新改第一章：

1、 本課程計劃學(xué)時：32學(xué)時（ 2.5學(xué)分） （上篇）電器控制 （下篇）PLC原理及應(yīng)用教學(xué)計劃：教學(xué)計劃： 考核辦法：考核辦法：平時成績占 30%考試評分占 70%參考書目：參考書目：1. 現(xiàn)代電氣控制技術(shù)鄭 萍 主編 重慶大學(xué)出版社2. 電器控制 李 仁 主編 機械工業(yè)出版社3. 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 廖常初 等編重慶大學(xué)出版社 4. 可編程序控制器應(yīng)用指南 易傳祿 等編 科普出版社 5. 可編程序控制器原理及程序設(shè)計 崔亞軍 等編 電子工業(yè)出版社課程要求:l 熟練掌握斷路器、隔離開關(guān)、接觸器、熱繼電器、熔斷器在電路中的 作用、特點、繪制符號、設(shè)計選型時要注意的重要技術(shù)參數(shù)。l 熟練掌握行

2、程開關(guān)、按鈕開關(guān)在電路中的作用、繪制符號。 l 靈活掌握電氣設(shè)備簡單的起停?？刂凭€路 、 異步電機正 、 反轉(zhuǎn)電氣控制線路 、 異步電機“Y/”電氣控制線路等，理解它們的設(shè)計思路，學(xué)會設(shè)計相應(yīng)的電氣控制電路。 l 透徹了解PLC的特點、為提高其可靠性采取的一些措施。l 熟練掌握PLC的組成、各主要部件的功能、PLC的工作原理（掃描工作過程、系統(tǒng)響應(yīng)時間），了解三菱FX2N PLC編程元件的地址。l 熟練掌握梯形圖使用的符號、概念、規(guī)則，學(xué)會自己設(shè)計PLC梯形圖程序，掌握三菱三菱FX2N PLC的的基本指令。l 熟練掌握PLC程序設(shè)計的功能表圖法和其基本概念，學(xué)會用功能表圖法設(shè)計PLC控制程序并

3、能熟練地轉(zhuǎn)化為梯形圖。l 掌握PLC控制系統(tǒng)的特點、判斷一個控制系統(tǒng)是否需要由PLC來構(gòu)成的特性以及PLC選型時應(yīng)考慮的問題。l 學(xué)會用PLC設(shè)計控制系統(tǒng)（包括PLC硬件、軟件和電氣控制回路）。兩大控制系統(tǒng)的基本認(rèn)識兩大控制系統(tǒng)的基本認(rèn)識:一.電氣控制系統(tǒng)機械設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)由控制電器、保護電器和拖動電動機組成,如下圖1圖1 使用可編程序控制器的電氣控制柜 二、繼電器電氣控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的區(qū)別 圖2 電氣控制系統(tǒng)框圖(a)繼電器電氣控制系統(tǒng) (b)PLC電氣控制系統(tǒng)1.1 電器的作用與分類電器的作用與分類 電器就是廣義的電氣設(shè)備。 它可能很大、很復(fù)雜（如一臺彩色電視機或者一套自動化裝

4、置）； 它也可以很小、很簡單（如一個鈕子開關(guān)或者一個熔斷器）。從工業(yè)控制的角度看“電器” 電器是指能根據(jù)特定的信號和要求， 自動/手動地接通/斷開電路； 斷續(xù)/連續(xù)地改變電路參數(shù)； 實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、 保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)的電氣設(shè)備。n通常按以下分類方法分為幾類：按 電 壓 等 級 分 ： 高壓電器（High-voltage Apparatus）、 低壓電器（Low-voltage Apparatus）； 按所控制的對象分 ：低壓配電電器（Distributing Apparatus）， 用于配電系統(tǒng)，如刀開關(guān)、熔斷器等 低壓控制電器（Control Apparatus），

5、用于電力拖動自動控制系統(tǒng)和其他用途的設(shè)備中。 按 使 用 系 統(tǒng) 分 ： 電力系統(tǒng)用電器、 電力拖動及自動控制系統(tǒng)用電器、 自動化通信系統(tǒng)用電器； 按 工 作 職 能 分 :手動操作電器、 自動控制電器(自動切換電器、自動控制電器、自動保護電器） 其他電器 （穩(wěn)壓與調(diào)壓電器、起動與調(diào)速電器、 檢測與變換電器、牽引與傳動電器）1.2 低壓電器的電磁機構(gòu)及執(zhí)行機構(gòu) 從結(jié)構(gòu)上來看，電器一般都具有兩個基本組成部分感測部分、執(zhí)行部分。 感測部分接受外界輸入的信號，并通過轉(zhuǎn)換、放大、判斷，作出有規(guī)律的反應(yīng)，使執(zhí)行部分動作，輸出相應(yīng)的指令，實現(xiàn)控制的目的。 執(zhí)行部分則是觸頭。 對于有觸頭的電磁式電器，感測部

6、分大都是電磁機構(gòu)；對于非電磁式的自動電器，感測部分因其工作原理不同而各有差異，但執(zhí)行部分仍是觸頭。第一章常用低壓電器及其符號第一章常用低壓電器及其符號 低壓電器（Low voltage Apparatus）通常指工作在交、直流電壓1200V以下的電路中起通斷、控制、保護和調(diào)節(jié)作用的電氣設(shè)備。 本章主要介紹常見的接觸器、繼電器、低壓斷路器、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器等設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、功能及工作原理。1.2.1 電磁機構(gòu)電磁機構(gòu) 電磁機構(gòu)是各種自動化電磁式電器的主要組成部分一，它將電磁能轉(zhuǎn)換成機械能，帶動觸點使之閉合或斷開。電磁機構(gòu)由吸引線圈和磁路兩部分組成。磁路包括鐵心、銜鐵、鐵軛和空氣隙。31231

7、2圖2.1 常用電磁機構(gòu)的形式1. 鐵心 2. 線圈 3. 銜鐵1.2.2 執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu) 低壓電器的執(zhí)行機構(gòu)一般由主觸點及其滅弧裝置組成。1、觸點(a) 點接觸(b) 線接觸(c) 面接觸圖2.2 觸點的3種接觸形式2 2、電弧的產(chǎn)生與滅弧裝置、電弧的產(chǎn)生與滅弧裝置 當(dāng)斷路器或接觸器觸點切斷電路時，在拉開的兩個觸點之間將出現(xiàn)強烈火花，根據(jù)上述電弧產(chǎn)生的物理過程可知，欲使電弧熄滅，應(yīng)設(shè)法降低電弧溫度和電場強度，以加強消電離作用。當(dāng)電離速度低于消電離速度，則電弧熄滅。 磁吹式滅弧裝置 滅弧柵 滅弧罩 多斷點滅弧 （a）閉合狀態(tài)（b）斷開狀態(tài)圖2.3 橋式觸點1.動觸點；2.靜觸點；3.電弧12

8、（a）閉合狀態(tài)3 常用的滅弧方法有：拉長電弧、冷卻電弧和將電弧分段。 對于電弧較弱的接觸器，只采用滅弧罩即可。電弧較強的接觸器，常采用滅弧柵熄弧。圖1.4是滅弧柵的機構(gòu)圖。圖中1是滅弧室，2和5分別為動、靜觸點，3 為金屬柵片，4為電弧。滅弧柵是數(shù)片鋼片制成的柵狀裝置，當(dāng)觸點斷開發(fā)生電弧時，電弧進入柵片內(nèi)，被分割為數(shù)段，迅速熄滅。15432圖圖1.4滅弧柵滅弧柵1.3 接觸器接觸器接觸器（Contactor）是用來頻繁接通和切斷電動機或其他負(fù)載主電路的一種自動切換電器。接觸器是利用電磁吸力的作用來使觸頭閉合或斷開大電流電路的，是一種非常典型的電磁式電器。接觸器的主要組成部分為：l 電磁系統(tǒng)：感

9、測部分，l 觸頭系統(tǒng)：執(zhí)行部分。 觸頭工作時，需經(jīng)常接通和分?jǐn)囝~定電流或更大的電流，所以常有電弧產(chǎn)生，一般情況下都裝有滅弧裝置，并與觸頭共稱觸頭一滅弧系統(tǒng)，1.1.接觸器分類接觸器分類 接觸器按其主觸頭通過的電流種類，分為： 直流接觸器、交流接觸器。 按主觸頭的極數(shù)又可分為： 單極、雙極、三極、四極 和 五極 等幾種。 直流接觸器一般為單極或雙極；交流接觸器大多為三極，四極多用于雙回路控制，五極用于多速電動機控制或者自動式自耦減壓起動器中。 (a)CJ10系列 (b)CJX1系列 (c)CJX1/N系列機械聯(lián)鎖接觸器2.結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理(d)CJX系列接觸器內(nèi)部結(jié)構(gòu)12345678

10、91011 接觸器是利用電磁吸力的原理工作的，主要由電磁機構(gòu)和觸頭系統(tǒng)組成。電磁機構(gòu)通常包括吸引線圈、鐵心和銜鐵三部分。圖1.2為接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，1、2，3、4是靜觸點，5、6是動觸點，7、8是吸引線圈，9、10分別是動、靜鐵心，11是彈簧。接觸器工作原理總結(jié)：接觸器的動作過程：接觸器的動作過程：接觸器的復(fù)位過程：接觸器的復(fù)位過程：3. 接觸器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)接觸器的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 額定電壓額定電壓 主觸點上的額定電壓 額定電流額定電流 主觸點的額定電流 線圈的額定電壓線圈的額定電壓 通常用的電壓等級為：交流36、110（127）、220、380V，直流24、48、220、440V規(guī)定：

11、當(dāng)電源電壓為吸引線圈的額定電壓額定值的85%105%時，能保證接觸器可靠地吸合；當(dāng)電源電壓低于額定值的40%時，能保證接觸器可靠釋放。 額定操作頻率額定操作頻率 額定操作頻率指每小時接通次數(shù)?，F(xiàn)代生產(chǎn)的接觸器，允許接通次數(shù)為150-1500次/h。 電壽命和機械壽命電壽命和機械壽命 電壽命是指接觸器的主觸點在額定負(fù)載條件下，所允許的極限操作次數(shù)?，F(xiàn)代生產(chǎn)的接觸器其電壽命可達50-100萬次，機械壽命是指接觸器在不需修理的條件下，所能承受的無負(fù)載操作次數(shù)。機械壽命可達500-1000萬次。（106-7數(shù)量級） 4.4.接觸器的電氣符號接觸器的電氣符號圖2.4 接觸器符號5. 接觸器的選擇依據(jù)接觸

12、器的選擇依據(jù) 接觸器分兩大類: 直流接觸器、交流接觸器 選擇依據(jù)是： 主觸頭數(shù)、額定電流（I KM）、 線圈控制電壓的類型、等級等。 對電機負(fù)載： I KM I KM = Pe / （ K * Ue ） or I KM = K * Ie 其中 K = 11.4 Pe = 電機額定功率 Ue = 電機額定線電壓 Ie = 電機額定線電流1.4 繼電器繼電器 繼電器（Relay）是一種根據(jù)特定形式的輸入信號而動作的自動控制電器。繼電器由承受機構(gòu)、中間機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)三部分組成。承受機構(gòu)反映繼電器輸入量，并傳遞給中間機構(gòu)，將它與預(yù)定的量（即整定值）進行比較，當(dāng)達到整定值時（過量或欠量），中間機構(gòu)就使執(zhí)

13、行機構(gòu)產(chǎn)生輸出量，用于控制電路的開、斷。1.4.1 1.4.1 繼電器的特性及主要參數(shù)繼電器的特性及主要參數(shù) 按輸入量的物理性質(zhì)分為電壓繼電器、電流繼電器、功率繼電器、時間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器等； 按動作原理分為電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器、電子式繼電器等； 按動作時間分為快速繼電器、延時繼電器、一般繼電器； 按執(zhí)行環(huán)節(jié)作用原理分為有觸點繼電器、無觸點繼電器；1.4.2 電磁式繼電器電磁式繼電器 常用的電磁式繼電器有電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器和時間繼電器。1 1、電流繼電器：、電流繼電器： 反映電流變化的控制電器反映電流變化的控制電器 。 電流繼電器的線

14、圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、阻抗小，使用時線圈被控電路電流繼電器的線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、阻抗小，使用時線圈被控電路串聯(lián)串聯(lián)。根據(jù)用途可分為過電流繼電器和欠電流繼電器。根據(jù)用途可分為過電流繼電器和欠電流繼電器。 工作過程：工作過程： 欠電流繼電器欠電流繼電器過電流繼電器過電流繼電器吸引電流吸引電流:(30%-65%)IN釋放電流釋放電流:(:(1010%-%-2020%)%)I IN吸合電流吸合電流:(:(110110%-%-400400%)%)I IN2 2、電壓繼電器：、電壓繼電器： 反映電壓變化的控制電器反映電壓變化的控制電器 。 電壓繼電器的線圈匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)、阻抗大，使用時線圈被控電路電壓繼電器的

15、線圈匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)、阻抗大，使用時線圈被控電路并聯(lián)并聯(lián)。根據(jù)用途可分為過電壓繼電器和欠電壓繼電器。根據(jù)用途可分為過電壓繼電器和欠電壓繼電器。 工作過程：工作過程： 欠電壓繼電器欠電壓繼電器過電壓繼電器過電壓繼電器釋放電壓釋放電壓:(:(4040%-%-7070%)%)U UN吸合電壓吸合電壓:(:(110110%-%-115115%)%)U UN 。 3.3.中間繼電器：它是控制電器，觸頭容量較小，可以看作是小容量接觸中間繼電器：它是控制電器，觸頭容量較小，可以看作是小容量接觸器器 （1 1）組成）組成：與接觸器相同與接觸器相同，無主、輔，無主、輔觸點觸點之分；觸頭之分；觸頭數(shù)量較多，容量較小

16、數(shù)量較多，容量較小 (3) (3) 型號型號: : J Z J Z - - 繼電器繼電器 常閉觸頭數(shù)常閉觸頭數(shù) 中間中間 - - 設(shè)計序號設(shè)計序號- - - - 常開觸頭數(shù)常開觸頭數(shù) （2 2）功能：）功能： a.a.當(dāng)電壓或電流繼電器觸頭容量不夠時，可借助中間繼電器來控當(dāng)電壓或電流繼電器觸頭容量不夠時，可借助中間繼電器來控 制，此時它作為執(zhí)行元件被當(dāng)作一級放大器使用。制，此時它作為執(zhí)行元件被當(dāng)作一級放大器使用。 b.b.當(dāng)其他繼電器或接觸器觸頭數(shù)量不夠時當(dāng)其他繼電器或接觸器觸頭數(shù)量不夠時, ,可利用中間繼電器來可利用中間繼電器來 切換多條電路。切換多條電路。 c.c.對于電動機額定電流不超過

17、對于電動機額定電流不超過 5A 5A 的電氣控制系統(tǒng)，可以由中間的電氣控制系統(tǒng)，可以由中間 繼電器代替接觸器來實現(xiàn)控制。繼電器代替接觸器來實現(xiàn)控制。1.4.3 時間繼電器時間繼電器定義:從得到輸入信號（線圈的通電或斷電）開始，經(jīng)過一定的延時后才輸出信號（觸點的閉合或斷開）的繼電器叫時間繼電器（Time Delay Relay）。 按工作原理分:時間繼電器一般有通電延時型和斷電延時型，一般都具有瞬時觸點和延時觸點這兩種觸點。 通電延時：接受輸入信號(通電)后延時一定的時間，輸出信號才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號消失(斷電)后，輸出瞬時復(fù)原。斷電延時：接受輸入信號(通電)時，瞬時產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號；當(dāng)輸入

18、信號消失(斷電)后，延遲一定的時間，輸出才復(fù)原。按結(jié)構(gòu)分:常用的有電磁阻尼式、空氣阻尼式、電動式，新型的有電子式、數(shù)字式等時間繼電器?？諝庾枘崾綍r間繼電器空氣阻尼式時間繼電器通電延時時間繼電器動作原理圖斷電延時時間繼電器動作原理圖通電延時時間繼電器通電延時時間繼電器斷電延時時間繼電器斷電延時時間繼電器延時觸點延時觸點 通電延時動作，斷電迅速復(fù)位通電延時動作，斷電迅速復(fù)位瞬時觸點瞬時觸點 通電迅速動作，斷電迅速復(fù)位通電迅速動作，斷電迅速復(fù)位工作過程總結(jié)工作過程總結(jié)延時觸點延時觸點 通電迅速動作，斷電延時復(fù)位通電迅速動作，斷電延時復(fù)位瞬時觸點瞬時觸點通電迅速動作，斷電迅速復(fù)位通電迅速動作，斷電迅速

19、復(fù)位時間繼電器JS7-A系列系列-3時間繼電器JS20系列系列-3時間繼電器JSM8系列系列-3時間繼電器符號時間繼電器符號1.4.4熱繼電器熱繼電器1.熱繼電器的作用和分類熱繼電器的作用和分類作用：作用：在電力拖動控制系統(tǒng)中，當(dāng)三相交流電動機出現(xiàn)長期帶負(fù)荷欠電壓運行、長期過載運行以及長期單相運行等不正常情況時，會導(dǎo)致電動機繞組嚴(yán)重過熱乃至燒壞。為了充分發(fā)揮電動機的過載能力，保證電動機的正常啟動和運轉(zhuǎn)，而當(dāng)電動機一旦出現(xiàn)長時間過載時又能自動切斷電路，從而出現(xiàn)了能隨過載程度而改變動作時間的電器，這就是熱繼電器。熱繼電器主要用于電機過載保護。分類：分類：按極數(shù)來分，熱繼電器有單極、兩極和三極 按功

20、能來分，三極熱繼電器又有不帶斷相保護和帶斷相保護兩 雙金屬片有直接、間接和復(fù)式3種加熱方式。直接加熱就是把雙金屬片當(dāng)作發(fā)熱元件，讓電流直接通過；間接加熱是用與雙金屬片無電聯(lián)系的加熱元件產(chǎn)生的熱量來加熱；復(fù)式加熱是直接加熱與間接加熱兩種加熱形式的結(jié)合。 2熱繼電器工作原理：熱繼電器工作原理： 熱繼電器（Thermal over-load Relay）是利用電流的熱效應(yīng)原理來工作的保護電器，它在電路中用作三相異步電動機的過載保護。熱繼電器的測量元件通常用雙金屬片，它是由主動層和被動層組成。主動層材料采用較高膨脹系數(shù)的鐵鎳鉻合金，被動層材料采用膨脹系數(shù)很小的鐵鎳合金。因此，這種雙金屬片在受熱后將向膨

21、脹系數(shù)較小的被動層一面彎曲。 雙金屬片有直接、間接和復(fù)式3種加熱方式。直接加熱就是把雙金屬片當(dāng)作發(fā)熱元件，讓電流直接通過；間接加熱是用與雙金屬片無電聯(lián)系的加熱元件產(chǎn)生的熱量來加熱；復(fù)式加熱是直接加熱與間接加熱兩種加熱形式的結(jié)合。 3熱繼電器的技術(shù)參數(shù)及常用產(chǎn)品熱繼電器的技術(shù)參數(shù)及常用產(chǎn)品 熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流、相數(shù)、熱元件編號以及整定電流調(diào)節(jié)范圍。熱繼電器的整定值：熱繼電器的整定值：是指熱繼電器長久不動作的最大電流，超過此值即動作。熱繼電器的整定電流可以通過熱繼電器所帶的專門的調(diào)節(jié)旋鈕進行調(diào)整。常用產(chǎn)品型號：常用產(chǎn)品型號：熱繼電器的型號也很多。目前較新型的有：國產(chǎn)的JR1

22、6、JR20雙多屬片式熱繼電器，引進德國西門屋-芬納爾公司制造技術(shù)生產(chǎn)的JR-23（KD7）系列熱過載繼電器，與ABB公司的B系列交流接觸器配套的T系列熱繼電器，引進德國西門子公司制造技術(shù)生產(chǎn)的JRS3（3UA）系列熱過載繼電器等產(chǎn)品。(a)JRS系列(a)T系列 (b)SR16系列 (c)SR20系列4.電氣符號電氣符號熱元件常閉觸點圖2.14 熱繼電器符號FRFR1.4.5行程開關(guān)行程開關(guān) 行程開關(guān)（Travel Switch）又稱限位開關(guān)，是一種根據(jù)生產(chǎn)機械運動的行程位置而動作的小電流開關(guān)電器。它是通過其機械結(jié)構(gòu)中可動部分的動作，將機械信號變換為信號，以實現(xiàn)對機械的電氣控制。1.操作頭：

23、它是開關(guān)的感測部分，它接受機械結(jié)構(gòu)發(fā)出的動作信號，并將此信號傳遞到觸頭系統(tǒng)。2.觸頭系統(tǒng)：開關(guān)的執(zhí)行部分，它將操作頭傳來的機械信號，通過本身的轉(zhuǎn)換動作，變換為電信號，輸出到有關(guān)控制回路，使之能按需要作出必要的反應(yīng)。3.外殼1.組成部分組成部分:2.外觀、工作原理、外觀、工作原理、 符號符號:1.5 其他常用電器其他常用電器 1.5.1 低壓斷路器低壓斷路器(a)DZ47-63 (b)DZ5 (c)DZ47-1001.DZ5系列低壓斷路器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和符號系列低壓斷路器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和符號(a)內(nèi)部結(jié)構(gòu) (b)通用電路符號 (c)具有過載和短路保護符號 2.低壓斷路器的選擇依據(jù)低壓斷路器的選擇依據(jù)極數(shù)、額定電流、電壓類型、電壓等級、分?jǐn)嗄芰?、動作頻繁程度等。1.5.2開啟式刀開關(guān)開啟式刀開關(guān)結(jié)構(gòu)、電路符號和規(guī)格型號結(jié)構(gòu)、電路符號和規(guī)格型號1.5.3低壓熔斷器低壓熔斷器熔斷器（Fuse）是一種利用熔體的熔化作用而切斷電路的、最初級的保護電器，適用于交流低壓配電系統(tǒng)，作為線路的過負(fù)載及系統(tǒng)的短路保護用。1.熔斷器的外形、結(jié)構(gòu)與電路符號(a)NT系列刀形觸頭熔斷器 (bcd)RT系列圓筒帽形熔斷器(e)插瓷式熔斷器 (f)螺旋式熔斷器