电气控制与PLC知识点

1、第一节 低压电器概述一、电器：高压电器： 低压电器：二、低压电器的分类1按用途方式1）低压配电电器低压配电电器主要用于低压供电系统。分断能力强、限流效果好，动稳定和热稳定性能好。刀开关、自动开关、隔离开关、转换开关等。2）低压控制电器低压控制电器主要用于电力拖动控制系统。有一定的通断能力、操作频率高，电气和机械寿命长。接触器、继电器、控制器等。3）低压主令器用于发送控制指令的电器。操作频率高，抗冲击，电气和机械寿命长。按钮、主令开关、行程开关、万能开关等。4）低压保护电器用于对电路和电气设备进行安全保护的电器。有一定的通断能力、反应灵敏、可靠性高。熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器等。2

2、按操作方式1）手动电器：刀开关、按钮、转换开关2）自动电器：低压断路器、接触器、继电器三、电磁式电器组成1.电磁机构组成：铁芯，衔铁，线圈原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。总结： a.衔铁动作与否取决于线圈两端的电压。b.直流电磁机构的衔铁动作不改变线圈电流。c.交流电磁机构的衔铁动作改变线圈电流。U型电磁铁：67倍E型电磁铁：1015倍衔铁卡住不能吸合，或者频繁动作，交流电压线圈可能烧毁。对于可靠性要求高，或频繁动作的控制系统采用直流电磁机构，而不采用交流电磁机构。2.触点系统 1)触点（执行元件）作用：分断和接通电路的作用。2)触点接触形

3、式：点接触、 线接触、面接触3灭弧装置 灭弧措施：降低电弧温度和电场强度 磁吹式灭弧装置（广泛应用于直流接触器中）：磁吹灭弧装置：利用电弧电流本身灭弧，电弧电流愈大，吹弧能力也越强。 灭弧栅 （常用作交流灭弧装置） 灭弧罩 （用于交流和直流灭弧）： 采用一个用陶土和石棉水泥做的耐高温的灭弧罩，用以降温和隔弧。电动力吹弧第二节 接触器一、交流接触器 1结构 触头系统：主触头、辅助触头 常开触头（动合触头） 常闭触头（动断触头）电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧 灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧2工作原理 ：线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为

4、防止铁心振动，需加短路环。二、直流接触器 用途：远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。结构：电磁机构、触头系统和灭弧装置。工作原理：与交流接触器基本相同。交流接触器与直流接触器的区别交流接触器：铁心用硅钢片冲压而成，减少铁损； 线圈绕在骨架上，短而粗的圆筒状，便于散热； 铁心端面上安装铜制短路环，防止震动和噪声； 常用灭弧罩和灭弧栅；直流接触器：铁心不发热，用整块钢制成； 线圈散热：长而薄的圆筒状； 常用磁吹灭弧装置；三、接触器的图形符号和文字代号第三节 其他低压电器热继电器作用：电动机的过载保护型式：双金属片式 热敏电阻式 易熔合金式结构：由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组

5、成 。热继电器的图形和文字符号 速度继电器的文字和图形符号熔断器n 作用：短路和严重过载保护（供电线路和电气设备）n 应用：串接于被保护电路的首端n 优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻控制按钮1结构：按钮帽、复位弹簧、动触点、静触点2种类： 1）颜色：红停止、急停 绿起动 黑点动 黑白（白色、灰色）启动、停止交替动作 蓝色-复位 2）结构：蘑菇急停 指示灯式指示 钥匙安全 平钮一般3.图形和文字符号行程开关继电器接触器控制系统组成：按钮、继电器、接触器等低压电器。特点：具有线路简单、维护方便、便于操作、价格低廉等许多优点。第一节 电气控制线路的绘制电气图：表达设备的电气控制系统的组成

6、、分析控制系统工作原理以及安装、调试、检修控制系统。一、电气原理图二、电器元件布置图表明电气原理图中所有电器元件、电器设备的实际位置，为电气控制设备的制造、安装提供必要的资料。三、电气接线图第二节 鼠笼电动机简单的起停电气控制线路全压起动：将额定电压直接加到电动机的定子绕组上，使电动机起动旋转。（p10kw）降压起动：起动时减少加在定子绕组上的电压，以限制起动电流；在起动完成后再将定子电压恢复至额定值。线路的保护环节1）过载保护：FR2）短路保护：FU3）失压、欠压保护：自锁触点（接触器）欠压和失（零）压保护的优点：1、防止电动机低压运行。2、避免多台电动机同时起动造成的电网电压波动。3、防止

7、在电源恢复时，电动机突然起动运行而造成设备和人身事故。电器控制中： 按钮 发布命令信号 接触器 实现对控制对象的控制 继电器 根据控制过程中各个量的变化发出相应的控制信号。第三节 电气控制基本线路一、正反转的控制线路实现方法：对调交流电动机的任意两相电源相序。a.接触器互锁正/反转控制电路b.按钮和接触器双重互锁控制电路接触器互锁正/反转控制电路工作过程: 问题：KMl、KM2同时闭合，造成相间短路。电气互锁：利用接触器（继电器）的常闭触点串接在对方线圈回路中而形成的相互制约的控制。按钮和接触器双重互锁控制电路仅有按钮互锁控制电路可以吗？ 机械互锁：利用复合按钮的常闭触点串接在对方线圈回路中而

8、形成的相互制约的控制。（方便操作）存在问题：若出现熔焊或衔铁卡在吸合状态的故障时，虽然线圈已失电但是其主触点无法断开。此时另一接触器一旦得电动作，主电路就会发生短路。解决：为保证工作的可靠和操作的方便可采用按钮和接触器双重互锁。此时若出现上述故障现象，则接触器的互锁常闭触点必然将另一接触器的控制电路切断，避免另一接触器线圈得电。结论：复合按钮不能代替联锁触点的作用。二、按顺序工作的联锁控制顺序控制：保证操作的合理和工作的安全可靠（按一定顺序工作的联锁要求）。四、点动控制电路1、基本的点动控制电路2、点动/长动控制电路 五、多点起、停与多条件控制电路第四节 三相异步电动机的降压起动控制线路起动方

9、式: a.直接起动(全压起动)缺点：起动电流大(额定电流的57倍)。过大的起动电流将会造成线路的电压下降，影响到电动机的起动转矩，严重时，会导致电动机本身无法起动。直接起动只能用于电源容量较电动机容量大得多的情况。 b.降压起动：Y-降压起动 定子串电阻降压起动 定子串自耦变压器降压起动第五节 三相异步电动机的制动控制线路制动目的：准确、迅速停车；工作安全制动分类：机械制动：机械抱闸电气制动：反接制动、能耗制动、回馈制动1、反接制动2、能耗制动：特点：能耗小，需直流电源，设备费用高。适用场合：要求平稳制动，停位准确。（如铣床、龙门刨床及组合机床的主轴定位等）。 第三章 可编程序控制器工作原理3

10、.1 PLC的基本概念国际电工委员会（IEC）在1985年的PLC标准草案第3稿中，对PLC作了如下定义：可编程序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、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。3.2 PLC的基本结构PLC主要由CPU模块（包含存储器）、输入模块、输出模块、电源和编程装置组成。CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。CPU模块功能

11、：接收、存储有编程工具输入的用户程序和数据。检查、校验用户程序。接收、调用现场信息，执行用户程序。驱动PLC外部的负载。故障诊断。存储器用来存储程序和数据，根据工作原理，存储空间一般包括三个区：系统程序存储区用户程序存储区：用户程序区、系统区。工作数据存储区RAMPLC的硬件结构整体式PLC体积小，价格低，小型PLC一般采用这种结构；将CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱形机壳内；通常将此整体称为CPU模块；配有许多专用的特殊功能模块，使PLC的功能得到扩展，如模拟量I/O模块、通信模块等。模块式PLC大、中型的，较复杂的，要求较高的系统一般选用模块式结构的PLC；由机架和模块组成；模块插在

12、模块插座上，模块插座焊在机架中的总线连接板上，有不同槽数的机架供用户选用，还有扩展机架；组态方便灵活：用户可以选用不同档次的CPU模块、品种繁多的I/O模块和特殊功能模块，对硬件配置的选择余地较大，维修时更换模块也很方便。3.3 PLC的工作原理一、 用触点和线圈实现逻辑运算在数字量控制系统中，变量仅有两种相反的工作状态，如高电平和低电平、继电器线圈的通电和断电、触点的接通和断开，可以用逻辑代数中的1和0来表示，一般在波形图中，用高电平表示1状态，用低电平表示0状态。1、读取输入；2、执行用户程序； 程序执行阶段，输入值固定，系统运行稳定。可以提高程序的执行速度。灵活。3、通信处理；4、CPU

13、自诊断测试；5、改写输出；6、中断程序的处理；7、立即I/O处理；PLC与计算机的异同 相同点：（1）基本结构相同（2）程序执行原理相同 不同点：（1）两者的不同点主要体现在工作方式上。（2）应用范围不同。（3）对使用环境耐受力不同。（4）编程语言简单、容易掌握。（5）输入输出接口电路已经备好。（6）对电源要求不高，允许电压波动范围较宽。PLC与继电接触器的异同 相同点： 图形结构和逻辑关系相同。 不同点：（1）实现原理不同：软元件 逻辑运算 （2）工作方式不同：串行第4章 S7-200可编程控制器组成 第一节S7-200 PLC系统组成 Ø S7-200PLC系统配置Ø

14、S7-200PLC主机Ø S7-200PLC接口模块Ø S7-200PLC扩展和系统配置1 S7-200PLC的系统配置2基本单元第一代：CPU 21X，主机都可进行扩展。第二代：CPU 22XCPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226，除CPU 221之外，其他都可加扩展模块。S7-200 CPU最大I/O配置的预算 Ø 主机允许带扩展模块的数量Ø 映像寄存器数量Ø 电流提供 Ø 模块电流 Ø 电流预算规则 Ø I/O点数扩展和编址第4章 PLC程序设计基础 4.1 PLC的编程语言 4.2

15、存储器的数据类型与寻址方式 4.3 位逻辑指令 4.4 定时器与计数器指令 4.5 应用举例4.1 PLC的编程语言与程序结构4.1.1 PLC编程语言的国际标准IEC61131-3是PLC的编程语言标准5种编程语言：顺序功能图（SFC） 梯形图（LD或LAD）功能块图（FBD）指令表（IL）结构文本（ST）4.2 存储器的数据类型与寻址方式4.2.1 CPU的存储区1、输入过程映像寄存器（I）S7-200 PLC编址范围（I0.0I15.7）外部输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为ON（1状态），反之为OFF（0状态）。可以多次使用同一个输入位的常开触点和常闭触点。2、输出过程映像寄存器（

16、Q）梯形图中输出映像寄存器Q0.0的线圈“通电”，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合，使接在标号为0.0的端子的外部负载工作，反之则外部负载断电；输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点，但是在梯形图中，每一个输出位的常开触点和常闭触点都可以使用多次。3、变量存储区（V）是全局存储器；在程序执行过程中用来存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其他数据。4、位存储区（M）作为控制继电器来存储中间操作状态或其他控制信息。可按位、字节、字或双字来存取数据。5、定时器存储区（T）T0T255定时器位：用来描述定时器的延时动作的触点状态，定时器位为1时，梯形图中对应的定时器常开触点

17、闭合，常闭触点断开；为0时则触点的状态相反；接通延时、断开延时、保持型接通延时定时器；三种定时器：1ms, 10sm和100ms；6、计数器存储区（C）C0C255加计数器、减计数器和加减计数器；当计数器当前值大于等于设定值时，计数器位被置1（为ON），梯形图中对应的计数器常开触点闭合，常闭触点断开；为0时则触点的状态相反；7、高速计数器（HC）HC0HC5 8、累加器（AC）AC0AC3（4个）是可以象存储器那样使用的读/写单元，可以用它向子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存放计算的中间结果；累加器是32位的，可以按字节、字和双字来存取累加器中的数据，存取数据的长度根据所用的指令决

18、定。9、特殊存储器（SM）提供实现一些特殊的状态和控制功能，用于CPU与用户之间交换信息；CPU 224编址范围SM0.0 SM179.7，共180个字节。其中SM0.0SM29.7的30个字节为只读型区域。 提供实现一些特殊的状态和控制功能，用于CPU与用户之间交换信息； SMB0状态位字节，在每次扫描循环结尾由S7-200 CPU更新SM0.0 RUN状态，该位始终为1。SM0.1 首次扫描时为1，用于程序的初始化。SM0.4输出一个占空比为50的分时钟脉冲。SM0.5输出一个占空比为50的秒时钟脉冲。SM0.6 一个扫描周期为ON，另一为OFF循环交替。4.3基本逻辑指令类指令 1 装载指令及输出指令LD（Load）用于网络块逻辑开始的常开触点与母线的连接。LDN（Load Not）用于网络块逻辑运算开始的常闭触点与母线的连接。= （Out）与线圈相对应,驱动线圈的触点电路接通时,指定位对应的输出映像寄存器为1，反之则为0。取反指令：NOT 空操作指令：NOP LAD形式为：STL形式为：NOP N （N