电气自动控制200-c资料.ppt

电工电子学基础A,主讲教师：陈怡jeanmche6.1低压电器6.2异步电动机的控制电路6.3可编程控制器,翻页,第6章电气自动控制,低压电器,配电电器,控制电器,开关熔断器,接触器继电器起动器,时间继电器热继电器,6.1低压电器,翻页,返回,6.1.1闸刀开关,控制对象：380V，5.5kW以下小电机,考虑到电机较大的起动电流，闸刀开关的额定电流值应如下选择：（35)*异步电机额定电流,翻页,6.1.1组合开关,翻页,有多对静、动触点。额定电压:220V、380V。额定电流：10A、25A、60A、100A。,各对触片同时通断,6.1.2熔断器,(作用：用于短路保护),熔体额定电流的选择：,翻页,6.1.3按钮,翻页,6.1.7行程开关,用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。,翻页,断路器=刀开关+熔断器+热继电器+欠电压继电器,工作原理,6.1.4自动空气断路器,翻页,6.1.5交流接触器,翻页,接触器有关符号：,翻页,简单的接触器控制,A,B,C,M3,刀闸起隔离作用,自锁,停止按钮,起动按钮,特点：小电流控制大电流。,翻页,6.1.6继电器,继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，触发器的主触头可以通过大电流，而继电器的触头只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。,翻页,发热元件,功能：过载保护,热继电器,结构：,常闭触头,翻页,热继电器的符号,发热元件,串联在主电路中,串联在控制电路中,翻页,3UA系列热继电器,时间继电器,翻页,线圈通电衔铁向下吸合连杆动作触头动作,常闭延时断开,常开延时闭合,空气式时间继电器的延时范围大(有0.460s和0.4180s两种)。结构简单，但准确度较低。,时间继电器触头类型,断电式,常闭断电后延时断开,常开断电后延时闭合,通电式,瞬时动作,延时动作,常闭触点,常开触点,常开通电后延时闭合,常闭通电后延时断开,翻页,1.工作原理与交流接触器相同。2.特点有数量较多的常开触点和常闭触点。3.用途与交流接触器不同。主要用在辅助电路中，用以弥补接触器等的辅助触点的不足。,3TH系列中间继电器,中间继电器,翻页,返回,电机起动、停车（点动、连续运行、多地点控制、顺序控制等）电机正反转控制行程控制时间控制速度控制,6.2异步电动机的控制电路,翻页,返回,6.2.1，2异步机的直接起动,A,B,C,KM,FU,Q,B,C,KM,SB,点动控制,控制电路,主电路,翻页,异步机的直接起动,电动机连续运行,KM,SB2,C,A,B,C,KM,FU,Q,B,SB1,翻页,KM,SB1,KM,SB2,FR,A,B,C,KM,FU,Q,FR,电流成回路，只要接两相就可以了。,异步机的直接起动+过载保护,翻页,例如：甲、乙两地同时控制一台电机,方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。,多地点控制,翻页,返回,6.2.3电机的正反转控制(1),A,B,C,KMF,FU,QS,FR,翻页,电机的正反转控制(2)-加联锁,互锁作用：正转时，SBR不起作用；反转时，SBF不起作用。从而避免两触发器同时工作造成主回路短路。,KMF,SB1,KMF,SBF,FR,KMR,KMR,KMF,翻页,KMF,SB1,KMF,SBF,FR,KMR,KMR,KMR,KMF,SBR,电机的正反转控制(3)-双重联锁,翻页,返回,6.2.4行程控制电路,正程,逆程,B,A,翻页,行程控制电路（1）,正程,限位开关,STA,STB,逆程,（反向运行同样分析）,翻页,行程控制(2)-自动往复运动,正程,逆程,电机,工作要求：1.能正向运行也能反向运行2.到位后能自动返回,翻页,自动往复运动控制电路,翻页,返回,时间继电器定时类型：,钟表式,空气式,电子式,阻容式数字式,6.2.5时间控制电路,。,翻页,（通电延时式）,KM,FU,QS,KH,A,x,B,y,C,z,定时控制-举例：,主电路,电机的Y起动,翻页,KH,Y转换完成,SB2,翻页,返回,6.2.6电动机的保护(补充),电动机保护的类型,失压保护：采用继电器、接触器控制,短路保护：加熔断器,过载保护：加热继电器,电源电压85%时，继电器或接触器的触头自动断开，可避免烧坏电机；在电源停电后突然再来电时，可避免电机自动起动而伤人。,异步电动机的起动电流Ist约为额定电流IN的57倍。选择熔体额定电流IF时，必须躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。,频繁起动的电机：,一般电机：,翻页,返回,继电器、接触器控制电路读图和设计中应注意的问题：,1、首先了解工艺过程及控制要求；2、搞清控制系统中各电机、电器的作用以及它们的控制关系；3、主电路、控制电路分开阅读或设计；4、控制电路中，根据控制要求按自上而下、自左而右的顺序进行读图或设计；5、同一个电器的所有线圈、触头不论在什么位置都叫相同的名字；6、原理图上所有电器，必须按国家统一符号标注，且均按未通电状态表示；7、继电器、接触器的线圈只能并联，不能串联；8、控制顺序只能由控制电路实现，不能由主电路实现。,翻页,返回,6.3可编程控制器,一、可编程序控制器的由来与定义1.可编程序控制器的由来1968年，美国通用汽车公司（GM）为了适应汽车型号不断更新的需要，设想：,功能完备灵活通用,通用工业控制装置,简单易懂、操作方便价格便宜,1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程序控制器（PLC），并在GM公司汽车自动装配线上试用且获得成功。,(ProgrammableLogicController),翻页,返回,2.可编程序控制器的定义IEC在1985年对PLC做了如下定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充功能的原则设计。,早期的可编程序控制器，一般称为可编程序逻辑控制器(ProgrammableLogicController)，简称PLC。它以准计算机形式出现。现代的可编程序控制器，逻辑运算仅仅是其众功能之一，因此，取消了“Logic”。为了区别“个人计算机”，仍被称为PLC。,翻页,二、可编程序控制器的发展,PLC的发展与微电子技术和计算机技术密切相关。1.向小型化方向发展便于实现“机电仪”一体化。2.向大型化方向发展(1)功能不断加强各种运算、定时、计数、模拟调节、监控、记录、与计算机接口、通信(2)应用范围不断扩大逻辑控制、中断控制、智能控制、过程控制、通信控制,翻页,(3)性能不断提高,处理速度、响应时间、存储容量、多处理器技术、各种智能模块(4)编程软件的多样化和高级化高级语言：BASIC、C、汇编语言、专用高级语言等。(5)构成形式的分散化和集散化,二、可编程序控制器的发展（续）,三、PLC的主要功能：1)逻辑控制功能2)定时/计数控制功能3)步进控制功能4)数据处理功能5)A/D与D/A转换功能6)运动控制功能7)过程控制功能8)通讯功能与远程控制9)监控功能。,翻页,三、PLC的主要特点（续）,1)可靠性高、抗干扰能力强。平均无故障时间45万小时。采用隔离、滤波、屏蔽等措施提高抗干扰能力。采取自诊断、数据备份、后备电池等措施提高可靠性。2)编程简单、扩展方便。3)功能完善、通用型强、组合灵活。4)体积小、功耗低、重量轻、安装、维护方便。5)PLC的软硬件体系结构是封闭而不是开放的。专用总线、专家通信网络及协议不通用；I/O模板、机柜和电源模板各不相同；编程语言的结构、组态、寻址方式均不一致因此各公司的PLC互不兼容。,优点,缺点,翻页,四、可编程序控制器的应用概况,随着微电子技术的快速发展PLC的制造成本下降功能提高。PLC已经成为工业控制的标准设备。现代工业的三大支柱：PLC技术、机器人技术、CAD/CAM技术应用范围几乎覆盖了所有的工业领域：钢铁、冶金、采矿、石油、化工、水泥、电力、轻工、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保、交通、建筑、食品、娱乐,五、可编程序控制器的分类,1.按结构形式分类：一体式PLC、模块式PLC。2.按数字量IO点数分类：超小型机、小型机、中型机、大型机、超大型机。3.按功能分类：低档机、中档机、高档机。,翻页,返回,6.3.1PLC系统的组成,翻页,中央处理器CPU主要用来运行用户程序，监控输入/输出接口状态,2.存储器的种类,系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。,用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果。,3.输入/输出(I/O)接口,输入接口用于接收输入设备(如：按钮、行程开关、传感器等）的控制信号。,输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备(如:接触器、电磁阀、指示灯等)。,I/O接口一般采用光电耦合电路,以减少电磁干扰。,翻页,4.电源,为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源。,5.编程器,利用编程器可输入、检查、修改、调试用户程序或在线监视PLC工作状况。除手持编程器外，目前，使用较多的是利用通信电缆将PLC和计算机联接，并利用专用的工具软件进行编程或监控。,7.外部设备接口,用于将扩充外部输入/输出端子数扩展单元与基本单元(即主机)联接在一起。,6.输入输出扩展接口,此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。,翻页,6.3.1可编程控制器的工作方式,PLC采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作。其工作过程分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，并进行周期循环。,输入端子,输入锁存器,输入状态寄存器,输出锁存器,输出状态寄存器,输出端子,程序执行,读,读,写,输入采样,程序执行,输出刷新,一条指令所需时间一般不超过100ms。,翻页,可编程控制器的程序有系统程序和用户程序两种。,系统程序用户不能修改。用户程序是用户根据控制要求，利用PLC厂家提供的程序编制语言编写的应用程序。,PLC的编程语言以梯形图语言和指令语句表语言最为常用，并且两者常常联合使用。,1.梯形图,是在继电控制系统电气原理图基础上开发出来的一种图形语言。它继承了继电器触点、线圈、串联、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形。,6.3.2可编程控制器的程序编制,翻页,编程元件的种类用图形符号及字母或数字加以区别。,例:用PLC组成电机起停控制电路,(1)继电接触控制图,(2)利用梯形图编制控制程序,翻页,FP1-C24可编程控制器编程元件的编号范围与功能说明,翻页,(1)梯形图中的继电器不是物理继电器，是PLC存储器的一个存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时，则表示相应继电器的线圈接通，其动合触点闭合，动断触点断开。,几点说明,(2)梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行(或称梯级)起始于左母线，然后是触点的串、并联连接，最后是线圈与右母线相联。,(3)梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中满足线圈接通的条件。,翻页,(4)输入继电器用于接收外部输入信号，而不能由PLC内部其他继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备。当梯形图中的输出继电器线圈接通时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。,输出继电器的触点也可供内部编程使用。,2.指令语句表,是一种用指令助记符来编制PLC程序的语言，它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言容易理解。若干条指令组成的程序就是指令语句表。,翻页,鼠笼式电动机直接起动控制的指令语句表,LD起始指令(取指令):从左母线(即输入公共线)开始取用动合触点作为该逻辑行运算的开始，图中取用X2。,