電工學(xué)PPT第八章 繼電接觸器控制系統(tǒng)

第8章三相異步電動(dòng)機(jī)繼電接觸控制8.1

常用的低壓控制電器8.3可編程邏輯控制器（PLC）簡(jiǎn)介8.2三相異步電動(dòng)機(jī)的基本控制電路本章主要介紹常用的低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理，及三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等基本控制電路，為分析和設(shè)計(jì)電氣線路打下基礎(chǔ)，最后簡(jiǎn)單介紹可編程控制器（PLC）。

由按鈕、開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器等低壓電器組成的控制電路稱為繼電接觸控制電路。利用繼電接觸器控制電路可以控制電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，如起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速、自動(dòng)往返、制動(dòng)以及多臺(tái)電動(dòng)機(jī)協(xié)同動(dòng)作等，有利于生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和遠(yuǎn)距離操作，因此繼電接觸控制在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。

常用的低壓電器種類很多，按其操作方式可分為手動(dòng)電器和自動(dòng)電器兩類。由運(yùn)行人員手動(dòng)操作才動(dòng)作的電器，稱為手動(dòng)電器，如刀開(kāi)關(guān)、組合開(kāi)關(guān)、按鈕等；凡是按指令、信號(hào)或某個(gè)物理量的變化而自動(dòng)動(dòng)作的電器，稱為自動(dòng)電器，如各種繼電器、接觸器和行程開(kāi)關(guān)等。8.1

常用的低壓控制電器按用途分，低壓電器又可分為控制電器和保護(hù)電器。用來(lái)控制電路的接通、斷開(kāi)，稱為控制電器，如各種開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器等；用來(lái)保護(hù)電源和用電設(shè)備，稱為保護(hù)電器，如熔斷器和熱繼電器等。不少電器既可作為控制電器，也可作為保護(hù)電器，它們之間并沒(méi)有明顯的界限。

刀開(kāi)關(guān)用于不經(jīng)常操作的電路中，用來(lái)接通或斷開(kāi)電路，或用來(lái)電路與電源隔離，有時(shí)也用來(lái)直接起，停小功率電動(dòng)機(jī)。1.

刀開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)：靜插座、手柄、觸刀、鉸鏈支座和絕緣底板等部分。種類：?jiǎn)螛O（單刀）、雙極（雙刀）和三極（三刀）。8.1

常用的低壓控制電器2.

組合開(kāi)關(guān)組合開(kāi)關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，實(shí)質(zhì)上也是一種刀開(kāi)關(guān)，但是它的刀片屬于轉(zhuǎn)動(dòng)式。結(jié)構(gòu)：三對(duì)靜觸片分別裝于三層絕緣膠木觸點(diǎn)座內(nèi)，與頂層絕緣板疊裝起來(lái)，一端伸出盒外作為接線柱；三個(gè)動(dòng)觸片則套在裝有手柄的絕緣轉(zhuǎn)動(dòng)方軸上。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄即可使三對(duì)觸點(diǎn)(彼此相差一定角度)同時(shí)接通或斷開(kāi)；用組合開(kāi)關(guān)直接控制三相交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止的接線，如圖（b）所示。以HZ10系列組合開(kāi)關(guān)為例類型：組合開(kāi)關(guān)有單極、雙極、三極和多極結(jié)構(gòu)，其圖形符號(hào)和文字符號(hào)如圖（c）所示。

組合開(kāi)關(guān)一般用于非頻繁的接通和分?jǐn)嚯娐?、接通電路和?fù)載、測(cè)量三相電壓以及控制小容量異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)和Y/▲起動(dòng)等。3.按鈕（a）按鈕外形

（b）按鈕結(jié)構(gòu)

（c）按鈕符號(hào)

用來(lái)短時(shí)間地接通或斷開(kāi)小電流的控制電路，從而控制電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備的運(yùn)行，也稱控制按鈕，外形如圖（a）所示。按鈕的觸點(diǎn)可以含有多對(duì)，可以根據(jù)需要組合成多組動(dòng)合和動(dòng)斷觸點(diǎn)，構(gòu)成一種多聯(lián)按鈕，如雙聯(lián)按鈕和三聯(lián)按鈕。為了區(qū)別按鈕在電路中所具有的控制功能，一般在實(shí)用按鈕的按鈕帽上設(shè)置不同的顏色，如起動(dòng)按鈕一般為綠色，而停止按鈕為紅色。4.熔斷器

熔斷器是一種廣泛應(yīng)用的簡(jiǎn)單而有效的保護(hù)電器。熔斷器主要由熔體和安裝熔體的熔管或熔座兩部分組成。熔體由熔點(diǎn)較低的材料如鉛、鋅、錫及鉛錫合金做成絲狀或片狀。熔管是熔體的保護(hù)外殼，由陶瓷、絕緣剛紙或玻璃纖維制成，在熔體熔斷時(shí)兼起滅弧作用。

在使用中，熔斷器中的熔體（也稱為保險(xiǎn)絲）串聯(lián)在被保護(hù)的電路中，當(dāng)該電路發(fā)生過(guò)載或短路故障時(shí)，如果通過(guò)熔體的電流達(dá)到或超過(guò)了某一值，則在熔體上產(chǎn)生的熱量便會(huì)使其溫度升高到熔體的熔點(diǎn)，導(dǎo)致熔體自行熔斷，達(dá)到保護(hù)的目的。瓷插式熔斷器的圖形符號(hào)如圖7-4（a）所示，熔斷器的圖形符號(hào)如圖7-4（b）所示。8.1常用的低壓控制電器5.交流接觸器

接觸器是一種適用于在低壓配電系統(tǒng)中遠(yuǎn)距離控制、頻繁操作交流主電路及大容量控制電路的自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)電器。主要應(yīng)用于控制交流電動(dòng)機(jī)，電熱設(shè)備，電容器組等設(shè)備，應(yīng)用十分廣泛。

接觸器具有強(qiáng)大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其大容量的主觸頭具有迅速熄滅電弧的能力。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能根據(jù)故障檢測(cè)元件所給出的動(dòng)作信號(hào)，迅速、可靠地切斷電源，并有低壓釋放功能。5.交流接觸器

當(dāng)交流接觸器線圈通電后，在鐵心中產(chǎn)生磁通，由此在銜鐵氣隙處產(chǎn)生吸力，使銜鐵產(chǎn)生閉合動(dòng)作，主觸點(diǎn)在銜鐵的帶動(dòng)下也閉合，于是接通了主電路。同時(shí)銜鐵還帶動(dòng)輔助觸點(diǎn)動(dòng)作，使原來(lái)打開(kāi)的輔助觸點(diǎn)閉合，并使原來(lái)閉合的輔助觸點(diǎn)打開(kāi)。當(dāng)線圈斷電或電壓顯著降低時(shí)，吸力消失或減弱，銜鐵在釋放彈簧的作用下打開(kāi)，主、副觸點(diǎn)又恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)。交流接觸器結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)如圖7-5所示。

6.

中間接觸器

中間繼電器的觸點(diǎn)多、容量相對(duì)較小，一般作為中間控制環(huán)節(jié)，用以傳遞信號(hào)或同時(shí)控制多個(gè)電路，對(duì)小功率電動(dòng)機(jī)也可代替接觸器作接通和切斷電源使用。

中間繼電器的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理與交流接觸器相似，但沒(méi)有主、輔觸點(diǎn)之分。在選用中間繼電器時(shí)，主要是考慮電壓等級(jí)和觸點(diǎn)數(shù)量。中間繼電器的圖形符號(hào)文字符號(hào)為KA。8.1

常用的低壓控制電器7.熱接觸器

電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中常遇到過(guò)載情況。若電動(dòng)機(jī)過(guò)載不大，時(shí)間較短，電動(dòng)機(jī)繞組不超過(guò)允許溫升，這種過(guò)載是允許的。但若過(guò)載時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)載電流大，電動(dòng)機(jī)繞組的溫升就會(huì)超過(guò)允許值，使電動(dòng)機(jī)繞組絕緣老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺妱?dòng)機(jī)繞組燒毀。

熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過(guò)載時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過(guò)載保護(hù)的保護(hù)電器。

熱繼電器可以根據(jù)過(guò)載電流的大小自動(dòng)調(diào)整動(dòng)作時(shí)間，具有反時(shí)限保護(hù)特性。即過(guò)載電流大，動(dòng)作時(shí)間短，過(guò)載電流小，動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作電流為額定電流時(shí)，熱繼電器應(yīng)長(zhǎng)期不動(dòng)作。7.熱接觸器

熱繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)、斷相保護(hù)、電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)及其它電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。

熱繼電器的外形結(jié)構(gòu)如圖7-7（a）所示，圖7-7（b）為其圖形符號(hào)，其文字符號(hào)為FR。8.

低壓斷路器

低壓斷路器用于當(dāng)電路發(fā)生過(guò)載、短路和欠電壓等不正常情況時(shí)能自動(dòng)斷開(kāi)電路，從而保護(hù)電氣設(shè)備的保護(hù)電器。保護(hù)裝置有過(guò)電流脫扣器及欠電壓脫扣器，它們都是電磁鐵。過(guò)電流脫扣器保護(hù)短路及過(guò)載，欠電壓脫扣器實(shí)現(xiàn)欠電壓保護(hù)。圖7-8為低壓斷路器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

9.

行程開(kāi)關(guān)（限位開(kāi)關(guān)）

某些生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，是靠部件運(yùn)行到一定位置時(shí)由行程開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)控制的。例如，行車運(yùn)動(dòng)到終端位置自動(dòng)停車、工作臺(tái)在指定區(qū)域內(nèi)的自動(dòng)往返移動(dòng)，都是由運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)的位置或行程來(lái)控制的，這種控制稱為行程控制。

行程控制是以行程開(kāi)關(guān)代替按鈕用以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止控制，可分為限位斷電、限位通電和自動(dòng)往復(fù)循環(huán)等控制。

幾種行程開(kāi)關(guān)的外形結(jié)構(gòu)如圖7-9（a）所示，圖形符號(hào)如圖7-9（b）所示。行程開(kāi)關(guān)的文字符號(hào)為SQ。10.

時(shí)間繼電器

繼電器在感受外界信號(hào)后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能使執(zhí)行部分動(dòng)作的繼電器，叫做時(shí)間繼電器，即當(dāng)吸引線圈通電或斷電以后，其觸頭經(jīng)過(guò)一定延時(shí)以后再動(dòng)作，以控制電路的接通或分?jǐn)?。它被廣泛用來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程中按時(shí)間原則制定的工藝程序，如作為繞線式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)切斷轉(zhuǎn)子電阻的加速繼電器，籠型電動(dòng)機(jī)Y／△

起動(dòng)等。

時(shí)間繼電器的種類很多，主要有電磁式、空氣阻尼式、電動(dòng)式、電子式等幾大類。延時(shí)方式有通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種。空氣阻尼式時(shí)間繼電器的外形結(jié)構(gòu)如圖7-10（a）所示。圖7-10

（b）為時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)，其文字符號(hào)為KT。8.2

三相異步電動(dòng)機(jī)的基本控制電路8.2.1直接起動(dòng)控制電路

直接起動(dòng)即起動(dòng)時(shí)把電動(dòng)機(jī)直接接入電網(wǎng)，加上額定電壓，一般來(lái)說(shuō)，額定功率7kw以下的三相異步電動(dòng)機(jī)都可以直接起動(dòng)。1.點(diǎn)動(dòng)控制

合上開(kāi)關(guān)QS，三相電源被引入控制電路，但電動(dòng)機(jī)還不能起動(dòng)。按下按鈕SB，接觸器KM線圈通電，銜鐵吸合，常開(kāi)主觸點(diǎn)接通，電動(dòng)機(jī)定子接入三相電源起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。松開(kāi)按鈕SB，接觸器KM線圈斷電，銜鐵松開(kāi)，常開(kāi)主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)因斷電而停轉(zhuǎn)。圖7-10為異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)點(diǎn)動(dòng)控制電路。左側(cè)為主電路，由電源開(kāi)關(guān)QS、熔斷器FU、接觸器KM的主觸頭和電動(dòng)機(jī)M組成右側(cè)為控制電路，由按鈕SB和接觸器KM線圈組成。起動(dòng)過(guò)程：按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM線圈通電，與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，以保證松開(kāi)按鈕SBl后KM線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)持續(xù)閉合，電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制。與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)的這種作用稱為自鎖。2.帶自鎖的直接起動(dòng)控制停止過(guò)程：按下停止按鈕SB2，接觸器KM線圈斷電，與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，以保證松開(kāi)按鈕SB2后KM線圈持續(xù)失電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)持續(xù)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

起短路保護(hù)的是串接在主電路中的熔斷器FU。一旦電路發(fā)生短路故障，熔體立即熔斷，電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。2.帶自鎖的直接起動(dòng)控制

起過(guò)載保護(hù)的是熱繼電器FR。當(dāng)過(guò)載時(shí)，熱繼電器的發(fā)熱元件發(fā)熱，將其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使接觸器KM線圈斷電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。同時(shí)KM輔助觸點(diǎn)也斷開(kāi)，解除自鎖。故障排除后若要重新起動(dòng)，需按下FR的復(fù)位按鈕，使FR的常閉觸點(diǎn)復(fù)位（閉合）即可。

起零壓（或欠壓）保護(hù)的是接觸器KM本身。當(dāng)電源暫時(shí)斷電或電壓嚴(yán)重下降時(shí)，接觸器KM線圈的電磁吸力不足，銜鐵自行釋放，使主、輔觸點(diǎn)自行復(fù)位，切斷電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，同時(shí)解除自鎖。8.2.2Y/△降壓起動(dòng)控制

按下起動(dòng)按鈕SB1，時(shí)間繼電器KT和接觸器KM2同時(shí)通電吸合，KM2的常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，把定子繞組連接成星形，其常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合，接通接觸器KM1。KM1的常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，將定子接入電源，電動(dòng)機(jī)在星形連接下起動(dòng)。KM1的一對(duì)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合，進(jìn)行自鎖。經(jīng)一定延時(shí)，KT的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM2斷電復(fù)位，接觸器KM3通電吸合。KM3的常開(kāi)主觸點(diǎn)將定子繞組接成三角形，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)行。

與按鈕SB1串聯(lián)的KM3的常閉輔助觸點(diǎn)的作用是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，該常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷了KT、KM2的通路，即使誤按SB1，KT和KM2也不會(huì)通電，以免影響電路正常運(yùn)行。若要停車，則按下停止按鈕SB3，接觸器KM1、KM3同時(shí)斷電釋放，電動(dòng)機(jī)脫離電源停止轉(zhuǎn)動(dòng)。8.2.3正反轉(zhuǎn)控制

控制線路能對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正、反向控制是生產(chǎn)機(jī)械的普遍需要，如大多數(shù)機(jī)床的主軸或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都需要兩個(gè)方向運(yùn)行，故要求電動(dòng)機(jī)能夠正反轉(zhuǎn)。為了實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，在學(xué)習(xí)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理時(shí)已經(jīng)知道，只要把電動(dòng)機(jī)定子三相繞組所接電源任意兩相對(duì)調(diào)，電動(dòng)機(jī)定子相序即可改變，從而電動(dòng)機(jī)就可改變方向。如果我們用兩個(gè)接觸器KM1和KM2來(lái)完成電動(dòng)機(jī)定子相序的改變，那么由正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)線路組合起來(lái)就成了正反轉(zhuǎn)控制線路，如圖所示。當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器KM1工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)反轉(zhuǎn)接觸器KM2工作時(shí)，由于調(diào)換了兩根電源線，所以電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路可以分為三個(gè)工作過(guò)程，分別為正向起動(dòng)過(guò)程、停止過(guò)程、反向起動(dòng)過(guò)程。

（1）正向起動(dòng)過(guò)程。按下起動(dòng)按鈕SB1，正向接觸器KM1得電動(dòng)作，與SB1并聯(lián)的KM1的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使得KM1線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM1主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。（2）停止過(guò)程。按下停止按鈕SB3，正向接觸器KM1斷電，與SB1并聯(lián)的KM1的輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，使得KM1線圈持續(xù)失電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM1主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。8.2.3正反轉(zhuǎn)控制

（3）反向起動(dòng)過(guò)程。按下起動(dòng)按鈕SB2，反向接觸器KM2得電動(dòng)作，與SB2并聯(lián)的KM2的輔助觸點(diǎn)閉合，使得KM2線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM2主觸點(diǎn)閉合，使電動(dòng)機(jī)電子繞組與正轉(zhuǎn)時(shí)相比相序反了，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。從主回路看，如果KM1、KM2同時(shí)通電動(dòng)作，就會(huì)造成主回路短路。在上述線路中如果按了SB1又按了SB2，就會(huì)造成上述事故，因此這種線路是不能采用的。

上圖為帶電氣互鎖的異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路，正轉(zhuǎn)接觸器KM1的一個(gè)動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)串接在反轉(zhuǎn)接觸器KM2的線圈電路中，而反轉(zhuǎn)接觸器的一個(gè)動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)串接在正轉(zhuǎn)接觸器的線圈電路中。這兩個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)稱為聯(lián)鎖觸點(diǎn)。這種聯(lián)鎖方式稱為電氣聯(lián)鎖。該線路把接觸器的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)互相串聯(lián)在對(duì)方的控制回路中進(jìn)行聯(lián)鎖控制，這樣當(dāng)KM1得電時(shí)，由于KM1的動(dòng)斷觸點(diǎn)打開(kāi)，使KM2不能通電，此時(shí)即使按下SB2按鈕，也不能造成短路，反之也是一樣。接觸器輔助觸點(diǎn)這種互相制約的關(guān)系稱為“聯(lián)鎖”或“互鎖”。8.2.3正反轉(zhuǎn)控制

這種控制電路有個(gè)缺點(diǎn)，就是在正轉(zhuǎn)過(guò)程中要求反轉(zhuǎn)時(shí)，必須先按停止按鈕SB3，讓聯(lián)鎖觸點(diǎn)KM1閉合后，才能按反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，帶來(lái)操作上的不方便。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在生產(chǎn)上常采用復(fù)式按鈕和觸點(diǎn)聯(lián)鎖的控制電路，如右圖所示。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，按下反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2，它的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，而使正轉(zhuǎn)接觸器的線圈KM1斷電，主觸點(diǎn)KM1斷開(kāi)。與此同時(shí)，串接在反轉(zhuǎn)控制電路中的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)KM1恢復(fù)閉合，反轉(zhuǎn)接觸器的線圈通電，KM2主觸點(diǎn)閉合電動(dòng)機(jī)就反轉(zhuǎn)。同時(shí)串接在正轉(zhuǎn)控制電路中的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)KM2斷開(kāi)，起著聯(lián)鎖保護(hù)。這種聯(lián)鎖方式稱為機(jī)械式聯(lián)鎖。8.2.4行程控制1.限位控制

行程控制：利用行程開(kāi)關(guān)測(cè)量運(yùn)動(dòng)部件所達(dá)到的位置，并將此信號(hào)回送控制電路，從而改變運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的限位保護(hù)、自動(dòng)循環(huán)、程序控制、變速和制動(dòng)等的控制。

當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件到達(dá)預(yù)定的位置時(shí)壓下行程開(kāi)關(guān)的觸桿，將行程開(kāi)關(guān)SQ的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，接觸器線圈斷電，使電動(dòng)機(jī)斷電而停止運(yùn)行，如圖所示。8.2.4行程控制2.行程往返控制

按下正向起動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)運(yùn)行，帶動(dòng)工作臺(tái)向前運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)行到SQ2位置時(shí)，擋塊壓下SQ2，接觸器KM1斷電釋放，KM2通電吸合，電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)運(yùn)行，使工作臺(tái)后退。

工作臺(tái)退到SQ1位置時(shí)，擋塊壓下SQ1，KM2斷電釋放，KM1通電吸合，電動(dòng)機(jī)又正向起動(dòng)運(yùn)行，工作臺(tái)又向前進(jìn)，如此一直循環(huán)下去，直到需要停止時(shí)按下SB3，KM1和KM2線圈同時(shí)斷電釋放，電動(dòng)機(jī)脫離電源停止轉(zhuǎn)8.3可編程控制器（PLC）

可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController,PLC），是一種以微處理器為核心的電子系統(tǒng)，它是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它采用可編程控制器的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。8.3.1PLC的發(fā)展歷程

1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺(tái)可編程控制器，用于通用汽車公司的生產(chǎn)線，取代生產(chǎn)線上的繼電器控制系統(tǒng)，開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)控制的新紀(jì)元1971年，日本開(kāi)始生產(chǎn)可編程控制器，德、英、法等各國(guó)相繼開(kāi)發(fā)了適于本國(guó)的可編程控制器，并推廣使用。1974年，我國(guó)也開(kāi)始研制生產(chǎn)可編程控制器。早期的可編程控制器是為取代繼電器-接觸器控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，用于開(kāi)關(guān)量控制，具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，故稱之為可編程邏輯控制器PLC。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)字控制技術(shù)的高速發(fā)展，到80年代末，PLC技術(shù)已經(jīng)很成熟，并從開(kāi)關(guān)量邏輯控制擴(kuò)展到計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）等領(lǐng)域。近年生產(chǎn)的PLC在處理速度、控制功能、通信能力等方面均有新的突破，并向電氣控制、儀表控制、計(jì)算機(jī)控制一體化方向發(fā)展，性能價(jià)格比不斷提高，成為了工業(yè)自動(dòng)化的支柱之一。這時(shí)候的可編程控制器的功能已不限于邏輯運(yùn)算，具有了連續(xù)模擬量處理、高速計(jì)數(shù)、遠(yuǎn)程輸入和輸出和網(wǎng)絡(luò)通信等功能。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）將可編程邏輯控制器改稱為可編程控制器PC（ProgrammableController）。后來(lái)由于發(fā)現(xiàn)其簡(jiǎn)寫(xiě)與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）相同，所以又重新沿用PLC的簡(jiǎn)稱。目前在世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家PLC已經(jīng)成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，它的應(yīng)用幾乎覆蓋了所有的工業(yè)企業(yè)。PLC技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界的潮流，成為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（PLC技術(shù)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造）之一。8.3.2PLC的結(jié)構(gòu)

PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如右圖所示。PLC的主機(jī)由CPU、存儲(chǔ)器（EPROM、RAM）、輸入/輸出單元、外設(shè)I/O接口、通信接口及電源組成。對(duì)于整體式PLC，這些部件都在同一個(gè)機(jī)殼內(nèi)。而對(duì)于模塊式PLC，各部件獨(dú)立封裝，稱為模塊，各模塊通過(guò)機(jī)架和電纜連接在一起。主機(jī)內(nèi)的各個(gè)部分均通過(guò)電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，根據(jù)實(shí)際控制對(duì)象的需要配備一定的外部設(shè)備，構(gòu)成不同的PLC控制系統(tǒng)。常用的外部設(shè)備有編程器、打印機(jī)、EPROM寫(xiě)入器等。PLC可以配置通信模塊與上位機(jī)及其他的PLC進(jìn)行通信，構(gòu)成PLC的分布式控制系統(tǒng)。8.3.3PLC的工作原理PLC有運(yùn)行模式和停止模式。運(yùn)行模式：分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理五個(gè)階段。停止模式：當(dāng)處于停止工作模式時(shí)，PLC只進(jìn)行內(nèi)部處理和同行服務(wù)等內(nèi)容。（1）基本工作模式（2）PLC工作過(guò)程a.內(nèi)部處理階段在此階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，以及完成一些其它內(nèi)部工作。b.通信服務(wù)階段在此階段，PLC與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等，當(dāng)PLC處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)容處理和通信操作等內(nèi)容。c.輸入處理階段輸入處理也叫輸入采樣。在此階段順序讀取所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將所讀取的信息存到輸入映象寄存器中，此時(shí)，輸入映象寄存器被刷新。d.程序處理階段按先上后下，先左后右的步序，對(duì)梯形圖程序進(jìn)行逐句掃描并根據(jù)采樣到輸入映象寄存器中的結(jié)果進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)映象寄存器中。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。e.輸出刷新階段程序處理完畢后，將所有輸出映象寄存器中各點(diǎn)的狀態(tài)，轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，再通過(guò)輸出端驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。在運(yùn)行模式下，PLC按上述五個(gè)階段進(jìn)行周而復(fù)始的循環(huán)工作，稱為循環(huán)掃描工作方式。8.3.3PLC的工作原理

PLC采用集中采樣、集中輸出、周期性循環(huán)掃描的“串行”工作方式。PLC的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。PLC運(yùn)行正常時(shí)，掃描周期的長(zhǎng)短與CPU的運(yùn)算速度有關(guān)，與I/O點(diǎn)的情況有關(guān)，與用戶應(yīng)用程序的長(zhǎng)短及編程情況等均有關(guān)。通常用PLC執(zhí)行1K指令所需時(shí)間來(lái)說(shuō)明其掃描速度（一般1~10ms/K）。PLC具有輸出滯后的特點(diǎn)，主要是指從PLC的外部輸入信號(hào)發(fā)生變化至它所控制的外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)間間隔，一般為幾十到100ms。引起輸出滯后的因素主要有輸入模塊的濾波時(shí)間、輸出模塊的滯后時(shí)間、掃描方式引起的滯后。PLC是集中采樣，在程序處理階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入映象寄存器中的內(nèi)容也不會(huì)變化，要到下一周期的輸入采樣階段才會(huì)改變。由于PLC是串行工作，所以PLC的運(yùn)行結(jié)果與梯形圖程序的順序有關(guān)。（3）PLC工作方式與特點(diǎn)8.3可編程控制器（PLC）8.3.4PLC的編程語(yǔ)言

PLC的用戶程序是設(shè)計(jì)人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控制要求，通過(guò)PLC編程語(yǔ)言的編制設(shè)計(jì)的。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)制定的工業(yè)控制編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)（IEC1131-3）。PLC的編程語(yǔ)言包括以下五種：梯形圖語(yǔ)言（LD）、指令表語(yǔ)言（IL）、功能模塊圖語(yǔ)言（FBD）、順序功能流程圖語(yǔ)言（SFC）及結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言（ST）。8.3.5PLC的主要應(yīng)用場(chǎng)合

隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，PLC的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強(qiáng)。目前在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用面幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，諸如鋼鐵、冶金、采礦、水泥、石油、化工、輕工、電力、機(jī)械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、交通、建筑、食品、娛樂(lè)等各行各業(yè)。特別是在輕工行業(yè)中，因生產(chǎn)門(mén)類