电气控制与PLC(cxd)

电气限制与可编程序限制器应用一、 电气限制限制：使对象物理量依据预定目标进行变更。(变更流量、速度、温度)电气限制：通过电气手段进行限制。电路参数变更(电路通断)、能量转换(电动机)、检测、爱护、调整。电气限制系统组成：指令发布、逻缉、驱动、执行。传统电气限制主要利用各种电器(低压)实现限制逻辑，PLC是实现限制逻缉另一种方式，但也需与各种其他低压电器实现限制。低压电器：1200V以下的电工器械。1. 常用低压电器 低压配电电器：主要用于低压配电系统。刀开关、断路器、隔离开关、转换开关、熔断器等。 低压限制电器：主要用于电力拖动限制。接触器、继电器、限制器等。 低压主令电器：主要用于发送限制指令。按钮、主令开关、行程开关、万能转换开关等。 低压爱护电器：主要用于电路和电气设备爱护。熔断器、热继电器、检测继电器(I、V、n、T)、避雷器等。2. 电磁式低压电器电磁低压电器：基于电磁效应实现器件功能的低压电器。电磁效应：电磁在肯定条件下可能实现形式间转换。通电线圈能产生磁场，线圈中加上铁芯可使磁场增加：接触器、继电器；线圈切割磁场可产生感应电势：发电机、绝缘摇表。2.1. 电磁机构：衔铁：图铁心线圈短路环：磁通被分为大小相近、相位相关约900电角度的两相磁通，两相磁通不同时过零，使电磁吸力平坦，消退振动和噪音。2.2. 接触器 驱动装置，为执行机构供应能量，实现限制。手动配电装置也能实现执行机构的启停，但载流量大时需用特地器件通、断电路，以防电弧伤人。刀开关的电磁化器件。功能：大载流量回路的分、合。(主回路分、合)结构：线圈、铁芯、衔铁、触头、灭弧、互锁装置线圈：选型留意：电压等级(110V、220V、380V)；电压类型(直流、沟通)；吸合电压、释放电压。不能串联运用。触头：主触头(三极、四极、五极)、协助触头(开、闭)，故障排查；开、关触头行程时间。负荷类型(交、直流负载)灭弧装置：灭弧罩、灭弧栅符号：2.3. 继电器 通断限制回路，限制逻缉实现2.3.1. 通用继电器、中间继电器 电子型、电磁型结构：电磁机构(线圈、铁芯、衔铁)、触头(开、闭)：无灭弧装置；线圈：额定电压、吸合电压、释放电压。最小吸合电压80%Ue，最大脱扣电压为30%Ue分类：线圈电量：电压、电流；交、直流功能：电压、电流(过、欠)、时间、速度、中间、信号、相序应用留意：可作小容量功率器件的分断，开闭触点数量，电压型可并联、电流型可串联；线圈电压类型、等级符号：2.3.2. 时间继电器：电子型；直流电磁型；气囊型时间器：JS7系列。时间可调，类型可变换，变更铁芯安装方式可实现通电、断电延时型的变更。得电延时、断电延时；触点延时开、闭应用留意：1、得电、断电延时型选择2、瞬时、延时触点数量3、符号正确4、延时时间整定 5、触点容量图符：2.3.3. 热继电器功能：三相电机过载爱护，不能作短路爱护，有的能作缺相爱护。(电机启动特点)特点：反时限特性结构：发热元件应用留意：1、选用协助触头类型(开闭)2、额定电流选择、整定。3、复位2.4. 主令电器 限制指令发布2.4.1. 限制按纽 启、停、爱护、解锁、转换指令1常开1常闭至多常开多常闭；形式 自复位、手动复位、平安锁2.4.2. 行程开关(限位开关) 限制运行方向、行程长短 电子式接近开关(变更振荡电路参数)；光电开关(光放射、接收)直动式、滚轮式、微动式：应用留意：安装：牢靠动作、故障时防损坏；门限制时可考虑安两个：工作限位、极限限位；设计：协助触点容量和数量维护：触头机械损坏2.4.3. 转换开关 多组开关组合，以实现不同限制指令线路转换(本地/远程)、电压电流换相测量定位特征表：P35 图2-262.5. 熔断器 过流时分断电路主要参数： 熔化特性：熔化电流与熔化时间关系。反时限特性。P38图2-32 额定电压Ue：工作和熔断后能承受的电压 额定电流Ie(不断)：长期正常工作的电流 极限分断实力：Ue和功率因素下，能分断的最大电流 最小熔化电流 Ir(时熔断)熔断器选择： 一般熔断器、快速熔断器(半导体电力器件)； 爱护特性：过载爱护、短路爱护。短路电流大，需采纳高分断实力的熔断器； 熔断器额定电流、电压：照明、电热负载：等于或稍大于负载额定电流；单台电动机：Ire(1.5-2.5) Ie熔断器额定电压：线路电压 级间协作上级熔断器比下级熔断器在1-2级，以防越级熔断。2.6. 低压开关和低压断路器2.6.1. 低压刀开关塑壳刀开关：P41图2-34；2-35低压断路器(自动空气开关)：功能：配电、不频繁启动电机；过载、短路、过流、欠压、热继电器爱护类型：万能式低压断路器(框架式)：DW10、DW15，配电网络装置式低压断路器(塑壳式)：DZ5、DZ10、DZ20系列P43 图2-37低压断路器选择：额定电压、电流线路电压；极限通断实力线路最大短路电流欠电压脱扣电压=线路额定电压运用前进行整定，整定热脱扣器电流和电磁脱扣器电流(依据负载特性)电源上进下出(电源进线接至开关灭弧罩一侧)防止配电中出现越级跳闸3. 继电接触式低压限制系统电气系统分类：能量转换：高压输变电系统：发电，主干电网超高压、长距离电能传输凹凸压供配电系统：区域变电、配电110KV、35KV、10KV/380V限制：传动限制：电机：高、低压；交、直流；限制量：转速、力矩、伺服(跟踪位置)过程限制：温度、成份等工艺参数低压限制系统(逻缉限制)：基于电动机、电磁阀等电力执行元件和各种有触头电气元件的限制系统称为电气限制系统(继电器限制系统)。电气限制系统的实现基于各种电气限制线路。电气限制线路：将各种电气元件用导线按肯定方法和要求连接，以实现某种功能的线路。(用电气元件实现限制逻缉)。 3.1. 电气图为便于表达电气限制系统的功能、原理、结构、设计意图，以便利安装、调试、运用和维护，将电气系统的连接用图符的形式进行表达，这种图形文件称作电气图。3.1.1. 电气图分类：按实际工程选用或全用。系统图或框图：用符号或带注释的框概略表示系统或分系统的基本组成、相互关系及主要特征。插图：P59 2-1-1；2-1-2电气原理图(电路图)：用图形符号表示设备各元器件之间相互电气连接关系，表明设备工作原理。按工作依次用图形符号从上至下、从左至右排列，具体表示电路、设备或成套装置的全部组成和连接关系而不考虑其实安装位置和连接线规格、数量。用于具体说明设备工作原理、分析和计算电路特性和参数。插图：P60 2-1-2接线图：表示电气装置内部元件之间及各装置之间的电气连接关系。用于制作、安装及修理人员接线和检查。互连接线图：成套装置或设备的不同单元之间连接关系。单元接线图：成套装置或设备中一个结构单元内的各元件之间 的连接关系的接线图。端子接线图：成套设备装置或设备的端子以及接在端子上外部接线(必要时包括内部接线)的一种接线图。P61 2-1-5电气平面图:电气设备、装置和线路的平面布置图(预埋预留穿线管)，设备布置设备元件和材料表：成套设备、装置中各组成部分和相应数据的表格，用以表示各组成部分名称、型号、规格、和数量。可以置于图中，也可单列 一页电气图分类：原理图：阅读、分析。体现电路工作原理，反映各元件间相互接线关系，不反映各元件实际布置。 安装图：反映元件、导线的实际尺寸、布置位置、规格、数量、实际路由，3.1.2. 电气图特征 用图形符号表示各种电气元件 用文字符号进一步说明元件的名称、用途、主要特征、编号和有可能引起岐义的部分 采纳统一的图形符号、文字符号和标准画法进行绘制3.1.3. 电气限制原理图绘制原则： 电机、电气元件采纳国家统一的图形符号、文字符号表示； 主电路用粗实线绘制在图面的左侧或上方，协助电路用细实线绘制在图面的右侧或下方； 主电路、协助电路、元件，均应按功能布置，尽可能按动作依次排列(左右、上下) ；(多泵启动，各泵按启动依次左右排列；对应各元件按回路所属上下排列。) 原理图中，同一电路的不同部分(如线圈、触头)分散在图中不同位置、不同图纸中，要用同一文字符号来标明；同类的电气元件，用统一的文字符号表示，通过加下标或数字序号来区分是； 电气元件的可动部分在图中以自然状态画出；(自然状态是指各电气元件在没有通电和没有外力作用时的状态：接触器、继电器线圈未加电压；行程开关、按纽未被压合、压力开关等未过压动作。 原理图应尽可能削减线条、避开线条交叉。各线电气联接时，导线交叉处画一实心园点。在不引起岐义时可不画实心园点(T形交叉)。 依据图纸布置须要，可将图形符号旋转900，1800或450绘制。3.1.4. 电气限制线路图读图、分析方法： 识图是安装基础： 识图是故障排查的基础。只有充分理解线路逻缉才能对比故障现象发觉问题，处理问题； 识图是设计基础：识图方法：1、打算 了解工艺流程，将工艺动作与执行元件对应：横通道门控系统，要了解门与灯的工作关系，自动/手动状态现场按纽与PLC限制关系，开关门时停止的条件等；凹凸位水池限制中，凹凸位水泵启停条件，主、备泵切换条件和依次等。 了解执行元件：电机、电磁阀、电磁铁等 了解信号元件：压力、流量、温度、位移等2、 阅读电气图 识图依次：先主回路、后限制回路3.1.4.1. 主回路阅读：结合工艺过程，将工艺动作转化为电气执行元件动作及依次；阅读各执行元件的供电回路方式(是否有正反转)和线路器件(进线空开、熔断器、热继电器、接触器等，不必太关注型号、规格等，只了解功能)；3.1.4.2. 限制回路阅读：工艺过程分析主回路、执行器分析按限制指令依次、循环分析3.1.4.3. 读图实例 基本电路点动、自保持、互锁、正反转；触点竞争、协助触点数量、时间继电器应用 工程应用的电路分析照明限制电路风机限制电路门限制电路水泵限制电路软启动限制电路二、可编程序限制器4. 概念及工作原理4.1. 产生、发展、特点与继电器限制、计算机区分4.2. 分类、应用4.3. 工作原理运行方式、运行框图依次执行，集中输入输出方式。4.4. 结构、类型输入、输出硬件电路PLC柜接线图4.5. PLC内部器件5. 程序编制5.1. 基本指令5.2. 功能指令6. PLC限制系统设计6.1. 基本原则 全面满意系统功能需求： 系统简洁经济、便利修理； 平安、牢靠 为生产发展和工艺改进，留有容量和IO点裕量6.2. PLC系统设计的一般步骤6.2.1. 工艺流程分析分析系统整体结构，工艺流程，获得限制需求。6.2.2. PLC系统结构设计依据系统结构特点(限制的空间范围，各机组重要程度、困难程度，限制点类型)，确定限制系统结构形式。限制系统类型：PLC系统(单机型、分布型)、DCS系统、继电器限制系统；总线形式(线缆式、总线式、网络式)现实的限制方式：主PLC、从PLC、远程IO、本地继电器限制系统。用主PLC实现工艺动作协调，从PLC实现各分别设备群限制，本地继电器系统实现单机设备工作、爱护。6.2.3. 确定IO限制点、功能模块类型及数量输入点：依据指令器件和信号采集设备确定模块类型和输入点数量。指令信号器件：按纽、开关、极限开关： DI数码输入设备：10、16数字键盘，BCD拔码开关： DI高速输入设备：旋转编码器： 高速DI模拟量输入设备：指令电位器、测量值 AI输出点：依据执行元件、信号发布元件、指令给定器件确定模块类型和输出点数量。执行元件：电机、电磁阀、电热器等对应中间继电器。DO信号发布元件：信号灯、7段数码管、BCD码 DO 指令给定器件：指令电位器 DI 脉冲序列输出 高速DO特别模块：通信模块：总线、串行、网络专用功能模块：温度模块(干脆接热电偶、热电阻)；伺服限制；编码器IO模块 ：远程IO；高速计数、输出模块；模拟量模块；数量确定：依据系统特点，预留置冗余点。6.2.4. PLC系统结构设计 选定PLC型号、数量；主机、附属设备 选定各PLC模块数量； 选定机架、扩展机架、远程机架型号、数量； 核算电源容量 外围硬件、接口电路设计受PLC输入输出模块容量和输入信号电特征限制，需设计接口电路以保证系统正常工作。输入电路：AC，DC：电压等级、外协助电源及极性输出电路：继电器型输出、中间继电器放大、双向可限制硅形输出正常工作状态、手动、检修状态的指令发布依次依次：操作方式(手自动、连续、单周期、单步)执行器的动作条件、爱护连锁、动作依次、动作变更切换条件(行程开关、计数到位、指标超限、人工干预等)爱护器件：快熔保险、RS滤波器、隔离变压器等6.2.5. 程序设计设计语言：梯形图、语句表、逻缉图梯形图源于继电器限制系统，采纳梯形图编程可以理解为继电器限制系统的电子化，并且更便利(不受触点限制)，但要留意其他循环扫描和采纳中采集输出的特点。简洁限制系统：依据工艺依次，逐出口中设计主回路限制线路；困难限制系统：依据工艺依次绘制流程图，按功能块逐块设计。6.2.6. 程序调试 保证设备、人身平安：将旋转、大功率负载拆除，空载运行系统； 检验各输入设备输入正常(模拟动作)，紧急按纽工作正常。 单动各输出点，保证旋转电机旋转方向正确，其他执行元件正常。 依次执行程序，发觉处理问题，修改程序。