电气控制PLC可编程逻辑控制器第一章.ppt

工厂电器与PLC原理,主讲人常亮,2,1、控制方法,2、控制功能,3、控制原理,可编程逻辑控制器（PLC）；,手动→自动,简单→复杂,继电接触式→计算机软控制,计算机辅助设计/制造技术（CAD/CAM）；,现场总线控制系统（FCS）等。,一、电气控制技术的发展,绪论,3,2、掌握阅读和分析电气控制线路的能力，能设计简单的控制线路。,3、熟悉可编程序控制器的工作原理。,4、掌握可编程序控制器的编程方法。,5、了解可编程序控制器的网络和通信原理。,1、熟悉常用控制电器的工作原理和用途。,二、本课程的内容和任务,绪论,4,本章主要内容,第一节电器的基本知识,第二节接触器,第三节继电器,第四节开关电器,第五节熔断器,第六节主令电器,第一章常用低压电器,5,任何一种电器控制系统均由三部分组成,输入部分→逻辑部分→输出部分,1、输入部分由各类按钮开关、行程开关、接近开关、转换开关等主令电器构成。,主令电器自动控制系统中用于发送控制指令的电器。,2、逻辑部分由各种继电器及其触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路。,继电器一种根据某种输入信号,接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力拖动装置的自动电器。,第一节电器的基本知识,返回,第一章常用低压电器,6,,接触器是一种用来频繁接通或断开交、直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器。是一种依靠电磁力的作用使触头闭合或分离来接通和断开电动机电路的自动电器。,3、输出部分由各种电磁阀线圈，接通电动机的各种接触器和信号指示灯等执行电器构成。,第一节电器的基本知识,返回,第一章常用低压电器,7,二、分类,1、按工作电压等级低压电器交、直流1200V以下高压电器交、直流1200V以上,2、按动作原理手动电器需人工直接操作才能完成指令自动电器按照电或非电的信号自动完成指令,第一节电器的基本知识,返回,一、定义电器是自动或手动接通和断开电路，能实现对电路或非电对象切换、保护、检测、变换和调节目的的电工器械。,第一章常用低压电器,8,,3、按用途控制电器用于各种控制电路和控制系统主令电器用于自动控制系统中发送控制指令保护电器用于保护电路及用电设备配电电器用于电能的输送和分配执行电器用于完成某种动作或传动功能,4、按工作原理电磁式电器依据电磁感应原理工作非电量控制电器靠外力或某种非电物理量的变化而动作,第一节电器的基本知识,返回,第一章常用低压电器,9,主要组成部分,,感测部分电磁机构,执行部分触头系统,三、电磁式低压电器的基本结构和工作原理,第一节电器的基本知识,返回,第一章常用低压电器,（一）触头系统,工作原理吸引线圈通入电流后，产生磁场，磁通经铁心、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，衔铁即被吸向铁心。,作用电器的执行部分，用于通断电路。,10,3、铁心直流电磁铁的铁心交流电磁铁的铁心,第一节电器的基本知识,返回,第一章常用低压电器,（二）电磁机构,作用将电磁能量→机械能量→触头动作→接通或分断电路,组成吸引线圈、铁心、衔铁等。,1、常用的磁路结构三种,2、吸引线圈将电能转换成磁场能量。,触头结构,接触形式常用的有三种形式。,11,（三）电磁吸引力特性在气隙值δ及外加电压值一定时，电磁吸力F随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系。,1、直流电磁铁直流电磁铁吸引线圈通入的是恒稳电流，电磁吸引力为恒定值。,2、交流电磁铁交流电磁铁吸引线圈通入的是交变电流，电磁吸引力的大小也是时刻变化的。,当FoFr时，衔铁又被吸合；,Fo电磁吸力的平均值,Fr复位弹簧反作用力,第一节电器的基本知识,返回,第一章常用低压电器,12,（四）交流电磁机构中短路环的作用,引入短路环消除振动和噪声。短路环起到磁通分相的作用，把极面上的交变磁通分成两个交变磁通，并且使这两个磁通之间产生相位差，那么它们所产生的吸力间也有一个相位差，这样，两部分吸力就不会同时达到零值，当然合成后的吸力就不会有零值的时刻，如果使合成后的吸力在任一时刻都大于弹簧拉力，就消除了振动。,（五）电弧的产生及灭弧,1、电弧的产生与危害,2、灭弧方法和装置,第一节电器的基本知识,返回,第一章常用低压电器,13,第二节接触器,接触器用于频繁接通或断开交直流主电路或大容量电路的控制电器。,分类交流接触器和直流接触器。,一、交流接触器常用于远距离接通和分断交流电路，以及频繁起动和控制交流电动机。,1、接触器结构,（1）电磁机构线圈、动铁心（衔铁）、静铁心,（2）触头系统主触头接在电动机的主电路中，通过的电流较大；辅助触头接在控制电路中，通过的电流较小；,返回,第一章常用低压电器,,14,2、工作原理,二、直流接触器,结构和工作原理与交流接触器基本相同，仅在电磁机构方面不同。主要用于远距离控制直流电路以及频繁操作的直流电动机。,第二节接触器,返回,第一章常用低压电器,（3）灭弧装置主触头额定电流在10A上的接触器,（4）其他部件释放弹簧、触点弹簧、支架、底座,当电磁铁线圈通电后，吸住动铁心（也称衔铁），使常开触点闭合，因而把主电路接通。电磁铁断电后，靠弹簧反作用力使动铁心释放，切断主电路。,15,（3）额定电流接触器主触点的额定电流,（4）线圈的额定电压,（5）接触器的图形和文字符号,2、接触器的选择,（1）类型的确定,（2）选择触头的额定电压,线圈电压和控制电路的电压类型和等级相同,第二节接触器,返回,第一章常用低压电器,三、接触器的应用,1、技术参数,（1）铭牌型号,（2）额定电压接触器主触点的额定电压,16,如负载是电动机，其额定电流，可按下式推算，即,式中IN-电动机额定电流，单位为A；UN-电动机额定电压，单位为V；PN-电动机额定功率，单位为kW；Cosφ-功率因数；η-电动机效率；,第二节接触器,返回,第一章常用低压电器,（3）选择主触头的额定电流,主触头的电流等级与所控制的负载相当,17,,举例CJ20交流接触器,2、技术规格与型号表示法,1、结构图,3、主要技术参数及可控制电动机最大功率,第二节接触器,返回,第一章常用低压电器,18,第三节继电器,继电器根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路，实现远距离控制和保护的自动控制电器。,按输入信号电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器,按工作原理电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器、热继电器,按输出形式有触点和无触点,按产品用途控制用和保护用继电器,返回,第一章常用低压电器,19,第三节继电器,一、电磁式继电器,电磁式继电器结构图,不同点继电器可以对各种输入量的变化作出反应，而接触器只在一定的电压信号下动作；继电器用于切换小电流的控制和保护，无灭弧装置而接触器用来控制大电流电路。,电磁式继电器可分电流、电压、中间和时间继器。,1、电磁式电流继电器线圈与被控制电路串联，以反映电路电流的变化。有欠电流和过电流两种。,返回,第一章常用低压电器,匝数少、导线粗、阻抗小,20,第三节继电器,欠电流继电器电路正常时，衔铁吸合（常开闭合，常闭打开），当电流下降到10～20Ie时，继电器衔铁释放。,过电流继电器电路正常时不动作，当电流超过某一整定值1.1～4Ie时，继电器衔铁动作。,图形和符号KI,2、电磁式电压继电器线圈与被控制电路并联，以反映电路电压的变化。根据动作电压的大小有过电压、欠电压之分，在电力拖动系统中起电压保护和控制作用。,图形和符号KV,返回,第一章常用低压电器,匝数多、导线细、阻抗大,21,3、电磁式中间继电器,图形和符号KA,分类交流、直流（电子电路常用）,结构电磁结构（电压线圈）触头系统,用途增加控制点数或信号放大。,吸引线圈的电压等级,交流12、36、127、220、380直流5、6、9、12、18、24、36、48、60、110,第三节继电器,返回,第一章常用低压电器,22,二、热继电器,1、结构和工作原理,,,,,热继电器是依靠电流通过发热元件时所产生的热，使双金属片受热弯曲而推动机构动作的一种电器。主要用于电动机的过载、断相及电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。,主要结构,热元件串接于定子绕组中,双金属片感测元件,触头常闭、常开,热继电器原理,热继电器结构,第三节继电器,返回,第一章常用低压电器,23,2、图形和符号FR,3、热继电器的选用与使用注意事项,热继电器有单相、二相及三相式，其中三相式还分为有断相保护和无断相保护的。,热继电器的额定电流（实则为热元件额定电流）原则上按电动机的额定电流选取；但对过载能力较差的电动机，若起动条件允许，可按其额定电流的60-80选取。,Y联接可选二相或三相结构的热继电器；,△接法应选带断相保护的三相结构的热继电器；,热继电器不宜于重载频繁启动的电机；不能作为短路保护。,第三节继电器,返回,第一章常用低压电器,24,时间继电器分为电磁式、空气阻尼式、电动式、晶体管等。,1、电磁式时间继电器结构和原理,三、时间继电器,利用电磁原理或机械动作原理实现触头延时接通或断开的自动控制电器，用于控制动作时间。,时间继电器的延时方式通电延时和断电延时。,以JS7-A系列为例,2、图形和符号,3、空气阻尼式时间继电器,优点结构简单、寿命长、价格低，还附有不延时的触点；缺点准确度、延时误差大。,第三节继电器,返回,第一章常用低压电器,25,四、速度继电器（KS）,以感应式速度继电器为例,五、温度继电器,以JW2系列温度继电器为例,速度继电器是一种当转速达到规定值时而动作的继电器。常用于异步电动机按速度原则控制的反接制动线路中。,温度继电器是指当外界温度达到规定值时即行动作的继电器。可分为两种类型双金属片式和热敏电阻式温度继电器。,第三节继电器,返回,第一章常用低压电器,26,第四节开关电器,图型符号,开关电器用于配电系统和电力拖动控制系统,用做电源的隔离、电气设备的保护和控制。,一、低压隔离器（刀开关）,用途通、断小负荷电流，电源隔离。,结构触刀、触点座、底板、操纵手柄。,二、低压断路器（又称自动空气开关）,功能用于分配电能、不频繁地启动异步电动机以及对电源线路及电动机进行保护。当发生严重的过载、短路或欠压等故障时能自动切断电路。,返回,第一章常用低压电器,27,脱扣机构过电流脱扣器、失压脱扣器、热脱扣器分磁脱扣器、自由脱扣器,结构触头灭弧装置各种脱扣机构,工作原理,图型符号,特点脱扣，排除故障后可重合闸（不换部件）,主要参数额定电压、额定电流、通断能力、分断时间,几种常用的低压断路器,第四节开关电器,返回,第一章常用低压电器,28,第五节熔断器,2、分类插入式、螺旋式、管式（无填料封闭管式、填料封闭管式）、导轨式、速熔式。,用途用于电路的短路保护和严重过载保护。,一、熔断器的结构和分类,1、构成熔断管熔体（芯）,二、熔断器的保护特性,最小熔化电流Ir,熔体额定电流Ire,熔化系数Kr,返回,材料低熔点、铝锡合金、铜等金属,熔断器保护特性曲线图,第一章常用低压电器,29,五、符号,三、主要参数,熔体额定电流（熔体）,熔断器额定电流（外壳）,四、选择、确定熔体电流，选配合适外壳,上、下级电路保护熔体的配合，电流比值不小于1.61；,多台电机不同时起动Ire≥（1.5～２.５）IeMAX＋∑Ie,照明或阻性负载，熔体电流Ire≥Ie；,单台电机Ire≥（1.5～２.５）Ie,第五节熔断器,返回,第一章常用低压电器,30,第六节主令电器,用途自动控制系统中用于发送和转换命令。,一、控制按钮,,1、作用用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器等,2、按钮的构成外壳、触点、复位弹簧、按钮帽外壳。,3、分类有按钮式、自锁式、紧急式等,4、颜色,5、符号,返回,第一章常用低压电器,31,二、转换开关,用途广泛应用于各种配电装置的电源隔离、电路转换、电动机远距离控制等。,结构特点多挡住、多段式,可同时控制多回路，有万能转换开关和组合开关。,常用型号ＬＷ12系列,三、行程开关,作用控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置,行程开关构成静触头、动静桥、压动杆,第六节主令电器,返回,第一章常用低压电器,32,四、接近开关,符号,分类直动式、滚轮式等,符号,作用除了具有行程开关的功能外，还用于高速计数、测速、液面控制等,分类高频振荡型、电容型、霍尔型等,五、光电开关,作用物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时等。,第六节主令电器,返回,第一章常用低压电器,33,主要类型反射式、对射式和镜面反射式。,六、指示灯,1、作用各种信号指示。,2、组成壳体、发光体（氖泡、灯泡、半导体发光器件）、灯罩等,3、颜色黄、绿、红、蓝、白,第六节主令电器,返回,第一章常用低压电器,34,b,c,a,返回,常用的磁路结构,35,返回,36,返回,37,（1）多断点灭弧,双断口结构1-静触头2-动触头,下一页,38,（2）磁吹灭弧,１－串联磁吹线圈２、３－静、动触头４－铁芯５－导磁钢片,下一页,39,（3）灭弧栅,１－灭弧栅片２－弧角３－电弧,返回,40,结构与工作原理和接触器基本相同。,返回,41,返回,42,返回,43,JZ7系列中间继电器,返回,44,返回,45,返回,46,返回,47,返回,48,返回,49,返回,交流接触器结构,50,返回,51,返回,52,下一页,53,返回,54,返回,55,下一页,56,返回,57,返回,58,返回,59,下一页,60,下一页,61,返回,62,返回,63,返回,64,敞开式低压断路器（又称万能式）DW16系列,下一页,65,装置式低压断路器（又称塑壳式断路器）DZ20系列,下一页,66,模块化小型断路器C65,智能化断路器DW17,返回,67,熔体电流流超过Ir熔断,熔断时间与熔体电流成反比,熔体电流小于等于Ire时，不会熔断、可以长期工作,熔化系数KrIr/Ire,返回,68,返回,69,RT28（RT18）系列熔断隔离器,下一页,70,RT36（RT16）系列有填料管式熔断器,下一页,71,,HDLRTD（RTD）系列有填料封闭管式刀形触头熔断器,下一页,72,RL1螺旋式熔断器,返回,73,返回,74,下一页,75,返回,76,触头座，凸轮、手柄、定位机构等组成用途多用于仪表切换,返回,77,返回,78,返回,79,返回,80,,型号举例ND16-22,返回,81,返回,