PLC第一章.ppt

1 1 衔铁2 铁心3 线圈4 短路环交流电磁铁的短路环 返回 工厂电器与PLC原理 电器控制系统 返回接触器的出头系统 返回开关电器 返回热热继电器 4 1 控制方法 2 控制功能 4 控制原理 可编程逻辑控制器 PLC 手动 自动 简单 复杂 继电接触式 计算机软控制 计算机辅助设计 制造技术 CAD CAM 现场总线控制系统 FCS 等 一 电气控制技术的发展 绪论 3 操作方式 笨重 轻巧 5 2 掌握阅读和分析电气控制线路的能力 能设计简单的控制线路 3 熟悉可编程序控制器的工作原理 4 掌握可编程序控制器的编程方法 5 了解可编程序控制器的网络和通信原理 1 熟悉常用控制电器的工作原理和用途 二 本课程的内容和任务 绪论 6 本章主要内容 第一节电器的基本知识 第二节接触器 第三节继电器 第四节开关电器 第五节熔断器 第六节主令电器 第一章电气控制系统的常用器件 7 任何一种电器控制系统均由三部分组成 输入部分 逻辑部分 输出部分 1 输入部分 由各类按钮开关 行程开关 接近开关 转换开关等主令电器构成 主令电器 自动控制系统中用于发送控制指令的电器 2 逻辑部分 由各种继电器及其触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路 继电器 一种根据某种输入信号 接通或断开控制电路 实现自动控制和保护电力拖动装置的自动电器 第一节电器的基本知识 返回 第一章电气控制系统的常用器件 8 接触器 是一种用来频繁接通或断开交 直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器 是一种依靠电磁力的作用使触头闭合或分离来接通和断开电动机电路的自动电器 3 输出部分 由各种电磁阀线圈 接通电动机的各种接触器和信号指示灯等执行电器构成 第一节电器的基本知识 返回 第一章电气控制系统的常用器件 9 二 分类 1 按工作电压等级 低压电器 交1200V 直流1500V以下高压电器 交1200V 直流1500V以上 2 按动作原理 手动电器 需人工直接操作才能完成指令自动电器 按照电或非电的信号自动完成指令 第一节电器的基本知识 返回 一 定义 电器是自动或手动接通和断开电路 能实现对电路或非电对象切换 保护 检测 变换和调节目的的电工器械 第一章电气控制系统的常用器件 10 3 按用途 控制电器 用于各种控制电路和控制系统主令电器 用于自动控制系统中发送控制指令保护电器 用于保护电路及用电设备配电电器 用于电能的输送和分配执行电器 用于完成某种动作或传动功能 4 按工作原理 电磁式电器 依据电磁感应原理工作非电量控制电器 靠外力或某种非电物理量的变化而动作 第一节电器的基本知识 返回 第一章电气控制系统的常用器件 11 主要组成部分 感测部分 电磁机构 执行部分 触头系统 三 电磁式低压电器的基本结构和工作原理 第一节电器的基本知识 返回 第一章电器控制系统常用器件 保护部分 灭弧装置 一 触头系统 工作原理 吸引线圈通入电流后 产生磁场 磁通经铁心 衔铁和工作气隙形成闭合回路 产生电磁吸力 衔铁即被吸向铁心 如 图 作用 电器的执行部分 用于通断电路 12 3 铁心 直流电磁铁的铁心交流电磁铁的铁心 第一节电器的基本知识 返回 二 电磁机构 作用 将电磁能量 机械能量 触头动作 接通或分断电路 组成 吸引线圈 铁心 衔铁等 1 常用的磁路结构 三种 2 吸引线圈 将电能转换成磁场能量 触头结构 接触形式 常用的有三种形式 第一章电气控制系统的常用器件 13 三 电磁吸引力特性外加电压值一定时 电磁吸力F随衔铁与铁心间气隙 变化的关系 1 直流电磁铁 直流电磁铁吸引线圈通入的是恒稳电流 电磁吸引力为恒定值 2 交流电磁铁 交流电磁铁吸引线圈通入的是交变电流 电磁吸引力的大小也是时刻变化的 当FoFr时 衔铁又被吸合 Fo 电磁吸力的平均值 Fr 复位弹簧反作用力 第一节电器的基本知识 返回 第一章电气控制系统的常用器件 14 四 交流电磁机构中短路环的作用 如图 引入短路环 消除振动和噪声 五 电弧的产生及灭弧方法 1 电弧的产生 2 危害 3 灭弧方法和装置用途 用于熄灭触头分断负载电流时产生的电弧 第一节电器的基本知识 返回 第一章电气控制系统的常用器件 15 电弧种类 交流电弧和直流电弧交流电弧存在交流过零点 电弧易熄灭重燃条件 150 250V灭弧原理 迅速拉长电弧 冷却和去游离法 第一章电气控制系统的常用器件 第一节电器的基本知识 16 灭弧方法 多断点弧法 利用弹性力 迅速拉长电弧如 桥式灭弧法 灭弧罩 分割各路电弧 并有冷却作用 如 纵缝陶土灭弧罩 栅片灭弧法 金属栅片分割电弧 如 灭弧栅 磁吹灭弧法 电磁吸力的作用下迅速拉长电弧使用于熄灭直流电弧 第一章电气控制系统的常用器件 第一节电器的基本知识 17 第一章电气控制系统的常用器件 第一节电器的基本知识 六 电磁式电器工作原理的实质 18 第一章电气控制系统的常用器件 第二节接触器 接触器 用于频繁接通或断开交直流主电路或大容量电路的控制电器 用途 控制电动机的启动 反转 制动和调速等 具有低电压释放功能 具有比工作电流大数倍乃至十几倍的接通和分断能力 但不能分断短路电流 分类 主触点电流种类 交流接触器和直流接触器 驱动力 电磁式 气动式和液压式 主触点对数 即主触点的对数 单极式 双极式和三极式等等 19 第二节接触器 一 交流接触器 常用于远距离接通和分断交流电路 以及频繁起动和控制交流电动机 1 接触器结构 1 电磁机构 线圈 动铁心 衔铁 静铁心 2 触头系统 主触头 辅助触头 3 灭弧装置 主触头额定电流在10A上的接触器 4 其他部件 释放弹簧 触点弹簧 支架 底座 返回 第一章电气控制系统的常用器件 20 2 工作原理 二 直流接触器 结构和工作原理与交流接触器基本相同 仅在电磁机构方面不同 主要用于远距离控制直流电路以及频繁操作的直流电动机 第二节接触器 三 接触器的应用 1 技术参数 1 铭牌型号 2 额定电压 接触器主触点的额定电压 返回 第一章电气控制系统的常用器件 3 简单的接触器控制 21 3 额定电流 接触器主触点的额定电流 4 线圈的额定电压 5 接通和分断能力 可靠的接通和分断的电流 6 额定操作频率 7 接触器的图形和文字符号 2 接触器的选择 1 类型的确定 2 选择触头的额定电压 主触头电压 线圈电压和控制电路的电压类型和等级相同 第二节接触器 3 选择主触头的额定电流 主触头的电流等级与所控制的负载相当 返回 第一章电气控制系统的常用器件 22 如负载是电动机 其额定电流 可按下式推算 即 式中IN 电动机额定电流 单位为A UN 电动机额定电压 单位为V PN 电动机额定功率 单位为kW Cos 功率因数 电动机效率 第二节接触器 返回 第一章电气控制系统的常用器件 23 举例 CJ20交流接触器 2 技术规格与型号表示法 1 结构图 3 主要技术参数及可控制电动机最大功率 第二节接触器 返回 第一章电气控制系统的常用器件 4 常用接触器 5接触器常见故障 24 第三节继电器 继电器 根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路 实现远距离控制和保护的自动控制电器 按输入信号 电压继电器 电流继电器 时间继电器 温度继电器 速度继电器 压力继电器 按工作原理 电磁式继电器 感应式继电器 电动式继电器 电子式继电器 热继电器 按输出形式 有触点和无触点 按产品用途 控制用和保护用继电器 返回 第一章电气控制系统的常用器件 25 第三节继电器 一 电磁式继电器 电磁式继电器结构图 不同点 继电器可以对各种输入量的变化作出反应 而接触器只在一定的电压信号下动作 继电器用于切换小电流的控制和保护 无灭弧装置而接触器用来控制大电流电路 电磁式继电器可分 电流 电压 中间和时间继器 1 电磁式电流继电器线圈与被控制电路串联 以反映电路电流的变化 有欠电流和过电流两种 返回 匝数少 导线粗 阻抗小 第一章电气控制系统的常用器件 结构与工作原理和接触器基本相同 26 第三节继电器 欠电流继电器 I 电路正常时 衔铁吸合 常开闭合 常闭打开 当电流低于释放电流时 继电器衔铁释放 过电流继电器 I 电路正常时不动作 当工作电流超过吸合电流时 继电器衔铁动作 图形和文字符号 KF 2 电磁式电压继电器线圈与被控制电路并联 以反映电路电压的变化 根据动作电压的大小有过电压 欠电压之分 在电力拖动系统中起电压保护和控制作用 图形和符号 KF 返回 匝数多 导线细 阻抗大 第一章电气控制系统的常用器件 27 3 电磁式中间继电器 图形和符号 KF 分类 交流 直流 电子电路常用 结构 电磁结构 电压线圈 触头系统 用途 增加控制点数或信号放大 吸引线圈的电压等级 交流 12 36 127 220 380直流 5 6 9 12 18 24 36 48 60 110 第三节继电器 返回 常用中间继电器和小型继电器外形 第一章电气控制系统的常用器件 28 二 热继电器 1 结构和工作原理 热继电器是依靠电流通过发热元件时所产生的热 使双金属片受热弯曲而推动机构动作的一种电器 主要用于电动机的过载 断相及电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制 主要结构 热元件 触头 动作机构 整定装置 复位装置 动作过程 由双金属片的变形 通过导板 分断触点 热元件 串接于定子绕组中 双金属片 感测元件 触头 常闭 常开 第三节继电器 返回 第一章电气控制系统的常用器件 29 复位 故障排除后 手动复位整定 通常整定在电动机的额定电流上 2 电动机的过载特性和热继电器的保护特性及其配合3 图形和文字符号 BB4 在电路图中作用 第三节继电器 返回 4 用途 用于三相交流异步电动机 笼型 的长期过载保护 含断相保护 5 参数 额定电流 额定电压 相数及整定电流范围6 常用的热继电器及其他控制器 第一章电气控制系统的常用器件 30 第三节继电器 热继电器的选用与使用注意事项 热继电器有单相 二相及三相式 其中三相式还分为有断相保护和无断相保护的 热继电器的额定电流 实则为热元件额定电流 原则上按电动机的额定电流选取 但对过载能力较差的电动机 若起动条件允许 可按其额定电流的60 80 选取 Y联接 可选二相或三相结构的热继电器 接法 应选带断相保护的三相结构的热继电器 热继电器不宜于重载频繁启动的电机 不能作为短路保护 第一章电气控制系统的常用器件 31 时间继电器分为 电磁式 空气阻尼式 电动式 电子式等 1 电磁式时间继电器结构和原理铁心上有铜套 延时 断电延时 5S 三 时间继电器 利用电磁原理或机械动作原理实现触头延时接通或断开的自动控制电器 用于控制动作时间 时间继电器的延时方式 通电延时和断电延时 2 空气阻尼式时间继电器 以JS7 A系列为例 优点 结构简单 寿命长 价格低 还附有不延时的触点 缺点 准确度 延时误差大 第三节继电器 返回 第一章电气控制系统的常用器件 3 图形和符号 型号举例 32 第三节继电器 四 速度继电器 BS 速度继电器是一种当转速达到规定值时而动作的继电器 常用于异步电动机按速度原则控制的反接制动中 用途 检测转速的过零点 多用于反接制动时 切除反相序电源 结构 转子 永磁铁 定子 笼型空心绕组 能转动一定角度 触头原理示意图原理 电磁感应与鼠笼式异步机相似 转动时 笼型绕组感生电势 形成电流后受力而摆动 摆锤拨动触头系统工作 停转时 小于某一转数 摆锤垂立 触头复位 型号 JY1 复位转速100r min JFZ0 第一章电气控制系统的常用器件 图形和文字符号 33 五 温度继电器 以JW2系列温度继电器为例 温度继电器是指当外界温度达到规定值时即行动作的继电器 可分为两种类型 双金属片式和热敏电阻式温度继电器 第三节继电器 返回 第一章电气控制系统的常用器件 六 固态继电器 SSR 构成 由电力开关器件组成 由输入信号电压 控制输出电子器件导通 用途 为无触点继电器 无火花 广泛应用在数字电路和计控系统 分类 交流输出和直流输出两大类 AC SSR DC SSR 分别用来通断交 直流负载 工作原理 34 第三节继电器 常用型号 JGX F系列 电流有10 80A的8种规格 主要参数 输入信号电压范围输出额定电压 电流耐压强度固态继电器外形结构 第一章电气控制系统的常用器件 优点 高寿命 高可靠 灵敏度高 控制功率小 转换速度快 电磁干扰小 缺点 漏电电流大 接触电压大 过载能力差 注意 书p24 35 第四节开关电器 图型符号 开关电器 用于配电系统和电力拖动控制系统 用做电源的隔离 电气设备的保护和控制 说明 一 刀开关 低压隔离器 用途 通 断小负荷电流 电源隔离 例如 380V 5 5kW以下小电机可用刀开关 结构 触刀 触点座 底板 操纵手柄 分类 单极 多极 双极 返回 主要类型 带熔断器 带灭弧装置 铁壳负荷开关 胶盖开关等 类型举例 注意 安装时 手柄要向上 不得倒装和平放 第一章电气控制系统的常用器件 36 第四节开关电器 二 低压断路器 又称自动空气开关 功能 用于分配电能 不频繁地启动异步电动机以及对电源线路及电动机进行保护 当发生严重的过载 短路或欠压等故障时能自动切断电路 结构 触头 灭弧装置 各种脱扣机构 脱扣机构 过电流脱扣器 失压脱扣器 热脱扣器分磁脱扣器 自由脱扣器 实验脱扣等等 特点 脱扣 排除故障后可重合闸 不换部件 第一章电气控制系统的常用器件 37 工作原理 图型符号 主要参数 额定电压 额定电流 通断能力 分断时间 第四节开关电器 返回 常用断路器 第一章电气控制系统的常用器件 38 第四节开关电器 低压断路器的选择 1 额定电流 额定电压应等于或大于回路正常工作的电流和电压 2 过电流脱扣器整定电流 Iz 正常尖峰电流 单台电动机 Iz k Iq Iq 启动电流 多台电动机 Iz k Iqmax Ier 3 欠电压脱扣器的额定电压 电路电压 4 热脱扣的整定电流应与所控制负载的额定电流一致 5 级间保护的配合满足系统要求 避免越级跳闸 第一章电气控制系统的常用器件 39 补充内容 漏电保护断路器 应用 防止触电 安装在电表和熔断器后 原理 电流互感器作用原理 保护 漏电流自动断电 参数 额定电压 额定电流 极数 额定漏电动作电流 额定频率 额定漏动作电时间 类型 单极 双极和多极 40 DZL18 20型漏电保护断路器原理图 ab SBR TC C1R1 C2R2 R3 R4 LN b a V KA KA 41 第五节熔断器 2 分类 插入式 螺旋式 管式 无填料封闭管式 填料封闭管式 导轨式 速熔式 用途 用于电路的短路保护和严重过载保护 一 熔断器的结构和分类 1 构成 熔断管 熔体 芯 二 熔断器的保护特性 融化电流与融化时间之间的关系 最小熔化电流 Ir 熔体额定电流 Ire 熔化系数 Kr Ir Ire 返回 材料 低熔点 铝锡合金 铜等金属 熔断器保护特性曲线图 第一章电气控制系统的常用器件 42 五 符号 三 主要参数 极限分断电流 额定电压 额定电流 四 选择 确定熔体电流 选配合适外壳 上 下级电路保护熔体的配合 电流比值不小于1 6 1 多台电机不同时起动Ire 1 5 IeMAX Ie 照明或阻性负载 熔体电流Ire Ie 单台电机Ire 1 5 Ie 第五节熔断器 返回 六 熔断器外型 第一章电气控制系统的常用器件 43 第六节主令电器 用途 自动控制系统中用于发送和转换命令 一 控制按钮 1 作用 用于手动发出控制信号以控制接触器 继电器等 2 按钮的构成 外壳 触点 复位弹簧 按钮帽外壳 3 分类 单式 复式 三联式此外有按钮式 自锁式 紧急式等 4 颜色 5 符号 6 型号举例 返回 第一章电气控制系统的常用器件 44 二 转换开关 用途 广泛应用于各种配电装置的电源隔离 电路转换 电动机远距离控制等 结构特点 多挡住 多段式 可同时控制多回路 故称万能转换开关 园盘操作 常用型号 12系列结构 触头座 凸轮 手柄 定位机构等组成用途 多用于仪表切换 常用型号 系列万能转换开关外形 第六节主令电器 返回 第一章电气控制系统的常用器件 45 第六节主令电器 三 行程开关作用 控制生产机械的运动方向 速度 行程大小或位置行程开关构成 静触头 动静桥 压动杆分类 直动式 滚轮式等符号 行程开关外形 第一章电气控制系统的常用器件 46 四 接近开关 符号 作用 除了具有行程开关的功能外 还用于高速计数 测速 液面控制等 分类 高频振荡型 电容型 霍尔型等 五 光电开关 作用 物位检测 液位控制 产品计数 宽度判别 速度检测 定长剪切 孔洞识别 信号延时等 第六节主令电器 返回 第一章常用低压电器 47 主要类型 反射式 对射式和镜面反射式 六 指示灯 1 作用 各种信号指示 2 组成 壳体 发光体 氖泡 灯泡 半导体发光器件 灯罩等 3 颜色 黄 绿 红 蓝 白 第六节主令电器 返回 第一章常用低压电器 48 b c a 返回 常用的磁路结构 继续 49 常用的磁路结构 线圈自然状态 没有电 衔铁沿棱角转动的拍合式铁心 衔铁沿转轴转动的拍合式铁心 双E形直动式铁心 50 线圈通电 常用的磁路结构 衔铁沿棱角转动的拍合式铁心 衔铁沿转轴转动的拍合式铁心 双E形直动式铁心 51 机械运动 常用的磁路结构 衔铁沿棱角转动的拍合式铁心 衔铁沿转轴转动的拍合式铁心 双E形直动式铁心 52 机械运动 返回 常用的磁路结构 通电后动作情况 衔铁沿棱角转动的拍合式铁心 衔铁沿转轴转动的拍合式铁心 双E形直动式铁心 53 返回 54 作用 起接通和分断电路 结构型式 1 桥式触点 图a b 2 指形触点 图c 图a图b图C 触点的结构型式 返回 55 运动过程 用力按下 返回 56 运动过程结束 产生摩擦动作 产生摩擦动作 返回 滑动 57 运动过程结束 产生摩擦动作 产生摩擦动作 返回 滑动 58 返回 6 59 桥式 多断点灭弧 双断口结构1 静触头2 动触头 返回 60 磁吹灭弧 串联磁吹线圈 静 动触头 铁芯 导磁钢片 返回 61 灭弧栅 灭弧栅片 弧角 电弧 返回 交流电通过过零点时 电弧就会熄灭 62 结构与工作原理和接触器基本相同 返回 63 返回 64 返回 65 JZ7系列中间继电器 返回 66 返回 67 返回 68 返回 69 返回 70 返回 71 返回接触器 返回触头系统 72 返回 73 返回 74 图1 40速度继电器的原理示意图1 转轴 永磁铁 2 转子3 定子4 绕组5 摆锤6 9 簧片7 8 静触点 下页 75 返回 76 返回 77 返回 78 返回 79 返回 80 返回 81 返回 82 下页 83 返回 84 敞开式低压断路器 又称万能式 DW16系列 下一页 85 装置式低压断路器 又称塑壳式断路器 DZ20系列 下一页 86 模块化小型断路器C65 智能化断路器DW17 返回 87 熔体电流流超过Ir熔断 熔断时间与熔体电流成反比 熔体电流小于等于Ire时 不会熔断 可以长期工作 熔化系数Kr Ir Ire 返回 88 返回 89 RT28 RT18 系列熔断隔离器 下一页 90 RT36 RT16 系列有填料管式熔断器 下一页 91 HDLRTD RTD 系列有填料封闭管式刀形触头熔断器 下一页 92 RL1螺旋式熔断器 返回 93 返回 94 下页 95 返回 96 触头座 凸轮 手柄 定位机构等组成用途 多用于仪表切换 返回 97 返回 98 返回 99 返回 100 型号举例 ND16 22 返回 101 CJTI系列交流接触器 102 CJ12系列交流接触器 103 CJ20系列交流接触器 104 CJ24系列交流接触器 105 CJ40系列交流接触器 106 NCK2系列交流接触器 107 CZ0直流接触器 108 NCF8辅助触头组 接触器 109 QJX2系列 星三角 减压起动器 110 继电器按工作原理分类 感应式继电器 它是利用交变磁场与可动导电体中所感应的涡流间的相互作用而制成的电流 时间或功率继电器 返回 111 接触器的常用故障及排除方法 返回 112 JZ7系列中间继电器 113 JZC1系列接触器式继电器 114 JZC 32F超小型中功率电磁继电器 115 JQC 3F超小型中功率电磁继电器 116 JQX 14FC小型大功率电磁继电器 117 JQX 102F小型大功率电磁继电器 118 JQX 13F小型大功率电磁继电器 119 JTX通用型小型大功率电磁继电器 120 HD HS系列开启式刀开关 返回开关 121 HD17系列刀型隔离器 122 HR3熔断器式刀开关 123 HRW系列户外交流高压跌落式熔断器 124 图断路器工作原理图 L1L2L3 主触头 自由脱扣机构 过电流脱扣器 分励脱扣器 热脱扣器 欠电压脱扣器 按钮 负载 L1 L2 L3无电时的断开状态 125 L1L2L3 主触头 自由脱扣机构 过电流脱扣器 分励脱扣器 热脱扣器 欠电压脱扣器 按钮 负载 L1 L2 L3有电的断开状态 上一页 126 L1L2L3 主触头 自由脱扣机构 过电流脱扣器 分励脱扣器 热脱扣器 欠电压脱扣器 按钮 负载 接通状态 上一页 127 断路器过电流脱扣动作 L1L2L3 主触头 自由脱扣机构 过电流脱扣器 分励脱扣器 热脱扣器 欠电压脱扣器 按钮 运动 负载 上一页 128 断路器过电流脱扣动作 L1L2L3 主触头 自由脱扣机构 过电流脱扣器 分励脱扣器 热脱扣器 欠电压脱扣器 按钮 脱开 负载 上一页 129 NA1系列智能型万能式 返回断路器 130 DW16系列万能式断路器 131 塑壳式断路器 132 NM1LE系列漏电断路器 133 DZ20漏电断路器 134 NB1LE 04电子式剩余电流动作断路器 135 C65模块化小型断路器 136 DW17智能化断路器 137 电动机的过载特性和热继电器的保护特性及其配合 138 JR20系列热继电器 139 JR36系列热继电器 返回热继电器 140 BHQ S C系列电动机综合保护器 141 BHQ Y J电动机断相保护器 142 JD 501S数显智能型电动机保护器 143 JD 9电动机保护器 144 JS14S系列数显时间继电器 返回 145 JS14B数字式时间继电器 146 JSS27系列数字式时间继电器 147 JS14晶体管时间继电器 148 光电耦合式固态继电器的工作原理图 149 图AC SSR典型应用电路图 1 2端施加US时 3 4端接通 1 2端无US时 3 4端开关截止 返回 150 JGC 2F固态继电器 151 JGC 5F固态继电器 152 JGX 10F 20F 30F 40F 50F 60F 70F 80F固态继电器 153 NP2系列按钮开关 返回按钮 154 NP系列 155 LA2 LA4系列按钮开关 156 LA18系列按钮开关 157 LA19系列按钮开关 158 LW6万能转换开关 返回 159 LW5D 16万能转换开关 160 HY23系列组合开关 161 HZ10系列组合开关 162 KDH系列电焊机