电气控制技术及PLC1

1、主主 讲：万少松讲：万少松 教授教授电话：电话Q：12156555一、为什么要学习本课程（一、为什么要学习本课程（why）？）？一、为什么要学习本课程（一、为什么要学习本课程（why）？）？一、为什么要学习本课程（一、为什么要学习本课程（why）？）？一、为什么要学习本课程（一、为什么要学习本课程（why）？）？ 电气控制与电气控制与PLC的用途很多，的用途很多，在国内外已广泛应用于钢铁、钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等输、环保及文化娱乐等各个行业。比如高铁动车、海港码头

2、吊车、龙门吊、数控机床等，全自动洗衣机、微波炉、LED显示屏控制等等。套用一段网上常见的广告语：您还在为了工作而苦苦挣扎吗？您想把您或他人设计的机械本体变成智能的自动化设备吗？您想解开工厂那些神奇的自动化设备、生产线的控制之迷吗？您想拥有一份与PLC设计相关、薪水不菲工作吗?想在PLC设计、电气图纸、电控柜设计等领域有质的飞跃么？想赢来在您未来光辉的事业吗？快来学习电气控制与PLC吧！ 二、本课程主要学习什么（二、本课程主要学习什么（what）？）？ 1、常用低压电器、常用低压电器 （1）结构）结构 （2）工作原理）工作原理 （3）符号）符号 （4）选型）选型2、电气控制系统的分析与设计、电气

3、控制系统的分析与设计3、可编程序控制器结构、工作原理与编程、可编程序控制器结构、工作原理与编程4、西门子、西门子PLC的结构及编程设计的结构及编程设计5、PLC控制系统的分析设计实例控制系统的分析设计实例三、如何学习本课程（三、如何学习本课程（How）（1）上课认真听讲、做笔记；）上课认真听讲、做笔记；（2）课下看书复习、独立完成作业；）课下看书复习、独立完成作业；（3）认真做好每一个实验并完成实验报告；）认真做好每一个实验并完成实验报告；（4）注意掌握元件的工作原理、基本结构和技术参数；）注意掌握元件的工作原理、基本结构和技术参数；（5）学习过程中要注意联系相关的知识内容，比如计算机的）学习

4、过程中要注意联系相关的知识内容，比如计算机的知识、自动控制原理的知识和电机原理的知识等；把相关知知识、自动控制原理的知识和电机原理的知识等；把相关知识有机地融入到本课程中去。识有机地融入到本课程中去。四、学习本课程应达到的能力（四、学习本课程应达到的能力（can do）（1）正确选用低压电器的能力）正确选用低压电器的能力（2）分析基本电气控制系统的能力）分析基本电气控制系统的能力（3）具有对简单电气控制系统的设计能力）具有对简单电气控制系统的设计能力（4）分析可编程控制器的工作原理的能力）分析可编程控制器的工作原理的能力（5）能根据生产工艺过程和控制要求正确设计）能根据生产工艺过程和控制要求正

5、确设计PLC控制系统的控制系统的能力能力五、教材及主要参考书推荐五、教材及主要参考书推荐1. 教材李仁 主编电气控制技术（第3版） 机械工业出版社，2010. 2参考资料李道霖 主编电气控制与PLC原理及应用（西门子系列）（第2版），电子工业出版社，2013.5.王仁祥 编著现代电气控制与PLC应用教程，机械工业出版社，2012.5.邓则名 编电器与可编程控制器应用技术，机械工业出版社，2008.1.李英姿 等编低压电器应用技术，机械工业出版社，2009.8李仁的书全书共分5章，我们主要讲述前4章，重点讲述第一、第二、第四章。1.1 常用低压电器的作用与分类常用低压电器的作用与分类1.2 电气

6、控制系统常用低压电器电气控制系统常用低压电器1.3 国内外低压电器的新进展国内外低压电器的新进展 什么是电器？什么是电气？它们之间有什么联系与区别呢？电器：凡是根据外界特定的信号和要求，自动或手动接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路的切换、控制、保护、检测及调节的电气设备均称为电器。电器就是一种能控制电的工具或设备。电气：电气是以电能、电气设备和相关技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学。涵盖电能的转换、利用和研究三方面，包括基础理论，应用技术，设施设备等。一般说来，电器的范围要狭隘一些，而电气则更为宽泛，与电有关的一切相关事物都可用电气表述,而电器一般是指保证用

7、电设备与电网接通或关断的开关器件。电器侧重于个体，是元件和设备，而电气则涉及到整个系统或者系统集成。电气是广义词,指一种行业，一种专业，不具体指某种产品。电气也指一种技术，比如电气自动化专业，包括工厂电气（如变压器，供电线路）、建筑电气等；电器是具体的物体形象，电气是不可触摸的分类概念！电气包含电器。电气者,外文翻译之词也,盖西方工业之初,动力机械均由蒸汽轮机驱动,后来则有了电,故电气者,开始泛指工业动力者也,然现在也无蒸汽轮机了,故干脆以电气泛指电了。再来看英文对电气和电器的表述可能更容易理解二者的联系与区别电气：electricelectrical电器：(electrical)applia

8、ncedevice那么，什么叫低压电器呢？ 低压电器通常指工作在交流额定电压1200V(也有定义1000V的)、直流额定电压1500V以下电路中的电气设备。一般我们都简称低压电器为电器。 注意我们这里的低压电器的定义和教科书中的低压电器的定义不一样。书上的定义为：低压电器通常指工作在交流电压1500V、直流额定电压1200V以下电路中的电气设备。王仁祥的现代电气控制与PLC应用教程也采用此定义。采用交流1200直流1500定义的有：李道霖电气控制与PLC原理及应用邓则名电器与可编程控制器应用技术赵全利西门子S7-200PLC应用教程等大部分教材。 电器的种类很多，分类方法也很多。现将常见的低压

9、电器分类方法归纳示于图1-1中。电力拖动自动控制系统中常用的电器如图1-2所示。有关低压电器产品型号编制办法、产品型号类组代号以及派生字母对照表等，我们在讲解具体低压电器的时候再详细介绍。还可以参阅有关手册及产品说明书。图1-1 电器的分类 图1-2 电力拖动自动控制系统常用电器1、刀开关刀开关(Knife Switch)（1）刀开关的作用）刀开关的作用 不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。用。 图1-3HK系列瓷底胶盖刀开关1胶盖2胶盖紧固螺钉3进线座4静触点5熔体6瓷底7出线座8动触点9瓷柄1）不带熔断器式刀开关）不带熔断器式刀开关注意：刀开关的文字

10、符号注意：刀开关的文字符号QSQS表示隔离开关的意思，表示隔离开关的意思，Q Q代表英文代表英文quarantine(quarantine(隔离隔离) )QSQSQS图1-4 带熔断器式刀开关图1-4 带熔断器式刀开关图1-5 各种带熔断器式刀开关外形图这种系列的刀开关为开启式负荷开关。因其内部设有熔丝，故可对电路进行短路保护，常用作照明电路的电源开关或用于5.5kW以下三相异步电动机不频繁启动和停止的控制开关。在选用时，额定电压应大于或等于负载额定电压，对于一般的电路，如照明电路，其额定电流应大于或等于最大工作电流；而对于电动机电路，其额定电流应大于或等于电动机额定电流的1.5-2.5倍。开

11、启式负荷开关在安装时应注意：(1)闸刀在合闸状态时，手柄应朝上，不准倒装或平装，以防误操作。(2)电源进线应接在静触点一边的进线端(进线座在上方)，而用电设备应接在动触点一边的出线端(出线座在下方)，即接线“上进下出”的原则，不准颠倒，以方便更换熔丝及确保用电安全。图1-6HH系列封闭式负荷开关封闭式负荷开关封闭式负荷开关封闭式负荷开关又称铁壳开关，图1-4所示为常用的HH系列封闭式负荷开关的结构与外形。三把闸刀固定在一根绝缘方轴上，由操作手柄操纵；操作机构设有机械联锁，当盖子打开时，手柄不能合闸，当手柄合闸时，盖子不能打开。封闭式负荷开关用来控制照明电路时，其额定电流可按电路的额定电流来选择

12、，而用来控制不频繁操作的小功率电动机时，其额定电流可按大于电动机额定电流的1.5倍来选择。但不宜用于电流超过60A以上负载的控制，以保证可靠灭弧及用电安全。封闭式负荷开关在安装时，应保证外壳可靠接地，以防漏电而发生意外。接线时，电源线接在静触点的接线端上，负载则接在熔断器一端，不得接反，以确保操作安全。（1）按钮的作用）按钮的作用 按钮是一种短时间接通或关断小电流电路的手动控制电器，通常用于对电路工作或停止发出指令信号，从而接通或关断相关电路或接触器、继电器、电磁起动器的相关控制电路，从而达到对主电路进行控制的目的。 按钮文字符号用SB表示，含义Start Button或Switch Butt

13、on，图形符号为：随着工业的发展和需求，按钮的形式、规格和品种日益增多。按钮按驱动形式分，有推压式、推拉式、旋转式、杠杆式、带锁式等。按用途分，有起动按钮（动合按钮）、停止按钮（动断按钮）、复合按钮（动合、动断组合按钮）三种。按按钮结构形式分，有开启式、防水式、防腐式等。按钮的型号示意图如图1-7所示A结 构 形 式动 断 触 头 数动 合 触 头 数设 计 序 号按 钮L主 令 电 器图1-7按钮型号和结构示意图结构形式：K：开启式；H：保护式：S：放水式；D:带指示灯式：Y：钥匙式(b) 结构结构（3）按钮的外形图和图形符号。）按钮的外形图和图形符号。按钮开关的外形和符号按钮开关的外形和符

14、号(a) 外形图外形图常闭触点常闭触点复位弹簧复位弹簧支柱连杆支柱连杆常闭静触头常闭静触头桥式动触头桥式动触头常开静触头常开静触头外壳外壳4SBSBSB结结构构符符号号名名称称常闭按钮常闭按钮( (停止按钮停止按钮) )常开按钮常开按钮( (起动按钮起动按钮) )复合按钮复合按钮1234123按钮帽按钮帽（1）作用空气开关，又名空气断路器，是断路器的一种。是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关（或者电压过低或电器过热）。空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等

15、进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。3、空气开关（、空气开关（）（2）结构和工作原理空气开关的结构形式很多,下面是其一般原理图。自动空气断路器主要由触点系统、操作机构和保护元件三部分组成。主触点由耐弧合金(如银钨合金)制成，采用灭弧栅片灭弧。操作机构较复杂，其通断可用操作手柄操作，也可用电磁机构操作，故障时自动脱扣。1-触点2-锁键3-搭钩4-转轴5-杠杆6-弹簧7-衔铁8-欠电压脱扣器9-加热电阻丝10-热脱扣器双金属片11-衔铁12-过电流脱扣器13-弹簧当手动闭合电路后，其主触头由锁键2钩住搭钩3，克服弹簧13的拉力，保持闭合状态。搭钩3可绕轴4转动。（1）短路或过流，过电流脱扣

16、器12中线圈所产生电磁吸合力随之增大，直至将衔铁11吸合，并推动杠杆5，把搭钩3顶离，机械脱扣。在弹簧13的作用下主触头断开，切断主电路，起到保护作用。（2）欠压，电压下降到一定值时，欠电压脱扣器8中的吸力减少或失去吸力，衔铁7被弹簧6拉开，推动杠杆5，将搭钩3顶开，断开了主触头。（3）过载时，过载电流流过加热电阻丝9，使双金属片10向上弯曲，将杠杆5推动，断开主触头，从而起到保护作用。型号示意如下：举例：DZl0-250/330为DZlO系列装置式自动断路器，额定电流250A，3极，复式脱扣器，不带附件。（3）空气开关的符号及外形（4）选择：空气开关的主要参数是额定电压、额定电流和允许切断的

17、极限电流。选择时自动空气断路器的允许切断极限电流应略大于电路最大短路电流。1)自动空气断路器的额定电压和额定电流应不小于电路的额定电压和最大工作电流。2)热脱扣器的整定电流应与负载（例如电动机）的额定电流一致。3)欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。4)过电流脱扣器的额定电流Iz大于或等于线路的最大负载电流。（4）选择：单台电动机，过电流脱扣器的瞬时脱扣整定电流可按下式计算：Iz（1.51.7）Iq，Iq为电动机的启动电流。多台电动机来说，Iz可按下式计算：IzkIqmax电路中其它的工作电流式中，k也可取1.51.7；Iqmax为其中一台启动电流最大的电动机的启动电流。重点：重点：1、电器的定义和理解。电器的定义和