PLC电气控制技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,PLC,电气控制技术,第一章 常用低压电器,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。,250,A,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,CJ,20,/,交流 设计 额定电流 用,K,表示矿用 额定工作电压(03380,V) TH(,湿热带产品),接触器 序号 (,AC3，380V),启动器的接触器 (06660,V；111140V),CZ,16,/,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,x,1,/,x,2,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,x,2,：,继电器吸合值,x,1,：,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(110350),I,N,，,直流为(70300),I,N,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(3050),I,N,释放电流为(1020),I,N,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(105120),U,N,欠电流继电器：,吸合电压调整范围为(3050),U,N,释放电压调整范围为(720),U,N,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5,A,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0.4180,s,和0.460,s,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120,r/min，,复位转速约在100,r/min,以下。,工作时，允许的转速高达10003600,r/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,I,fN,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1.6:1。,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,I,fN,I,1,，,式中,I,fN,为熔体的额定电流，,I,1,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,I,fN,(1.52.5),I,N,，,式中，,I,N,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,I,fN,(1.52.5),I,Nmax,+,I,N,，,式中：,I,Nmax,为容量最大的一台电动机的额定电流，,I,N,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,/,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。,DZ,20,/,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,/,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,LW515,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。,