电气控制及Plc应用技术电子教案

项目一安全用电课时（学时）2学时授课教师班级22机电1班教学重点及难点1、掌握安全用电知识2、电气安全用具的使用方法项目目标1、掌握安全用电知识2、电气安全用具的使用方法3、熟悉触电急救与电气消防知识项目分析1、电力是国民经济的重要能源，在生活中也不可缺少。但是不懂得安全用电知识就容易造成触电身亡、电气火灾、电器损坏等意外事故，所以，“安全用电，性命攸关”。2、发生安全事故后如何自救（1）触电事故造成严重的人身伤害后通常需要进行人工呼吸和心脏复苏；（2）发生电气火灾后如何灭火相关知识1.用电安全知识2.用电急救项目实施一、安全用电1、触电的种类：点击和电伤电击：人体接触带电部分，造成电流通过人体，使人体内部的器官受到损伤的现象。电伤：由于电弧以及熔化、蒸发的金属微粒对人体外表的伤害。2、人体触电形式单相触电：人体同时接触到相线和零线（或大地）形成电流通路，是最多的触电形式。（220V）两相触电：人体同时接触到三相电路的任意两相电压而引起的触电。如两手、或手和脚，同时触及电源的两根相线发生触电的现象（380V）接触电压、跨步电压触电：接触电压：人站在地上触及设备外壳，所承受的电压。跨步电压：人站立在设备附近地面上，两脚之间所承受的电压。3、影响通过人体电流大小的因素（1）通过人体电流的大小与人体本身电阻和加到人体上电压的大小有关。（2）电流作用时间对人体的伤害。（3）电流通过人体的途径对人体的伤害。（4）电流频率对人体的伤害。（5）人体的健康因素。4、安全电压：常用的有36V、24V、12Ｖ等5、安全用具常用的有绝缘手套、绝缘靴、绝缘棒三种。二、触电急救1、触电的现场抢救使触电者尽快脱离电源对不同情况的救治（1）触电者神智尚清醒，但感觉头晕、心悸、出冷汗、恶心、呕吐等，应让其静卧休息，减轻心脏负担。（2）触电者神智有时清醒，有时昏迷。应静卧休息，并请医生救治。（3）触电者无知觉，有呼吸、心跳。在请医生的同时，应施行人工呼吸。（4）触电者呼吸停止，但心跳尚存，应施行人工呼吸；如心跳停止，呼吸尚存，应采取胸外心脏挤压法；如呼吸、心跳均停止，则须同时采用人工呼吸法和胸外心脏挤压法进行抢救。2、口对口人工呼吸法（详情参考视频）3、胸外心脏挤压法（详情参考视频）三、电气设备防火、防爆1、电气设备防火电气火灾产生的原因：设备材料选择不当，过载、短路或漏电，照明及电热设备故障，熔断器的烧断、接触不良以及雷击、静电等，都可能引起高温、高热或者产生电弧、放电火花。电气火灾的预防和紧急处理：应按场所的危险等级正确地选择、安装、使用和维护电气设备及电气线路，按规定正确采用各种保护措施电气火灾的紧急处理：首先应切断电源，同时，拨打火警电话报警2、电气设备防爆由电引起的爆炸发生在含有易燃、易爆气体、粉尘的场所。防爆措施：正确敷设电气线路，保持场所良好通风；防止短路、过载；应安装自动断电保护装置，对危险性大的设备应安装在危险区域外；电源应采用三相五线制与单相三线制，线路接头采用熔焊或钎焊。练一练思考题1、网上查找至少2家企业的用电规则。教学方法及教具多媒体教学，讲授项目二单向运行控制电路课时（学时）2学时授课教师王钧班级22机电1班教学重点及难点接线图的绘制和识读方法项目目标 掌握按钮开关的符号、结构、原理及选用。 掌握交流接触器、热继电器的符号、结构、原理及选用项目分析1、适用情况三相异步电动机的单向运行控制在生产中应用最广泛，电动机单向运行控制的原理及安装与维修技能是维修电工必须掌握的基础知识和基本技能。通过点动控制、连续运行与电动机的两地控制三个具体电路来学习单向运行控制电路。a）b)图1-3-1单向运行电路的应用a)电动葫芦及操作手柄b)普通车床2、项目任务通过学习本项目中按钮开关、接触器、热继电器等相关知识，完成图1-3-2图1-3-2点动控制电路图图1-3-3单向连续运行控制电路图1-3-4两地控制电路相关知识按钮开关1、按钮开关结构及原理按钮开关简称按钮，符号SB。它是电力拖动系统中一种最简单而又最常用的发送主令的电器。结构如图1-3-5，其中“起动”按钮是常开的，按钮颜色常为绿色，按下时即接通电路;“停止”按钮是常闭的，按钮颜色常为红色，按下时则切断电路。将按钮与接触器的吸引线圈相配合，便可在远距离来控制电动机。图1-3-5按钮开关结构、符号及原理图a）按钮开关结构b)按钮开关符号c)按钮开关原理图2、型号按钮开关型号及含义如下：3、检测方法图1-3-6按钮开关检测示意图（1）万用表选择×100或者×1K档，并进行欧姆调零；（2）将触头两两测量查找，未按下按钮时阻值为∞，而按下按钮时阻值为0的一对为常开触头；相反，不按时阻值为0，而按下按钮时阻值为∞的一对为常闭触头。4、选择(1)根据使用场合,选择按钮的种类,如开启式、保护式、防水式和防腐式等。(2)根据用途,选用合适的形式,如手把旋钮式、钥匙式、紧急式和带灯式等。(3)按控制回路的需要,确定不同按钮数,如单钮、双钮、三钮和多钮等。(4)按工作状态指示和工作情况要求,选择按钮和指示灯的颜色(参照国家有关标准)。(5)核对按钮额定电压、电流等指标是否满足要求。常用控制按钮的型号有LA4、LAlO、LAl8、LAl9、LA20和LAZ5等系列。二、接触器接触器是一种用来自动接通或断开大电流电路并可实现远距离控制的电器。它不仅具有欠压和失压保护功能，而且还具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，在电力拖动控制线路中得到了广泛应用。接触器按其主触头通过电流的种类不同可分为交流和直流两种可以频繁地接通和分断交直流电路，并可实现远距离控制，主要用来控制电动机。图1-3-7交流接触器外形图结构交流接触器由电磁系统、触头系统、灭弧装置及辅助部件构成。触头系统包括主触头和辅助触头。其中常开触头又称为动合触头（三对，用于通断电流较大的主电路），常闭触头又称为动断触头（两对，用于通断电流较小的控制电路。）常开和常闭触头是联动的，当线圈通电时，常闭触头先断开，常开触头后闭合；当线圈断电时，常开触头先恢复断开，常闭触头后恢复闭合。图1-3-8交流接触器原理图及符号（2）电磁系统电磁系统由线圈、静铁心、动铁心(又称衔铁)和短路环等组成。线圈通电时产生磁场，动铁心被吸向静铁心，带动触头动作，控制线路的接通与分断。为了减小磁滞和涡流损失，铁心采用硅钢片叠压铆成。为了减小振动和噪声，在铁心端面上嵌入一只铜环一般称之为短路环。当电磁线圈通入交流电时，线圈电流I1产生磁通Ф1，短路环中产生感应电流I2形成磁通Ф2，由于I1与I2的相位不同，故Ф1与Ф2的相位也不同，即Ф1与Ф2不同时为零。这样，在磁通Ф1过零时，Ф2不为零而产生吸力，吸住衔铁，使衔铁始终被铁心吸牢，振动和噪音显著减小。图1-3-9接触器铁芯（3）灭弧系统接触器在分断大电流电路时，在动静触头之间会产生较大的电弧，不仅会烧坏触头，延长电路分断时间，严重时还会造成相间短路，所以在20A以上的接触器上均装有灭弧装置。对于小容量的接触器，常采用双断口触头灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。图1-3-10灭弧装置示意图工作原理当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,触头系统与动铁芯是联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失,动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。3、型号接触器的型号及意义如下：4、选择（1）根据接触器所控制负载的工作任务（轻任务、一般任务或重任务）来选择相应使用类别的接触器。（2）交流接触器的额定电压（指触头的额定电压）一般为500V或380V两种，应大于或等于负载回路的电压。(3)根据电动机（或其他负载）的功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。接触器的额定电流（指主触头的额定电流）有5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A等几种，应大于或等于被控回路的额定电流。对于电动机负载，可按下列公式计算：式1-3-1式中，IN为接触器主触头电流，单位为A；PN为电动机的额定功率，单位为kW；UN为电动机的额定电压，单位为V；K为经验系数，一般取1～1.4。(4)接触器线圈的电流种类（交流和直流两种）和电压等级应与控制电路相同。(5)触头数量和种类应满足电路和控制线路的要求。5、检测（1）外观检查，外壳有无裂纹，各接线桩螺栓有无生锈，零部件是否齐全。（2）交流接触器的电磁机构动作是否灵活可靠，有无衔铁卡阻等不正常现象。检查接触器触头有无熔焊、变形、严重氧化锈蚀现象，触头应光洁平整、接触紧密，防止粘连、卡阻。（3）用万用表检查电磁线圈的通断情况。线圈直流电阻若为零，则线圈短路，若为∞，则线圈断路，以上两种情况均不能使用。（4）核对接触器的电压等级、电流容量、触头数目及开闭状况等。常用交流接触器在0.85~1.05倍的额定电压下能保证可靠吸合。6、安装及操作注意事项：（1）交流接触器一般应安装在垂直面上，倾斜度不得超过5º；若有散热孔，则应将有孔的面放在垂直方向上，以利散热，并按规定留有适当的飞弧空间，以免飞弧烧坏相邻电器。（2）安装和接线时，注意不要将零件失落或掉入接触器内部。安装孔的螺钉应装有弹簧垫圈和平垫圈并拧紧螺钉以防震动松脱。（3）安装完毕检查接线正确无误后，在主触头不带电的情况下操作几次，然后测量接触器的动作值和释放值，所测数值应符合产品的规定要求。（4）接触器上标有“NO”（NormallyOpen）的辅助触头是常开触头，标有“NC”（NormallyClose）的触头是常闭触头，其他的低压电器如果用此标识，其含义相同。三、热继电器在电动机运行过程中由于种种原因，长期负载频繁起动，欠电压运行，缺相运行，都可能使电动机的电流超过额定值，但熔断器在这些情况下不会熔断，若长时间过载，将引起绕组发热温升，影响电动机的寿命甚至烧坏电动机。因此，常用热继电器作电动机的过载保护。热继电器有多种形式，如双金属片式、热敏电阻式、易熔合金式。其中双金属片式应用最多。按极数不同分为单极、两极和三极。按复位方式不同可分为自动复位式和手动复位式。T系列JR16系列符号图1-3-11热继电器外形及符号结构及工作原理图1-3-12热继电器内部结构及符号热继电器的发热元件由电阻丝做成，其电阻值较小，工作时将它串接在电动机的主电路中，电阻丝所围绕的双金属片是由两片线膨胀系数不同的金属片压合而成，左端与外壳固定。当热元件中通过的电流超过其额定值而过热时，由于双金属片的上面一层热膨胀系数小，而下面的大，使双金属片受热后向上弯曲，导致扣板脱扣，扣板在弹簧的拉力下将常闭触点断开。如图1-3-13，在使用时，把热元件串接于电动机的主电路中，而常闭触头串接于电动机启停接触器的线圈的回路中。如图1-3-12，触点31与32或33与32是串接在电动机的控制电路中的，使得控制电路中的接触器的动作线圈断电，从而切断电动机的主电路。图1-3-13热继电器原理示意图热元件2—双金属片3—导板4—触头系统型号热继电器的型号及意义：选择（1）原则上，热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。（2）在不频繁起动场合，要保证热继电器在电动机的起动过程中不产生误动作。通常，当电动机起动电流为其额定电流的6倍，以及起动时间不超过6s时，若很少连续起动，就可按电动机的额定电流选取热继电器。当电动机用于重复的短时工作时，首先注意确定热继电器的允许操作频率。于工作时间很短、间歇时间较长的电动机（如摇臂的钻床电动机、某些机床的快速移动电动机）和虽然长时间工作，但过载可能性很小的电动机（如排风扇的电动机）可以不设计过载保护。双金属片式热继电器一般用于轻载、不频繁起动电动机的过载保护。安装及操作注意事项：（1）热继电器只对长期过载或短时严重过载起保护作用，对瞬时过载和短路不起保护作用。（2）JRl、JR2、JR0和JRl5系列的热继电器均为两相结构，是双热元件的热继电器，可以用做三相异步电动机的均衡过载保护和星形连接定子绕组的三相异步电动机的断相保护，但不能用做定子绕组为三角形连接的三相异步电动机的断相保护。（3）热继电器在出厂时，其触头一般为手动复位，若需自动复位，可将复位调整螺钉顺时针方向转动，用手拨动几次，若动触头没有处在断开位置，可将螺钉紧固。（4）为了使热继电器的整定电流和负载工作电流相符，可旋转调节旋钮，将其对准刻度定位标识，若整定值在两者之间，可按照比例在实际使用时适当调整。项目实施一、点动控制电路起动控制：合上QF,按下起动按钮SB→接触器KM线圈得电→KM主触头闭合→电动机M起动运行。停止控制：松开按钮SB→接触器KM线圈失电→KM主触头断开→电动机M失电停转。图1-3-14点动控制电路图图1-3-15为点动控制接线图。图1-3-15点动控制接线图2.单向连续运行控制电路单向连续运行控制电路如下图所示：图1-3-16单向连续运行控制电路图中QF为低压断路器、FU1、FU2为熔断器、KM为接触器、FR为热继电器、M为鼠笼型异步电动机，SB1为停止按钮、SB2为起动按钮。电路工作情况：合上电源开关QF，引入电源，按下起动按钮SB2，KM线圈通电，常开主触点闭合，电动机接通电源起动。同时，与起动按钮并联的接触器开触点也闭合，当松开SB2时，KM线圈通过其本身常开辅助触点继续保护通电，从而保证了电动机连续运转。这种用接触器自身辅助触点保持线圈通电的电路，称为自锁或自保电路。辅助常开触点称为自锁触点。当需电动机停止时，可按下停止按钮SB1，切断KM线圈电路，KM常开主触点与辅助触点均断开，切断电动机电源电路和控制电路，电动机停止运转。电路保具备的护环节（1）短路保护由熔断器FU1、FU2分别实现主电路和控制电路的短路保护。为扩大保护范围，在电路中熔断器应安装在靠近电源端，通常安装在电源开关下边。（2）过载保护由于熔断器具有反时限保护特性和分散性，难以实现电动机的长期过载保护，为此采用热继电器FR实现电动机的长期过载保护。当电动机出现长期过载时，串接在电动机定子电路中的双金属片因过热变形，致使其串接在控制电路中的常闭触点打开，切断KM线圈电路，电动机停止运转，实现过载保护。（3）欠压和失压保护当电源电压由于某种原因严重欠压或失压时，接触器电磁吸力急剧下降或消失，衔铁释放，常开主触点与自锁触点断开，电动机停止运转。而当电源电压恢复正常时，电动机不会自行运转，避免事故发生。因此具有自锁的控制电路具有欠压与失压保护。图1-3-17为单向连续运行控制接线图。图1-3-17单向连续运行控制接线图三、电动机两地控制电路能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫电动机的多地控制。线路的特点是：两地的起动按钮SB1、SB4要并联接在一起；停止按钮SB2、SB3要串联接在一起。这样就可以分别在甲、乙两地起动和停止同一台电动机，以达到操作方便之目的。对于三地或多地控制，只要将各地的起动按钮并联、停止按钮串联即可实现。图1-3-18电动机两地控制电路起动时：在任何位置按下任何一只起动按钮SB1或S4。，交流接触器KM线圈将得电吸合且KM辅助常开触点闭合自锁，主电路中KM常开触点闭合，电机得电起动运转。停止时：按下任意停止按钮SB2或SB3，都将切断交流接触器KM线圈回路电源，线圈断电释放，主电路中三对常开触点断开．电动机失电停止运转。图1-3-19为电动机两地控制接线图。图1-3-19电动机两地控制接线图练一练一、点动控制电路图1-3-14点动控制电路图图1-3-15点动控制接线图2.单向连续运行控制电路单向连续运行控制电路如下图所示：图1-3-16单向连续运行控制电路三、电动机两地控制电路图1-3-18电动机两地控制电路思考题请写出按钮开关、交流接触器、热继电器的作用和图形符号。在电动机的控制电路中，熔断器和热继电器能否相互代替？为什么？简述交流接触器在电路中的作用、结构和工作原理。请绘出单向连续运行控制电路图，并介绍其起动和停止过程。控制电路中如何实现自锁？有何作用？教学方法及教具项目教学按钮开关、交流接触器、热继电器、电动机、闸刀开关等项目三正反转控制电路课时（学时）4学时授课教师王钧班级22机电1班教学重点及难点正确安装电动机正反转控制电路。工作台自动往返控制电路项目目标掌握倒顺开关、行程开关的结构、原理、符号。掌握线槽布线的操作工艺。项目分析我们在进出大门时，门卫师傅用手里的遥控器来控制开门或关门。自动伸缩门实际上就是电动机的正反转控制。其他如机床工作台的前进与后退、主轴的正转与反转、起重机的上升与下降等，这些生产机械要求电动机能实现正、反转控制。图1-4-1正反转电路的应用电气原理图通过学习本项目中倒顺开关、行程开关等相关知识，掌握图1-4-2倒顺开关控制电路，图1-4-3双重联锁控制电路，图1-4-4工作台自动往返控制电路。图1-4-2倒顺开关控制电路图1-4-3双重联锁控制电路图1-4-4工作台自动往返控制电路相关知识倒顺开关1、结构及工作原理倒顺开关的手柄只能从“停”位置左转45°或右转45°。当电动机处于正转状态时，要使它反转，应先把手柄扳到“停”的位置，使电动机先停转，然后再把手柄扳到“倒”的位置，使它反转。若直接把手柄由“顺”扳到“倒”的位置，电动机的定子绕组会因为电源突然反接而产生很大的反接电流，容易使电动机定子绕组因过热而损坏。对于容量在5.5KW以下的电动机，可用倒顺开关直接控制电动机的正反转。对于5.5KW以上的电动机，只能用倒顺开关预选电动机的旋转方向，而由接触器KM来控制电动机的起动与停止。a)b)c)图1-4-5倒顺开关外形、结构及控制电路a）HZ3-132型倒顺开关外形b)结构图c）控制电路图在使用时需注意：倒顺开关的外壳必须可靠接地，必须将接地线接到倒顺开关的接地螺钉上，切忌接在开关的罩壳上；倒顺开关的进出线切忌接错，接线时，应看清开关线端标记，并将L1、L2、L3接电源，U、V、W接电动机；倒顺开关的操作顺序要正确。2、型号倒顺开关的型号及意义如下：3、接线图图1-4-6倒顺开关控制电路接线图行程开关在生产机械中，常需要控制某些运动部件的行程，或运动一定的行程停止，或者在一定的行程内自动往复返回，这种控制机械行程的方式称为“行程控制”。行程开关又称限位开关，用以反应工作机械的行程，发出命令以控制其运动方向或行程大小的开关。它是实现行程控制的小电流（5A以下）的主令电器。图1-4-7行程开关外形a）LX19系列b）LX5系列c）LXW8系列微动开关行程开关的作用原理与按钮类似，动作时碰撞行程开关的顶杆。行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式和微动式三种。直动式的缺点是触头分合速度取决于挡块移动速度；当挡块移动速度低于0.4m/min时，触头切断太慢，易受电弧烧灼，这时应采用有盘形弹簧机构能瞬时动作的滚轮式行程开关，或具有弯形片状弹簧的更为灵敏、轻巧的微动开关。如图1-4-8所示。a)外形b)动作原理c)图形代号图1-4-8直动式行程开关顶杆2-弹簧3-动断触头4-触头弹簧5-动合触头行程开关动作原理如图1-4-9所示。当行程开关没有受压时，如图1-4-9（a）所示，常闭触头的接线端子2和共接线端子1之间接通，而常开触头的接线端子4和共接线端子1之间处于断开状态；当行程开关受压时，如图1-4-9（b）所示。在拉杆和弹簧的作用下，常闭触头分断，接线端子2和共接线端子1之间断开，而常开触头接通，接线端子4和共接线端子1接通。行程开关的结构和外形多种多样，但工作原理基本相同。图1-4-9行程开关的原理图项目实施双重联锁正反转控制电路接触器联锁的正反转电路接触器联锁的正反转控制线路中采用了两个接触器，即正转用接触器KM1和反转用的接触器KM2，它们分别由正转按钮SB1和反转按钮SB2控制。从主电路图中可以看出，这两个接触器的主触头所接通的电源相序不同，KM1按L1—L2—L3相序接线，KM2则按L3—L2—L1相序接线。相应地控制电路有两条，一条是由按钮SB1和KM1线圈等组成的正转控制电路；另一条是由按钮SB2和KM2线圈等组成的反转控制电路。注意：接触器KM1和KM2的主触头绝不允许同时闭合，否则将造成两相电源（L1相和L3相）短路事故。为了避免两个接触器KM1和KM2同时得电动作，就在正、反转控制电路中分别串接了对方接触器的一对常闭辅助触头，这样，当一个接触器得电动作，通过其常闭辅助触头使另一个接触器不能得电动作，接触器间这种相互制约的作用叫接触器联锁（或互锁）。实现联锁作用的常闭辅助触头称为联锁触头（或互锁触头）。图1-4-10接触器联锁的正反转控制电路（1）正转控制合上电源开关QF，按正转起动按钮SB1，正转控制回路接通，KM1的线圈通电动作，其常开触头闭合自锁、常闭触头断开对KM2的联锁，同时主触头闭合，主电路按U21、V21、W21相序接通，电动机正转。（2）反转控制要使电动机改变转向（即由正转变为反转）时应先按下停止按钮SB3，使正转控制电路断开电动机停转，然后才能使电动机反转，为什么要这样操作呢？因为反转控制回路中串联了正转接触器KM1的常闭触头，当KM1通电工作时，它是断开的，若这时直接按反转按钮SB2，反转接触器KM2是无法通电的，电动机也就得不到电源，故电动机仍然正转状态，不会反转。电机停转后按下SB2，反转接触器KM2通电动作，主触头闭合，主电路按W31、V31、U31相序接通，电动机的电源相序改变了，故电动机作反向旋转。图1-4-11为接触器联锁的正反转控制接线图。图1-4-11接触器联锁的正反转控制接线图按钮联锁的正反转电路图1-4-12按钮联锁控制电路电路工作原理如下：按下起动按钮SB1，接触器KM1线圈通电并自锁，KM1主触点闭合，电动机通电旋转，此时，若按下按钮SB2，接触器KM1断电，KM2通电自锁，KM2主触点闭合，电动机电源相序改变，电动机反向旋转。停止时，按下停止按钮SB3，此时，无论是正转还是反转，KM1、KM2都断电，电动机停止旋转。双重联锁正反转电路图1-4-13双重联锁控制电路互锁控制：将KM1、KM2正反转接触器的辅助动段触点互相串接在对方的线圈电路中，形成相互制约的关系，使KM1、KM2的线圈不能同时得电。这种相互制约的关系称为互锁控制。这种由接触器或继电器辅助动断触点构成的互锁称为电气互锁，其辅助动断触点称为互锁触点。这种电路既有机械互锁，又有电气互锁，称为双重联锁。电路工作原理如下：按下起动按钮SB1，接触器KM1线圈通电并自锁，KM1主触点闭合，电动机通电旋转，此时，若按下按钮SB2，接触器KM1断电，KM2通电自锁，KM2主触点闭合，电动机电源相序改变，电动机反向旋转。停止时，按下停止按钮SB3，此时，无论是正转还是反转，KM1、KM2都断电，电动机停止旋转。在这个线路中，正转起动按钮SB1的常开触点用来使正向接触器KM1的线圈瞬时通电，其常闭触点则串联在反转接触器KM2线圈的电路中，用来使之释放。反转起动按钮SB2也按SB2同样安排。当按下SB1或SB2时，首先是常闭触点断开，然后才是常开触点闭合。这样在需要改变电动机运转方向时，就不必按SB3停止按钮了，可直接操作正反转按钮即能实现电动机正反转的改变。该线路既有接触器常闭触点的“电气互锁”，又有复合按钮常闭触点的“机械互锁”，即具有双重互锁。该线路操作方便，安全可靠，故应用广泛。先合上电源开关QS

（1）正转控制

按下正转按钮SB1

，SB1常闭触头先分断对KM2联锁，切断反转控制电路。

SB1常开触头后闭合，KM1线圈得电。

KM1自锁触头闭合自锁

，

KM1主触头闭合，电动机M起动连续正转

，KM1联锁触头分断对KM2联锁，切断反转控制电路。

（2）反转控制

按下反转按钮SB2，SB2常闭触头先分断，切断正转控制电路，KM1线圈失电。

KM1自锁触头分断解除自锁

，KM1主触头分断，电动机M失电。

KM1联锁触头恢复闭合。SB2常开触头后闭合，KM2线圈得电。

KM2自锁触头闭合自锁

，KM2主触头闭合，电动机M起动连续反转，KM2联锁触头分断对KM1联锁，切断正转控制电路。

（3）停止

按下停止按钮SB3

，控制电路失电，正或反转接触器主触头分断，电动机M失电停转。图1-4-14为双重联锁控制接线图。图1-4-14双重联锁控制接线图二、工作台自动往返控制电路控制要求：机械设备中如组合机床、铣床的工作台、高炉的加料设备等都需要在一定距离内能自动往返，以使工件能连续加工。图1-4-15工作台自动往返控制电路控制线路按照行程控制原则，利用生产机械运动的行程位置实现控制，通常采用位置开关。工作过程如下：合上电源开关QK→按下起动按钮SB1→接触器KM1通电→电动机M正转，工作台向前→工作台前进到一定位置，撞块压动位置开关SQ2→SQ2常闭触点断开→KM1断电→电动机M改变电源相序而反转，工作台向后→工作台向后退到一定位置，撞块压动限位开关SQ1→SQ1常闭触点断开→KM2断电→M停止反退；SQ1常开触点闭合→KM1通电→电动机M又正转，工作台又向前。如此往复循环工作，直至按下停止按钮SB3→KM1(或KM2)断电→电动机停转。另外，SQ3、SQ4分别为反、正向终端保护位置开关，防止出现位置开关SQ1和SQ2失灵时造成工作台从床身上冲出的事故。图1-4-16为工作台自动往返控制接线图。图1-4-16工作台自动往返控制接线图练一练接触器联锁的正反转电路图1-4-10接触器联锁的正反转控制电路按钮联锁的正反转电路图1-4-12按钮联锁控制电路双重联锁正反转电路图1-4-13双重联锁控制电路4、工作台自动往返控制电路图1-4-15工作台自动往返控制电路思考题请绘制双重联锁正反转控制电路图，并简要介绍其工作过程。请绘制工作台自动往返控制电路图，并简要介绍其工作过程。教学方法及教具项目教学法闸刀开关、交流接触器、热继电器、电动机、按钮开关、行程开关等。项目四电动机延时起动控制电路课时（学时）2学时授课教师王钧班级22机电1班教学重点及难点三相交流异步电动机延时起动控制电路项目目标 掌握按钮开关的符号、结构、原理及选用。 掌握交流接触器、热继电器的符号、结构、原理及选用项目分析在一些特殊行业的生产过程中，为保证安全生产，通常要求按下起动按钮后，先延时一段时间（如10s），由电铃和信号灯发出声光报警提示现场人员注意，延时时间到，声光报警立即停止，电动机起动，当按下停止按钮，电动机停止运行。图1-5-1电动机延时起动控制电路的应用电气线路图通过学习本项目中时间继电器、中间继电器等相关知识，掌握图1-5-2延时起动控制电路电气原理图。图1-5-2延时起动控制电路电气原理图相关知识时间继电器1、结构及原理当继电器感测部分接受输入信号后，经过一段时间执行部分才动作，这类继电器称为时间继电器。按它的动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动式以及电子式等；按延时方式可分为通电延时型和断电延时型两种。下面就以空气阻尼式时间继电器为例说明其工作原理。阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器。它是利用空气阻尼的作用来延时的。JS7-A系列空气阻尼式时间继电器如图1-5-3所示。该时间继电器是由电磁系统、触头系统和延时机构组成。电磁铁采用直动式双E型，触头系统是借助桥式双断点微动开关，构成由瞬时触头和延时触头两部分供控制时选用，延时机构是利用空气通过小孔时产生阻尼作用的气囊式阻尼器。这种继电器分为通电延时型和断电延时型两种。下面以通电延时型的继电器为例，介绍其动作原理。图1-5-3JS7-A系列空气阻尼式时间继电器1-线圈2-反作用弹簧3-衔铁4-静铁心5-弹簧片6-瞬时触头7-杠杆8-延时触头9-调节螺钉10-推杆12-螺旋压缩弹簧空气阻尼式时间继电器通电延时动作的过程是：如图1-5-3所示，当线圈1通电时，衔铁2克服反作用弹簧3的阻力，与静铁心4吸合，推杆5在螺旋压缩弹簧6的作用下向上移动，使与活塞12相连的橡皮膜8也向上移动，但其上移的速度受进气孔10进气速度的控制，而进气速度可通过调节螺钉9带动螺塞11以改变进气孔的大小加以调节，进气越慢，延时越长。空气进入气囊，经过一段时间，活塞12才能移到最上端，并通过杠杆13压动微动开关KT2，使其动断触头断开、动合触头闭合，起到通电延时作用，故微动开关KT2的触头称为延时触头。而另一个微动开关KT1是在衔铁2吸合时，通过推板14作用下立即动作，使KT1的动断触头瞬时断开、动合触头瞬时闭合，故KT1的触头称为瞬时触头。当线圈1断电时，衔铁2在反作用弹簧3的作用下，通过推杆5将活塞12推向最下端，这时橡皮膜8下方气室内的空气通过橡皮膜、弱弹簧7和活塞12的局部所形成的单向阀迅速从橡皮膜上方的缝隙中排掉，使微动开关KT1和KT2的各触头瞬时复位。图1-5-4时间继电器图形及符号以上原理为通电延时型，若将电磁系统翻转180。，即为断电延时型，如图1-5-5b所示。线圈不得电时，塔形弹簧将橡皮膜和活塞杆推向右侧，杠杆将延时接点压下（注意，原来通电延时的常开触头现在变成了断电延时的常闭触头了，原来通电延时的常闭触头现在变成了断电延时的常开触头），当线圈通电时，动铁心带动L型传动杆向左运动，使瞬动触头瞬时动作，同时推动活塞杆向左运动，如前所述，活塞杆向左运动不延时，延时触头瞬时动作。线圈失电时动铁心在反力弹簧的作用下返回，瞬动触头瞬时动作，延时触头延时动作。a)通电延时型b）断电延时型图1-5-5空气阻尼式时间继电器型号空气阻尼式时间继电器型号及含义如下：3、优缺点（1）优点：结构简单、延时范围大、寿命长、价格低廉，且不受电源电压及频率波动的影响。（2）缺点：延时误差大、无调节刻度指示，一般适用延时精度要求不高的场合。常用的产品有JS7-A、JS23等系列，其中JS7-A系列的主要技术参数为延时范围，分0.4s～60s和0.4s～180s两种，操作频率为600次/h，触头容量为5A，延时误差为±15%。在使用空气阻尼式时间继电器时，应保持延时机构的清洁，防止因进气孔堵塞而失去延时作用。4、选择（1）根据系统的延时范围和精度选择时间继电器的类型和系列。（2）根据控制线路的要求选择继电器的延时方式。（3）根据控制线路的电压选择时间继电器吸引线圈的电压。5、安装及使用注意事项（1）时间继电器应按说明书规定安装。无论是通电型还是断电延时型，都必须使继电器在断电后，释放时衔铁的运动方向垂直向下，其倾斜度不得超过5度。（2）时间继电器的整定值，应预先在不通电时整定好，并在试车时校正。（3）时间继电器金属底板上的接地螺钉必须与接地线可靠连接。（4）通电延时型和断电延时型可在整定时间内自行调换。（5）使用时，应经常清除灰尘及油垢，否则延时误差将更大。二、中间继电器中间继电器用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。它用于在控制电路中传递中间信号。中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。所以，它只能用于控制电路中。它一般是没有主触点的，因为过载能力比较小。所以它用的全部都是辅助触头，数量比较多。图1-5-6中间继电器外形及符号项目实施图1-5-7延时起动控制电路电气原理图电动机的延时起动控制电路如图1-5-7所示。主电路由电源总开关QF、熔断器FU1、接触器KM主触头、热继电器FR、电机M组成，控制电路由熔断器FU2、热继电器FR常闭触头、停止按钮SB1、起动按钮SB2、中间继电器KA、时间继电器KT、交流接触器KM线圈及辅助常开常闭触头组成，辅助电路由中间继电器KA的常开触头、电铃、警示灯组成。工作原理如下：合上闸刀开关QF，按下起动按钮SB2，中间继电器KA线圈通电在SB2旁形成自锁，同时时间继电器KT线圈得电吸合并开始计时，KA(1-7)常开触头闭合，辅助电路接通，电铃和警示灯通电发声和报警提示现场人员注意。当时间继电器KT延时时间到设定值，时间继电器KT（3-6）延时闭合常开触头闭合，交流接触器KM线圈通电，交流接触器KM(4-5)的常闭触头先断开，中间继电器KA和时间继电器KT的线圈通电，中间继电器KA(1-7)常开触头复位，声光报警立即停止，同时KM主触头闭合，电动机起动，交流接触器KM（3-6）常开触头闭合自锁，电动机连续运行。按下停止按钮SB1，电机M将停止运转。图1-5-8为延时断开控制电路的接线图。图1-5-8延时断开控制电路接线图练一练图1-5-7延时起动控制电路电气原理图思考题请绘出时间继电器符号，并说明其含义。请简要介绍空气阻尼式时间继电器通电延时动作的过程。请简要介绍延时起动控制电路工作原理。教学方法及教具项目教学闸刀开关、交流接触器、熔断器、热继电器、电动机、按钮开关、时间继电器、电铃、警示灯等。项目五顺序启停控制电路课时（学时）2学时授课教师王钧班级22机电1班教学重点及难点分析和排除顺序起停控制电路的常见故障项目目标掌握故障检修的方法。项目分析在许多生产机械中，为了保证操作过程的合理和工作的安全可靠，电动机需要按一定的顺序起动或停止。如传送带要求第一台电动机起动后，第二台电动机才可以起动，第二台电动机起动后第三台电动机才可以起动，而且要求逆序停止。图1-6-1顺序启停控制电路的应用情况项目实施一、主电路实现顺序控制图1-6-2主电路实现的顺序控制图1-6-2为主电路实现电动机顺序控制的线路，其特点是，M2的主电路接在KM1主触头的下面。电动机M1和M2分别通过接触器KM1和KM2来控制，KM2的主触头接在KM1主触头的下面，这就保证了当KM1主触头闭合，M1起动后，M2才能起动。线路的工作原理为：按下SB1，KM1线圈得电吸合并自锁，M1起动，此后，按下SB2，KM2才能吸合并自锁，M2起动。停止时，按下SB3，KM1、KM2断电，M1、M2同时停转。2、控制电路实现顺序控制图1-6-3控制电路实现的顺序控制图1-6-3(a)所示控制线路的特点是：KM2的线圈接在KM1自锁触头后面，这就保证了M1起动后，M2才能起动的顺序控制要求。图1-6-3（b）所示控制电路的特点是：在KM2的线圈回路中串接KM1的常开触头。显然，KM1不吸合，即使按下SB2，KM2也不能吸合，这就保证了只有M1电机起动后，M2电机才能起动。停止按钮SB控制两台电动机同时停止，停止按钮SB4控制M2电动机的单独停止。图1-6-3(c)所示控制电路的特点是：在图6-3(b)中的SB3按钮两端并联了KM2的常开触头，从而实现了M1起动后，M2才能起动，而M2停止后，M1才能停止的控制要求，即M1、M2是顺序起动，逆序停止。图1-6-4为电动机的顺序控制接线图。图1-6-4电动机的顺序控制接线图练一练一、主电路实现顺序控制图1-6-2主电路实现的顺序控制2、控制电路实现顺序控制图1-6-3控制电路实现的顺序控制思考题请简要介绍主电路顺序控制图的工作原理。请简要介绍顺序起动同时停止电路的工作原理。请简要介绍顺序起动逆序停止电路的工作原理。教学方法及教具项目教学法闸刀开关、交流接触器、热继电器、按钮开关、熔断器、电动机等

项目六绕线转子电动机控制电路课时（学时）2学时授课教师刘岳苹班级22机电1班教学重点及难点1.绕线转子异步电动机的结构以及工作原理2.绕线转子异步电动机的启动方法项目目标1.掌握绕线转子异步电动机的工作原理。2.掌握绕线转子异步电动机转子串电阻启动控制电路工作原理。3．掌握用时间继电器和频敏变阻器控制绕线转子异步电动机的工作原理。项目分析1.适用情况：绕线式异步电动机由于其结构特点，通过转子回路串入三相对称电阻，既可限制启动电流又可增大起动转矩，适用于重载和频繁起动的生产机械。2.电器控制线路1）转子串电阻控制电路按钮操作绕线式电动机转子串电阻起动电路基于时间原则和基于电流原则的转子串电阻起动电路2）转子串频敏变阻器起动相关知识1.绕线式异步电动机2.频敏变阻器；频敏变阻器在转子电路中的接法；频敏变阻器的调整3.过电流继电器；欠电流继电器项目实施按钮操作绕线式电动机转子串电阻起动电路工作原理控制电路基于电流原则和基于时间原则的转子串电阻起动控制电路用时间继电器控制绕线式异步电动机的控制线路过电流继电器控制转子回路串电阻起动电路三、转子串频敏变阻器起动练一练思考题1.请简要介绍绕线式异步电动机的工作原理及主要结构。2.请简要介绍用时间继电器控制绕线式异步电动机的控制线路工作原理。3.请简要介绍电流原则控制绕线式电动机串电阻起动控制电路工作原理。4.请简要介绍转子串频敏变阻器起动电路工作原理。教学方法及教具多媒体教学，讲授项目七三相异步电动机减压起动控制电路课时（学时）4学时授课教师徐彬班级22机电1教学重点及难点教学重点：降压启动控制线路的工作原理及特点；线路安装的工艺要求。教学难点：使学生树立正确的电气接线思路，掌握常用的检测方法。项目目标知识目标：掌握减压起动的条件；掌握常见的减压起动方法及工作原理；了解减压起动控制电路的适用范围。能力目标：能用万用表对元器件进行检测；能正确安装减压起动控制电路；能用万用表对电路进行通电前的检查。项目分析直接起动的优点是所用电器设备少，电路简单；缺点是起动电流大，异步电动机起动电流是额定电流的4-7倍。对容量较大的电动机，会使电网电压严重下跌，不仅使电动机起动困难、缩短寿命，而且影响其他用电设备的正常运行。因此，较大容量的电动机需采用降压起动。相关知识启动电阻；三相异步电动机的Ｙ-△接法；三相异步电动机延边三角形接法；自耦变压器工作原理及其接线方法。项目实施一、导入新课

当电动机容量较大，不满足直接起动条件时，不能进行直接起动，应采用减压起动。讲授与教师演示内容（先讲解工作原理，仿真软件演示元器件选择与连线、仿真通电试车学生观察运行情况）相关知识讲述启动电阻起动电阻一般采用由电阻丝绕制的板式电阻或铸铁电阻，它的阻值小，功率大，允许通过较大的电流。（2）Ｙ-△接法电动机绕组接成三角形时，每相绕组承受的电压是电源的线电压（380V）；而接成星形时，每相绕组承受的电压是电源的相电压（220V）。因此，对于正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，起动时将电动机定子绕组接成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定电压的，从而减小了起动电流（星形起动电流只是原来三角形接法的）。待起动后按预先整定的时间换接成三角形接法，使电动机在额定电压下正常运行。（3）延边三角形接法延边三角形减压起动的方法是在每相定子绕组中引出一个抽头，电动机起动时将一部分定子绕组接成△形，另一部分定子绕组接成Ｙ形，使整个绕组接成延边三角形。经过一段时间，电动机起动结束后，再将定子绕组接成三角形全压运行。电动机定子绕组作延边三角形联接时，每相绕组承受的电压比三角形联接时低，又比星形联接时高，介于二者之间。这样既可实现减压起动，又可提高起动转矩，可以说延边三角形减压起动是丫-△减压起动的发展。自耦变压器利用自耦变压器起动和直接起动相比，电网所供给的起动电流减小到。起动转矩正比于电压的平方，定子每相绕组上的电压降低到直接起动的，起动转矩也将降低为直接起动的。自耦变压器二次绕组有电源电压的65%、73%、85%、100%等抽头，因此，能获得42.3%、53.3%、72.3%及100%全压起动时的起动转矩。2、定子绕组串接电阻降压启动控制线路

（1）线路的器件组成：

QF（空气开关）、FU（熔断器）、KM（交流接触器）、FR（热继电器）、SB（按钮）、M（电机）、时间继电器（KT）、电阻（R）。

（2）控制线路结构分析：

该电路的主电路由两路构成，一路有电阻，另一路没有电阻，在时间继电器的作用下完成切换。

（3）工作过程分析:

合上电源开关QF，

按下起动按钮SB1,

KM1通电并自锁，电动机定子串电阻R进行减压起动，同时，时间继电器KT通电，经延时后，其常开延时闭合触点闭合，KM2通电，将起动电阻短接，电动机进入全电压正常运行。

3、Y—△降压启动控制线路器件组成：

QF（空气开关）、FU（熔断器）、KM（交流接触器）、FR（热继电器）、SB（按钮）、M（主轴电机）、时间继电器（KT）。

控制线路结构分析：

该电路通过时间继电器实现电动机从星型减压启动向三角形全压运行的过渡。

工作过程分析：

合上开关QF使线路的电源引入。

2)

按下SB1，

KT线圈得电，KMY线圈得电。

3)

KMY主触头闭合，KMY动合辅助触头闭合，KMY动断辅助触头断开，KM自锁触头闭合，KM主触头闭合，电动机降压启动。4)

松开SB1，电动机继续，降压启动。

5)

KT延时断开的动断触头延时分断，KMY线圈失电，KMY主触头断开，KMY动合辅助触头断开，KMY动断辅助触头闭合，KM

△主触头闭合，KM

△动断辅助触头断开，KT线圈失电。电动机全压运行。4、延边△降压启动控制线路

器件组成：QF（空气开关）、FU（熔断器）、KM（交流接触器）、FR（热继电器）、SB（按钮）、M（主轴电机）、时间继电器（KT）。

控制线路结构分析：该电路通过时间继电器实现电动机从延边三角形减压启动向三角形全压运行的过渡。

工作过程分析：

合上电源开关QF，按SB2，KM3线圈得电，KM3联锁触头分断，对KM2联锁KM3主触头闭合，联结成延边三角形，KM动合辅助触头闭合，KM1线圈得电KM1自锁触头闭合,自锁,松开SB2，KM1主触头闭合,电动机延边三角形降压启动,

KT线圈得电，KT线圈得电KT延时断开的动断触头延时分断

,

KM3线圈失电，KT延时闭合的动合触头延时闭合，KM2线圈得电，KM3线圈失电

KM3动合触头分断，

KM3主触头分断，电动机失电惯性运行，KM2线圈得电KM2自锁触头闭合、自锁，KM2主触头闭合，电动机全电运行，KM2联锁触头断开，KT线圈失电,KT触头复位。5、自耦变压器降压启动控制线路

器件组成：

QF（空气开关）、FU（熔断器）、KM（交流接触器）、FR（热继电器）、SB（按钮）、M（主轴电机）、时间继电器（KT）、自耦变压器（TM）。该电路的主电路由两路构成，一路有自耦变，另一路没有，在时间继电器的作用下完成切换，实现减压启动到全压运行的过渡。

工作过程分析：

先合上电源开关QF，按SB2

KM1线圈得电，KM1联锁触头分断，对KM3联锁，KM1主触头闭合，自耦变压器TM联结成星形，KM1动合辅助触头闭合，KM2线圈得电，KT线圈得电，KM2主触头闭合，电动机M接入电机降压启动，KM2动合辅助触头闭合，自锁，松开SB2，KT延时断开的动断触头延时分断，KM1线圈失电，KT延时闭合的动合触头延时闭合，KM1线圈失电，KM1动合触头分断，KM1主触头分断，

电动机M失电惯性运行，KM1联锁触头闭合，KM3线圈得电

KM3

自锁触头闭合自锁，M3主触头闭合，电动机M全压运行。学生实操（Y—△降压启动控制线路）、教师巡视指导课堂小结1、总结归纳四种降压启动方式（四种电路的控制思路是不尽相同的，但是共同点在于以时间为过程变换条件，实现电动机从低压运行切换到全压运行，有助于学生的思维训练，可为学生提供一种复杂电路的识读与设计思路。）2、点评线路安装与调试中的共性问题及具有代表性的个性问题。练一练学生自行完成基于时间控制的三相异步电动机的Ｙ-△接法的减压控制线路并试车。课后练习：学生在仿真软件中实现自耦变压器降压启动控制线路的安装与试车。思考题简要介绍Ｙ-△接法电压及电流之间的关系。请简要介绍Ｙ-△、延边三角形、自耦变压器减压起动控制电路的工作原理。教学方法及教具教学方法：讲授、教师操作演示（利用仿真软件进行）、学生实操、教师巡视指导；教具：计算机、投影、仿真软件，实操电路接线盘及相关实训器材及常用电工工具。

项目八三相异步电动机制动电路课时（学时）2学时授课教师刘岳苹班级22机电1班教学重点及难点1.制动方法及原理2.正确选择变压器、二极管等元器件，对能耗制动所用直流电源进行估算3.速度继电器结构、原理、符号、安装。项目目标1.掌握能耗制动控制电路。2.掌握单向运行的反接制动控制电路工作原理。3．掌握电磁抱闸控制电路工作原理。项目分析1.适用情况：在生产过程，有些设备电动机断电后由于惯性作用，停机时间拖得太长，影响生产率，并造成停机位置不准确，工作不安全。为了缩短辅助工作时间，提高生产效率和获得准确的停机位置，必须对拖动电动机采取有效的制动措施。停机制动有两种类型：一是电磁铁操纵机械进行制动的电磁机械制动；二是电气制动2.电器控制电磁抱闸制动控制电路单向运行的反接制动控制电路单相桥式整流能耗制动控制电路相关知识1.电磁抱闸装置2.速度继电器结构、接线、安装项目实施电磁抱闸控制电路2、单相运行反接控制电路3、能耗制动控制电路单相桥式整流能耗制动控制电路4、直流电源估算练一练思考题1.请简要介绍电磁抱闸制动器工作原理。请简要介绍单相桥式整流能耗制动控制电路工作原理。3.请简要介绍单向运行的反接制动控制电路工作原理。教学方法及教具多媒体教学，讲授

项目九双速电动机控制电路课时（学时）2学时授课教师刘岳苹班级22机电1班教学重点及难点1.双速电动机的内部结构2.双速电动机控制电路原理项目目标1.掌握转换开关控制双速电动机电路工作原理。2.掌握双速电动机自动控制电路工作原理项目分析1.适用情况：在生产过程，电机调速常用来改善机床的调速性能和简化机械变速装置。电动机的调速方法有：改变电动机定子绕组的磁极对数p；改变转差率s；改变电源频率ƒ1。改变电动机的磁极对数，通常由改变电动机定子绕组接线方式来实现，且只适用于笼型异步电动机。凡磁极对数可改变的电动机称为多速电动机，常见的多速电动机有双速、三速、四速等几种类型，属于有级调速。2.电器控制线路图转换开关控制双速电动机电路双速电动机自动控制电路相关知识1.双速异步电动机结构及原理2.双速异步电机定子绕组接线项目实施转换开关控制双速电动机电路双速电动机自动控制电路练一练思考题1.请简要介绍转换开关控制双速电动机电路工作原理。2.请简要介绍调速电动机自动控制电路工作原理。教学方法及教具多媒体教学，讲授

项目十PLC编程语言与编程软件课时（学时）4学时授课教师徐彬班级22机电1教学重点及难点教学重点：顺序功能图与梯形图的相关知识、作用、一般绘制方法。教学难点：在GX软件中实现PLC程序的编写。项目目标知识目标：掌握PLC程序的编程语言类型及用途。能力目标：能正确使用GX软件的基本操作。项目分析PLC作为现代工业控制的核心器件，如何正确使用它，成为考核现代企业电工及相关技术人员的一项重要手段，本节内容主要为大家PLC工作原理、编程语言及GX编程软件的初步使用。相关知识PLC的发展史与内部器件。顺序功能图的绘制方法。项目实施导入新课在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电控制器占主导地位的。这种由继电器构成的控制系统有着明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高，尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，一旦生产任务和工艺发生

变化，就必须重新设计，并改变硬件结构，这造成了时间和资金的严重浪费。

20

世纪

60

年代末期，为了使汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接

线，以便降低生产成本，缩短新产品的开发周期，以满足生产的需求。美国通用汽车

公司(GM

公司)

1968

年提出了研制新型控制装置的十项指标，1969年，美国数字设备公司（DEG）根据上述要求研制出第一台可编程序控制器，型号为

PDP-14，并在

GM

公司的汽车生产线上适用成功，于是第一台可编程序

控制器诞生了。讲授与教师演示内容1、plc编程语言及类型PLC编程语言的国际标准（IEC61131-3标准的5种编程语言）顺序功能图语言(SequentialFunctionChart)

顺序功能图SFC是一种描述顺序控制系统功能的图解表示法，主要由“步、“转移”及“有向线段”等元素组成。它将一个完整的控制过程分为若干个阶段(状态)，各阶段具有不同的动作，阶段间有一定的转换条件，条件满足就实现状态转移，上一状态动作结束，下一动作开始。梯形图语言(LadderDiagram)此种语言最常用

1)、梯形图从上至下编写，每一行从左至右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯形图的编写顺序一致。

2)、图左、右边垂直线称为起始母线、终止母线。每一逻辑行必须从起始母线开始画起，终止母线可以省略。

3)、梯形图中的触头有两种，即常开触头和常闭触头。这些触头可以是PLC的输入触头或内部继电器触头，也可以是内部继电器、定时器/计数器的状态。与传统的继电器控制图一样，每一触头都有自己的特殊标记，以示区别。因每一触头的状态存入PLC内的存储单元中，可以反复读写，所以同一标记的触头可以反复使用，次数不限。

4)、梯形图的最右侧必须连接输出元素。

5)、梯形图中的触头可以任意串、并联，而输出线圈只能并联，不能串联。功能块图(FunctionBlockDiagram)程序设计语言是采用逻辑门电路的编程语言，有数字电路基础的人很容易掌握。功能块图指令由输入、输出段及逻辑关系函数组成。功能块图用类似于与门、或门的框图来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框用“导线”连在一起，信号自左向右。指令表语言(InstructionList)

不同型号的PLC，其助记符语言也不同，但其基本原理是相近的。编程时，一般先根据要求编制梯形图语言，然后再根据梯形图转换成助记符语言。不同型号PLC的指令符号不尽相同。结构文本(StructuredText)

为IEC61131－3标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。为了增强可编程控制器的数字运算、数据处理、图表显示、报表打印等功能，方便用户的使用，许多大中型可编程控制器都配备了PASCAL、BASIC、C等高级编程语言。这种编程方式叫做结构文本。结构化文本编程语言的特点：采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算；需要有一定的计算机高级语言的知识和编程技巧，对工程设计人员要求较高。直观性和操作性较差。2、三菱GXDeveloper编程软件的使用(1)软件概述

GX

Developer是三菱通用性较强的编程软件，它能够完成Q系列、QnA系列、A系列（包括运动控制CPU）、FX系列PLC梯形图、指令表、SFC等的编辑。该编程软件能够将编辑的程序转换成GPPQ、GPPA格式的文档，当选择FX系列时，还能将程序存储为FXGP（DOS）、FXGP（WIN）格式的文档，以实现与FX-GP/WIN-C软件的文件互换。该编程软件能够将Excel、Word等软件编辑的说明性文字、数据，通过复制、粘贴等简单操作导入程序中，使软件的使用、程序的编辑更加便捷。(2)软件的操作界面

下图所示为GX

Developer编程软件的操作界面，该操作界面大致由下拉菜单、工具条、编程区、工程数据列表、状态条等部分组成。这里需要特别注意的是在FX-GP/WIN-C编程软件里称编辑的程序为文件，而在GX

Developer编程软件中称之为工程。

与FX-GP/WIN-C编程软件的操作界面相比，该软件取消了功能图、功能键，并将这两部分内容合并，作为梯形图标记工具条；新增加了工程参数列表、数据切换工具条、注释工具条等。这样友好的直观的操作界面使操作更加简便。（3）软件使用的基本操作在计算机上安装好GX编程软件后，运行GX软件，其界面如图1所示。图1运行GX后的界面可以看到该窗口编辑区域是不可用的，工具栏中除了新建和打开按钮可见以外，其余按钮均不可见，单击图1中的按钮，或执行“工程”菜单中的“创建新工程”命令，可创建一个新工程，出现如图2所示画面。图2建立新工程画面按图2所示选择PLC所属系列和型号，此外，设置项还包括程序的类型，即梯形图或SFC（顺控程序），设置文件的保存路径和工程名等。注意PLC系列和PLC型号两项是必须设置项，且须与所连接的PLC一致，否则程序将可能无法写入PLC。设置好上述各项后出现图3所示窗口，即可进行程序的编制。图3程序的编辑窗口梯形图程序的编制下面通过一个具体实例，用GX编程软件在计算机上编制图4所示的梯形图程序的操作步骤。图4梯形图在用计算机编制梯形图之前，首先单击图5程序编制画面中的位置（1）按钮或按F2键，使其为写入模式（查看状态栏），然后单击图5中的位置（2）按钮，选择梯形图显示，即程序在编写区中以梯形图的形式显示。下一步是选择当前编辑的区域如图5中的（3），当前编辑区为蓝色方框。梯形图的绘制有两种方法，一种方法是用键盘操作，即通过键盘输入完成指令，如在图5中（4）的位置输入L-D-空格-X-0-按Enter键（或单击确定），则X0的常开触点就在编写区域中显示出来，然后再输入LDIX1、OUTY0、ORY0，即绘制出如图6所示图形。梯形图程序编制完成后，在写入PLC之前，必须进行变换，单击图6中“变换”菜单下的“变换”命令，或直接按F4键完成变换，此时编写区不再是灰色状态，可以存盘或传送。图5程序编制画面图6程序变换前的画面注意：在输入的时候要注意阿拉伯数字0和英文字母O的区别以及空格的问题。另一种方法是用鼠标和键盘操作，即用鼠标选择工具栏中的图形符号，再键入其软元件和软元件号，输入完毕按Enter键即可。指令方式编制程序指令方式编制程序即直接输入指令的编程方式，并以指令的形式显示。对于图4所示的梯形图，其指令表程序在屏幕上的显示如图7所示。输入指令的操作与上述介绍的用键盘输入指令的方法完全相同，只是显示不同，且指令表程序不需要变换。并可在梯形图显示与指令表显示之间切换（Alt+F1键）。图7指令方式编制程序的画面程序的传输要将在计算机上用GX编好的程序写入到PLC中的CPU，或将PLC中CPU的程序读到计算机中，一般需要以下几步：（1）PLC与计算机的连接正确连接计算机（已安装好了GX编程软件）和PLC的编程电缆（专用电缆），特别是PLC接口方向不要弄错，否则容易造成损坏。（2）进行通信设置程序编制完成后，单击“在线”菜单中的“传输设置”后，出现如图8所示的窗口，设置好PC/F和PLC/F的各项设置，其他项保持默认，单击“确定”按钮。图8通信设置画面（3）程序写入、读出若要将计算机中编制好的程序写入到PLC，单击“在线”菜单中的“写入PLC”，则出现如图9所示窗口，根据出现的对话窗进行操作。选中主程序，再单击“开始执行”即可。若要将PLC中的程序读出到计算机中，其操作与程序写入操作相似。图9程序写入画面编辑操作删除、插入删除、插入操作可以是一个图形符号，也可以是一行，还可以是一列（END指令不能被删除），其操作有如下几种方法：①将当前编辑区定位到要删除、插入的图形处，右击鼠标，再在快捷菜单中选择需要的操作；②将当前编辑区定位到要删除、插入的图形处，在“编辑”菜单中执行相应的命令；③将当前编辑区定位到要删除的图形处，然后按键盘上的“Del”键，即可；④若要删除某一段程序时，可拖动鼠标中该段程序，然后按键盘上的“Del”键，或执行“编辑”菜单中的“删除行”，或“删除列”命令；⑤按键盘上的“Ins”键，使屏幕右下角显示”插入“，然后将光标移到要插入的图形处，输入要插入的图形处，输入要插入的指令即可。修改若发现梯形图有错误，可进行修改操作，如图4中的X1常闭改为常开。首先按键盘的“Ins”键，使屏幕右下角显示“写入”，然后将当前编辑区定位到要修改的图形处，输入正确的指令即可。若在X1常开后再改成X2的常闭，则可输入LDIX2或ANIX2，即将原来错误的程序覆盖。删除、绘制连线若将图4中的X0右边的竖线去掉，在X1右边加一竖线，其操作如下：①将当前编辑区置于要删除的竖线右上侧，即选择删除连线。然后单击按钮，再按Enter键即删除竖线；②将当前编辑区定位到图4中X1触点右侧，然后单击按钮，再按Enter键即可在X1右侧添加一条竖线；③将当前编辑区定位到图4中Y0触点的右侧，然后单击按钮，再按Enter键即添加一条横线。复制、粘贴首先拖动鼠标选中需要复制的区域，右击鼠标执行复制命令（或“编辑”菜单中复制命令），再将当前编辑区定位到要粘贴的区域，执行复制命令即可。打印如果要将编制好的程序打印出来，可按以下几步进行：①单击“工程”菜单中的“打印机设置”，根据对话框设置打印机；②执行“工程”菜单中的“打印”命令；③在选项卡中选择梯形图或指令列表；④设置要打印的内容，如主程序、注释、申明；⑤设置好后，可以进行打印预览，如符合打印要求，则执行“打印”。保存、打开工程当程序编制完毕后，必须先进行变换（即单击“变换”菜单中的“变换”），然后单击按钮或执行“工程”菜单中的“保存”或“另存为”命令。系统会提示（如果新建时未设置）保存的路径和工程名称，设置好路径和键入工程名称再单击“保存”即可。但需要打开保存在计算机中的程序时，单击按钮，在弹出的窗口中选择保存的驱动器和工程名称再单击“打开”即可。其他功能如要执行单步执行功能，即单击“在线”—“调试”—“单步执行”，即可使PLC一步一步依程序向前执行，从而判断程序是否正确。又如在线修改功能，即单击“工具”—“选项”—“运行时写入”，然后根据对话框进行操作，可在线修改程序的任何部分。还有，如改变PLC的型号、梯形图逻辑测试等功能。三、学生实操（PLC编程软件的应用——三菱GXDeveloper）、教师巡视指导实操任务：1、教师给出电动机长动；正反转；星-三角形降压启动的梯形图，学生在软件中对照编写并保存；2、将正反转程序写入PLC，教师示范外部连线，学生完成连线并启动PLC观察运行情况。四、课堂小结1、总结本次课的主要内容：PLC的工作原理；编程语言；程序输入输出的设置。2、点评编程软件程序编写与程序写入/读出中的共性问题及具有代表性的个性问题。练一练编制电动机长动；正反转；星-三角形降压启动的梯形图，并在仿真软件中运行，观察运行情况。思考题1、什么是PLC，它的结构与工作原理是什么。2、PLC的编程语言有哪些，各有什么特点。3、PLC如何分类。4、简述在GX编程软件中建立一个新工程的步凑。教学方法及教具教学方法：讲授、教师操作演示（利用软件进行）、学生实操、教师巡视指导；教具：计算机、投影、相关软件，PLC主机、通讯电缆。

项目十一门铃控制课时（学时）2学时授课教师王钧班级22机电1班教学重点及难点PLC各组成部分的功能项目目标熟悉传统的继电接控制系统；掌握可编程控制器的产生发展及应用；2．掌握可编程控制器（PLC）基本组成；项目分析我们可以通过PLC来实现门铃的发声控制。控制要求：只有在门铃按钮SB1被按下时，门铃BL1才响。BL1只能在SB1工作的同一时间段内工作，事实上，BL1操作完全依赖于SB1。控制电路如图2-1-1所示。图2-1-1门铃控制电路如何用PLC实现本任务呢？PLC是什么？其结构如何？通过本任务学习来解决这些问题。相关知识1.PLC的来源在制造工业和过程工业中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，使得电气控制功能实现的程序化，这就是第一代可编程序控制器，英文名字叫ProgrammableController（PC）。可编程序控制器，英文称ProgrammableController，简称PC。为了与个人计算机（PersonalComputer）区别，习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。PLC概念：PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以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指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC的发展及应用图2-1-2食品包装图2-1-3自动仓库、物流随着电子技术和计算机技术的发生，PC的功能越来越强大，其概念和内涵也不断扩展。上世纪80年代，个人计算机发展起来，也简称为PC，为了方便，也为了反映或可编程控制器的功能特点，美国A-B公司将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器ProgrammableLogicController（PLC）.上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展昀快的时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统.工业计算机技术（IPC）和现场总线技术（FCS）发展迅速，挤占了一部分PLC市场，PLC增长速度出现渐缓的趋势，但其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。PLC的应用几乎涵盖了所有的行业，小到简单的单机设备，简单的顺序动作控制，大到整厂的流水线、大型仓储、立体停车场，更大的还有大型的制造行业，交通行业等。PLC是以哪些形式应用于各行各业的呢？以下图片是一些工程实例，主要介绍了PLC控制系统的几种不同的形式：图2-1-5半导体洗净装置图2-1-4plc应用领域图2-1-6大连沙河项目图2-1-7洛阳玻璃生产线我国在PLC生产方面非常弱，但在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币.在我国，一般按I/O点数将PLC分为以下级别（但不绝对，国外分类有些区别）：微型：32I/O小型：256I/O中型：1024I/O大型：4096I/O巨型：8192I/O在我国应用的PLC系统中，I/O64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点~256点的占31%，合计占整个PLC销售额的78%。目前,在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业,随着PLC性能价格比的不断提高,其应用领域不断扩大.从应用类型看,PLC的应用大致可归纳为以下几个方面：（1）.开关量逻辑控制利用PLC昀基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代传统的继电器控制，用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等，例如：机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC昀基本的应用，也是PLC昀广泛的应用领域。（2）.运动控制大多数PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。（3）.过程控制大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能，有的小型PLC也具有模拟量输入输出。所以PLC可实现模拟量控制，而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制，用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。（4）.数据处理现代的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能，可进行数据的采集、分析和处理，同时可通过通信接口将