PLC电气控制技术.ppt

第一节概述,电器对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护作用，在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用广泛,可编程序控制器（PLC）是计算机技术与继电器、接触器控制技术相结合的产物，其输入、输出与低压电器密切相关。,电器元件本身朝着新的领域扩展,电器元件性能提高新型电器元件产生机、电、仪一体化电器元件实现电器元件应用范围扩展,有些电器元件有其特殊性,以继电器、接触器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位,掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术必需的基础,电器元件的分类,按工作电压等级分类▪高压电器AC1200V、DC1500V及以上电路中的电器。▪低压电器AC1200V、DC1500V以下电路中的电器。按动作原理分类▪手动电器通过人的操作发出动作指令的电器。▪自动电器产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。按用途分类▪控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器。▪配电电器用于电能的输送和分配的电器。▪主令电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器。▪保护电器用于保护电路及用电设备的电器。▪执行电器用于完成某种动作或传送功能的电器。,第二节接触器,电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种低压自动控制电器，用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。,1-主触点2-常闭辅助触点3-常开辅助触点4-动铁心5-线圈6-静铁心7-灭弧罩8-弹簧,电磁接触器结构示意图,,电磁机构将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作.,触点接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。,灭弧装置熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。,其它包括释放弹簧机构、支架与底座等。,,动铁心（衔铁）静铁心电磁线圈,,按所控制电路▪主触点▪辅助触点按原始状态▪常开触点▪常闭触点,,灭弧罩灭弧栅磁吹灭弧装置,接触器根据电磁原理工作当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。,电磁接触器工作原理,接触器分类及特点交流接触器线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。●交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁心发热。●铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。●线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。●铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通使衔铁产生强烈振动和噪声。●灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。直流接触器线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。●不产全涡流和磁滞损耗，铁心不发热。●铁心用整块钢制成。●线圈制成长而薄的圆筒状。●250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。●灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。,接触器主要技术参数线圈电压主触点额定电流、额定电压辅助触点额定电流、对数接触器极数接触器机械寿命、电寿命,CJ20－〇〇/〇〇交流设计额定电流用K表示矿用额定工作电压03－380VTH湿热带产品接触器序号AC3，380V启动器的接触器06－660V；11－1140V,CZ16－〇/〇〇直流设计额定电流常开主触点数常闭主触点数接触器序号,交流接触器型号意义说明举例,直流接触器型号意义说明举例,选择接触器主要考虑的因素接触器的使用类别应与负载性质相一致●控制交流负载应选用交流接触器●控制直流负载则选用直流接触器主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流接触器主触点的额完工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致●接触器在线圈额定电压85％及以上时应能可靠地吸合主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要,第三节继电器,用于控制与保护电路中作信号转换用的电器。具有输入电路（感应元件）和输出电路（执行元件），当感应元件中的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路。继电器用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。,继电特性曲线,继电器的重要参数返回系数k＝x1/x2●释放弹簧的松紧程度●铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄吸合时间线圈接受电信号到衔铁完全吸台所需的时间释放时间线圈失电到衔铁完全释放所需的时间,x2继电器吸合值x1继电器释放值,常用继电器电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器等。,,电流继电器根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器过电流继电器当电路发生短路及过流时立即将电路切断●线圈电流小于整定电流时，继电器不动作●线圈电流超过整定电流时，继电器才动作●动作电流整定范围交流为110％～350％IN，直流为70％～300％IN欠电流继电器当电路电流过低时立即将电路切断●线圈电流大于或等于整定电流时，继电器吸合●线圈电流低于整定电流时，继电器释放●动作电流整定范围吸合电流为30％～50％IN释放电流为10％～20％IN●一般自动复位,电压继电器根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器过电压继电器动作电压整定范围为105％～120％UN欠电流继电器吸合电压调整范围为30％～50％UN释放电压调整范围为7％～20％UN,,,中间继电器本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。小容量的接触器电动机额定电流不超过5A的电气控制系统，可代替接触器来控制。中间继电器的作用当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用。触点数量较多，能够将一个输入信号变成多个输出信号。当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。,固态继电器由固体半导体元件组成的无触点开关器件。优点工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、无火花、无动作噪音和使用方便等。缺点过载能力低，易受温度和辐射影响，通断阻抗比小。应用有逐步取代传统电磁继电器的趋势，还可应用于计算机的输入输出接口、外围和终端设备等传统电磁继电器无法应用的领域。四端有源器件两个输入控制端，两个输出受控端。施加输入信号后，其输出呈导通状态，无信号时输出呈阻断状态。耐高压的光电耦合实现输入和输出之间的电气隔离。直流固态继电器输出采用晶体管。交流固态继电器输出采用晶闸管。主要参数输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、输出漏电流等。,时间继电器继电器感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。类型通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电）延时触点常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、常闭延时闭合空气阻尼式●包括电磁机构、工作触点及气室三部分，靠空气阻尼作用实现延时。●延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命长。●延时时间有0.4～180s和0.4～60s两种规格。电动式●包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机构。●延时时间长，可达数十小时，延时精度高。●结构复杂，体积较大。电子式●数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器及执行机构。●延时时间长、调节方便、精度高、应用广。●可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电器。,热继电器专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，防止电动机过热而烧毁的保护电器。组成及工作原理由双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置及手动复位装置等组成。双金属片为温度检测元件，由两种膨胀系数不同的金属片压焊而成，它被加热元件加热后，因两层金属片伸长率不同而弯曲。加热元件串接在电动机定子绕组中，电动机正常运行时，热元件产生的热量不会使触点系统动作；当电动机过载，流过热元件的电流加大，经过一定的时间，热元件产生的热量使双金属片的弯曲程度超过一定值，通过导板推动热继电器的触点动作（常开触点闭合，常闭触点断开）。通常用其常闭触点与接触器线圈电路串联，切断接触器线圈电流，使电动机主电路失电。故障排除后，手动复位热继电器触点可以重新接通控制电路。,热继电器主要参数热继电器额定电流热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。热元件额定电流热元件的最大整定电流值。热继电器整定电流热元件能够长期通过而不致引起热继电器动作的最大电流值。通常热继电器的整定电流是按电动机的额定电流整定的。热继电器整定电流调节范围手动调节整定电流旋钮，通过偏心轮机构，调整双金属片与导板的距离，能够调节的电流整定值的范围。相数,速度继电器用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反接制动转速接近零时，自动切除反相序电源。转子由一块永久磁铁制成，与电动机同轴相联，用以接受转动信号。圆环（笼型空心绕组）转子（磁铁）旋转时，笼型绕组切割转子磁场产生感应电动势，形成环内电流，此电流与磁铁磁场相作用，产生电磁转矩，圆环在此力矩的作用下带动摆杆，克服弹簧力而顺转子转动的方向摆动，并拨动触点改变其通断状态。触点在摆杆左右各设一组切换触点，分别在速度继电器正转和反转时发生作用。调节弹簧弹力时，可使速度继电器在不同转速时切换触点改变通断状态。动作转速一般不低于120r/min，复位转速约在100r/min以下。工作时，允许的转速高达1000～3600r/min。正转和反转切换触点的动作，反映电动机转向和速度的变化。,第四节熔断器,用于供电线路和电气设备的短路保护的保护电器。结构简单、使用方便、价格低廉。熔体熔断器的核心，通常用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料制成，新型的熔体通常设计成灭弧栅状和具有变截面片状结构。当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而切断电路，从而保护了电路和设备。外壳安装熔体。,熔断器的保护特性（安－秒）曲线,流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。熔体的额定电流IfN是熔体长期工作而不致熔断的电流。,结构形式插入式螺旋式有填料密封管式无填料密封管式,熔断器的选择种类选择由电控系统整体设计确定。额定电压大于或等于实际电路的工作电压。额定电流大于或等于实际电路的工作电流。熔体电流●电路上、下两级都装设熔断器时，为使两级保护相互配合良好，两级熔体额定电流的比值不小于1.61。●对于照明线路或电阻炉等没有冲击性电流的负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的工作电流，即IfN≥I1，式中IfN为熔体的额定电流，I1为电路的工作电流。●保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流IfN≥1.52.5IN，式中，IN为电动机额定电流。●保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时启动，则IfN≥1.52.5INmaxΣIN，式中INmax为容量最大的一台电动机的额定电流，ΣIN为其余电动机额定电流的总和。,,第五节低压隔离器,将线路与电源明显地隔开的一类手动操作电器，结构简单、应用广泛。作用是手动切除电源，保障检修人员的安全。低压刀开关由操纵手柄、触刀、触刀插座和绝缘底板等组成。主要类型有带灭弧装置的大容量刀开关、带熔断器的开启式负荷开关（胶盖开关）、带灭弧装置和熔断器的封闭式负荷开关（铁壳开关）等。额定电压长期工作所承受的最大电压，大于所控制的线路额定电压。额定电流长期通过的最大允许电流，大于负载的额定电流。极数与电源进线相数相等。分断能力,〇〇－〇/〇〇刀开关代号手柄操作位置额定电流极数特征代号HD－单投向11－中间手柄0－不带灭弧罩HS－双投向12－侧面正向操作1－带灭弧罩13－中间杠杆操作8－板前接线14－侧面手柄9－板后接线,刀开关型号及其含义说明举例,熔断器式刀开关由熔断器和刀开关组合而成。电源隔离和熔断保护功能。可分断一定负载电流。,组合开关转动式刀片，操作轻巧。动触点（刀片）和静触点装在封闭的绝缘件内，采用叠装式结构，层数由动触点数量决定，动触点装在操作手柄的转轴上，转轴旋转改变各对触点的通断状态。采用扭簧储能，开关快速接通及分断电路与手柄旋转速度无关。可用做不频繁地接通、分断及转换交、直流电阻性负载电路。降低容量使用，可直接启动和分断运转中的小型异步电动机。,第六节低压断路器（自动开关）,用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护的电器。发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路，功能相当于熔断器式断路器与过流、欠压、热继电器等的组合。在分断故障电流后一般不需要更换零部件。框架（万能）式敞开式结构，适用于大容量配电装置。塑料外壳（装置）式外壳用绝缘材料制作，安全性良好，用于电气控制设备及建筑物内电源线路保护、电动机过载和短路保护。由触点和灭弧装置、脱扣器与操作机构、自由脱扣机构组成。正常工作主触点靠操作机构手动或电动合闸，接通和分断工作电流。短路或过流保护过流脱扣器的衔铁被吸合，自由脱扣机构的钩子脱开，自动开关触点分离，切除故障电流。失压或零压保护失压脱扣器的衔铁被释放，自由脱扣机构动作，断路器触点分离，切断电路。,DZ20〇－〇〇/〇〇〇塑料外壳设计序号额定极限短路壳架等级操作机构代号极数脱扣器型用途代号断路器分断能力代号额定电流无字－手柄操作式及附件代号无-配电Y－一般型P－电动机操作2-电动机J－较高型G－最高型,低压断路器型号说明举例,塑料外壳断路器主要参数额定工作电压壳架额定电流等级极数脱扣器类型及额定电流短路分断能力,第七节主令电器,用来发布命令、改变控制系统工作状态的控制电器。可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制。,按钮开关结构示意图,按钮开关常态常闭（动断）触点闭合，常开（动合）触点断开。按下常闭（动断）触点断开，常开（动合）触点闭合。,按钮开关颜色规定“停止”和“急停”按钮必须是红色。“启动”按钮的颜色是绿色。“点动”按钮必须是黑色。“启动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑白、白色或灰色。“复位”按钮必须是蓝色。复位按钮兼有停止的作用时，则必须是红色。,1、2－常闭触点3、4－常开触点5－桥式触点6－弹簧7－按钮帽,行程开关用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短的控制电器。机械结构的接触式有触点行程开关移动物体碰撞行程开关的操动头，使行程开关的常开触点接通和常闭触点分断。,行程开关分类外壳防护形式开启式、防护式、防尘式。动作速度瞬动、慢动（蠕动）。复位方式自动复位、非自动复位。接线方式螺钉式、焊接式、插入式。操作形式直杆式（柱塞式）、直杆滚轮式（滚轮柱塞式）、转臂式、方向式、叉式、铰链杠杆式。用途一般用途行程开关、起重设备用行程开关、微动开关。,接近开关电气结构的非接触式行程开关运动着的物体接近它到一定距离时，发出信号，从而进行相应的操作。类型高频振荡型、霍尔效应型、电容型、超声波型等。参数动作距离、重复精度、操作频率及复位行程等。,光电开关光电结构的非接触式行程开关运动着的物体接近它到一定距离时，通过光的发射和接收部件，发出信号，从而进行相应的操作。根据光的发射和接收部件的安装位置和光的接收方式的不同，分为对射式和反射式。作用距离从几厘米到几十米不等。,凸轮控制器用于起重设备和其他电力拖动装置，控制电动机的启动、正反转、调速和制动。主要由手柄、定位机构、转轴、凸轮和触点组成。转动手柄，转轴带动凸轮一起转动，转到某一位置时，凸轮顶动滚子，克服弹簧压力使动触点顺时针方向转动，脱离静触点而分断电路。转轴上叠装不同形状的凸轮，若干个触点组按规定的顺序接通或分断。,主令控制器按照预定程序转换控制电路的主令电器，结构和凸轮控制器相似，只是触点的额定电流较小。电动机容量较大，工作繁重，操作频繁，调速性能要求较高时，采用主令控制器操作。主令控制器的触点控制接触器，再由接触器来控制电动机，触点的容量减小，操作轻便。根据控制屏的型号选择主令控制器，与控制屏配合实现控制。,万能转换开关由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器，借助于不同形状的凸轮使其触点按一定的次序接通和分断，能转换多种和多数量的电气控制线路，用途广泛。,LW5－15〇〇/〇额定电流定位特征代号接线图编号接触系统档数,LW5系列万能转换开关的型号说明,转换开关接线图示例,转换开关型号LW5-15D0724/3,LW5－15型万能转换开关定位特征及代号,小结,主要介绍了常用开关电器、主令电器、接触器和继电器的用途、基本结构及其主要参数、型号示例等。查阅产品样本及电工手册，根据使用条件、技术参数正确选用各种电器。保护电器（如热继电器、熔断器、断路器等）及某些控制电器（如时间继电器、温度继电器等）的使用，除了要根据保护要求、控制要求正确选用电器类型外，还要根据被保护、被控制电路的具体条件，进行必要的调整整定动作值，同时还要考虑各保护之间的配合特性的要求。随着电器技术的发展，出现了智能电器等新型电器，为优化系统，提高系统可靠性应尽量选用新型电器元件。,