PLC技术应用基本环节课件

——电气控制电路的基本环节机电控制与可编程控制器技术主讲：陈曦——电气控制电路的基本环节机意义和目的（1）结构简单、维护方便、价格低廉；（2）我国现有大量机电设备仍采用继电-接触器控制；（3）PLC是计算机技术和继电-接触器控制相结合的产物。意义和目的（1）结构简单、维护方便、价格低廉；一、电气控制系统图的绘制

二、电气控制线路的常用基本回路

三、电气控制系统的常用保护环节

四、异步电动机的启动控制线路本章内容提要一、电气控制系统图的绘制本章内容提要五、异步电动机的调速控制线路六、异步电动机的制动控制线路

七、典型机床电气控制线路分析本章内容提要五、异步电动机的调速控制线路本章内容提要（一）重点掌握电气控制线路的常用基本回路、三相异步电动机的启动、调速以及制动方法。（二）难点了解异步电动机的变极调速控制原理。重点及难点（一）重点重点及难点电气控制系统图第一节电气控制系统图的绘制是由电气元件和电气设备按照一定的控制要求连接而成的；用统一的图形符号和文字符号绘制的；电气控制系统图第一节电气控制系统图的绘制是由电气元件和电便于系统安装、调试、使用和维护的；能够清晰表达生产机械电气控制系统结构、原理等设计意图的；工程图电气控制系统图便于系统安装、调试、使用和维护的；工程图电气控制系统图常用的电气控制系统图有:1、电气原理图2、电气安装接线图3、电气元件布置图常用的电气控制系统图有:一、常用电气图形符号和文字符号

电气控制系统图是工程技术的通用语言，为了便于交流和流通，在绘制电气控制系统时，电气元件的图形、文字符号必须符合国家标准。一、常用电气图形符号和文字符号电气控制系统图是工程技电气图形符号和文字符号的国家标准：1.旧国标：GB4728-1984《电气简图用图形符号》

——较大修改GB7159-1987《电气技术中的文字符号制定通则》

——已废止电气图形符号和文字符号的国家标准：2.新国标： GB/T4728-2008《电气简图用图形符号》 GB/T6988-2008《电气技术用文件的编制》 GB/T5094-2003《工业系统、装置与设备以及工业产品——结构原则与参照代号》 GB/T20939-2007《技术产品及技术产品文件结构原则字母代码》2.新国标：二、电气原理图电气原理图是根据工作原理而绘制的，不反映元器件的实际位置、大小和接线点的相互关系，只反映电气元件之间的连接关系。二、电气原理图电气原理图是根据工作原理而绘制的，不某机床电气原理图某机床电气原理图（1）电气原理图的绘制原则原理图的绘制要层次分明，各电器元件及触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线以及安装、维修方便。总则：（1）电气原理图的绘制原则原理图的绘制要层次分（1）电气原理图的绘制原则原则1：电气原理图分为主电路和辅助电路两部分：

主电路从电源到电动机，是强电流通过的电路。一般绘制在原理图的左侧。（1）电气原理图的绘制原则原则1：主电路从电源到

辅助电路包括接触器和继电器的线圈、触点以及其它控制电器的触点，还包括照明电路、信号电路及保护电路等，是小电流通过的电路。一般绘制在原理图的右侧。原则1：电气原理图分为主电路和辅助电路两部分：辅助电路包括接触器和继电器的线圈、触点以及其它控制电主电路辅助电路主电路辅助电路同一电气元件的不同部分（线圈、触点）分散绘制在各自完成作用的地方，需要用同一文字符号标出。若有多个同类元件，可在文字符号后面加上数字序号，以示区别。原则2：电气原理图中电气元件的画法同一电气元件的不同部分（线圈、触点）分散绘制在各自完按钮SF1~SF3QA1主触点、线圈和动合触点按钮SF1~SF3QA1主触点、线圈和动合触点所有电气触点均按无外力作用时或未通电时的自然状态画出。当电气触点的图形符号垂直放置时，以“左开右闭”原则绘制。当图形符号为水平放置时，以“下开上闭”原则绘制。原则3：电气原理图中电气触点的画法所有电气触点均按无外力作用时或未通电时的自然状态画出某机床电气原理图下开上闭左开右闭某机床电气原理图下开上闭左开右闭电气原理图的控制电路，原则上按电路动作顺序从上而下或自左至右的原则绘制。尽量避免线条的交叉。两线交叉时连接点用黑点标出，非连接点不标黑点。原则4：电气原理图的布局原则电气原理图的控制电路，原则上按电路动作顺序从上而下或对具有循环运动的机构，应给出工作循环图，如行程开关等应给出动作程序和动作位置。原则5：对具有循环运动的机构，应给出工作循环图，如行程开关等（2）图面区域的划分图区下方（或上方）的数字代表图区的编号，便于检索电气线路、方便阅读分析；图区上方（或下方）的文字表明它所对应的下方元件或电路的功能，以便于理解全部电路的工作原理。（2）图面区域的划分图区下方（或上方）的数字代表图区的编号图区的编号元件或电路的功能图区的编号元件或电路的功能在继电器、接触器线圈的下方注有该继电器、接触器相应触点所在图中位置的索引代号，索引代号用图面区域号表示。（3）符号位置的索引在继电器、接触器线圈的下方注有该继电器、接触器符号位置的索引符号位置的索引（3）符号位置的索引

左栏中栏右栏

主触点所辅助动合触点辅助动断触点在图区号所在图区号所在图区号

1、接触器QA：2、继电器KF：左栏

右栏动合触点所在图区号动断触点所在图区号（3）符号位置的索引左栏中栏接触器、继电器触点位置图接触器QA的三个主触点在4区，一个动合触点在6区，动断触点未使用。继电器KF的两个动合触点分别在9区和13区，动断触点未使用。接触器、继电器触点位置图接触器QA的三个主触点在4区，一个学习活动3-1电气原理图读图训练[活动目标]对照表3-1，结合“第二章机电控制中常用低压电器”内容识别图3-1各电气元件的符号和功能，理解电气原理图的绘制原则，了解图面区域的划分及符号位置的索引方法。学习活动3-1电气原理图读图训练[活动目标]对照表3-学习活动3-1电气原理图读图训练[活动步骤]1、区分主电路与辅助电路；2、自左至右，自上至下依次列出电气原理图中出现的图形符号对应的名称,了解各元件功能；学习活动3-1电气原理图读图训练[活动步骤]PLC技术应用基本环节ppt课件学习活动3-1电气原理图读图训练[活动步骤]3、对照图3-1，学习电气原理图绘制方法；4、对照接触器、继电器触点附图，了解图面区域的划分及符号位置的索引方法。学习活动3-1电气原理图读图训练[活动步骤]三、电气安装接线图电气安装接线图是按照电气元件的实际位置和接线遵照电气原理图绘制的。三、电气安装接线图电气安装接线图是按照电气元件的实际三相鼠笼电动机可逆电气安装接线图三相鼠笼电动机可逆电气安装接线图（1）电气元件的布置位置按安装实际情况绘出，各元件均按实际尺寸的统一比例绘制；（2）同一电气元件的各个部件应画在一起；（3）图中文字符号、元件连接顺序、线路号码编制都必须与电气原理图一致；电气安装接线图绘制原则：（1）电气元件的布置位置按安装实际情况绘出，各元件均按实际尺（4）图中应标明配线的线型、规格、导线数量以及穿线管的尺寸，并表明电源引入点；（5）走向相同的多根导线可用单线或线束表示。电气安装接线图绘制原则：（4）图中应标明配线的线型、规格、导线数量以及穿线管的尺寸，四、电气元件布置图用来表明各种电气元件在生产设备中的实际位置。主要包括控制柜、控制板、操纵台等电气设备的布置图。根据电气元件的外型尺寸绘出，并标明各元件间距尺寸。四、电气元件布置图用来表明各种电气元件在生产设备中的CW6132型车床电气元件布置图PG1PG2QA1QA2SF1SF2SF3FA1FA2CW6132型车床PG1PG2QA1QA2SF1SF2SF3CW6132型车床电气设备安装布置图EASF2SF1QBQA1QA2CW6132型车床电气设备安装布置图EASF2SF1QBQA电气元件的布置原则：（1）重量和体积大的元件安装在下方，发热元件装在上方；（2）强弱电分开，弱电应屏蔽；（3）需经常维护、检修、调整的元件安装位置不宜过高；（4）元件之间应留有一定间距。电气元件的布置原则：（1）重量和体积大的元件安装在下方，发热第二节电气控制线路的常用基本回路由按钮、继电器、接触器等低压控制电器组成的电气控制线路，简称继电-接触器控制系统。第二节由按钮、继电器、接触器等低压控制电器组成的优点维修方便线路简单成本低廉目前仍广泛应用在各种生产机械的控制领域中。优点长动与点动控制回路联锁控制回路多点控制回路顺序控制回路自动往复循环控制回路时间控制回路常用基本回路长动与点动控制回路常用基本回路一、长动与点动控制回路1、长动控制生产设备在其加工时一般处于连续运转状态，这种工作状态称为“长动”。持续运转一、长动与点动控制回路1、长动控制持续运转长动控制回路启动按钮停止按钮接触器常开触点过载保护长动控制回路启动按钮停止按钮接触器过载保护SF2SF1QAMSF2SF1QAM2、点动控制除长动控制外，还有一种要求电动机受控于外部按钮的控制，即触发一次按钮电动机运转一下，连续触发电动机连续运转，不触发电动机无运转，这种控制称为“点动控制”。2、点动控制启动按钮启动按钮SFQAMSFQAM3、长动与点动混合控制生产实践中通常要求电动机既能实现点动又能实现长动控制，例如机床设备在正常工作时，一般需要电动机处在连续运行状态，但在试车或调整刀具的相对位置时，又需要点动控制，因此就需要长动与点动的混合控制电路。3、长动与点动混合控制※注意复合按钮常开触点和常闭触点的动作顺序复合按钮动作顺序：触发时：常闭触点先断开，常开触点再闭合；释放时：常开触点先断开，常闭触点再闭合。※注意复合按钮常开触点和常闭触点的动作顺序复合按钮动作顺序：SF3QAMSF3QAM二、联锁控制回路生产机械往往是由许多零部件组成的，而零部件之间的运动是相互联系和相互制约的，这种相互联系和制约的控制称为联锁控制（或互锁）。二、联锁控制回路生产机械往往是由许多零部件组成的，而正转启动停转反转启动正转启动停转反转启动[提示]

为了避免对电动机产生过大的冲击，电动机的操作只能按正、停、反或反、停、正的方式进行。不允许正反、反正操作控制。[提示] 为了避免对电动机产生过大的冲击，电动机的操作只能按三、多点控制回路对于一些大型的生产机械，为了操作方便，常要求在两个或者两个以上的地点对其进行操作，这种控制方式称为多点控制。三、多点控制回路对于一些大型的生产机械，为了操作方便PLC技术应用基本环节ppt课件[要点]甲地启动：按下SF3→QA线圈得电→主触点闭合、辅助触点闭合自锁→电动机启动甲地停止：按下SF2→QA线圈失电→主触点断开、解除自锁→电动机停转[要点]乙地启动：按下SF4→QA线圈得电→主触点闭合、辅助触点闭合自锁→电动机启动乙地停止：按下SF1→QA线圈失电→主触点断开、解除自锁→电动机停转乙地启动：三地控制三地控制四、顺序控制回路生产系统各部件的启动或停止的顺序各有不同，这就要求拖动这些运动部件的电动机按一定的加工顺序进行启动或停止，这种控制方式称为顺序控制。包括主电路顺序控制和控制电路顺序控制。四、顺序控制回路生产系统各部件的启动或停止的顺序各有不1、主电路的顺序控制QA2主触点在QA1主触点的下方1、主电路的顺序控制QA2主触点在QA1主触点的下方2、控制电路的顺序控制2、控制电路的顺序控制顺序控制回路的设计原则：（1）若希望甲接触器工作后方允许乙接触器工作，则在乙接触器线圈电路中串联甲接触器的动合触点。——顺序启动（2）若希望乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断电，则将乙接触器的动合触点并联在甲接触器的停止按钮两端。——逆序停止顺序控制回路的设计原则：五、自动往复循环控制回路有些设备要求其工作台能在一段距离内自动往复循环运行，以实现工件的连续加工或操作，这种控制回路称为自动往复循环控制。利用行程开关、位置开关或接近开关来实现。五、自动往复循环控制回路有些设备要求其工作台能在一段距限位保护开关挡铁限位保护开关挡铁PLC技术应用基本环节ppt课件PLC技术应用基本环节ppt课件[提示]

行程开关BG的动作顺序是动断触点先断开，随后动合触点闭合，因此符合电动机从正转-停止-反转的原则。[提示] 行程开关BG的动作顺序是动断触点先断开，随后动合触六、时间控制回路某些生产机械上的电动机要求运行一段时间，停止一段时间再运行，即间歇运行，这时就需要时间继电器来实现控制。这种采用时间继电器进行的延时控制称为时间控制。六、时间控制回路某些生产机械上的电动机要求运行一段时（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）[提示]

各种时间继电器表示方法通电延时线圈断电延时线圈瞬动触点通电延时闭合常开触点通电延时断开常闭触点断电延时断开常开触点断电延时闭合常闭触点（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）[提示]PLC技术应用基本环节ppt课件启动M1运转KF延时M2运转启动M1运转KF延时M2运转学习活动3-3基于时间继电器的顺序控制线路读图训练[活动步骤]1、识别图3-18中的图形符号，文字符号；2、确定启动按钮和停止按钮；学习活动3-3[活动步骤]QA3图3-18三台电动机控制线路图启动按钮停止按钮QA3图3-18三台电动机控制线路图启动按钮停止按钮学习活动3-3基于时间继电器的顺序控制线路读图训练[活动步骤]3、按下启动按钮，分析三台电动机的启动顺序，说明KF1、KF2线圈上方串联的QA2和QA3常闭触点的作用；学习活动3-3[活动步骤]QA3M1M1运行M3运行延时T1M2运行延时T2SF1M2M3QA3M1M1运行M3运行延时M2运行延时SF1M2M3学习活动3-3基于时间继电器的顺序控制线路读图训练[活动步骤]4、按下停止按钮，分析三台电动机的停止顺序，说明KF2、KF1线圈上方串联的KF3和KF4常闭触点的作用；学习活动3-3[活动步骤]学习活动3-3基于时间继电器的顺序控制线路读图训练[活动步骤]5、说明BB1~BB3在电路中的作用。学习活动3-3[活动步骤]第三节电气控制系统的常用保护环节

在电气控制系统的设计中，必须考虑系统发生各种故障和不正常工作情况的可能性，必须在控制系统中设置各种保护环节和装置。第三节在电气控制系统的设计中，必须考常用的保护环节有短路、过载、过电流、失电压、欠电压、过电压保护等。一、短路保护诱因：线路绝缘遭到破坏、负载短路、接线错误现象：瞬时电流可达到额定电流的十几倍到几十倍后果：设备或线路因过流而发生损坏，甚至引起火灾保护方法：熔断器保护或低压断路器保护保护元件：FA或QA常用的保护环节有短路、过载、过电流、失电压、欠电二、过载保护诱因：负载突然增加，缺相运行或电源电压降低现象：额定电流<电动机运行电流<额定电流的1.5倍后果：电动机绕组发热，绝缘材料老化，寿命缩短保护方法：熔断器+热继电器保护元件：FA+BB二、过载保护诱因：负载突然增加，缺相运行或电源电压降低三、过电流保护诱因：频繁启动和正反转、重复短时使用电动机；现象：额定电流<电动机运行电流<额定电流的6倍；后果：过大的电动机冲击电流，损坏电动机和过大的

电磁转矩，损坏机械传动部件；保护方法：将过电流继电器串联在被保护电路中；保护元件：KF三、过电流保护诱因：频繁启动和正反转、重复短时使用电动机；四、失电压保护诱因：电动机工作时，电源电压突然消失；现象：电源电压恢复，电动机自行启动；后果：无法预计的人身伤亡和机械故障；保护方法：采用接触器和按钮控制；保护元件：QA和SF四、失电压保护诱因：电动机工作时，电源电压突然消失；五、欠电压保护诱因：负载突然增加，缺相运行或电源电压降低；现象：电源电压降到额定电压的60%~80%；后果：引起控制电器释放，电路不正常工作；保护方法：将欠电压继电器线圈跨接在电源上；保护元件：KF五、欠电压保护诱因：负载突然增加，缺相运行或电源电压降低；六、过电压保护诱因：电磁铁等大电感负载及直流电磁机构、直流继

电器等在通断时会产生较高的感应电动势；现象：电源电压高于额定电压；后果：击穿电磁线圈的绝缘；保护方法：在线圈两端并联一个电阻，电阻串联电容

或二极管，以形成一个放电回路；六、过电压保护诱因：电磁铁等大电感负载及直流电磁机构、直流继第四节异步电动机的启动控制线路

电动机的拖动过程，并不是接通电源后立即进入匀速运转状态，而是从接通电源开始，逐渐加速到稳定转速运行，这一过程称为电动机的启动。第四节电动机的拖动过程，并不是接通电鼠笼型电动机的启动分为直接启动和降压启动两类。

鼠笼型电动机的启动分为直接启动和降压启动两类。一、直接启动直接启动又称全压启动，是通过闸刀开关或接触器直接将额定电压接入电动机定子绕组的启动方式。※电动机定子绕组的工作电压=启动电压一、直接启动※电动机定子绕组的工作电压=启动电压[提示]电动机的启动方式要取决于电动机的功率与供电变压器的容量之比。用开关直接控制的直接启动电路QA0M3~FA1[提示]电动机的启动方式要取决于电动机的功率与供电变压器的容直接启动条件：（1）有独立变压器供电电动机频繁启动，

电动机功率<变压器容量的20%电动机不常启动，

电动机功率<变压器容量的30%（2）没有独立的变压器供电

启动时所产生的电压降<=额定电压的5%

直接启动条件：二、降压启动

降压启动是在启动时将电源电压适当降低后再加到定子绕组上，当电动机转速上升后，再将电压恢复至额定值的启动方式。※电动机定子绕组的工作电压>启动电压二、降压启动※电动机定子绕组的工作电压>启动电压三相鼠笼型异步电动机常用的降压启动方法：

Y-Δ形降压启动※自耦变压器降压启动※延边三角形降压启动定子绕组串接电阻降压启动软启动控制三相鼠笼型异步电动机1、Y-Δ形降压启动等价1、Y-Δ形降压启动等价U1U2V1W1V2W2Y型M3~U1V1W1U2V2W2U1U2V1W1V2W2Y型MU1V1W1U2V2W2

型M3~U1V1W1U2V2W2W1V1U1U2V2W2型MU1V1W1U2V2W2W1V1U1U2V2W2PLC技术应用基本环节ppt课件（1）电路简单，成本低，启动电流约为电动机额定电流的2倍左右，启动电流特性好。（2）启动电流是直接启动的1/3，启动转矩也为直接启动的1/3，因此，这种方法仅适合于电动机轻载或空载场合。采用Y-Δ形降压启动的特点：（1）电路简单，成本低，启动电流约为电动机额定电流的2倍2、自耦变压器降压启动电动机启动时，利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压的降压启动方法。

将自耦变压器原边接在电网上，启动时，定子绕组接在自耦变压器副边上。2、自耦变压器降压启动电动机启动时，利用自耦变压器来XJ01系列自耦降压启动线路图

中间继电器全压启动接触器降压启动接触器降压启动时间继电器电源指示灯降压指示灯全压指示灯XJ01系列自耦降压启动线路图中间全压启动接触器降压启动接由于变压器体积大，价格高，维修复杂，且启动时自耦变压器处于过电流状态，因此不适于应用于启动频繁的电动机，而广泛应用于启动不太频繁，要求启动转矩较大，电机功率较大的异步电动机启动电路中。采用自耦变压器降压启动的特点：由于变压器体积大，价格高，维修复杂，且启动时自耦变压器3、定子绕组串接电阻降压启动3、定子绕组串接电阻降压启动第五节异步电动机的调速控制线路

在实际生产中，机械设备常常有多种速度输出的要求，即要求电动机具有调速能力，电动机的调速是指在某一确定负载条件下，人为改变电动机转速的操作过程。第五节在实际生产中，机械设备常常有一、异步电动机的调速原理转子转速定子磁极对数转差率电网频率旋转磁场转速一、异步电动机的调速原理转子转速定子磁极对数转差率电网频率旋1、变极调速通过改变异步电动机定子旋转磁场极对数来改变电动机转速n的有级调速方法。当极对数增加一倍时，电动机转子的转速降低一半。主要应用于鼠笼型异步电动机。

1、变极调速通过改变异步电动机定子旋转磁场极对数来改双速异步电动机定子绕组接线图

每相绕组4个极每相绕组2个极每相绕组4个极每相绕组2个极双速异步电动机定子绕组接线图每相绕组4个极每相绕组2个极每△-YY方式双速异步电动机控制线路图

△-YY方式双速异步电动机控制线路图2、变转差率调速主要应用于绕线式异步电动机，通过在电动机转子绕组中串联电阻，使改变转差率的方法。

2、变转差率调速主要应用于绕线式异步电动机，通过在电动3、变频调速*变频调速是改变电动机定子电源频率从而改变其同步转速的调速方法，是一种连续平滑的调速法。变频调速系统的主要设备是提供变频电源的变频器。

3、变频调速*变频调速是改变电动机定子电源频率从而改变第六节异步电动机的制动控制线路

在电动机脱离电网的情况下，给电动机一个与转动方向相反的阻力转矩，使电动机迅速停车的操作称为制动。第六节在电动机脱离电网的情况下，给电制动的一般分为两类：

机械制动

电力制动电动机在切断电源的同时给电动机一个与实际转向相反的电磁力矩。利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转。（1）电磁抱闸制动器（2）电磁离合器制动（1）能耗制动（2）反接制动制动的一般分为两类：电动机在切断电源的同时给电动机一个一、能耗制动电动机在切断交流电源后，立即在定子绕组的任意二相中加入直流电源，在电动机转子上产生制动力矩，从而使电动机快速停止的方法。分为按时间原则和按速度原则两类。

一、能耗制动电动机在切断交流电源后，立即在定子绕组的按时间原则按时间原则543210电力开关启动按钮制动按钮543210电力开关启动按钮制动按钮按速度原则速度继电器与电动机同轴

制动电阻按速度原则速度继电器与电动机同轴制动电阻自然停车能耗制动自然停车能耗制动能耗制动的特点及应用：能耗制动制动效果平稳、准确，能量损耗小，但需要附加直流电源，制动力较弱，在低速时制动力矩小。主要用于容量较大的电动机制动或制动频繁的场合，如磨床、立式铣床等，不适于紧急制动。

能耗制动的特点及应用：二、反接制动反接制动是指在电动机切断正常运转电源的同时改变电动机定子绕组的电源相序，使之具有反转趋势而产生较大的制动力矩的方法。二、反接制动反接制动是指在电动机切断正常运转电源的同单向反接制动控

按下制动按钮SF1电动机结束正常运行电动机转速<=90BS触点释放，切断QA2结束反接制动QA2闭合，反接制动NY单向反接制动控按下制动按钮SF1电动机结束正常运行电动机转反接制动的特点及应用：反接制动动力强、制动迅速