電氣控制與PLC第一章

電氣控制與PLC第一章.第一頁(yè)，共57頁(yè)。電氣控制主編林明星范文利機(jī)械工業(yè)出版社及可編程序控制器第二頁(yè)，共57頁(yè)。課程性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)課必修第三頁(yè)，共57頁(yè)。課程內(nèi)容Ⅰ繼電接觸器控制系統(tǒng)ⅡPLC控制系統(tǒng)1.繼電接觸器控制電路的基本環(huán)節(jié)2.電氣控制電路分析3.電氣控制電路設(shè)計(jì)1.PLC基礎(chǔ)知識(shí)2.OMRON公司的PLC及編程指令3.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第四頁(yè)，共57頁(yè)。學(xué)時(shí)40學(xué)時(shí)：理論34學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)第五頁(yè)，共57頁(yè)。要求1.遵守紀(jì)律。2.獨(dú)立完成并按時(shí)交作業(yè)。3.實(shí)驗(yàn)不得缺勤。第六頁(yè)，共57頁(yè)。緒論電氣控制技術(shù)及其發(fā)展電氣控制系統(tǒng)的組成本課程的性質(zhì)與內(nèi)容——緒論第七頁(yè)，共57頁(yè)。第一章繼電接觸器控制電路的基本環(huán)節(jié)第一節(jié)常用低壓電器第二節(jié)電氣原理圖的畫(huà)法第三節(jié)籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制電路第四節(jié)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路第五節(jié)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制電路第六節(jié)雙速電動(dòng)機(jī)高低速控制電路——第一章繼電接觸器控制電路的基本環(huán)節(jié)第八頁(yè)，共57頁(yè)。第一節(jié)常用低壓電器——§1.1常用低壓電器電器：凡是自動(dòng)或手動(dòng)接通和斷開(kāi)電路，以及能實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)、變換和調(diào)節(jié)目的的元件統(tǒng)稱為電器。第九頁(yè)，共57頁(yè)。低壓電器用于額定電壓交流1200V或直流1500V及以下能根據(jù)外界施加的信號(hào)或要求，自動(dòng)或手動(dòng)地接通或斷開(kāi)電路，從而斷續(xù)地改變電路參數(shù)或狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)、變換以及調(diào)節(jié)的電器設(shè)備。兩個(gè)基本部分：感受部分、執(zhí)行部分——§1.1常用低壓電器第十頁(yè)，共57頁(yè)。低壓電器的分類按電器的動(dòng)作方式分：手動(dòng)電器和自動(dòng)電器按電器的性能和用途分：控制電器和保護(hù)電器按有無(wú)觸點(diǎn)分：有觸點(diǎn)電器和無(wú)觸點(diǎn)電器按工作原理分：電磁式電器和非電量控制電器按控制對(duì)象分：低壓配電電器和低壓控制電器——§1.1常用低壓電器第十一頁(yè)，共57頁(yè)。常用控制類電器刀開(kāi)關(guān)接觸器控制繼電器主令電器常用保護(hù)類電器熔斷器保護(hù)繼電器——§1.1常用低壓電器第十二頁(yè)，共57頁(yè)。一、刀開(kāi)關(guān)作用：手動(dòng)開(kāi)關(guān)電器中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種。廣泛應(yīng)用在各種配電線路中，用于非頻繁地接通和分?jǐn)嗳萘坎惶蟮呐潆娋€路，以隔離電源。另外，也可以直接用刀開(kāi)關(guān)起動(dòng)小容量電動(dòng)機(jī)。隔離電源，不頻繁通斷電路。

類型：板用刀開(kāi)關(guān)

開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān)

熔斷器組合電器——§1.1常用低壓電器第十三頁(yè)，共57頁(yè)。刀開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)組成

刀開(kāi)關(guān)是由手柄、觸刀、靜插座（簡(jiǎn)稱插座）、鉸鏈支座和絕緣底板所組成。當(dāng)操作人員握住手柄，使觸刀繞鉸鏈支座、觸刀和插座形成電流通路。如果使觸刀繞鉸鏈支座做反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，脫離插座，就完成了切斷電路的操作。相對(duì)一般開(kāi)關(guān)電器，刀開(kāi)關(guān)的觸刀相當(dāng)于動(dòng)觸頭，插座相當(dāng)于靜觸頭。為了保證觸刀與插座和閘時(shí)接觸良好，兩者之間須有一定的接觸壓力。一般，額定電流在400A以下的采用單刀片，600A以上用雙刀片。刀開(kāi)關(guān)的滅弧情況依刀開(kāi)關(guān)種類的不同而不同。

——§1.1常用低壓電器第十四頁(yè)，共57頁(yè)。（1）板用刀開(kāi)關(guān)（不帶熔斷器式刀開(kāi)關(guān)）

作用：不頻繁地手動(dòng)接通、斷開(kāi)電路和隔離電源用。

觸點(diǎn)為常開(kāi)

結(jié)構(gòu)圖和符號(hào)：

圖形符號(hào)文字符號(hào)QS——§1.1常用低壓電器按刀的級(jí)數(shù)分:單極、雙極和三極按刀的轉(zhuǎn)換方向分為：?jiǎn)瓮叮℉D系列)和雙投(HS系列)第十五頁(yè)，共57頁(yè)。(2)開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān)（閘刀開(kāi)關(guān)）由刀開(kāi)關(guān)和熔斷器組成。（HK系列）用途：一般的照明電路和功率小于5.5kW的異步電動(dòng)機(jī)的控制電路。

不宜帶負(fù)荷操作逐漸被塑料外殼式低壓斷路器取代

圖形符號(hào)——§1.1常用低壓電器第十六頁(yè)，共57頁(yè)。（3）熔斷器組合電器刀開(kāi)關(guān)、隔離器與熔斷器組合而成的各類電器總稱。封閉式負(fù)荷開(kāi)關(guān)（鐵殼開(kāi)關(guān)）常用HH系列作用：同開(kāi)啟式的，但可不頻繁地接通或斷開(kāi)帶負(fù)荷電路。文字符號(hào)及圖形符號(hào)——§1.1常用低壓電器第十七頁(yè)，共57頁(yè)。刀開(kāi)關(guān)的選用1.按低壓刀開(kāi)關(guān)的用途選擇合適的操作方式，中央手柄式刀開(kāi)關(guān)不能切斷負(fù)荷電流，其它型式的可切斷一定的負(fù)荷電流，但必須選帶滅弧室的刀開(kāi)關(guān)。2.低壓刀開(kāi)關(guān)的額定電壓和額定電流必須符合電路要求。3.校核低壓刀開(kāi)關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性如與電路要求不符，應(yīng)選大一級(jí)額定電流的刀開(kāi)關(guān)。4.組和開(kāi)關(guān)的層數(shù)和接線圖應(yīng)符合電路要求。5.帶熔斷器的低壓刀開(kāi)關(guān)（如HR、HK、HH型）還應(yīng)綜合考慮對(duì)刀開(kāi)關(guān)和熔斷器的要求來(lái)選擇。根據(jù)用電設(shè)備的容量正確選擇熔斷體的等級(jí)及熔體的額定電流。6.如果刀開(kāi)關(guān)裝設(shè)在近電源端做配電保護(hù)電器，應(yīng)選用帶高短路分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥鏖_(kāi)關(guān)；如用在負(fù)載端，因短路電流較小，可選用帶短路分?jǐn)嗄芰Φ偷拇刹迨饺蹟嗥鏖_(kāi)關(guān)；如果用于不頻繁操作電動(dòng)機(jī)，則需按工作電流計(jì)算能控制的電動(dòng)機(jī)容量。第十八頁(yè)，共57頁(yè)。二、接觸器1.電磁式電器是電氣控制線路中應(yīng)用最多的電器，由電磁機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)組成。電磁機(jī)構(gòu)——將電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作，從而完成接通或分?jǐn)嚯娐贰＝M成鐵芯銜鐵線圈——§1.1常用低壓電器第十九頁(yè)，共57頁(yè)。IIII原理：線圈通入電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。——§1.1常用低壓電器第二十頁(yè)，共57頁(yè)。觸頭系統(tǒng)——通過(guò)觸頭的開(kāi)合控制電路通、斷。

類型

橋式觸頭指形觸頭——§1.1常用低壓電器材料要求觸頭具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，其結(jié)構(gòu)還要考慮到適當(dāng)?shù)臏缁∧芰Α?/p>

一般采用銅材料制成；對(duì)于小容量電器常用銀質(zhì)材料制成。第二十一頁(yè)，共57頁(yè)。滅弧系統(tǒng)電?。洪_(kāi)關(guān)電器切斷電流電路時(shí)，觸頭間電壓大于10V，電流超過(guò)80mA時(shí)，觸頭間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的火花或電弧。(高溫高熱氣體的放電現(xiàn)象）

電弧的危害：

延長(zhǎng)了切斷故障的時(shí)間；

高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；

形成飛弧造成電源短路事故。

滅弧方法：

機(jī)械滅?。洪_(kāi)關(guān)電器

磁吹滅?。褐绷麟娖?/p>

窄縫滅弧：交流電器

柵片滅?。航涣麟娖鳌?.1常用低壓電器第二十二頁(yè)，共57頁(yè)。觸頭系統(tǒng)：

主觸頭：大電流（主電路）常開(kāi)觸頭（動(dòng)合觸頭）輔助觸頭：小電流（控制電路）常閉觸頭（動(dòng)斷觸頭）電磁系統(tǒng)：鐵芯、銜鐵、吸引線圈和反作用彈簧滅弧系統(tǒng)（IN＞10A）：滅弧罩及滅弧柵片滅弧1．結(jié)構(gòu)

2.接觸器

（一）交流接觸器

作用：是一種用來(lái)頻繁地接通或斷開(kāi)交直流主電路的自動(dòng)切換電器。具有失壓保護(hù)功能。根據(jù)通過(guò)主觸頭電流的種類，分為：交流接觸器直流接觸器——§1.1常用低壓電器第二十三頁(yè)，共57頁(yè)。交流接觸器結(jié)構(gòu)圖主觸頭常閉輔助觸頭常開(kāi)輔助觸頭鐵芯銜鐵吸引線圈滅弧裝置為防止鐵芯振動(dòng)，需加短路環(huán)?！?.1常用低壓電器第二十四頁(yè)，共57頁(yè)?！?.1常用低壓電器第二十五頁(yè)，共57頁(yè)。接觸器工作原理

線圈通電→銜鐵吸合→觸頭動(dòng)作（常開(kāi)閉和、常閉斷開(kāi)）線圈斷電→銜鐵釋放→觸頭復(fù)位（常開(kāi)斷開(kāi)、常閉閉和）輔助觸點(diǎn)主觸點(diǎn)——§1.1常用低壓電器第二十六頁(yè)，共57頁(yè)。用途：遠(yuǎn)距離通斷直流電路或控制直流電動(dòng)機(jī)的頻繁起停。結(jié)構(gòu)：電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。（二）直流接觸器

——§1.1常用低壓電器第二十七頁(yè)，共57頁(yè)。（三）接觸器的符號(hào)

額定電壓交流接觸器：127、220、380、500V直流接觸器：110、220、440V

交流接觸器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A直流接觸器：40、80、100、150、250、400、600A

額定電流吸引線圈額定電壓交流接觸器：36、110（127）、220、380V

直流接觸器：24、48、220、440V

（四）接觸器的主要技術(shù)指標(biāo)——§1.1常用低壓電器第二十八頁(yè)，共57頁(yè)。型號(hào)、含義AC-3：使用類別代號(hào)——§1.1常用低壓電器第二十九頁(yè)，共57頁(yè)。

根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器的類型；接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓；

吸引線圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路的額定電壓等級(jí)一致；

額定電流應(yīng)大于或等于被控主回路的額定電流。（五）接觸器的使用選擇原則

——§1.1常用低壓電器第三十頁(yè)，共57頁(yè)。3.組合開(kāi)關(guān)（轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)）它的動(dòng)、靜觸頭分別疊裝于數(shù)層絕緣殼內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，每層的動(dòng)觸頭隨方形轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使動(dòng)、靜觸頭接通或斷開(kāi)。（HZ系列）

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，多觸點(diǎn)、多位置，操作方便。

用途：電源的引入開(kāi)關(guān)；通斷小電流電路；控制5.5kW以下電動(dòng)機(jī)。（a）外形（b）符號(hào)

（c)結(jié)構(gòu)——§1.1常用低壓電器第三十一頁(yè)，共57頁(yè)。——§1.1常用低壓電器第三十二頁(yè)，共57頁(yè)。4.低壓斷路器（空氣開(kāi)關(guān)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)）作用：當(dāng)電路正常工作時(shí)，接通或分?jǐn)嗾Ｘ?fù)載電路;當(dāng)線路發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載、短路及欠電壓等故障時(shí)，能及時(shí)自動(dòng)切斷電路。分類：萬(wàn)能式：容量大，配電電路塑殼式：容量小，控制開(kāi)關(guān)由三個(gè)基本部分組成：

觸頭和滅弧系統(tǒng)

各種脫扣器：電流脫扣器失壓脫扣器熱脫扣器分勵(lì)脫扣器

操作機(jī)構(gòu)和自由脫扣機(jī)構(gòu)1．主觸頭2．自由脫扣器3．過(guò)電流脫扣器4．分勵(lì)脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器

7．按鈕文字符號(hào)：QF

圖形符號(hào)：——§1.1常用低壓電器第三十三頁(yè)，共57頁(yè)。萬(wàn)能式低壓斷路器結(jié)構(gòu)圖——§1.1常用低壓電器第三十四頁(yè)，共57頁(yè)。斷路器技術(shù)參數(shù)：P17——§1.1常用低壓電器第三十五頁(yè)，共57頁(yè)。塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過(guò)電流脫扣器4．分勵(lì)脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器7．按鈕線路短路或嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)遠(yuǎn)距離跳閘，對(duì)電路不起保護(hù)作用線路過(guò)載保護(hù)電動(dòng)機(jī)的失壓保護(hù)——§1.1常用低壓電器第三十六頁(yè)，共57頁(yè)?！?.1常用低壓電器第三十七頁(yè)，共57頁(yè)。分類：按用途分控制繼電器：中間、時(shí)間、速度繼電器等保護(hù)繼電器：過(guò)（欠）電流、過(guò)（欠）電壓、熱繼電器等按動(dòng)作原理分：電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式、電子式、機(jī)械式按輸入量分：電流、電壓、時(shí)間、速度、壓力按動(dòng)作時(shí)間分：瞬時(shí)、延時(shí)繼電器

特點(diǎn)：額定電流不大于5A5.控制繼電器繼電器：是一種根據(jù)某種輸入信號(hào)（電流、電壓、時(shí)間、速度等）的變化而接通或斷開(kāi)控制電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和保護(hù)功能的自動(dòng)電器。用于控制電路，在控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)控制功能轉(zhuǎn)換（控制、放大和保護(hù)）。——§1.1常用低壓電器第三十八頁(yè)，共57頁(yè)。

結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相同。但它的觸點(diǎn)數(shù)量較多，由若干對(duì)常開(kāi)與常閉觸點(diǎn)組成；另外其觸頭的額定電流較小。

1)中間繼電器作用：在控制電路中傳輸或轉(zhuǎn)換信號(hào)的一種電器元件，用于控制電路中觸頭容量與數(shù)量的擴(kuò)展。圖形符號(hào)：觸點(diǎn)電磁線圈文字符號(hào)：KA——§1.1常用低壓電器第三十九頁(yè)，共57頁(yè)。作用：在控制電路中用于延時(shí)接通或斷開(kāi)電路。分類：按構(gòu)成原理分：電磁式、空氣阻尼式、晶體管式、數(shù)字式按延時(shí)方式分：通電延時(shí)型、斷電延時(shí)型2)時(shí)間繼電器——§1.1常用低壓電器第四十頁(yè)，共57頁(yè)。

觸點(diǎn)系統(tǒng)：由通電延時(shí)、斷電延時(shí)、瞬動(dòng)三類觸點(diǎn)組成；工作過(guò)程：接通驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，接通和斷開(kāi)電路。時(shí)間繼電器KT觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)序ss線圈通斷電瞬動(dòng)觸點(diǎn)通電延時(shí)觸點(diǎn)斷電延時(shí)觸點(diǎn)——§1.1常用低壓電器第四十一頁(yè)，共57頁(yè)。(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)線圈一般符號(hào)(b)通電延時(shí)線圈(c)斷電延時(shí)線圈(d)通電延時(shí)閉合動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)(e)通電延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（f）斷電延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)（g）斷電延時(shí)閉合動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（h）瞬動(dòng)觸點(diǎn)文字符號(hào)：KT圖形符號(hào)——§1.1常用低壓電器第四十二頁(yè)，共57頁(yè)。6.主令電器常用的有：控制按鈕、位置開(kāi)關(guān)、萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等

作用：用來(lái)發(fā)布命令、改變控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制電器。可以直接作

用于控制電路，也可以通過(guò)電磁式電器的轉(zhuǎn)換對(duì)電路實(shí)現(xiàn)控制。1)控制按鈕作用：短時(shí)接通或斷開(kāi)小電流控制電路的開(kāi)關(guān)?！?.1常用低壓電器第四十三頁(yè)，共57頁(yè)。文字符號(hào)：SB圖形符號(hào)按鈕結(jié)構(gòu)形式：教材P23按鈕顏色規(guī)定：“停止”和“急停”按鈕必須是紅色?！皢?dòng)”按鈕的顏色是綠色?！包c(diǎn)動(dòng)”按鈕必須是黑色?！皢?dòng)”與“停止”交替動(dòng)作的按鈕必須是黑白、白色或灰色?！皬?fù)位”按鈕必須是藍(lán)色。復(fù)位按鈕兼有停止的作用時(shí)，則必須是紅色。——§1.1常用低壓電器第四十四頁(yè)，共57頁(yè)。急停按鈕應(yīng)用：特殊結(jié)構(gòu)適應(yīng)特殊應(yīng)用——§1.1常用低壓電器第四十五頁(yè)，共57頁(yè)。

2)位置開(kāi)關(guān)作用：檢測(cè)工作機(jī)械的位置，發(fā)出命令以控制運(yùn)動(dòng)方向或行程長(zhǎng)短。

接觸式行程開(kāi)關(guān)（有觸點(diǎn)、機(jī)械結(jié)構(gòu)）

非接觸式接近開(kāi)關(guān)（無(wú)觸點(diǎn)、電氣結(jié)構(gòu)）行程開(kāi)關(guān)：又稱限位開(kāi)關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞來(lái)發(fā)出控制指令的主令電器?！?.1常用低壓電器第四十六頁(yè)，共57頁(yè)。動(dòng)觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)文字符號(hào)：SQ圖形符號(hào)——§1.1常用低壓電器第四十七頁(yè)，共57頁(yè)。其他類型的行程開(kāi)關(guān)——§1.1常用低壓電器第四十八頁(yè)，共57頁(yè)。接近開(kāi)關(guān):非接觸式的檢測(cè)裝置，當(dāng)運(yùn)動(dòng)著的物體接近它到一定距離時(shí)，它就能發(fā)出信號(hào)，從而進(jìn)行相應(yīng)的操作。按原理有：電感式：金屬導(dǎo)體電容式：固體、液體等各種材料超聲波式：固體、液體或粉末光電式:不透光——§1.1常用低壓電器第四十九頁(yè)，共57頁(yè)。作用：對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行短路和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)應(yīng)用：串接于被保護(hù)電路的首端結(jié)構(gòu)：熔體+熔體座（保險(xiǎn)絲+安裝座）

7.常用保護(hù)類電器！一、熔斷器——§1.1常用低壓電器第五十頁(yè)，共57頁(yè)。瓷插式熔斷器瓷插式(RC系列）螺旋式（RL系列）有填料封閉管式（RT系列）無(wú)填料封閉管式（RM系列）熔斷器的分類：——§1.1常用低壓電器第五十一頁(yè)，共57頁(yè)。螺旋式熔斷器有填料式熔斷器無(wú)填料密封式熔斷器——§1.1常用低壓電器第五十二頁(yè)，共57頁(yè)。圖形符號(hào)：文字符號(hào)：FU型號(hào)含義：——§1.1常用低壓電器第五十三頁(yè)，共57頁(yè)。熔斷器的選擇：種類選擇：由電控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)確定。額定電壓：大于或等于實(shí)際電路的工作電壓。額定電流（熔斷器、熔體）：大于或等于實(shí)際電路的工作電流。如RL6-25額定電壓500V額定電流熔斷器25A熔斷體2，4，6，10，20，25A其中熔體電流的選擇是關(guān)鍵熔體電流：●電路上、下兩級(jí)都裝設(shè)熔斷器時(shí)，為使兩級(jí)保護(hù)相互配合良好，兩級(jí)熔體額定電流的比值不小于1.6:1。

●對(duì)于照明線路或電阻爐等沒(méi)有沖擊性電流的負(fù)載，熔體的額定電流應(yīng)大于或等于電路的工作電流，即IfN≥I1，式中IfN為熔體的額定電流，

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