軸變速的沖動 （2

36、）進給電動機控制電路 工作臺縱向前后運動的方向聯(lián)鎖 工作臺垂直上下運動和橫向左右運動的方向聯(lián)鎖 圓工作臺和長工作臺之間的聯(lián)鎖 進給變速時的沖動 工作臺的快速移動,第4章 可編程控制器概述,4.1 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展,PLC 的 產(chǎn)生與發(fā)展,第一代：從第一臺PLC誕生到上個世紀70年代初。,第二代： 70年代初至70年代末。, CPU使用中小規(guī)模集成電路，采用磁芯存儲器。, CPU使用微處理器，采用半導體存儲器EPROM。, 可靠性較差，略強于繼電器控制。, 機種單一，沒形成系列。, 有了計算機接口和模擬量控制功能。, 可靠性提高。, 整機功能向系列化、標準化發(fā)展，并由專用向通用方向過渡。, 功

37、能簡單（只有計數(shù)/定時功能）。, 功能增強（增加邏輯/數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)處理、自診斷等功能）。,第三代：70年代末到80年代中期。, CPU使用8或16位微處理器甚至多微處理器，采用半導體存儲器EPROM、CMOSRAM等。, 增加浮點數(shù)運算，平方、三角函數(shù)等運算。, 增加查表、列表功能。, 自診斷及容錯技術提高。, 梯形圖語言及語句表成熟。, 小型PLC體積減小、可靠性提高、成本下降。, 大型PLC向模塊化、多功能方向發(fā)展。,第四代：80年代中期到90年代中期。,第五代： 90年代中期之后。, 增加高速計數(shù)、中斷、A/D、D/A、PID等功能。, 處理速度進一步提高（1s/步）。, 連網(wǎng)功能增強

38、。, 編程語言進一步完善，開發(fā)了編程軟件。, CPU使用16位或32位微處理器。, PLC的I/O點增加，最多可達32K個I/O點。, 處理速度進一步提高（1ns/步）。, PLC都可以與計算機通信。, 具有強大的數(shù)值運算、函數(shù)運算、大批量數(shù)據(jù)處理的功能。, 開發(fā)了大量的特殊功能模塊。, 編程軟件功能更強大。, 不斷開發(fā)出功能強大可編程終端。,PLC及其控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,PLC的性能,對小型PLC,對大中型PLC,向著更大容量、更高速度、更多的功能、更高的可靠性、易于連絡通信的方向發(fā)展。使之更利于對大規(guī)模、復雜系統(tǒng)的控制。,向著體積更小、速度更高、功能增強、價格低廉的方向發(fā)展。使之更利于取代

39、繼電器控制。, I/O模塊將直接安裝在現(xiàn)場，CPU與現(xiàn)場I/O通過數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)控制，使系統(tǒng)控制更有效、可靠性更高；, 進一步應用計算機的信息處理技術、網(wǎng)絡通信技術和圖形顯示技術，使系統(tǒng)的產(chǎn)生控制功能與信息管理功能一體化。,PLC控制系統(tǒng)的性能, 隨著硬件冗余技術的應用，各種單元、甚至整個系統(tǒng)都可應用冗余技術，使系統(tǒng)具有更高的可靠性；,通用性和靈活性強；,2. 抗干擾能力強，可靠性高；,3. 編程語言簡單易學；,4. 與外部設備的連線簡單、使用方便；,5. 功能強、功能的擴展能力強；,6. 控制系統(tǒng)設計、調(diào)試周期短；,7. 體積小、重量輕、易于機電一體化；,8. PLC控制系統(tǒng)的故障少、維修方便

40、。,4.2 PLC的主要特點,整體式,組合式,PLC的基本分類,小型機常采用整體式,中、大型機常采用組合式,4.3 PLC的PLC的基本組成,整體式 PLC的基本組成框圖, 輸入并存儲用戶程序、顯示輸入內(nèi)容和地址；,CPU指揮PLC完成各種預定的功能, 檢查、校驗用戶程序，發(fā)現(xiàn)錯誤即報警；, 執(zhí)行用戶程序、驅動外部輸出設備動作；, 診斷故障、記憶故障信息并報警。,1. CPU單元,系統(tǒng)程序存儲器 存儲系統(tǒng)系統(tǒng)程序,用戶程序存儲器 存儲系統(tǒng)用戶程序,工作數(shù)據(jù)存儲器 存儲工作數(shù)據(jù),2. 存儲器,PLC與外部設備聯(lián)系的橋梁,開關量輸入單元,開關量輸出單元,3. 輸入/輸出單元,直流輸入電路,光電耦合

41、,外部開關,輸入點的狀態(tài)顯示,輸入點,公共端,交流輸入電路,光電耦合,輸入點的狀態(tài)顯示,外部開關,輸入點,晶體管輸出電路,光電耦合,輸出點的狀態(tài)顯示,公共端,輸出點,晶閘管輸出電路,光電耦合,輸出點的狀態(tài)顯示,公共端,輸出點,繼電器輸出電路,輸出點的狀態(tài)顯示,繼電器,機械觸點,公共端,輸出點,PLC由開關式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電,抗干擾性能好,有的PLC能向外部提供24V的直流電源,可作為輸入單元連接的外部設備的電源,開關電源,輸入電壓范圍寬,體積小,重量輕,效率高,4. 電源單元,1. 梯形圖編程語言,兩種梯形圖的繼電器符號圖對照,梯形圖編程語言是一種圖形語言,4.4 PLC的編程語言,2.

42、 兩種控制的梯形圖比較,線圈,線圈,物理繼電器,繼電器需硬接線連接,觸點個數(shù)有限,PLC繼電器,繼電器用程序軟連接,觸點個數(shù)無限,繼電器的接線改變控制功能改變,PLC的用戶程序改變 控制功能改變,3. 兩種控制中繼電器的區(qū)別,用PLC控制外部接線不變，改變用戶程序。,用繼電器控制要改變控制電路的實際接線。,繼電器控制接線,PLC控制外部接線,輸出設備,欲改變控制功能：,例如,2. 語句表編程語言,用助記符表示指令的功能,多條指令語句的組合構成了語句表 程序,指令語句是PLC用戶程序的基礎元素,LD 00000 OR 01000 AND NOT 00001 OUT 01000,梯形圖程序 語句表

43、程序,讀,讀,讀,寫,寫,執(zhí)行用戶程序,4.5 PLC的工作過程,1. PLC執(zhí)行用戶程序的特點, 按梯形圖自左向右、自上而下逐次執(zhí)行程序, 執(zhí)行程序時所需數(shù)據(jù)取自于：,輸入映像寄存器,元件映像寄存器, 輸入映像寄存器和元件映像寄存器中的數(shù)據(jù),元件映像寄存器：在一個掃描周期中可讀可寫,輸入映像寄存器：在一個掃描周期中保持不變, 每個掃描周期I/O刷新階段集中讀入/讀出數(shù)據(jù),2 . PLC的I/O滯后現(xiàn)象,（1） 由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式。,PLC只在每個掃描周期的I/O刷新階段集中輸入/輸出，導致輸出信號相對輸入信號滯后。,（2） 輸入濾波器對信號的延遲作用。,濾波器時間常數(shù)越大，對輸

44、入信號的延遲作用越強。,有的PLC其輸入電路濾波器的時間常數(shù)可以調(diào)整。,輸出ON延時。,（3） 輸出繼電器的動作延遲（繼電器輸出型PLC）。,從輸出鎖存器ON、到輸出觸點ON經(jīng)歷一定時間,（4） 用戶程序的長短及語句編排。,要求有較快響應的場合,最好不要使用繼電器輸出型PLC。,I/O滯后現(xiàn)象，對慢速控制系統(tǒng)影響不大。,要求快速響應的場合，需要解決I/O速度問題。,5.1 CPM1A系列PLC的基本組成,第5章 CPM1A系列PLC,一、 CPM1A系列PLC的主機,1.主機的規(guī)格,按I/O點數(shù)分,10、20、30、40點,按電源類型分,分直流和交流型,按輸出方式分,5.1 CPM1A系列PL

45、C的基本組成,第5章 CPM1A系列PLC,CPM1A 40點的主機的外觀,2. CPM1A 40點的主機的面板結構,輸入點LED,輸出點LED,I/O擴展器,外設端口,運行狀態(tài)LED,CPM1A 主機的輸入/輸出接線端子,輸入端子,輸出 端子,二、 CPM1A系列PLC的I/O擴展單元,1. I/O擴展單元的規(guī)格和類型,CPM1A-20EDR I/O擴展單元的外觀,連接電纜,I/O擴展器,輸入點LED,輸出點LED,CPM1A-20EDR I/O擴展單元的面板,I/O擴展器,連接電纜,CPM1A-20EDR I/O擴展單元輸入/輸出接線端子,輸入端子,輸出端子,2. PLC的I/O擴展方法,

46、30點的主機,連接三個20點的擴展器,擴展到90個I/O點, CPM1A內(nèi)部器件的編號,內(nèi)部器件以通道形式的編號,通道編號為2、3、4位數(shù)不等,每個通道內(nèi)有16個繼電器（0015）,例：某繼電器的編號為01006。,則：該繼電器的通道編號為010、,位編號為06。,5.2 CPM1A系列的繼電器區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū),1. 內(nèi)部繼電器區(qū)（IR）,IR 區(qū) （000231）分為 兩 部 分,輸入/輸出繼電器區(qū)：000019 (可以直接對外輸出）,內(nèi)部輔助繼電器區(qū): 200231(不能直接對外輸出),000、001 ：用于主機的輸入通道的編號,002009 ：I/O 擴展單元的輸入通道編號,010011 ：用

47、于主機的輸出通道的編號,012019 ： I/O 擴展單元的輸出通道編號,沒被使用的IR通道，可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。,例：30點的主機，連接三個20點的擴展器。,其I/O點編號分配：,0000000011,0100001007,0010000105,0110001103,0020000211,0120001207,0030000311,0130001307,0040000411,0140001407,2. 特殊輔助繼電器區(qū)（SR）,SR區(qū)（231255）分為前、后兩部分,232251 ：常以通道為單位使用,252255 用于存儲工作狀態(tài)、產(chǎn)生脈沖信號等。,232249 沒作表中指定功能時，

48、可作內(nèi)輔助繼電器用,250、251 只能按表中的功能使用，不能另作他用。,除25200外，252255 的狀態(tài)只可利用、不可改變。,前,后,3. 暫存繼電器區(qū)（TR）,4. 保持繼電器區(qū)（HR）,該區(qū)繼電器（HR00HR19）編號要冠以HR。,該區(qū)繼電器（TR0TR7）編號要冠以TR。,用于存儲梯形圖中分之點之前的 ON/OFF 狀態(tài)。,同一程序中，某一編號的TR繼電器不可重復使用。,保持繼電器具有掉電保持功能。,該區(qū)繼電器可以通道或位為單位使用。,5. 輔助記憶繼電器區(qū)（AR）,該區(qū)繼電器（AR00AR15）編號要冠以AR。,AR區(qū)繼電器具有掉電保持功能,AR區(qū)繼電器用于保存PLC的各種工作

49、狀態(tài)。,根據(jù)該區(qū)某些繼電器的狀態(tài)，可了解PLC的工作狀況。,6. 鏈接繼電器區(qū)（LR）,該區(qū)通道（LR00LR15）編號要冠以LR,CPM1A與本系列或本公司其他PLC進行1：1鏈接通信時，要用使用LR區(qū)進行數(shù)據(jù)鏈接。,不作1：1鏈接通信時，LR區(qū)可作內(nèi)部輔助繼電器用。,7. 定時器/計數(shù)器區(qū)（TR）,000127,定時器分類,普通定時器,高速定時器,計數(shù)器分類,普通計數(shù)器,可逆計數(shù)器,計數(shù)器有掉電保持功能，定時器沒有此功能。,同一程序中，計數(shù)器和定時器不能使用同一編號。,8. 數(shù)據(jù)存儲區(qū)（DM）,DM0000DM1023,DM6144DM6655, 該區(qū)繼電器只能以通道為單位使用！, 該區(qū)繼

50、電器具有掉電保持功能。,該區(qū)繼電器分為三部分, 可讀寫區(qū)： DM0000DM0999、 DM1022DM1023,故障履歷存儲區(qū)： DM1000DM1021,不作該用途時，可作普通數(shù)據(jù)存儲器用。, 只讀存儲區(qū)： DM6144DM6599, 系統(tǒng)設定區(qū)：DM6600DM6655,系統(tǒng)設定區(qū)的設定內(nèi)容見表2.5。,若系統(tǒng)設定區(qū)的設定出錯，則輔助記憶繼電器的對應位為ON。,系統(tǒng)設定區(qū)的設定內(nèi)容，可在指定時間讀取。,系統(tǒng)設定區(qū)的設定錯誤，只能用初始化來處理。,系統(tǒng)設定區(qū)的設定內(nèi)容可用編程工具寫入。,6.1 基本指令,第6章 CPM1A系列PLC的指令系統(tǒng),1LD LD NOT AND AND NOT

51、OR OR NOT OUT OUT NOT,這是些基本邏輯操作指令，必須牢記其用法。,LD 常開觸點與母線相連的指令,AND 常開觸點相與（串聯(lián)）的指令,OUT 將執(zhí)行結果輸出到某位的指令,OR 常開觸點相或（并聯(lián)）的指令,一、常用的基本指令,LD 00000 OR 01000 AND NOT 00001 OUT 01000 LD NOT 00002 OR NOT 00003 AND 01000 OUT NOT 01001,梯形圖程序,語句表程序,使用指令舉例,指出圖示程序對KM1和KM2的控制作用,沒按下按鈕SB1 ,線圈01000斷電,觸點01000閉合,線圈01001斷電,斷開,閉合,K

52、M1斷電,KM2斷電,斷電,斷電,線圈00000斷電,觸點00000斷開,使用指令舉例,觸點00001閉合,按一下SB1 ,觸點00000閉合,線圈01000通電,觸點01000斷開,閉合,KM1 通電,KM2通電,閉合,線圈01001通電,通電,通電,線圈00000通電,斷開,觸點00001閉合,按一下SB2 ,觸點00001斷開,線圈01000斷電,觸點01000閉合,KM1 斷電,KM2斷電,線圈01001斷電,斷開,閉合,斷電,斷電,線圈00001通電,2. END指令,程序的結尾一定要安排END指令，否則程序不執(zhí)行。,LD 00000 AND NOT 00001 OR NOT 000

53、03 AND 00002 OR 00004 OUT 01002 END (01),使用指令舉例,LD 00000 AND 00001 AND NOT 00002 OUT 20000,LD 00000 NOP（00） AND NOT 00002 OUT 20000,3NOP指令,NOP是空操作指令,用NOP代替AND N，可把AND語句中的觸點N短接,用NOP代替OR N，可把OR 語句中的觸點N斷掉,將梯形圖中的觸點00001刪掉。,使用指令舉例,二、塊與指令AND LD 和塊或指令OR LD,1. AND LD 是將并聯(lián)觸點組相串聯(lián)的指令,方法1 LD 00000 AND 00001 OR

54、NOT 00002 LD 00003 OR 00004 AND LD LD 00005 OR NOT 00006 AND LD OUT 20000,方法2 LD 00000 AND 00001 OR NOT 00002 LD 00003 OR 00004 LD 00005 OR NOT 00006 AND LD AND LD OUT 20000,在方法2中，AND LD之前的觸點組個數(shù)應小于等于8,使用指令舉例,2. OR LD是串聯(lián)觸點組相并聯(lián)連接的指令,方法1 LD 00000 AND NOT 00001 LD NOT 00002 AND 20005 OR LD LD 01004 AND

55、00003 OR LD OUT 01100,方法2 LD 00000 AND NOT 00001 LD NOT 00002 AND 20005 LD 01004 AND 00003 OR LD OR LD OUT 01100,在方法2中，OR LD之前的觸點組個數(shù)應小于等于8,使用指令舉例,三、 置位指令 SET和復位指令RESET,SET 將某繼電器置為ON,LD 00000 SET 20000 LD 00003 RESET 20000,RESET將某繼電器置為OFF,SET、RESET指令的執(zhí)行條件常為短信號（脈沖信號）,SET和RESET指令可以單獨使用（不一定成對使用）,四、微分指令D

56、IFU 和DIFD,DIFU和DIFD上升沿微分和下降沿微分指令,DIFU和DIFD指令的操作位只ON一個掃描周期。,開機時就OFF的執(zhí)行條件，DIFD指令不執(zhí)行。,TS,TS,LD 00005 DIFU(13) 20000 DIFD(14) HR0000,掃描周期,執(zhí)行條件,開機時就ON的執(zhí)行條件，DIFU指令不執(zhí)行。,五、基本編程規(guī)則,1.每梯級都起始于左母線，線圈或指令應畫在最右邊,2.必須與左母線相連的線圈或指令，可通過25313連接,3.用OUT指令輸出時，要避免雙線圈輸出的現(xiàn)象。,輸出無效,雙線圈輸出引起邏輯混亂,4. 梯形圖必須遵循從左到右、從上到下的順序，不允 許兩行之間垂直連

57、接觸點。,5. 程序結束一定要安排END指令，否則程序不被執(zhí)行,沒END指令的程序，檢查時顯示信息“NO END INST”,6.2 常用應用指令,2. 只有當IL的執(zhí)行條件為ON時，IL和ILC之間的程序 執(zhí)行(否則不執(zhí)行)。此時IL和ILC間各器件的狀態(tài)為：,1. 不論IL的輸入條件是ON還是OFF， CPU都要對 IL/ILC之間的程序段進行掃描。,IL/ILC的用法,一、 分支和分支結束指令IL/ILC,IL (02) /ILC (03) 用于控制程序流向的指令,所有OUT指令的輸出位為OFF；所有定時器都復位；,KEEP指令的操作位、計數(shù)器、移位寄存器以及SET和RESET指令的操作

58、位保持執(zhí)行條件為OFF以前的狀態(tài)。,二、 跳轉和跳轉結束指令JMP/JME,JMP (04) /JME (05) 控制程序執(zhí)行流向,JMP /JME的用法,1.發(fā)生跳轉時，JMP N和JME N之間的程序不執(zhí)行，且不占用掃描時間。,2. 發(fā)生跳轉時所有繼電器、定時器、計數(shù)器均保持跳轉前的狀態(tài)不變。,3. 同一個跳轉號N只能在程序中使用一次。但當N取00時，JMP 00/JME 00可以在程序中多次使用。,LD 00000 JMP (04) 00 LD 00001 OUT 01000 AND 00002 OUT 01100 JME (05) 00 LD 00003 OUT 01004,4. 以00作為跳轉號時，比其他跳轉號的執(zhí)行時間長。,5. 不同跳轉號時可以嵌套使用。,例如: JMP 00JMP 01JME 01JME 00,當00000為ON時，IL與ILC之間的程序執(zhí)行。,01000和01100