電氣控制技術(shù)及PLC

1、主主 講：萬少松講：萬少松 教授教授電話：電話Q：12156555一、為什么要學(xué)習(xí)本課程（一、為什么要學(xué)習(xí)本課程（why）？）？一、為什么要學(xué)習(xí)本課程（一、為什么要學(xué)習(xí)本課程（why）？）？一、為什么要學(xué)習(xí)本課程（一、為什么要學(xué)習(xí)本課程（why）？）？一、為什么要學(xué)習(xí)本課程（一、為什么要學(xué)習(xí)本課程（why）？）？ 電氣控制與電氣控制與PLC的用途很多，的用途很多，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。比如高鐵動車、海港碼頭

2、吊車、龍門吊、數(shù)控機(jī)床等，全自動洗衣機(jī)、微波爐、LED顯示屏控制等等。套用一段網(wǎng)上常見的廣告語：您還在為了工作而苦苦掙扎嗎？您想把您或他人設(shè)計的機(jī)械本體變成智能的自動化設(shè)備嗎？您想解開工廠那些神奇的自動化設(shè)備、生產(chǎn)線的控制之迷嗎？您想擁有一份與PLC設(shè)計相關(guān)、薪水不菲工作嗎?想在PLC設(shè)計、電氣圖紙、電控柜設(shè)計等領(lǐng)域有質(zhì)的飛躍么？想贏來在您未來光輝的事業(yè)嗎？快來學(xué)習(xí)電氣控制與PLC吧！ 二、本課程主要學(xué)習(xí)什么（二、本課程主要學(xué)習(xí)什么（what）？）？ 1、常用低壓電器、常用低壓電器 （1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) （2）工作原理）工作原理 （3）符號）符號 （4）選型）選型2、電氣控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計、電氣

3、控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計3、可編程序控制器結(jié)構(gòu)、工作原理與編程、可編程序控制器結(jié)構(gòu)、工作原理與編程4、西門子、西門子PLC的結(jié)構(gòu)及編程設(shè)計的結(jié)構(gòu)及編程設(shè)計5、PLC控制系統(tǒng)的分析設(shè)計實例控制系統(tǒng)的分析設(shè)計實例三、如何學(xué)習(xí)本課程（三、如何學(xué)習(xí)本課程（How）（1）上課認(rèn)真聽講、做筆記；）上課認(rèn)真聽講、做筆記；（2）課下看書復(fù)習(xí)、獨立完成作業(yè)；）課下看書復(fù)習(xí)、獨立完成作業(yè)；（3）認(rèn)真做好每一個實驗并完成實驗報告；）認(rèn)真做好每一個實驗并完成實驗報告；（4）注意掌握元件的工作原理、基本結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)；）注意掌握元件的工作原理、基本結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)；（5）學(xué)習(xí)過程中要注意聯(lián)系相關(guān)的知識內(nèi)容，比如計算機(jī)的）學(xué)習(xí)

4、過程中要注意聯(lián)系相關(guān)的知識內(nèi)容，比如計算機(jī)的知識、自動控制原理的知識和電機(jī)原理的知識等；把相關(guān)知知識、自動控制原理的知識和電機(jī)原理的知識等；把相關(guān)知識有機(jī)地融入到本課程中去。識有機(jī)地融入到本課程中去。四、學(xué)習(xí)本課程應(yīng)達(dá)到的能力（四、學(xué)習(xí)本課程應(yīng)達(dá)到的能力（can do）（1）正確選用低壓電器的能力）正確選用低壓電器的能力（2）分析基本電氣控制系統(tǒng)的能力）分析基本電氣控制系統(tǒng)的能力（3）具有對簡單電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計能力）具有對簡單電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計能力（4）分析可編程控制器的工作原理的能力）分析可編程控制器的工作原理的能力（5）能根據(jù)生產(chǎn)工藝過程和控制要求正確設(shè)計）能根據(jù)生產(chǎn)工藝過程和控制要求正

5、確設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的能力能力五、教材及主要參考書推薦五、教材及主要參考書推薦1. 教材李仁 主編電氣控制技術(shù)（第3版） 機(jī)械工業(yè)出版社，2010. 2參考資料李道霖 主編電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（西門子系列）（第2版），電子工業(yè)出版社，2013.5.王仁祥 編著現(xiàn)代電氣控制與PLC應(yīng)用教程，機(jī)械工業(yè)出版社，2012.5.鄧則名 編電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2008.1.李英姿 等編低壓電器應(yīng)用技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2009.8李仁的書全書共分5章，我們主要講述前4章，重點講述第一、第二、第四章。1.1 常用低壓電器的作用與分類常用低壓電器的作用與分類1.2 電氣

6、控制系統(tǒng)常用低壓電器電氣控制系統(tǒng)常用低壓電器1.3 國內(nèi)外國內(nèi)外低低壓電器的新進(jìn)展壓電器的新進(jìn)展 什么是電器？什么是電氣？它們之間有什么聯(lián)系與區(qū)別呢？電器：凡是根據(jù)外界特定的信號和要求，自動或手動接通或斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，實現(xiàn)對電路的切換、控制、保護(hù)、檢測及調(diào)節(jié)的電氣設(shè)備均稱為電器。電器就是一種能控制電的工具或設(shè)備。電氣：電氣是以電能、電氣設(shè)備和相關(guān)技術(shù)為手段來創(chuàng)造、維持與改善限定空間和環(huán)境的一門科學(xué)。涵蓋電能的轉(zhuǎn)換、利用和研究三方面，包括基礎(chǔ)理論，應(yīng)用技術(shù)，設(shè)施設(shè)備等。一般說來，電器的范圍要狹隘一些，而電氣則更為寬泛，與電有關(guān)的一切相關(guān)事物都可用電氣表述,而電器一般是指保證用

7、電設(shè)備與電網(wǎng)接通或關(guān)斷的開關(guān)器件。電器側(cè)重于個體，是元件和設(shè)備，而電氣則涉及到整個系統(tǒng)或者系統(tǒng)集成。電氣是廣義詞,指一種行業(yè)，一種專業(yè)，不具體指某種產(chǎn)品。電氣也指一種技術(shù)，比如電氣自動化專業(yè)，包括工廠電氣（如變壓器，供電線路）、建筑電氣等；電器是具體的物體形象，電氣是不可觸摸的分類概念！電氣包含電器。電氣者,外文翻譯之詞也,蓋西方工業(yè)之初,動力機(jī)械均由蒸汽輪機(jī)驅(qū)動,后來則有了電,故電氣者,開始泛指工業(yè)動力者也,然現(xiàn)在也無蒸汽輪機(jī)了,故干脆以電氣泛指電了。再來看英文對電氣和電器的表述可能更容易理解二者的聯(lián)系與區(qū)別電氣：electricelectrical電器：(electrical)applia

8、ncedevice那么，什么叫低壓電器呢？ 低壓電器通常指工作在交流額定電壓1200V(也有定義1000V的)、直流額定電壓1500V以下電路中的電氣設(shè)備。一般我們都簡稱低壓電器為電器。 注意我們這里的低壓電器的定義和教科書中的低壓電器的定義不一樣。書上的定義為：低壓電器通常指工作在交流電壓1500V、直流額定電壓1200V以下電路中的電氣設(shè)備。王仁祥的現(xiàn)代電氣控制與PLC應(yīng)用教程也采用此定義。采用交流1200直流1500定義的有：李道霖電氣控制與PLC原理及應(yīng)用鄧則名電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)趙全利西門子S7-200PLC應(yīng)用教程等大部分教材。 電器的種類很多，分類方法也很多?，F(xiàn)將常見的低壓

9、電器分類方法歸納示于圖1-1中。電力拖動自動控制系統(tǒng)中常用的電器如圖1-2所示。有關(guān)低壓電器產(chǎn)品型號編制辦法、產(chǎn)品型號類組代號以及派生字母對照表等，我們在講解具體低壓電器的時候再詳細(xì)介紹。還可以參閱有關(guān)手冊及產(chǎn)品說明書。圖1-1 電器的分類 圖1-2 電力拖動自動控制系統(tǒng)常用電器1、刀開關(guān)刀開關(guān)(Knife Switch)（1）刀開關(guān)的作用）刀開關(guān)的作用 不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源不頻繁地手動接通、斷開電路和隔離電源用。用。 圖1-3HK系列瓷底膠蓋刀開關(guān)1膠蓋2膠蓋緊固螺釘3進(jìn)線座4靜觸點5熔體6瓷底7出線座8動觸點9瓷柄1）不帶熔斷器式刀開關(guān)）不帶熔斷器式刀開關(guān)注意：刀開關(guān)的文字

10、符號注意：刀開關(guān)的文字符號QSQS表示隔離開關(guān)的意思，表示隔離開關(guān)的意思，Q Q代表英文代表英文quarantine(quarantine(隔離隔離) )QSQSQS圖1-4 帶熔斷器式刀開關(guān)圖1-4 帶熔斷器式刀開關(guān)圖1-5 各種帶熔斷器式刀開關(guān)外形圖這種系列的刀開關(guān)為開啟式負(fù)荷開關(guān)。因其內(nèi)部設(shè)有熔絲，故可對電路進(jìn)行短路保護(hù)，常用作照明電路的電源開關(guān)或用于5.5kW以下三相異步電動機(jī)不頻繁啟動和停止的控制開關(guān)。在選用時，額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載額定電壓，對于一般的電路，如照明電路，其額定電流應(yīng)大于或等于最大工作電流；而對于電動機(jī)電路，其額定電流應(yīng)大于或等于電動機(jī)額定電流的1.5-2.5倍。開

11、啟式負(fù)荷開關(guān)在安裝時應(yīng)注意：(1)閘刀在合閘狀態(tài)時，手柄應(yīng)朝上，不準(zhǔn)倒裝或平裝，以防誤操作。(2)電源進(jìn)線應(yīng)接在靜觸點一邊的進(jìn)線端(進(jìn)線座在上方)，而用電設(shè)備應(yīng)接在動觸點一邊的出線端(出線座在下方)，即接線“上進(jìn)下出”的原則，不準(zhǔn)顛倒，以方便更換熔絲及確保用電安全。圖1-6HH系列封閉式負(fù)荷開關(guān)封閉式負(fù)荷開關(guān)封閉式負(fù)荷開關(guān)封閉式負(fù)荷開關(guān)又稱鐵殼開關(guān)，圖1-4所示為常用的HH系列封閉式負(fù)荷開關(guān)的結(jié)構(gòu)與外形。三把閘刀固定在一根絕緣方軸上，由操作手柄操縱；操作機(jī)構(gòu)設(shè)有機(jī)械聯(lián)鎖，當(dāng)蓋子打開時，手柄不能合閘，當(dāng)手柄合閘時，蓋子不能打開。封閉式負(fù)荷開關(guān)用來控制照明電路時，其額定電流可按電路的額定電流來選擇

12、，而用來控制不頻繁操作的小功率電動機(jī)時，其額定電流可按大于電動機(jī)額定電流的1.5倍來選擇。但不宜用于電流超過60A以上負(fù)載的控制，以保證可靠滅弧及用電安全。封閉式負(fù)荷開關(guān)在安裝時，應(yīng)保證外殼可靠接地，以防漏電而發(fā)生意外。接線時，電源線接在靜觸點的接線端上，負(fù)載則接在熔斷器一端，不得接反，以確保操作安全。（1）按鈕的作用）按鈕的作用 按鈕是一種短時間接通或關(guān)斷小電流電路的手動控制電器，通常用于對電路工作或停止發(fā)出指令信號，從而接通或關(guān)斷相關(guān)電路或接觸器、繼電器、電磁起動器的相關(guān)控制電路，從而達(dá)到對主電路進(jìn)行控制的目的。 按鈕文字符號用SB表示，含義Start Button或Switch Butt

13、on，圖形符號為：隨著工業(yè)的發(fā)展和需求，按鈕的形式、規(guī)格和品種日益增多。按鈕按驅(qū)動形式分，有推壓式、推拉式、旋轉(zhuǎn)式、杠桿式、帶鎖式等。按用途分，有起動按鈕（動合按鈕）、停止按鈕（動斷按鈕）、復(fù)合按鈕（動合、動斷組合按鈕）三種。按按鈕結(jié)構(gòu)形式分，有開啟式、防水式、防腐式等。按鈕的型號示意圖如圖1-7所示A結(jié) 構(gòu) 形 式動 斷 觸 頭 數(shù)動 合 觸 頭 數(shù)設(shè) 計 序 號按 鈕L主 令 電 器圖1-7按鈕型號和結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)形式：K：開啟式；H：保護(hù)式：S：放水式；D:帶指示燈式：Y：鑰匙式(b) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（3）按鈕的外形圖和圖形符號。）按鈕的外形圖和圖形符號。按鈕開關(guān)的外形和符號按鈕開關(guān)的外形和符

14、號(a) 外形圖外形圖常閉觸點常閉觸點復(fù)位彈簧復(fù)位彈簧支柱連桿支柱連桿常閉靜觸頭常閉靜觸頭橋式動觸頭橋式動觸頭常開靜觸頭常開靜觸頭外殼外殼4SBSBSB結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)符符號號名名稱稱常閉按鈕常閉按鈕( (停止按鈕停止按鈕) )常開按鈕常開按鈕( (起動按鈕起動按鈕) )復(fù)合按鈕復(fù)合按鈕1234123按鈕帽按鈕帽（1）作用空氣開關(guān)，又名空氣斷路器，是斷路器的一種。是一種只要電路中電流超過額定電流就會自動斷開的開關(guān)（或者電壓過低或電器過熱）?？諝忾_關(guān)是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動系統(tǒng)中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護(hù)功能于一身。除能完成接觸和分?jǐn)嚯娐吠?，尚能對電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴(yán)重過載及欠電壓等

15、進(jìn)行保護(hù)，同時也可以用于不頻繁地啟動電動機(jī)。3、空氣開關(guān)（、空氣開關(guān)（）（2）結(jié)構(gòu)和工作原理空氣開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式很多,下面是其一般原理圖。自動空氣斷路器主要由觸點系統(tǒng)、操作機(jī)構(gòu)和保護(hù)元件三部分組成。主觸點由耐弧合金(如銀鎢合金)制成，采用滅弧柵片滅弧。操作機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，其通斷可用操作手柄操作，也可用電磁機(jī)構(gòu)操作，故障時自動脫扣。1-觸點2-鎖鍵3-搭鉤4-轉(zhuǎn)軸5-杠桿6-彈簧7-銜鐵8-欠電壓脫扣器9-加熱電阻絲10-熱脫扣器雙金屬片11-銜鐵12-過電流脫扣器13-彈簧當(dāng)手動閉合電路后，其主觸頭由鎖鍵2鉤住搭鉤3，克服彈簧13的拉力，保持閉合狀態(tài)。搭鉤3可繞軸4轉(zhuǎn)動。（1）短路或過流，過電流脫扣

16、器12中線圈所產(chǎn)生電磁吸合力隨之增大，直至將銜鐵11吸合，并推動杠桿5，把搭鉤3頂離，機(jī)械脫扣。在彈簧13的作用下主觸頭斷開，切斷主電路，起到保護(hù)作用。（2）欠壓，電壓下降到一定值時，欠電壓脫扣器8中的吸力減少或失去吸力，銜鐵7被彈簧6拉開，推動杠桿5，將搭鉤3頂開，斷開了主觸頭。（3）過載時，過載電流流過加熱電阻絲9，使雙金屬片10向上彎曲，將杠桿5推動，斷開主觸頭，從而起到保護(hù)作用。型號示意如下：舉例：DZl0-250/330為DZlO系列裝置式自動斷路器，額定電流250A，3極，復(fù)式脫扣器，不帶附件。（3）空氣開關(guān)的符號及外形（4）選擇：空氣開關(guān)的主要參數(shù)是額定電壓、額定電流和允許切斷的

17、極限電流。選擇時自動空氣斷路器的允許切斷極限電流應(yīng)略大于電路最大短路電流。1)自動空氣斷路器的額定電壓和額定電流應(yīng)不小于電路的額定電壓和最大工作電流。2)熱脫扣器的整定電流應(yīng)與負(fù)載（例如電動機(jī)）的額定電流一致。3)欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路的額定電壓。4)過電流脫扣器的額定電流Iz大于或等于線路的最大負(fù)載電流。（4）選擇：單臺電動機(jī)，過電流脫扣器的瞬時脫扣整定電流可按下式計算：Iz（1.51.7）Iq，Iq為電動機(jī)的啟動電流。多臺電動機(jī)來說，Iz可按下式計算：IzkIqmax電路中其它的工作電流式中，k也可取1.51.7；Iqmax為其中一臺啟動電流最大的電動機(jī)的啟動電流。空氣開關(guān)在控制電路中的應(yīng)用空氣開關(guān)在控制電路中的應(yīng)用重點：重點：1、電器的定義和理解。電器的定義