PLC 第二章电气控制基础

1、可编程控制器原理及其应用 电气控制与PLC技术信电学院自动化教学与实验部信电学院自动化教学与实验部朱美强朱美强邮箱：电话件公共邮箱：sieePLC密码：sieePLC复习n主令电器、执行电器、保护电器、信号电器n热继电器 过载保护，与熔断器、电流继电器区别n时间继电器通电延时、断电延时n低压断路器 第第2章章 电气控制线路基础电气控制线路基础2.1 图形、文字符号及绘制原则 n电气控制线路电气控制线路 用导线将电机、电器、仪表等元器件按一定的要求连用导线将电机、电器、仪表等元器件按一定的要求连接起来，并实现某种接起来，并实现某种特定控制要求特定控制要求的电路。的电路。

2、 n电气控制系统图电气控制系统图 为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计示意图，便于电气系统的示意图，便于电气系统的安装、调试、使用和维修安装、调试、使用和维修，将，将电气控制系统中各电器元件及其连接线路用一定的电气控制系统中各电器元件及其连接线路用一定的图形图形表达出来表达出来，这就是电气控制系统图。，这就是电气控制系统图。电气控制系统图的种类电气控制系统图的种类 ：2.1 图形、文字符号及绘制原则 2.1 图形、文字符号及绘制原则 电气系统图都由电气系统图都由国标规定国标规定的的图形符号图形符号和和文字文字组成。组成。n电气原理图电气原

3、理图 用于表明用于表明电路功能电路功能，便于分析系统功能，便于分析系统功能 n电气安装接线图电气安装接线图 用于电气设备和电器元件的用于电气设备和电器元件的安装安装、配线配线、维护维护和和检检修电器修电器故障故障n电气元件布置图电气元件布置图 表明电器元件的实际位置，为制造、安装、维护提供表明电器元件的实际位置，为制造、安装、维护提供必要的资料。必要的资料。2.1.1 常用电气图形符号和文字符号断电延时断电延时通电延时通电延时2.1.1 常用电气图形符号和文字符号低压断路器低压断路器刀开关刀开关(隔离开关隔离开关)热继电器热继电器2.1.1 常用电气图形符号和文字符号电流继电器电流继电器电压继

4、电器电压继电器中间继电器中间继电器2.1.1 常用电气图形符号和文字符号接近开关接近开关位置开关位置开关万能转换开关万能转换开关2.1.1 常用电气图形符号和文字符号SF2.1.2 电气控制线路图的绘制原则1 1、绘制电气原理图的原则、绘制电气原理图的原则2.1.2 电气控制线路图的绘制原则1 1、绘制电气原理图的原则、绘制电气原理图的原则SF1SF2 25421热继电器热继电器动断触点动断触点主主电电路路控制电路控制电路SF1QASF2BBQA BBQAFAQB3M.保险丝保险丝热继电器热继电器发热元件发热元件开关开关接触器接触器主触点主触点起动按钮起动按钮停止按钮停止按钮接触器接触器线圈线

5、圈接触器接触器辅助触点辅助触点M3BBQAFAQBL1SF1SF2BB380V同类电器同类电器接触器接触器辅助触点辅助触点线圈线圈主触点主触点主电路主电路控制电路控制电路电源电源A电源电源BABQAQA13524L2L3UVWU1V1 W1U2 V2W22.2 三相异步电动机的基本控制线路三相异步电动机的基本控制线路M3ABCQAFAQBBCSFa. 点动控制点动控制动作过程动作过程触头（触头（ QA ）打开）打开按钮松开按钮松开线圈（线圈（ QA ）断电）断电 电机停转。电机停转。触头（触头（ QA）闭合）闭合按下按钮按下按钮（SF） 线圈（线圈（QA）通电）通电电机转动；电机转动；控制电路

6、控制电路主电路主电路QAQA指指示示回回路路BBBBPG主电路和控制电路分开，实现小电流控制大电流主电路和控制电路分开，实现小电流控制大电流M3ABCQAFAQBBCSFa. 点动控制点动控制触头（触头（ QA）闭合）闭合按下按钮按下按钮（SF） 线圈（线圈（QA）通电）通电电机转动；电机转动；控制电路控制电路主电路主电路QAQA指指示示回回路路BBBBSF M起动起动QA QA主主 + PG灯亮灯亮 QA辅辅 +PGM3ABCQAFAQBBCSFa. 点动控制点动控制控制电路控制电路主电路主电路QAQA指指示示回回路路BBBBSF M起动起动QA QA主主 + PG灯亮灯亮 QA辅辅 +PG

7、惯例表示为：惯例表示为：线圈得电线圈得电 ，线圈断电，线圈断电X X 触点闭合触点闭合+ + ，触点断开，触点断开- - ，延时断开，延时断开按钮按下按钮按下，按钮断开，按钮断开X X M3ABCQAFAQBBCSFa. 点动控制点动控制动作过程动作过程触头（触头（ QA ）打开）打开按钮松开按钮松开线圈（线圈（ QA ）断电）断电 电机停转。电机停转。控制电路控制电路主电路主电路QAQA指指示示回回路路BBBBPGSF X X M停止停止QA X X QA主主 - PG熄灭熄灭 QA辅辅 -M3ABCQAFAQBBCSF怎样使电机连续运行？怎样使电机连续运行？控制电路控制电路主电路主电路QA

8、QA指指示示回回路路BBBBPG用自锁按钮？用自锁按钮？是否满足安全可靠的设计原则？是否满足安全可靠的设计原则？b. 电动机连续运行电动机连续运行自保持自保持SF2CM3ABCQAFAQBBSF1起动起动按钮按钮停车停车按钮按钮分析一下工作过程？分析一下工作过程？QAQABBBBb. 电动机连续运行电动机连续运行自保持自保持SF2CM3ABCQAFAQBBSF1起动起动按钮按钮停车停车按钮按钮QAQABBBBSF2V QAV 连续带电连续带电 QA+ 自保自保 SF1V QA X X QA- 停止停止b. 电动机连续运行电动机连续运行自保持自保持SF2CM3ABCQAFAQBBSF1起动起动按

9、钮按钮停车停车按钮按钮电路具有的保护：电路具有的保护：过载保护，短路保护，过载保护，短路保护，失压保护，欠压保护失压保护，欠压保护QAQABBBB短路保护短路保护过载保护过载保护失压保护失压保护欠压保护欠压保护SF2M3ABCQAFAQBSF1控制电路中把控制电路中把SF1 放到放到BB后？后？QAQABBBB功能上无变化，但不符合规范，同时功能上无变化，但不符合规范，同时可能增加实际连线可能增加实际连线LN220V配电室配电柜（集中供电配电室配电柜（集中供电）现场控制箱（一般离设备较近）现场控制箱（一般离设备较近）SF1SF2BBQAQA35241SF1SF2BBQAQA3261LNLNM3

10、ABCQAFAQBBB43根线根线4根线根线SF2CBSF1继电器继电器-接触器系统电路结构说明接触器系统电路结构说明QAQABB输入部分输入部分逻辑部分逻辑部分输出部分输出部分输入部分：输入部分：由各类按钮开关、行程开关、接近开关、由各类按钮开关、行程开关、接近开关、 转换开关转换开关等主令电器构成等主令电器构成。逻辑部分逻辑部分：由各种继电器触电、接触器：由各种继电器触电、接触器触点触点组成的实组成的实 现现一定逻辑功能一定逻辑功能的控制线路。的控制线路。输出部分：输出部分：由各种电磁阀由各种电磁阀线圈线圈，接通电动机的各种接，接通电动机的各种接 触器和信号指示灯等触器和信号指示灯等执行电

11、器执行电器构成构成。SF2CBSF1继电器继电器-接触器系统电路结构说明接触器系统电路结构说明QAQABB输入部分输入部分逻辑部分逻辑部分输出部分输出部分从左到右：从左到右： 主令电器主令电器 各类触点各类触点 执行器执行器从上到下：从上到下： 执行器线圈电路执行器线圈电路 辅助电路（保护电路，信号电路）辅助电路（保护电路，信号电路）PGQASF2CM3ABCQAFAQBBSF1怎样实现点动怎样实现点动+连续功能？连续功能？QAQABBBBQBBBM3AB CQAFA方法一：用复合按钮。方法一：用复合按钮。c. 点动点动+连续运行连续运行SF3：点动：点动SF2：连续运行：连续运行控制控制关系

12、关系主电路主电路控制电路控制电路M3AB CQAFA方法二：加中间继电器（方法二：加中间继电器（KF）。）。控制控制关系关系SF3：点动：点动SF2：连续运行：连续运行BBQBSF2CM3ABCQAFAQBBSF1QAQABBBB怎样实现多地控制？怎样实现多地控制？例如设备旁例如设备旁+集控室两地都要求设备集控室两地都要求设备可控？可控？作业n怎样加入转换开关使得电路实现两地控制的权限分配？即一地控制时，另一地不能干涉？FA2QA2BB2AB CFA1M13AB CQA1BB1M23主电路主电路两电机两电机只保证起动的先后顺序，只保证起动的先后顺序，M2M2启动在启动在M1M1后，没有延时要求

13、后，没有延时要求FA2QA2BB2AB CFA1M13AB CQA1BB1M23主电路主电路电路怎样修改？电路怎样修改？QA2SF3SF4BB2QA2QA1SF1SF2BB1QA1两电机两电机只保证起动的先后顺只保证起动的先后顺序，没有延时要求序，没有延时要求FA2QA2BB2AB CFA1M13AB CQA1BB1M23主电路主电路M2只能在只能在M1运行时才能启动工作运行时才能启动工作QA1QA2SF3SF4BB2QA2QA1SF1SF2BB1QA1如果把如果把QA1QA1改为常闭触电，改为常闭触电，M1M1与与M2M2关系是怎样的？关系是怎样的？FA2QA2BB2AB CFA1M13AB

14、 CQA1BB1M23主电路主电路M2只能在只能在M1停止时才能启动运行停止时才能启动运行它锁它锁QA1QA2SF3SF4BB2QA2QA1SF1SF2BB1QA1FA2QA2BB2AB CFA1M13AB CQA1BB1M23主电路主电路M2和和M1互锁互锁QA1QA2SF3SF4BB2QA2QA1SF1SF2BB1QA1QA2FA2QA2BB2AB CFA1M13AB CQA1BB1M23主电路主电路电路功能？电路功能？QA1QA2SF3SF4BB2QA2QA1SF1SF2BB1QA1QA2FA2QA2BB2AB CFA1M13AB CQA1BB1M23主电路主电路M1起动后，起动后，M2

15、延时起动。延时起动。断电延时断电延时通电延时通电延时需要用到定时器，两者可实现。需要用到定时器，两者可实现。M1起动后，起动后，M2延时起动。延时起动。BB1SF2 QA1 KT QA2 延时延时 QA2 M1起动起动KT M2起动起动主电路同前主电路同前QA1SF1SF2KTQA1QA2QA2QA2KT控制电路控制电路BB2这样的顺序控这样的顺序控制是否合理？制是否合理？M23思考思考M13FA2QA2BB2AB CFA1M13AB CQA1BB1M23主电路主电路M1起动后，起动后，M2延时起动。延时起动。断电延时断电延时作业：用断电延时定时器怎样作业：用断电延时定时器怎样实现延时启动？实

16、现延时启动？QARM3ABCQAFFAQBBBQAFQAFSF1SFFBBQARQARQARSBBM3ABCQAFFAQBBB 该电路必须先停车才能由正转到反转或由该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。反转到正转。SFF和和SBB不能同时按下，不能同时按下，否则会造成短路！否则会造成短路！操作过程：操作过程： SFF正转正转SBB反转反转停车停车SF1正转正转电机的正反转控制电机的正反转控制 加互锁加互锁互锁作用互锁作用：正转时，：正转时，SBB不起作用；反转不起作用；反转 时，时，SFF不起作用。从而避免两触发器不起作用。从而避免两触发器 同时工作造成主回路短路。同时工作造成主回路

17、短路。QAFSF1QAFSFFBBQARQARQAFQARM3A BCQAFFAQ BBBQARSBB互锁互锁 正正停停反反QAFSF1QAFSFFBBQARQARQARQAFSBB电机的正反转控制电机的正反转控制双重互锁双重互锁QARM3A BCQAFFAQBBB电器互锁电器互锁机械互锁机械互锁双保险双保险机械互锁（复合按钮）机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触头）电器互锁（互锁触头）电机正转时直接按反启动按钮相当于反接制动电机正转时直接按反启动按钮相当于反接制动。 正正反反停停转矩T转速nn1-n1电动运行电动运行发电制动发电制动转速反接制动转速反接制动能耗制动能耗制动电源反接制动电源反接

18、制动异步电机异步电机起动、调速、反向、制动在特性曲线上的描述起动、调速、反向、制动在特性曲线上的描述 电机的正反转控制演示电机的正反转控制演示 行程控制实质为电机的行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程正反转控制，只是在行程的终端要加限位开关。的终端要加限位开关。正程正程逆程逆程BAQARM3ABCQAFFAQA0BB行程控制电路（行程控制电路（1 1）正程正程限位开关限位开关STASTB逆程逆程至右极端位置撞开至右极端位置撞开STA 动作过程动作过程SF2 正向运行正向运行电机停车电机停车（反向运行同样分析）（反向运行同样分析） 电路怎样改？电路怎样改？QAFBBQARSF1QAFSF2

19、SF3QARQARQAF行程控制电路（行程控制电路（1 1）正程正程限位开关限位开关STASTB逆程逆程至右极端位置撞开至右极端位置撞开STA 动作过程动作过程SF2 正向运行正向运行电机停车电机停车（反向运行同样分析）（反向运行同样分析） 正正停停反反QAFBBQARSF1QAFSF2STASF3STBQARQARQAF限位开关限位开关行程控制行程控制(2) -(2) -自动自动往复运动往复运动正程正程逆程逆程电电 机机工作要求：工作要求：1. 能正向运行也能反向运行能正向运行也能反向运行 2. 到位后能自动返回到位后能自动返回电机电机STaSTb自动往复运动控制电路自动往复运动控制电路 限

20、位开关限位开关采用复合式采用复合式开关。正向运开关。正向运行停车的同时，自动起行停车的同时，自动起动反向运行；反之亦然。动反向运行；反之亦然。关键措施关键措施QARSBBQAFBBQAFSF1QAFSFFQARQARSTaSTb自动往返控制演示自动往返控制演示2.2.6 控制电路分析方法控制电路分析方法与电路的逻辑函数表示法与与2.2.6 控制电路分析方法控制电路分析方法n 把按钮和触点作为输入，线圈的是否带电作为输出，都用逻辑位来表示。n例如：按钮例如：按钮SF未受力时其常开触电取值为未受力时其常开触电取值为0，表示为，表示为 ，常闭取值为，常闭取值为1，表示为，表示为 ；若受力按下刚好相反

21、。；若受力按下刚好相反。 01QASF QA0SF 1SF QA0QA1SF QA0QA1SF 与与01QASFQAn 基本逻辑电路：或、非基本逻辑电路：或、非QA0QA1SF 或或QA1SF非非QA2QA12.2.5 控制电路分析方法控制电路分析方法01QASFQA1QASF21QAQAn 自保（自锁自保（自锁） QAQA SF1 SF2 SF1V QAV 连续带电连续带电 QA+ 自保自保 SF2是停止按钮是停止按钮(1)2QASFQASFn 互锁电路互锁电路QA1QA1SF1 QA2 QA2QA1SF2 QA2n 顺序动作（先后）顺序动作（先后）QA1QA1 SF1 SF3 QA2SF4

22、SF2 QA2QA1 QA2n多点控制QAQA SF1 SF2 SF4 SF3QAQA SF1 SF2 单点控制单点控制两点控制两点控制2.2.7电路中的保护措施电路中的保护措施（1） 短路保护短路保护 防止电动机突然流过短路电流而引起绕组、导线绝缘及防止电动机突然流过短路电流而引起绕组、导线绝缘及机械上的严重损坏，或防止电源损坏。机械上的严重损坏，或防止电源损坏。常用的短路保护元件：常用的短路保护元件：熔断器、过电流继电器、自动开关。熔断器、过电流继电器、自动开关。（2） 长期过载保护长期过载保护 防止因电机长期过载导致电机等电气设备因发热而升温防止因电机长期过载导致电机等电气设备因发热而升

23、温引起设备绝缘损坏。引起设备绝缘损坏。常用的长期过载保护元件：常用的长期过载保护元件：热继电器。热继电器。 （3）零压（欠压）保护）零压（欠压）保护 防止因电源电压消失或降低而可能发生的不容许故障。防止因电源电压消失或降低而可能发生的不容许故障。常用的零压（欠压）保护元件常用的零压（欠压）保护元件：欠电压继电器：欠电压继电器（4） 零励磁保护零励磁保护 防止因励磁电流消失或降低而可能发生的不容许故防止因励磁电流消失或降低而可能发生的不容许故障。障。常用的零励磁保护元件：常用的零励磁保护元件：欠电流继电器欠电流继电器（5） 正反接触器闭锁保护正反接触器闭锁保护 防止接触器同时动作。防止接触器同时

24、动作。 保护元件：保护元件：接触器的辅助触点接触器的辅助触点电路中的保护措施电路中的保护措施电动机常用的保护措施及其保护电路过载保护失压、欠压保护过流保护短路保护连锁保护 QS FUQA1BBL2L3L1QA2M3I I U T2？停止过程中，停止过程中，T3T2？怎样解决？怎样解决同理同理T1T4?KF5KF5QA2QA1KF5KF3KF2KF4QA1KF1KF4KF5SF1SF2KF1QA3KF3KF2BB3BB2BB1AC 220 LAC 220 N总结n从前面的例子可以看出，对于接触器继电器系统对于复杂的控制电路实现非常复杂、接线量大。n所以复杂的线路采用PLC系统n控制电路设计也可以

25、采用仿真软件仿真验证控制电路设计个人总结n掌握常见电路，了解生产工艺n确定接触器个数以及其自锁、互锁关系n是否有延时环节，是否需要中间继电器。n用成熟电路，设计完成后检查满足工艺要求。n按启动、停止过程分析电路n按照异常情况分析电路。（例如过载时）n电路是否可以化简。n设计复杂电路时可以考虑用仿真软件（复杂线路一般用PLC）。n要求要求n掌握典型控制环节的设计和使用掌握典型控制环节的设计和使用n自锁自锁n互锁互锁n点动点动n顺序控制顺序控制n约束条件的使用约束条件的使用n时间继电器的使用时间继电器的使用n三相笼型异步电动机基本控制线路三相笼型异步电动机基本控制线路n会使用简单设计法设计简单的控

26、制线路会使用简单设计法设计简单的控制线路本章小结实验步骤及注意事项实验步骤及注意事项1、安全问题、安全问题听老师指挥，不得擅自接通电源；听老师指挥，不得擅自接通电源；电源一经接通不准用螺丝刀触摸裸露导线和螺丝；电源一经接通不准用螺丝刀触摸裸露导线和螺丝；胆大心细，谨慎操作，切忌大喊大叫，引起慌乱。胆大心细，谨慎操作，切忌大喊大叫，引起慌乱。发现异常，赶快切断控制台上的电源。发现异常，赶快切断控制台上的电源。 检查本次实验所用到的电源、仪器、电器和工具等检查本次实验所用到的电源、仪器、电器和工具等是否完好是否完好 合理布置元器件合理布置元器件, ,按电路原理图（或安装接线图）联线注意按电路原理图（或安装接线图）联线注意“顺藤摸瓜、从头到尾，后结分叉顺藤摸瓜、从头到尾，后结分叉”的方式的方式2、元件检查、元件检查4、通电前检查、通电前检查3、电路接线、电路接线用万用表检查（首尾端）后，申请送电。用万用表检查（首尾端）后，申请送电。接触接触“高压电高压电”，要特别注意要特别注意安全5 51、从原理图中看控制回路的连接关系、从原理图中看控制回路的连接关系BBQASF132、每个连接点不超过两根引线。每个连接点不超过两根引线。1、线号顺序自左向右，按回路进行；线号顺序自左向右，按回路进行； 哈哈！哈哈！这叫从头到尾、这叫从头