《电气控制系统》PPT课件.ppt

第一章 低压电器 作用与分类 接触器 继电器 开关 熔断器 第一节 分类与作用 电器定义：一种能控制电路的设备。 低压电器：用于交流 1200V、直流 1500V级 以下的电路中起通断、保护、控制或调节 作用的电器产品。 高压电器：交流 1200V以上、直流 1500V以 上。 分类 图 1-1 电力拖动系统组成 主电路：由电动机、（接通、断开、控制 电动机的）接触器主触点等电器元件组成。 （电流大） 控制电路：由接触器线圈、继电器等电器 元件组成。（电流小） 任务：根据给定的指令，依照自动控制系 统的规律和具体的工艺要求对主电路进行 控制。 按操作方式分 手动电器：刀开关、按钮、转换开关 自动电器：低压断路器、接触器、继电器 按用途分 低压配电电器：刀开关、低压断路器、熔 断器等。 低压控制电路：接触器、继电器、控制器、 按钮等。 电磁式低压电器 电器分感测部分和执行部分。 组成：吸引线圈、铁心、衔铁、铁轭、空 气气隙。 图 1。 2。 1 电接触 触点接触形式：点接触、线接触、面接触 接触电阻 理想情况下：触点闭合：接触电阻为零。 触点断开：接触电阻无穷大。 图 1。 2。 12 电弧与灭弧 电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开 状态的过程中产生的电弧。气体自持放电 形式之一，是一种带电质点的急流。 电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高 的温度和密度很大的电流。 灭弧方法 电动力灭弧 图 1。 2。 13 灭弧栅灭弧 图 1。 2。 14 磁吹式灭弧装置 灭弧罩灭弧 图 1。 2。 15 第二节 接触器 定义：用来自动地接通或断开大电流电路 的电器。 分：交流接触器、直流接触器。 组成：触点系统、电磁机构、灭弧装置。 接触器结构 交流接触器 光盘 直流接触器 图 1。 7。 2 接触器主要技术参数 额定电压：指主触点的额定工作电压。 直流有： 24V、 48V、 110V、 220V、 440V 交流有： 36V、 127V、 220V、 380V 额定电流：主触点的额定电流。 机械寿命（ 1000万次以上）与电气寿命 （ 100万次以上） 操作频率：每小时的操作次数 一般： 300次 /h、 600次 /h、 1200次 /h 表 1.7.2 接通与分断能力：可靠接通和分断的电流值。 接通时：主触点不应发生熔焊。 分断时：主触点不应发生长时间燃弧。 型号、含义 P32 CJ20 型号、含义 图 P32 CZ 图形符号及文字符号 图 1。 7。 3 接触器的选用 类型的选择：直流或交流接触器 主触点额定电压的选择：大于等于负载额 定电压。 主触点额定电流的选择： 按 P34式 1.7.1计算，额定电流大于计算值。 线圈电压： 交流： 直流： 第三节 继电器 继电器分类： 用途分：控制继电器、保护继电器、中间 继电器。 原理分：电磁式、感应式、热继电器等 参数分：电流、电压、速度、压力继电器 动作时间分：瞬时继电器、延时继电器 输出形式分：有触点、无触点继电器 区别 继电器：用于控制电路、电流小，没有灭 弧装置，可在电量或非电量的作 用下动作。 接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装 置，一 般只能在电压作用下动 作。 电磁式继电器 过电流继电器 欠电流继电器 电压继电器 中间继电器 2。 2。 1 型号、参数 P41 表 2。 2。 1 时间继电器 时间继电器 定义： -当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定 延时再动作的继电器。符号 :KT 电磁式 阻尼式 电子式 (晶体管、数字式 ) 阻尼式时间继电器 (光盘 ) 技术参数 表 2。 3。 1 JS20系列晶体管式型号 P47 图形符号 2。 3。 3 热继电器 具有过载保护特性的过电流继电器。 长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行 均会引起过电流。 用于：电动机或其他设备的过载保护和断 相保护。 结构原理图 2。 4。 1 断相保护 2。 4。 2 型号，图形符号 P51 2。 4。 3 热继电器接入电动机定子电路方式 电动机定子绕组星形接法 : 带断电保护和不带断电保护的热继电器均可接在 线电路中。 电动机定子绕组三角形接法 : *带断电保护接在线电路中。 *不带断电保护热继电器的热元件必须串接在 电动机每相绕组上。 热继电器接入电动机定子电路方式 2。 4。 4 第二章 电气控制系统基本控制电路 基本控制 常用基本控制电路 电气控制电路读图 第一节 基本控制 自锁控制 互锁控制 顺序控制 工作正常与点动连锁控制 多点控制连锁控制 自动循环控制 机床系统控制电路图 图 2-1 一、 起动、自锁控制 (光盘 ) 依靠接触器自身辅 助触点而使其线圈 保持通电的现象 -自锁 为什么加 自锁？ 为什么用 点动开关？ 3。 2。 1 工作过程 合上 QS，按下 SB2， KM线 圈吸合， KM 主触点闭合， 电动机运转。 KM辅助常开触点闭合，自 锁。 按下 SB1， KM线圈断电，主 触点、辅助触点断开，电动 机停止。 自锁另一作用：实现欠压和 失压保护 3。 2。 1 二、互锁控制 控制要求： 正、反转； 如何实现？ 缺点 3。 2。 2 解决 加互锁 -在同 一时间里两个 接触器只允许 一个工作的控 制作用称为互 锁（联锁）。 缺点 3。 2。 3 解决 复合联锁正、 反转控制 光盘 3。 2。 4 控制规律 当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能 工作，此时应在乙接触器的线圈电路中串 入甲接触器的动断触点。 当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作， 而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此 时应在两个接触器的线圈电路中互串入对 方的动断触点。 三、顺序控制 控制要求： P85 改变控制要求： 3。 2。 5 控制规律 P86 当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工 作，则在乙接触器线圈电路中串入甲接触 器的动合触点。 当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触 器线圈断电，则将乙接触器的动合触点并 联在甲接触器的停止按钮两端。 四、工作正常与点动 控制要求： P86 3。 2。 6 五、多点控制连锁控制 结论： P88 两点控制 三点控制如何实现？ 3。 2。 7 六、自动循环控制 控制要求 图 2-21 控制过程 图 2-21 表 2-8 第二节 常用基本控制电路 笼型异步电动机起动控制线路 行程控制线路 电路图 一、笼型异步电动机起动控制线路 光盘 串电阻降压起动 3。 3。 1 工作过程 表 2-4 星 三角降压起动 光盘 工作原理 3。 3。 2 3。 3。 3 工作过程 表 2-3 二、行程控制线路 可逆行程 3。 6。 1 自动往返循环控制 3。 6。 2 正反转控制 控制要求： 图 2-12 三、电路图 P211 图 6。 3 P212 图 6。 4 P212 图 6。 5 第三章 PLC基础 掌握 PLC工作原理、结构特点。 熟悉基本逻辑指令、顺序控制指令及常用 的功能指令。 具备 PLC应用系统设计初步能力。 参考资料 “可编程控制器原理及应用” 钟肇新 华南理工大学出版社 “可编程序控制器（ PC）例题习题及实验指 导书 ” 杨长能 重庆大学出版社 “可编程序控制器（ PC）原理与应用” 朱绍祥 上海交通大学出版社 “可编程序控制器应用技术” 田瑞庭 机械工 业出版社 三菱可编程控制器 MELSEC-F使用手册 课程特点及学习要求 特点： 本课程实践性很强，突出可编程控制器的 应用。 要求： 掌握可编程控制器原理，从自动化产品的 角度，了解其使用，包括产品选型，控制 系统设计，安装调试。认真做好每一次实 验。 第三章 可编程控制器概述 可编程控制器的产生 可编程控制器（ Programmable Logic Controller) 简称 PLC。 自 1969年第一台 PLC面世以来，已成为一种 最重要、最普及、应用场合最多的工业控制 器。与机器人、 CAD/CAM并称为工业生产自 动化的三大支柱。 1968年 美国通用汽车公司提出的 替代继 电器 控制系统的新型控制器的 十项指标 ： 1） 编程简单、现场可 修改程序； 2）维护方便、采用插 件式结构； 3）可靠性高于继电器 控制系统； 4）体积小于继电器控 制系统； 5）数据可以直接送入 计算机； 6）成本可与继电器系 统竞争； 7）输入可为市电； 8）输出可为市电，能 直接驱动电磁阀、交 流接触器等； 9）通用性强、易于扩 展； 10）用户存储器大于 4K。 国际电工委员会（ IEC） PLC的定义： 可编程控制器是一种数字运算操作的电 子系统，专为在工业环境下应用而设计。 它采用可编程序的存储器，用来在其内 部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、 计数和算术运算等操作指令，并通过数 字式和模拟式的输入和输出，控制各种 类型的机械或生产过程。 PLC的特点 可靠性高，抗干扰能力强。 编程直观、简单。 环境要求低，适应性好。 功能完善，接口功能强。 PLC、继电器控制系统、微机控制系统之 比较，见 P2 表 1-1 PLC的分类 按输入（ INPUT）和输出（ OUTPUT）点 数多少，分为：超小型、小型、中型、大 型和超大型。 按结构形式，分为：整体式和模块式。 PLC的应用和发展 早期的 PLC 改造原有的继电接触器控制系 统。 广泛应用于各种控制系统中，如各种顺序 控制等。主要用于有大量开关量和少数模 拟量的控制系统。 PLC的发展趋势： 1、小型化、专用化和低 价格； 2、大型、高速、多功能和分布式全 自动网络化。 3-2 PLC的组成与工作原理 组成： 中央处理单元（ CPU） 存储器 输入输出单元 （ I/O单元） 电源单元 编程器 2-1 外形的样子 PLC 编程器 7-1 中央处理单元 （ CPU ） 通用微处理器； FX2系列采用可 编程控制器使 用的微处理器 是 16位的 8096 单片机。 存储器： 包括 系统存储器和 用户存储器。 系统存储器存 放系统管理程 序。 用户存储器存 放用户编制的 控制程序 。 输入输出单元（ I/O）： 是 PLC与被控对 象间传递输入输出信号的接口部件。输入 部件是开关、按钮、传感器等。输出部件 是电磁阀、接触器、继电器。 输入接口电路 2-2 输出接口电路 继电器输出 * 晶体管输出 晶闸管输出 2-3 电源 一般市电（ 220） 直流 24V PLC有 24V（ DC直 流）输出 。 编程器 外围设备 利用编程器将用户 程序送入 PLC的存 储器，检查程序。 PLC工作原理 工作原理 PLC采用循环扫描的工 作方式，包括 内部处理、 通讯操作、输入处理、程 序执行、输出处理 几个阶 段。全过程扫描一次所需 的时间称为扫描周期。 当处于 RUN状态时，上 述扫描周期不断循环。扫 描过程。 图 2-19 PLC 扫描工作过程 输入处理 程序执行 输出处理 2-20 PLC的编程器件 PLC内部有许多具有不同功能的器件：输 入继电器 X、输出继电器 Y、定时器 T、计 数器 C、辅助继电器 M、状态寄存器 S等。 为了区别实际的物理器件，上述 PLC内部 的器件称为 软元件 。 不同厂家、同一产家的不同型号的 PLC的 软元件的数量、种类都不一样。 FX2可编程控制器编程器件 输入继电器（ X） 是 PLC接收外部开关信号的接口，输入继电器常 开触点、常闭触点使用次数不限。继电器采用八 进制编码， X0-X177，最多 128点。 输出继电器（ Y） Y0-Y177 用来传送信号到外部负载的元件。输入继电器常 开触点、常闭触点使用次数不限。 辅助继电器（ M） 通用辅助型： M0-M499共 500个 保持型： M500-M1023共 524个 特殊型： M8000-M8255共 256个 状态寄存器（ S） 初始化用： S0-S9共 10个 回零状态器： S10-S19 通用型： S20-S499共 480个 保持型： S500-S899共 400个 定时器（ T0T255） -时间 继电器 常规定时器 T0-T199： 200个点 100ms。设定范围 0.13276.7s。 T200-T245： 46个点 10ms。设定范围 0.01327. 67s。 计数器（ C0C255） 通用型： C0-C99 保持型： C100-C199 指针（ P/I） 跳转：分支指令， P0-P63， 64点。 中断： I0 -I8 （共 9个） 数据寄存器（ D） 通用： D0-D199， 200点。 保持： D200-D511， 312点。 特殊： D8000-D8255（共 256个） 变址寄存器： V、 Z（共 2个） 常数（ K/H） K-十进制数； H-十六进制数 FX-20P简易编程器的使用 目的 了解和熟悉 FXON-40MR可编程控制器的外 部结构和外接线方法。了解和熟悉编程器 的使用方法。 实验装置（略） 实验内容 程序的键入和读出、简单的编辑。 三菱 PLC介绍 表 3-1 FX系列系统配置 型号命名： P21 基本技术性能 表 3-17 表 3-18 第四章 基本指令 要求： 熟练掌握基本逻辑指令及应用。 掌握梯形图编程规则。 P220 表 B-2 第一节 基本指令介绍 一、逻辑取及线圈驱动指令 LD、 LDI、 OUT 说明： LD取指令，表示一个与输入母线相连接 的常开触点指令； LDI取反指令，表示一个与输入母线相 连 接的常闭触点指令。 OUT线圈驱动指令，也称输出指令。操作目标 元件不可以是输入继电器 X。 OUT 指令的操作元件是定时器 T和计数器 C时， 必须设置常数 K（见下表） ld1 二、触点串联指令 AND、 ANI 说明： AND（与指令）用于常开触点的串联； ANI（与非指令）用于常闭触点的串联连接。 可以多次重复使用。 4-2 三、触点并联指令 OR、 ORI 说明： OR（或） 用于常开触点的 并联 ; ORI（或非） 用于常闭触点的 并联。 4-4 四、串联电路块的并联连接指令 ORB 说明： 2个以上串联连接的电路称为串联 电路块，串联电路块并联连接时，分支 的开始用 LD、 LDI指令；后面集中使用 ORB指令时，电路块并联数小于 8。 4-5 五、并联电路块的串联连接指令 ANB 说明： 2个以上并联连接的电路称为并联 电路块，并联电路块串联连接时，分支的 开始用 LD、 LDI指令；后面集中使用 ANB指令时，电路块并联数小于 8。 4-6 4-7 实训二：电动机的正反停 PLC控制 目的 熟悉 PLC的 I/O接线；熟悉基本逻辑指令； 熟悉三相异步电动机正反停控制的编程方法 及其运行。 实训内容 实现三相异步电动机正反停 PLC控制 实训步骤 接线（主回路和 I/O接线图） I/O分配表 编程 运行程序 撰写实训报告 六、多重输出指令 MPS、 MRD、 MPP MPS、 MPP必须成对使用 七、主控及主控复位指令 MC、 MCR 八、置位与复位指令 SET、 RST 九、脉冲输出指令 PLS、 PLF 十、空操作指令 NOP 十一、程序结束指令 END 作业 P39： 4-1、 4-4、 4-7 第五章 步进顺控指令 一、特点 能够把复杂的控制转化为按顺序逐步（状 态）完成。在基本指令的基础上，增加了 两条步进顺控指令， STL、 RET，配合使用 的是状态元件。 处理方法 控制过程分为不同的状态，在一个状 态下，要完成一个或几个操作，当满 足状态转移条件时，就跳转到下一个 工作状态，执行下面的不同操作。 二、状态转移图 状态转移图 三、编程方法 练习 注意问题： S0S19， S20S499， S500S899 转移条件 负载 SET 、 OUT区别 RET M8002、 S0 (一 )选择性分支、汇合编程 例 选择性分支 选择性汇合 （二）并行分支 与汇合 例 并行分支 并行汇合 机械手 控制面板材 输入 功能指令