工业控制及自动化仪表基础知识

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,*,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,*,工业控制及自动化仪表基础知识,英达康 华志斌,主要内容,常用控制电器,继电器接触器控制系统的设计原则,继电器接触器控制线路设计中应注意的问题,PLC简介（构成、特点、应用领域）,PLC与其他工业控制系统的比较,电动单元组合仪表简介,检测仪表,调节器,执行器和防爆栅,DCS简述,常用控制电器,接触器,继电器,主令电器,保护电器和组合电器,接触器,适于频繁地接通和分断主电路或大容量控制电，主要用于控制电动机，也可用于控制其它电力负荷。,按工作原理分为电磁式、气动式和液压式，这里主要介绍电磁式接触器。,电磁式接触器的主要组成部分：触头系统、电磁系统、灭弧装置、支架和外壳。,按主回路接通和分断的负载电流的性质，分为直流接触器和交流接触器。,交流接触器,主回路分断和接通交流负载，控制线圈可以是交流或直流，通常交流接触器的控制线圈为交流线圈。,交流接触器分断交流负载，灭弧装置相对简单，当使用交流线圈时线圈铁心象变压器一样为减少涡流损耗由硅钢片叠压而成，由于线圈电磁力发生波动，通常噪声较大。由于励磁电流与励磁线圈的电抗相关，而电抗又与磁路的气隙大小有关，所以接触面不平或污损将会增大励磁电流，增大接触器温升甚至烧毁交流接触器。,直流接触器,主回路分断和接通直流负载，控制线圈可以是交流或直流，通常交流接触器的控制线圈为直流线圈。,交流接触器分断直流负载，灭弧装置相对复杂，当使用直流励磁线圈时线圈铁心通常由整块软铁构成成，由于线圈电磁力稳定，通常噪声较小。由于励磁线圈电感大，在断开励磁线圈时将产生较高的感应电势，因此要注意线圈的绝缘和能量泻放。,接触器主要技术参数,额定工作电压（主触头的额定电压）,额定工作电流（主触头的额定电流）,电磁铁线圈的额定电压,额定操作频率,触头数目（主触头和辅助触头）,接通和分断能力,继电器,继电器是根据某种物理量的变化来改变其触点状态的控制元件。,当继电器的输入电压、电流和频率等电量或温度、压力和转速等非电量达到规定值时，继电器的触点便接通或分断所控制或保护的电路。,继电器一般由输入感测机构和输出执行机构两部分组成，前者用以反映输入量的高低，后者用以接通或切断电路。,常用继电器种类,电压继电器,电流继电器,时间继电器,热继电器,中间继电器,主令电器,主令电器是按一定生产工艺要求发出控制命令的操纵电器，用以闭合或断开接触器、继电器等电器的线圈回路，以实现对生产机械的控制。在控制电路中由于它是一种专门发布命令的电器，故称为主令电器。不允许使用主令电器分合主回路。,常见的主令电器有：控制按钮、万能转换开关、主令控制器、行程开关,保护电器和,组,组合电器,熔断器：又,称,称保险丝，,起,起短路保护,作,作用,自动开关：,又,又称空开，,有,有过载、短,路,路、欠压保,护,护作用，可,用,用于不频繁,启,启动的电机,控,控制。,磁力启动器,：,：是一种组,合,合电器，由,接,接触器、隔,离,离开关、熔,断,断器、热继,电,电器和按钮,等,等组合而成,。,。,什么是隔离,开,开关？,继电器接,触,触器控制系,统,统的设计原,则,则,正确地设计,控,控制线路,功能正确，,在,在最大限度,满,满足设备对,电,电气控制线,路,路要求的前,提,提下，力求,控,控制线路简,单,单、布局合,理,理，器件选,型,型正确并便,于,于操作和维,修,修。,设置必要的,保,保护,除基本的短,路,路、过载、,欠,欠压保护外,，,，应根据实,际,际情况配置,必,必要的保护,，,，保证系统,安,安全可靠。,但,但不是保护,越,越齐全越好,，,，因为保护,越,越多，线路,越,越复杂，故,障,障几率越多,，,，有可能降,低,低系统的可,靠,靠性。,正确选择电,器,器设备,选型时要考,虑,虑工作方式,、,、线路电压,和,和电流等级,，,，考虑触点,的,的断弧容量,（,（双触点串,联,联可提高断,弧,弧能力），,辅,辅助触点的,数,数量等。,故障安全原,则,则,当系统中出,现,现设备损坏,或,或故障时，,不,不能发生误,操,操作和故障,的,的扩大。,例：操纵制,动,动器的电磁,铁,铁,表示合闸状,态,态的指示灯,急停开关、,拉,拉绳开断的,状,状态选取,保证控制线,路,路的可靠和,安,安全,正确连接电,器,器的触头,正确连接电,器,器的线圈,设计中要注,意,意的问题,控制电源一,端,端接地时应,防,防止发生意,外,外,KM,KM,防止出现寄,生,生回路,KM1,KM2,KM2,KM1,防止出现寄,生,生回路,L2,L1,KM1,KM2,防止电气元,件,件触点“竞,争,争”,“先断后合,型,型”、“先,合,合后断型”,继电器触头,的,的分断合接,通,通能力,触点并联的,作,作用、,电器连锁和,机,机械连锁,控制电路是,否,否跳闸：,控制电路由,于,于电源等原,因,因断电或控,制,制器死机时,，,，是否发出,主,主机跳闸的,命,命令，要根,据,据具体系统,设,设计，一般,要,要求控制电,路,路重新启动,时,时不影响主,系,系统的运行,。,。,尽量减少触,点,点数目,尽量缩短连,接,接导线的数,量,量和长度,控制线路在,工,工作时，除,必,必要的电气,元,元件需通电,外,外，其余电,器,器尽量不长,期,期通电，以,延,延长电气元,件,件的寿命和,节,节约电能及,减,减少发热,采用标准件,，,，尽可能选,用,用相同型号,的,的元件,尽量使用标,准,准的、常用,的,的或经过实,际,际考验过的,线,线路和环节,控制线路力,求,求简单、经,济,济,短路保护（,空,空开有短路,和,和过载保护,的,的作用）,过电流保护,（,（,电机保护一,种,种，常用继,电,电器完成,）,过载保护（,热,热继电器）,失压保护（,防,防止电源电,压,压恢复时电,机,机自行启动,，,，典型的启,保,保停电路）,欠压保护（,电,电压继电器,）,）,对电机的基,本,本保护，如,过,过载保护、,端,端相保护、,短,短路保护等,，,，一般在一,个,个保护装置,中,中完成,完善的保护,环,环节,PLC简介,（,（构成、特,点,点、应用领,域,域）,国际电工协,会,会（IEC,）,）定义：可,编,编程控制器,是,是一种数字,运,运算操作的,电,电子系统，,专,专为在工业,环,环境下应用,而,而设计。它,采,采用可编程,的,的存储器，,用,用来在其内,部,部存储执行,逻,逻辑运算、,顺,顺序控制、,定,定时、计数,和,和算术运算,等,等操作的命,令,令，并通过,数,数字式和模,拟,拟式的输入,和,和输出，控,制,制各种类型,的,的机械或生,产,产过程。可,编,编程控制器,及,及其有关设,备,备，都应按,易,易于与工业,控,控制系统联,成,成一个整体,，,，易于扩充,功,功能的原则,而,而设计。,68年GM,公,公司提出10条技术指,标,标在社会上,公,公开招标，69年DEC根据要求,研,研制出第一,台,台PLC并,中,中标。,构成,可编程控制,器,器,存储器,CPU模块,输入模块,输出模块,编程器,辅助触点,限位开关,按,钮,钮,电,源,源,接触器,电磁阀,指示灯,电 源,特点,可靠性高，,抗,抗干扰能力,强,强,配套齐全，,功,功能完善，,适,适用性强,易学易用，,深,深受工程技,术,术人员欢迎,系统的设计,、,、建造工作,量,量小，维护,方,方便，容易,改,改造,体积小，重,量,量轻，能耗,低,低,应用领域,开关量逻辑,控,控制（顺序,控,控制）,闭,环,环,过,过,程,程,控,控,制,制,位,置,置,控,控,制,制,监,控,控,系,系,统,统,分,布,布,控,控,制,制,系,系,统,统,PLC,与,与,其,其,他,他,工,工,业,业,控,控,制,制,系,系,统,统,的,的,比,比,较,较,与,继,继,电,电,器,器,控,控,制,制,的,的,比,比,较,较,与,个,个,人,人,计,计,算,算,机,机,控,控,制,制,的,的,比,比,较,较,与,单,单,板,板,机,机,控,控,制,制,的,的,比,比,较,较,与DCS,控,控,制,制,的,的,比,比,较,较,与,继,继,电,电,器,器,控,控,制,制,的,的,比,比,较,较,控,制,制,逻,逻,辑,辑,（,（,硬,硬,接,接,线,线,与,与,软,软,接,接,线,线,）,）,工,作,作,方,方,式,式,（,（,硬,硬,接,接,线,线,全,全,联,联,动,动,和,和,顺,顺,序,序,扫,扫,描,描,）,）,控,制,制,速,速,度,度,时,间,间,控,控,制,制,技,术,术,控,控,制,制,设,计,计,、,、,施,施,工,工,和,和,改,改,造,造,可,靠,靠,性,性,和,和,可,可,维,维,护,护,性,性,价,格,格,与,个,个,人,人,计,计,算,算,机,机,控,控,制,制,的,的,比,比,较,较,本,质,质,上,上,个,个,人,人,计,计,算,算,机,机,和,和PLC,是,是,面,面,向,向,不,不,同,同,应,应,用,用,领,领,域,域,的,的,计,计,算,算,机,机,系,系,统,统,。,。,个,个,人,人,计,计,算,算,机,机,的,的,最,最,大,大,特,特,征,征,是,是,运,运,算,算,速,速,度,度,快,快,，,，,功,功,能,能,强,强,，,，,应,应,用,用,范,范,围,围,广,广,。,。,如,如,果,果,采,采,用,用PC,作,作,为,为,某,某,一,一,设,设,备,备,的,的,控,控,制,制,器,器,，,，,就,就,必,必,须,须,根,根,据,据,实,实,际,际,需,需,要,要,考,考,虑,虑,抗,抗,干,干,扰,扰,问,问,题,题,和,和,硬,硬,件,件,及,及,软,软,件,件,设,设,计,计,，,，,以,以,适,适,应,应,设,设,备,备,控,控,制,制,的,的,需,需,要,要,。,。,这,这,样,样,就,就,势,势,必,必,把,把,通,通,用,用,的,的PC,转,转,化,化,为,为,具,具,有,有,特,特,殊,殊,功,功,能,能,的,的,控,控,制,制,器,器,而,而,称,称,为,为,一,一,台,台,专,专,用,用,机,机,。,。,所,以,以,，,，,本,本,质,质,上,上PLC,就,就,是,是,一,一,种,种,用,用,于,于,工,工,业,业,自,自,动,动,化,化,控,控,制,制,的,的,专,专,用,用,微,微,机,机,控,控,制,制,系,系,统,统,，,，,结,结,构,构,简,简,单,单,，,，,抗,抗,干,干,扰,扰,能,能,力,力,强,强,，,，,价,价,格,格,也,也,比,比,一,一,般,般,微,微,机,机,系,系,统,统,低,低,。,。,与,单,单,板,板,计,计,算,算,机,机,控,控,制,制,的,的,比,比,较,较,单,板,板,机,机,不,不,如,如PLC,掌,掌,握,握,单,板,板,机,机,不,不,如,如PLC,简,简,单,单,PLC,不,不,如,如,单,单,板,板,机,机,灵,灵,活,活,单,板,板,机,机,不,不,如,如PLC,可,可,靠,靠,（,（,？,？,）,）,与DCS,控,控,制,制,的,的,比,比,较,较,PLC,是,是,由,由,继,继,电,电,器,器,控,控,制,制,逻,逻,辑,辑,发,发,展,展,而,而,来,来,的,的,，,，,集,集,散,散,控,控,制,制,系,系,统,统,是,是,由,由,回,回,路,路,仪,仪,表,表,控,控,制,制,发,发,展,展,而,而,来,来,的,的,。,。,二,二,者,者,的,的,发,发,展,展,均,均,都,都,是,是,计,计,算,算,机,机,控,控,制,制,技,技,术,术,发,发,展,展,的,的,直,直,接,接,体,体,现,现