電器控制系統(tǒng)常用器件PPT課件

1、機(jī)床電氣控制繼電器控制PLC控制系統(tǒng)低壓電器控制電路硬件軟件第1頁/共53頁學(xué)習(xí)內(nèi)容u1、常用低壓電器。u2、基本電氣控制電路。u3、常用機(jī)床的電氣控制。u4、S7-200PLC的系統(tǒng)配置。u5、STEP7編程軟件使用。u6、控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)。第2頁/共53頁學(xué)習(xí)要求u1、了解到在工廠和機(jī)床中廣泛應(yīng)用的控制電器的工作原理。u2、能進(jìn)行簡(jiǎn)單的機(jī)床控制電路的設(shè)計(jì)與分析。u3、掌握PLC在現(xiàn)代工業(yè)控制中的作用及用途，PLC的結(jié)構(gòu)、工作過程。u4、熟悉PLC的編程及使用方法，能夠根據(jù)要求設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)，繪制梯形圖，編寫控制程序。第3頁/共53頁繼電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)l實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制所采用

2、的兩種不同手段。l它們的聯(lián)系是：兩種方法基本上都可以實(shí)現(xiàn)同一種功能。它們的運(yùn)用都需要“門電路”的知識(shí)。門電路就是“與門”、“非門”、“或門”之類的知識(shí)。采用PLC控制，往往在采集輸入信號(hào)時(shí)，可能需要用到繼電器。在輸出控制信號(hào)時(shí)，還要用繼電器做“功率放大”- PLC控制系統(tǒng)可能包括繼電器接觸控制系統(tǒng)。第4頁/共53頁繼電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)l區(qū)別：兩種系統(tǒng)的最大差別，是實(shí)現(xiàn)控制邏輯所用的硬件不同。繼電器控制系統(tǒng)，其邏輯功能由傳統(tǒng)的繼電器來完成的，比如控制時(shí)間，就有相應(yīng)的時(shí)間繼電器。繼電器的動(dòng)作一般與電磁有關(guān)。PLC是可編程控制器，它是基于各種“門電路”的一種集成式的控制器。其式作狀況與計(jì)算

3、機(jī)更接近些。對(duì)于已經(jīng)接好的線路，可以通過改變PCL的程序來改變控制邏輯和參數(shù)，具有更靈活的運(yùn)用方式。繼電器控制系統(tǒng)適用于簡(jiǎn)單一些的邏輯控制，而PLC可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的邏輯控制。第5頁/共53頁鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)控制圖1 繼電器控制系統(tǒng)圖2 PLC控制的輸入輸出接線圖圖3 PLC控制的梯形圖主回路（動(dòng)力回路）:大電流通過的部分，包括從電源到電機(jī)之間相連的電器元件?？刂苹芈罚航佑|器和繼電器線圈等小電流線路；啟動(dòng)按鈕停止按鈕第6頁/共53頁第一章 電器控制系統(tǒng)常用器件 電器是一種能根據(jù)外界的信號(hào)（機(jī)械力、電動(dòng)力和其它物理量），自動(dòng)或手動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電

4、對(duì)象的切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)和調(diào)節(jié)用的電氣元件或設(shè)備。什么是電器？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7頁/共53頁電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)常用電器n控制電器：用于控制電路和控制系統(tǒng)的電器，例如接觸器、 繼電器等。 n配電電器：用于電能輸送和分配的電器，例如高壓斷路器。 n主令電器：用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)送指令的電器，例如按鈕、開關(guān)等。 n保護(hù)電器：用于保護(hù)電路及設(shè)備的電器，例如熔斷器、熱繼電器等。 n執(zhí)行電器：用于完成某種動(dòng)作或傳達(dá)功能的電器，例如電磁離合器等。第8頁/共53頁電磁式電器1.組成電磁機(jī)構(gòu)觸點(diǎn)系統(tǒng)滅弧裝置檢測(cè)部分執(zhí)行部分第9頁/共

5、53頁電磁式電器工作原理圖1鐵芯 2線圈 3銜鐵 4靜觸點(diǎn)5動(dòng)觸點(diǎn) 6觸點(diǎn)彈簧 7釋放彈簧 SBF27810 （b）線圈通以交流電電磁式電器工作原理示意圖 （a）線圈通以直流電的電磁機(jī)構(gòu)電磁吸力72210sin8FSBtuB-氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度uS-磁極截面積第10頁/共53頁2.觸點(diǎn)系統(tǒng)觸點(diǎn)是電器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它在銜鐵的帶動(dòng)下起接通和分?jǐn)嚯娐返淖饔谩＝Y(jié)構(gòu)形式：觸點(diǎn)的接觸形式：觸點(diǎn)的分類： 按觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況：動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn) 按觸點(diǎn)的職能分：主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn) 按觸點(diǎn)的狀態(tài)可分為：常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)橋式觸點(diǎn)和指形觸點(diǎn)點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸第11頁/共53頁3. 滅弧系統(tǒng)(2)電弧的危害a.延長(zhǎng)了切斷故障

6、的時(shí)間; b.高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞； c.形成飛弧造成電源短路事故; d.電弧是造成電器的壽命縮短的主要原因。(1)電弧開關(guān)電器切斷電流電路時(shí)，觸頭間電壓大于10V，電流超過80mA時(shí)，觸頭間會(huì)氣體放電，即電弧。產(chǎn)生電弧的根本原因在于電器觸頭本身及觸頭周圍的介質(zhì)中含有大量可被游離的電子，當(dāng)分?jǐn)嗟挠|頭間存在足夠大的外施電壓，而且電路電流也達(dá)到最小生弧電流時(shí)，就會(huì)強(qiáng)烈游離而形成電弧。第12頁/共53頁3. 滅弧系統(tǒng)(3)滅弧原理：在電器分?jǐn)嗨查g，由于兩觸頭間的電容存在，使觸頭間絕緣擊穿，產(chǎn)生真空電弧。由于觸頭形狀和結(jié)構(gòu)的原因，使得真空電弧柱迅速向弧柱體外的真空區(qū)域擴(kuò)散。當(dāng)被分?jǐn)嗟碾娏鹘?/p>

7、近零時(shí)，觸頭間電弧的溫度和壓力急劇下降，使電弧不能繼續(xù)維持而熄滅。電弧熄滅后的幾s內(nèi)，兩觸頭間的真空間隙耐壓水平迅速恢復(fù)。同時(shí)，觸頭間也達(dá)到了一定距離，能承受很高的恢復(fù)電壓。 所以，一般電流在過零后，不會(huì)發(fā)生電弧重燃而被分?jǐn)?。這就是其滅弧的原理。(4)常用的滅弧方法：l電動(dòng)力滅弧l磁吹滅弧l柵片滅弧l滅弧罩第13頁/共53頁二.接觸器 用于遠(yuǎn)距離頻繁地接通和分?jǐn)嘀麟娐坊虼笕萘靠刂齐娐?，主要用于控制電?dòng)機(jī)，也可用于控制其他電力負(fù)載。 接觸器的種類按工作原理可以分為： 電磁式、氣動(dòng)式、液壓式第14頁/共53頁接觸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖接觸器工作原理： 利用電磁吸力的原理工作的，主要由電磁機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)組成。

8、電磁機(jī)構(gòu)通常包括吸引線圈、鐵心和銜鐵三部分。圖2-6為接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖與圖文符號(hào)。圖中，1、2，3、4是靜觸點(diǎn)，5、6是動(dòng)觸點(diǎn)，7、8是吸引線圈，9是鐵芯，10是銜鐵，11是彈簧。 第15頁/共53頁第16頁/共53頁接觸器的主要技術(shù)參數(shù)-額定電壓 接觸器銘牌上的額定電壓是指主觸頭的額定電壓。 交流接觸器的額定電壓一般為220V220V、380V380V、660V660V及1140V1140V； 直流接觸器一般為110V110V、220V220V、440V440V及660V660V。 輔助觸頭的常用額定電壓：交流380V380V；直流220V220V。第17頁/共53頁接觸器的主要技術(shù)參數(shù)-

9、額定電流 接觸器的額定工作電流系指主觸頭的額定電流。 接觸器電流等級(jí)為：6A6A、10A10A、16A16A、25A25A、40A40A、60A60A、100A100A、160A160A、250A250A、400A400A、600A600A、1000A1000A、1600A1600A、2500A2500A及4000A4000A。第18頁/共53頁接觸器的主要技術(shù)參數(shù)-操作頻率 交流接觸器的操作頻率一般為： 300300次/h/h12001200次/h/h 直流接觸器的額定操作頻率比交流接觸器的高操作頻率操作頻率: :允許每小時(shí)接通的最多次數(shù)允許每小時(shí)接通的最多次數(shù)第19頁/共53頁CJ 20

10、/ 交流 設(shè)計(jì) 額定電流 用K表示礦用 額定工作電壓(03380V) TH接觸器 序號(hào) (AC3，380V) 啟動(dòng)器的接觸器 (06660V；111140V) (濕熱帶產(chǎn)品)CZ 16 / 直流 設(shè)計(jì) 額定電流 常開主觸點(diǎn)數(shù) 常閉主觸點(diǎn)數(shù)接觸器 序號(hào) 交流接觸器型號(hào)意義說明舉例： 直流接觸器型號(hào)意義說明舉例： 第20頁/共53頁電磁式接觸器分類按主觸頭所在動(dòng)力回路的電流種類分： 交流、 直流按主觸頭對(duì)數(shù)分： 單極（一對(duì)主觸頭）、多極（二至四對(duì)主觸頭）按主回路電壓等級(jí)分： 低壓 、 高壓第21頁/共53頁接觸器的選用1.接觸器的類型選擇：根據(jù)接觸器所控制負(fù)載的輕重和負(fù)載電流的類型:直流、交流型2

11、.額定電壓的選擇接觸器的額定電壓不小于負(fù)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(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：4.吸引線圈的額定電壓：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(diǎn)數(shù)量、種類選擇。根據(jù)主回路和控制回路的要求選擇。NNCKUPI310第22頁/共53頁2、繼電器 定義u繼電器是控制系統(tǒng)中一種重要的元件，它的作用就是按照某種要求接通或斷開控制系統(tǒng)中的電路。u當(dāng)繼電器輸入電壓、電流和頻率等電量或溫度、壓力和轉(zhuǎn)速等非電量達(dá)到規(guī)定值時(shí)，繼電器的觸點(diǎn)便接通或分?jǐn)嗨刂苹虮Ｗo(hù)的電路。u繼電器一般由輸入檢測(cè)機(jī)構(gòu)和輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成，

12、前者用以反映輸入量的高低，后者用以接通或切斷電路。 u常用的繼電器是有觸點(diǎn)的，觸點(diǎn)有通和斷兩種狀態(tài)，狀態(tài)的改變由某種機(jī)構(gòu)帶動(dòng)。第23頁/共53頁繼電器-分類與接觸器的區(qū)別：n繼電器可以對(duì)各種電量或非電量的變化作出反應(yīng),而接觸器只有在一定的電壓信號(hào)下動(dòng)作。n繼電器用于切換小電流的控制電路,而接觸器則用來控制大電流電路,因此,繼電器觸頭容量較小(不大于5A),且無滅弧裝置。第24頁/共53頁繼電器-分類u按輸入量的物理性質(zhì)，繼電器可以分為電壓、電流、速度、時(shí)間、溫度、壓力、熱繼電器等。u最常用的是電磁式繼電器，它是根據(jù)吸引線圈中的電流量的大小來動(dòng)作的。u電磁式繼電器分直流和交流兩大類，它們的主要結(jié)

13、構(gòu)和工作原理與接觸器基本相同，它們各自又可分為電流、電壓、時(shí)間、中間繼電器等。u吸引線圈采用直流控制的叫直流繼電器；吸引線圈采用交流控制的叫交流繼電器。第25頁/共53頁繼電器-電壓繼電器電磁式繼電器：電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器1 1）電壓繼電器u根據(jù)輸入（線圈）電壓大小而使觸點(diǎn)動(dòng)作的繼電根據(jù)輸入（線圈）電壓大小而使觸點(diǎn)動(dòng)作的繼電器。器。u它用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)的電壓保護(hù)和控制，使用時(shí)與并聯(lián)。u 其線圈的匝數(shù)多而線徑細(xì)。u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。 特點(diǎn)第26頁/共53頁 4）電壓繼電器的圖形和文字符號(hào)第27頁

14、/共53頁繼電器-電壓繼電器第28頁/共53頁繼電器-電流繼電器2 2）電流繼電器 根據(jù)輸入（線圈）電流大小而動(dòng)作的繼電器。根據(jù)輸入（線圈）電流大小而動(dòng)作的繼電器。 使用時(shí)電流繼電器的線圈與負(fù)載串聯(lián)。特點(diǎn)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低電流繼電器。第29頁/共53頁第30頁/共53頁繼電器-中間繼電器 中間繼電器的作用是增加被控制線路的數(shù)量或加大觸點(diǎn)允許的斷開容量，以達(dá)到分配控制信號(hào)和功率放大的目的。 吸引線圈屬于電壓線圈。 中間繼電器有交、直流兩種。中間繼電器的特點(diǎn)是觸點(diǎn)數(shù)目較多，一般在3 34 4對(duì)以上，觸點(diǎn)形式常采

15、用橋形觸點(diǎn)（與接觸器輔助觸點(diǎn)相同）。 動(dòng)作功率較大的中間繼電器與小型接觸器的結(jié)構(gòu)相同。第31頁/共53頁繼電器-中間繼電器第32頁/共53頁第33頁/共53頁繼電器-時(shí)間繼電器u當(dāng)吸引線圈通電或斷電后其觸點(diǎn)經(jīng)過一定延時(shí)再動(dòng)作的繼電器。u按動(dòng)作原理：電磁阻尼式，空氣阻尼式、電動(dòng)機(jī)式、電子式u按延時(shí)方式：通電延時(shí)型；斷電延時(shí)型通電延時(shí)繼電器：線圈得電后要延時(shí)一段時(shí)間，觸點(diǎn)才發(fā)生變化；線圈失電后，觸點(diǎn)瞬時(shí)恢復(fù)。斷電延時(shí)繼電器：線圈得電后，觸點(diǎn)瞬時(shí)動(dòng)作；線圈失電后，要延時(shí)一段時(shí)間觸點(diǎn)才動(dòng)作。第34頁/共53頁時(shí)間繼電器符號(hào)第35頁/共53頁繼電器-時(shí)間繼電器第36頁/共53頁繼電器-熱繼電器熱繼電器是

16、利用電流流過熱元件時(shí)產(chǎn)生的熱量，使雙金屬片發(fā)生彎曲而推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的一種保護(hù)電器。用于：電動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備的過載保護(hù)和斷相保護(hù)。第37頁/共53頁注意： 1）繼電器動(dòng)作后一般不能自動(dòng)復(fù)位，要等雙金屬片冷卻后，按下復(fù)位按鈕10才能復(fù)位； 2）改變壓動(dòng)螺釘8的位置，還可以用來調(diào)節(jié)動(dòng)作電流。第38頁/共53頁繼電器-熱繼電器第39頁/共53頁速度繼電器 用于轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，常用在三相交流異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，自動(dòng)切除反相序電源。轉(zhuǎn)子：由一塊永久磁鐵制成，與電動(dòng)機(jī)同軸相聯(lián)，用以接受轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。圓環(huán)（籠型空心繞組）：轉(zhuǎn)子（磁鐵）旋轉(zhuǎn)時(shí)，籠型繞組切割轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成環(huán)內(nèi)電流，此電流與磁鐵磁

17、場(chǎng)相作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，圓環(huán)在此力矩的作用下帶動(dòng)擺桿，克服彈簧力而順轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向擺動(dòng)，并撥動(dòng)觸點(diǎn)改變其通斷狀態(tài)。觸點(diǎn)：在擺桿左右各設(shè)一組切換觸點(diǎn)，分別在速度繼電器正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生作用。調(diào)節(jié)彈簧彈力時(shí)，可使速度繼電器在不同轉(zhuǎn)速時(shí)切換觸點(diǎn)改變通斷狀態(tài)。圖1: 速度繼電器 1轉(zhuǎn)軸 2轉(zhuǎn)子 3永久磁鐵(定子) 4繞組 5動(dòng)觸點(diǎn) 6、7靜觸點(diǎn) 8、9-簧片第40頁/共53頁主令電器 u主令電器是在自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號(hào)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?jǐn)啵瑥亩_(dá)到控制生產(chǎn)機(jī)械的目的。u主令電器應(yīng)用廣泛、種類繁多。按其作用可分為： 控制按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開

18、關(guān)、主令控制器及其它主令電器（如腳踏開關(guān)、鈕子開關(guān)、緊急開關(guān)）等。第41頁/共53頁按鈕1-按鈕帽 2-復(fù)位彈簧 3-動(dòng)觸點(diǎn)4-常閉靜觸點(diǎn) 5-常開靜觸點(diǎn)第42頁/共53頁2 2原理： 動(dòng)觸點(diǎn)下移，先斷開常閉觸點(diǎn)，后接通常開觸點(diǎn) 動(dòng)觸點(diǎn)上移，先斷開常開觸點(diǎn)，后接通常閉觸點(diǎn)3 3作用：發(fā)布命令、機(jī)械聯(lián)鎖4 4種類： 1 1）顏色：紅停止 綠起動(dòng) 黑點(diǎn)動(dòng) 2 2）結(jié)構(gòu)：蘑菇急停 指示燈式指示 鑰匙安全 平鈕一般5 5、圖形和文字符號(hào)SB SB SB 第43頁/共53頁（二）行程開關(guān)、接近開關(guān)和光電開關(guān) u行程開關(guān)又稱限位開關(guān)或位置開關(guān)。是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的撞擊來發(fā)出控制信號(hào)的小電流主令

19、電器。主要用于生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、行程大小控制或位置保護(hù)等。SQ 第44頁/共53頁（二）接近開關(guān) 光電開關(guān)接近開關(guān) 光電開關(guān)u接近開關(guān)和光電開關(guān) 非接觸式的、無觸點(diǎn)行程開關(guān) 接近開關(guān)按其工作原理分：有高頻振蕩型、電容型、感應(yīng)電橋型、永久磁鐵型、霍爾效應(yīng)型等，其中高頻振蕩型最為常用 第45頁/共53頁五、熔斷器u熔斷器作為電路或用電設(shè)備的嚴(yán)重過載和短路保護(hù)，主要用作短路保護(hù)。u由熔體和安裝熔體的熔管或熔座等部分組成。u2 2）熔體：既是感測(cè)元件又是執(zhí)行元件，安裝在被保護(hù)的電路中。熔斷器的熔體串聯(lián)在被保護(hù)電路中 。 熔體是有低熔點(diǎn)的金屬材料（鉛、錫、銅、銀及其合金）絲狀、帶壯、片壯。u3 3）熔管：安裝熔體和在熔體熔斷時(shí)滅弧。 第46頁/共53頁五、熔斷器第47頁/共53頁六、刀開關(guān)（低壓隔離器） （電源與負(fù)載的隔離 配電電器）第48頁/共53頁六、刀開關(guān)（低壓隔離器） （電源與負(fù)載