电气控制与PLC教学课件PPT.ppt

电气控制与plc,教师：曹薇 联系方式邮箱：779578299,考核方式,1、考核方式：闭卷考试 2、期末总成绩=试卷成绩*70%+平时成绩*30% 3、平时成绩：上课到勤、作业、实验等。,课程安排,第1章 常用低压电器（2学时） 第2章 基本电气控制电路（6学时） 第3章 可编程序控制器概述（2学时） 第4章 s7-200.plc的系统配置与接口模块（2学时） 第5章 s7-200.plc的基本指令及程序设计（6学时） 第6章 s7-200.plc的功能指令及使用（4学时） 第7章 plc控制系统设计与应用实例（4学时） 第8章 plc的通信及网络（4学时）,绪论课程性质,性质：实用性很强的专业课。 主要内容：以电动机或其它执行电器为控制对象，研究电气控制和可编程序控制器系统的原理和应用，以及电气控制系统的设计方法。 电气控制与plc是综合了继电接触控制、计算机技术、自动控制技术和通信技术的一门应用极为广泛的技术。,绪论,一电气控制技术的发展概况 1. 拖动方式,绪论,2. 控制系统,绪论,plc= programmable logic controller， 可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（programmable logic controller,plc），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器。,绪论,继电器电气控制与plc电气控制系统的区别：继电器控制逻辑由继电器硬件连线组成，plc控制逻辑由用户程序组成。,绪论plc应用领域,plc在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应 用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、 交通等行业。经验表明， 80 以上的工业控制可以使用plc来完成。 在日本，凡8个以上中间继电器组成的控制系统都已采用plc来取代。,绪论课程要求,1.熟悉常用低压电器的结构原理、用途及型号、能正确使用和选用； 2.熟练掌握电气控制的基本环节，具备阅读和分析电气控制线路的能力； 3.能设计简单的电气控制线路，较好地掌握电气控制电路的简单设计法； 4.了解电气控制电路分析的方法和步骤，熟悉典型生产设备电气控制线路的工作原理。 5.了解plc的网络和通信原理。,开始第一章啦,第1章 常用低压电器,第1章 常用低压电器,1.1 低压电器的定义、分类 1.2 电磁式电器的组成与工作原理 1.3 接触器 1.4 继电器 1.5 主令电器 1.6 信号电器 1.7 开关电器 1.8 熔断器 1.9 电磁执行器件,图1-0 常用低压控制电器,1.1 低压电器的定义、分类,1.按用途和控制对象分 2.按动作方式分 3.按工作原理分,低压配电电器 低压控制电器,自动电器 手动电器,电磁式电器 非电量控制电器,图1-1 常用低压电器的分类,1.电磁机构的结构形式及工作原理,衔铁沿棱角转动的拍合式 衔铁沿轴转动的拍合式 衔铁作直线运动的双e形直动式,电磁机构的结构形式,图1-3 电磁式电器的工作原理示意图 1铁心 2电磁线圈 3衔铁 4静触点 5动触点 6触点弹簧 7释放弹簧 气隙,电磁机构的工作原理,1.2.2 触点系统,1.触点的接触形式(分点接触、线接触、面接触) 2.触点的分类（桥式触点和指形触点）,1.2.3 灭弧系统,常用的灭弧方法 (1)电动力灭弧 (2)栅片灭弧 (3)灭弧罩 (4)窄缝灭弧 (5)磁吹灭弧,1.3 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。,电磁接触器结构示意图,静铁心,线 圈,主触点,常闭辅助触点,常开辅助触点,灭弧罩,动铁心,弹 簧,1 结构与工作原理,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。,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,电磁接触器结构示意图,交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。,直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。,接触器的分类,动画演示（接触器）,常用接触器图片,3.图形符号及文字标注,图形符号及文字标注,线圈,常开主触点,常闭辅助触点,常开辅助触点,1.4 继电器,常用继电器,电流继电器,电压继电器,中间继电器,固态继电器,热继电器,时间继电器,速度继电器,继电器综述,根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器,电流继电器,当电路发生短路及过流时立即将电路切断,当电路电流过低时立即将电路切断,过电流继电器：,欠电流继电器：, 线圈电流 整定电流时，继电器吸合, 线圈电流 整定电流时，继电器释放,整定电流时,线圈电流,继电器不动作,整定电流时,继电器才动作,线圈电流,原理,线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。,1电磁式继电器,欠电流继电器,过电流继电器,电压继电器：,过电压继电器：线圈电压正常时不产生吸合，过电压是衔铁吸合。,欠电压继电器：线圈电压正常时衔铁吸合，欠电压时衔铁释放。,图形符号,线圈并联在电路中，匝数多，导线细,根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器,本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。,作用：,电动机额定电流不超过5a的电气控制系统，可代替接触器。,中间继电器：,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：,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。,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。,2.时间继电器：,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 种类：空气阻尼式、电动式、电子式,动画演示（通电延时时间继电器）,动画演示（断电延时时间继电器）,1）文字符号：,2）图形符号：,通电延时型：,断电延时型：,常闭,瞬动触头,常开,延时触头,常开,常闭,线圈,常闭,瞬动触头,常开,延时触头,常开,常闭,线圈,kt,空气阻尼式时间继电器（js7系列）,晶体管式时间继电器（js14）,数字式时间继电器（jss14）,jr36,jr28,jr20,热元件,常闭触头,常开触头,3.热继电器：,作用: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.,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。,双金属片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。,动画演示（热继电器）,热继电器使用中应注意的问题,热继电器尽管选用得当，但使用不当时也会造成对电动机过载保护的不可靠，因此，必须正确使用热继电器。,图1-10 热继电器的保护特性与电动机过载特性的合理匹配 1热继电器的保护特性 2电动机过载特性性,3.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。,图1-13 速度继电器的图形符号及文字标注 a)与电动机同轴联接的转子 b)动合触点 c)动断触点,速度继电器图符及文字标注,动画演示,4.固态继电器：,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。,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。,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。,缺点：过载能力低，易受温度和辐射影响，通断阻抗比小。,由固体半导体元件组成的无触点开关器件。,控制按钮,1.5 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。,分类：,接近开关,行程开关,万能转换开关,1.按钮开关,常用按钮图片,结构、符号、名称,常态：,“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。,按钮开关颜色规定,注意事项,“停止”和“急停”按钮必须是红色。,“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。,“启动”按钮的颜色是绿色。,按下：,常闭（动断）触点闭合， 常开（动合）触点断开。,常闭（动断）触点断开， 常开（动合）触点闭合。,动画演示(按钮),常闭触点,sq,符号,常开触点,1.5.2.行程开关,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装置。,一、定义：,常用机械式接近开关图片,1.5.3. 接近开关,类型：高频振荡型、霍尔效应型、电容型、超声波型等。,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。,参数：动作距离、重复精度、操作频率及复位行程等。,常用接近开关图片,电气结构的非接触式行程开关（接近开关）,接近开关图片,作用距离从几厘米到几十米不等。,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。,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。,光电结构的非接触式行程开关（光电开关）,万能转换开关：qs,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。 具有多个档位、多段式的能够控制多回路的主令电器。,1.5.4万能转换开关,qs 转换开关触点通断展开图,万能转换开关图形符号及位置符号,纵向虚线表示手柄位置，图中有三个位置、0、 横向圆圈表示触点对数，图中有6对触点 纵横交叉处圆黑点为手柄在此位置对应的触点接通 位：1、4、6触点通 0位：2、3、5触点通 位：3、4、5触点通,转换开关触点通断表,纵向表示手柄位置，表中有三个位置、0、； 横向为触点对数，图中有6对； 为手柄在此位置接通的触点 位：1、4、6触点通 0位：2、3、5触点通 位：3、4、5触点通,1.6 信号电器,指示灯的颜色及其含义,1.7 开关电器,1.7.1 刀开关,1.7.2 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。 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。,一旦发生过载或短路时,过流脱钩器将吸合而顶开锁钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。,m 3,主触点,弹簧,连杆装置,锁钩,一旦发生过载或短路时,过流脱钩器将吸合而顶开锁钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。,m 3,主触点,弹簧,连杆装置,锁钩,m 3,主触点,弹簧,连杆装置,一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。,m 3,主触点,弹簧,连杆装置,一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。,万能式低压断路器结构图,1.8 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。,外壳：安装熔体。,熔体：熔断器的核心，