电气控制与PLC控制技术三菱FX2N（高职机电类专业）全套教学课件

电气控制与PLC控制基础理论全套可编辑PPT课件第一篇电气控制与PLC控制基础理论第一章常用低压电器第二章电气基本控制线路第三章典型机床电气控制系统分析第四章可编程控制器基础第五章三菱FX2N系列PLC指令系统与编程工具第六章三菱FX2N系列PLC控制系统设计第二篇电气控制与PLC控制实践与应用项目一常用低压电器的拆装与检测项目二基本控制电路的安装与调试项目三机床控制电路的检修项目四PLC控制系统的安装与调试常用低压电器第一章第一节常用低压电器的分类1可分为低压电器和高压电器按工作电压等级2可分为手动电器和自动电器按动作原理3可分为控制电器、主令电器、保护电器、配电电器和执行电器按用途4可分为电磁式电器和非电量控制电器按工作原理第二节低压电器的电磁机构及执行机构电器一般都具有两个基本组成部分：感受部分：接受外界输入的信号，并通过转换、放大与判断做出有规律的反应执行部分：输出相应的指令，实现控制的目的对于有触头（又称为触点）的电磁式电器，感受部分是电磁机构，执行部分是触头系统第二节低压电器的电磁机构及执行机构电磁机构电磁机构是电磁式低压电器的检测部分，由吸引线圈、铁芯、衔铁组成。结构形式按衔铁的运动方式可分为直动式和拍合式两种。吸引线圈的作用是将电能转换为磁能，即产生磁通，衔铁在电磁力的作用下产生机械位移使铁芯吸合。图1-1直动式电磁机构1—衔铁；2—铁芯；3—吸引线圈图1-2拍合式电磁机构1—衔铁；2—铁芯；3—吸引线圈第二节低压电器的电磁机构及执行机构触头系统触头是电器的执行机构，在衔铁的带动下起接通和分断电路的作用，通常用铜制成。触头的结构有桥式和指式两类。桥式触头又分为点接触式触头（参见图1-3（a））和面接触式触头（参见图1-3（b）），点接触式适用于电流不大的场合，面接触式触头适用于电流较大的场合。图1-3（c）所示为指形触头，适合于触头分合次数多、电流大的场合。

（a）点接触

（b）面接触

（c）指形图1-3交流接触器触头的结构形式第三节开关与低压断路器刀开关刀开关又称闸刀开关，是结构最简单、应用最广泛的一种手控电器。刀开关在低压电路中用于不频繁地接通和分断电路，或用于隔离电路与电源，故又称“隔离开关”。刀开关的结构刀开关由绝缘底板、静插座、手柄、触刀和铰链支座等组成。低压刀开关的图形及文字符号如图1-5所示。图1-4低压刀开关的结构图1-5低压刀开关的图形及文字符号第三节开关与低压断路器刀开关的种类及主要参数胶盖闸刀开关胶盖闸刀开关又称开启式负荷开关，由瓷底板、熔丝、胶盖及触头、触刀等组成。主要用于50Hz，电压至380V、电流60A的电力线路中，常用型号有HKl，HK2系列。封闭式负荷开关封闭式负荷开关又称铁壳开关，交流50Hz，380V，60A以下的开关，可作为异步电动机的非频繁全电压启动的控制开关。常用型号有HH3，HH4等系列。熔断器式刀开关熔断器式刀开关用于50Hz，电压至660V的有高短路电流的配电电路和电动机电路中，作电动机保护和电源开关、隔离开关及应急开关，但一般不用于直接通、断电动机。常用型号有HR5，HR11等系列。第三节开关与低压断路器刀开关的种类及主要参数组合开关组合开关又称转换开关。结构如图1-6所示，图形及文字符号如图1-7所示。组合开关的主要技术参数有额定电压、额定电流、极数等。其中额定电流有10A，25A，60A等几级。全国统一设计的常用产品有HZ5，HZ10系列和新型组合开关HZ15等系列。图1-6组合开关结构1—手柄；2—转轴；3—弹簧；4—凸轮；5—绝缘垫板；6—静触头；7—动触头；8—接线柱；9—绝缘方轴图1-7组合开关的图形及文字符号第三节开关与低压断路器低压断路器低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载和短路保护的电器。低压断路器的结构与工作原理低压断路器主要由触头、灭弧系统、各种脱扣和操作机构等组成。图1-8（a）所示为其结构图，图1-8（b）所示为其图形文字符号。（a）结构图（b）图形文字符号图1-8低压断路器1—分闸弹簧；2—主触点；3—传动杆；4—锁扣；5—过电流脱扣器；6—过载脱扣器；7—欠压脱扣器；8—分励脱扣器第三节开关与低压断路器低压断路器的类型3421用于半导体整流元件和整流装置的保护快速断路器能用在交流短路电流相当大（高大70kA）的电路中限流断路器又称敞开式低压断路器用于配电网络的保护万能式低压断路器又称塑料式低压断路器用作配电网络的保护和电动机、照明电路及电热器等控制开关装置式低压断路器第三节开关与低压断路器低压短路器的主要技术参数1断路器在电路中长期工作时的允许电压值额定电压2指脱扣器允许长期通过的电流，即脱扣器额定电流额定电流3指每一件框架活塑壳中能安装的最大脱扣器额定电流壳架等级额定电流4指在规定操作条件下，断路器能接通和分断短路电流的能力通断能力第三节开关与低压断路器低压断路器的选用原则根据线路对保护的要求确定断路器的类型和保护形式，确定选用框架式、装置式或限流式等。断路器的额定电压UN应等于或大于被保护线路的额定电压。断路器欠压脱扣器额定电压应等于被保护线路的额定电压。断路器的额定电流及过流脱扣器的额定电流应大于或等于被保护线路的计算电流。断路器的极限分断能力应大于线路的最大短路电流的有效值。配电线路中的上、下级断路器的保护特性应协调配合，下级的保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交。断路器的长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流。第四节熔断器熔断器的结构与工作原理熔断器包括熔体座和熔体等部分。熔断器是串联连接在被保护电路中的，当电路电流超过一定值时，熔体因发热而熔断，使电路被切断，从而起到保护作用。熔断器的图形及文字符号如图1-9所示。图1-9熔断器的图形符号和文字符号第四节熔断器常用熔断器常见的熔断器有瓷插式、螺旋式、无填料封闭管式、有填料封闭管式等几种。熔壳的额定电流有5A，10A，15A，30A，60A，100A，200A7个等级。熔体的额定电流等级有2A，4A，6A，10A等。熔体的额定电流、熔断电流与其线径大小有关。常用的熔断器外形如图1-10所示。图1-10常用的熔断器外形（a）RC1A系列瓷插式熔断器（b）RL1系列螺旋式熔断器（c）RM10无填料封闭管式熔断器（d）RT0系列有填料封闭管式熔断器熔断器的技术参数1指熔断器（熔壳）长期工作时以及分断后能够承受的电压值，其值一般大于或等于电气设备的额定电压额定电压2指熔断器（熔壳）长期通过的、不超过允许温升的最大工作电流值额定电流3指长期通过熔体而不使其熔断的最大电流值熔体的额定电流4指通过熔体并使其熔化的最小电流值熔体的熔断电流5指熔断器在故障条件下，能够可靠地分断电路的最大短路电流值极限分断能力第四节熔断器第四节熔断器熔断器的选择主要选择以下几个参数熔断器种类额定电压额定电流熔体额定电流熔断器的型号意义熔断器的选择第五节主令电器定义作用类型主令电器主令电器是用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器主令电器可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制主要类型有控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、凸轮控制器等控制按钮控制按钮是一种典型的主令电器，通常是用来短时间地接通或断开小电流的控制电路，从而控制电动机或其他电器设备的运行。控制按钮的结构与符号控制按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成。通常制成具有常开触点和常闭触点的复合式结构，其结构示意图如图1-12所示。控制按钮的图形及文字符号如图1-13所示。图1-12典型控制按钮的结构示意图第五节主令电器（a）动合按钮（b）动断按钮（c）复合式结构图1-13控制按钮的图形及文字符号控制按钮的种类及动作原理第五节主令电器按结构形式分为按接触点形式分为旋钮式按钮：用手动旋钮进行操作指示灯式按钮：按钮内装入信号灯显示信号紧急式按钮：装有蘑菇型钮帽，以示紧急动作动合按钮：外力未作用时，触点断开，外力作用时，触点闭合，但外力消失后，在复位弹簧作用下自动恢复原来的断开状态。动断按钮：外力未作用时，触点闭合，外力作用时，触点断开，但外力消失后，在复位弹簧作用下恢复原来的闭合状态。复合按钮：既有动合按钮，又有动断按钮的按钮组，称为复合按钮。按下复合按钮时，所有的触点都改变状态。控制按钮的主要技术参数及型号含义控制按钮的主要技术参数有额定电压、额定电流、结构型式、触头数及按钮颜色等。常用的控制按钮的额定电压为交流电压380V，额定工作电流为5A。控制按钮的型号含义如图1-14所示。图1-14括号中结构型式代号的意义为：K—开启式，S—防水式，J—紧急式，X—旋钮式，H—保护式，F—防腐式，Y—旋钮式，D—带灯按钮。图1-14控制按钮的型号含义第五节主令电器控制按钮的选用原则第五节主令电器根据使用场合，选择控制按钮的种类，如开启式、防水式、防腐式等根据控制回路的需求，确定按钮数。如单钮、双钮、三钮、多钮等用户可以在投影仪或者计算机上进行演示也可以将演示文稿打印出来根据用途，选择控制按钮的结构型式01020304行程开关行程开关又称限位开关，主要用于行程控制、位置及极限位置的保护等。控制按钮的结构与符号行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式和微动式三种。直动式行程开关的结构原理如图1-15所示，图形及文字符号如图1-16所示。第五节主令电器（a）劝和开关（b）劝断开关（c）复合开关图1-16行程开关的图形及文字符号图1-15直动式行程开关的结构图行程开关的型号含义常用的行程开关有JLXK1，X2，LX3，LX5，LX12，LX19A，LX19A，LX21等系列，JLXK1系列行程开关的型号含义如图1-17所示。第五节主令电器图1-17行程开关的型号含义行程开关的选用原则第五节主令电器根据场合及控制对象选择行程开关的种类根据控制回路的电压和电流选择行程开关系列根据运动机械与行程开关的传力和位移选择行程开关的头部型式根据安装使用环境选择行程开关的防护型式01020304万能转换开关的结构万能转换开关可以作为多种配电装置的远距离控制，也可作为小容量电动机的启动、制动、调速及正反向转换的控制。由于其触头档数多、接环线路多、用途广泛，故有“万能”之称。目前我国生产的主要有LW5，LW6系列。图1-18是LW6系列万能转换开关单层的结构示意图。图1-18万能转换开关单层结构示意图第五节主令电器万能转换开关的型号含义万能转换开关的主要技术参数可参见相关技术手册，其型号含义如图1-19所示。图1-19万能转换开关的型号含义第五节主令电器万能转换开关的选用原则按额定电压和工作电流选用相应的万能转换开关系列按操作需要选择手柄型式和定位特征按控制要求参照转换开关产品样本，确定触头数量和接线图编号凸轮控制器的结构凸轮控制器是一种大型的手动控制电器，也是多档次、多触点，利用手动操作，转动凸轮去接通和分断允许通过大电流的触头转换开关。凸轮控制器主要用于启动设备，直接控制中小型绕线转子异步电动机的启动、制动、调速和换向。凸轮控制器主要由触头、凸轮、手柄、转轴、灭弧罩及定位机构等组成，其结构原理如图1-20所示。图1-20凸轮控制器结构原理图第五节主令电器凸轮控制器的图形及文字符号凸轮控制器的图形和文字符号及触头通断表示方法如图1-21所示。我国生产的凸轮控制器系列有KL10，KT14及KT15系列，其额定电流有25A，60A及32A，63A等规格。选用时，主要根据电动机的容量、额定电压、额定电流和控制位置数目来选择。图1-21凸轮控制器的图形和文字符号及触头通断表示方法第五节主令电器第六节电磁式接触器交流接触器直流接触器电磁式接触器是利用电磁吸力的作用使主触点闭合，或分断电动机电路或其他负载电路的控制电器。由于控制容量大、价格低、维护方便，因而用途十分广泛。电磁式接触器12接触器的结构交流接触器和直流接触器结构相似，由电磁机构、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置、支架和底座五个部分组成。常用电磁式交流接触器结构如图1-22所示。图1-22交流接触器的结构图第六节电磁式接触器电磁机构：电磁机构用来操作触点的闭合和分断。它由静铁芯、线圈和衔铁三部分组成。主触点和灭弧系统：主触点用以通断电流较大的主电流，一般由接触面积较大的常开触点组成。辅助触点：辅助触点用以通断小电流的控制电路，它由常开触点和常闭触点成对组成。反力装置：由释放弹簧和触点弹簧组成，且它们均不能进行弹簧松紧的调节。支架和底座：用于接触器的固定和安装。接触器的工作原理当接触器线圈通电后，在铁芯中产生磁通。由此在衔铁气隙处产生吸力，使衔铁产生闭合动作，主触点在衔铁的带动下闭合，辅助常开触点也同时闭合，而原来闭合的辅助常闭触点断开。当线圈断电或电压降低至极限时，吸力消失或减弱，衔铁在复位弹簧作用下被打开，主、辅触点又恢复到初始状态。交流接触器的图形及文字符号如图1-23所示。图1-23接触器的图形及文字符号第六节电磁式接触器常用接触器交流接触器直流接触器用于远距离控制电压至380V、电流至600A的交流电路以及频繁地启动和控制交流电动机的控制电器用于远距离接通与分断额定电压达440V、额定电流达600A的直流电路，或频繁地操作和控制电动机第六节电磁式接触器接触器的技术参数1主触头的额定电压额定电压2主触头的额定电流额定电流3交流吸引线圈的额定电压一般有36V，127V，220V和380V四种吸引线圈的额定电压4一般交流接触器的额定操作频率最高为600次/h，对于频繁操作的场合，额定操作频率可高达1200次/h额定操作频率第六节电磁式接触器接触器的型号含义接触器的型号含义如图1-24所示。图1-24接触器的型号含义第六节电磁式接触器接触器的选用原则控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负载选用直流接触器。接触器的使用类别应与负载性质相一致。主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。还要注意的是接触器主触点的额定工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变。吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压85%及以上时才能可靠地吸合。主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要。第六节电磁式接触器继电器的种类继电器是一种根据某种物理量的变化，使其自身的执行机构动作的电器。它由输入电路（又称感应元件）和输出电路（又称执行元件）组成。继电器的种类很多，主要按以下方法分类1可分为控制继电器、保护继电器2可分为电磁式继电器、感应式继电器、热继电器、机械式继电器、电动机式继电器和电子式继电器等按动作原理3可分为电流继电器、电压继电器、时间继电器、速度继电器、温度继电器、压力继电器等按动作信号4可分为瞬时继电器和延时继电器按动作时间第七节继电器按用途继电器的主要技术参数额定参数：继电器的线圈和触头在正常工作时允许的电压值或电流值称为继电器的额定电压或额定电流。动作参数：即继电器的吸合值与释放值。对于电压继电器有吸合电压与释放电压；对于电流继电器有吸合电流与释放电流。整定值：根据控制要求，对继电器的动作参数进行人为调整的数值。返回系数：指继电器释放值与吸合值之间的比值。动作时间：有吸合时间和释放时间两种。灵敏度：指继电器在整定值下动作时所需的最小功率与安匝数。第七节继电器根据线圈中电流的大小通断电路的继电器称为电流继电器。电流继电器按用途可分为过电流继电器和欠电流继电器。电流继电器电压继电器第七节继电器电磁式电流、电压继电器以及中间继电器以电磁力为驱动的继电器称为电磁式继电器，其结构和工作原理与接触器相似，结构上是由电磁机构和触头机构组成。根据线圈两端电压的大小通断电路的继电器称为电压继电器。电压继电器按用途也可分为过电压继电器和欠电压继电器。图1-25电流继电器图形及文字符号图1-26电压继电器的图形及文字符号中间继电器中间继电器的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大触头容量）。图1-27中间继电器的图形及文字符号时间继电器继电器感受部分在感受外界信号后，经过一段时间才能使执行部分动作的继电器，叫做时间继电器。时间继电器的种类很多，主要有电磁式、空气阻尼式、电动式、电子式等几大类。延时方式有通电延时和断电延时两种。通电延时继电器的图形及文字符号如图1-28所示，断电延时继电器的图形及文字符号如图1-29所示。图1-28通电延时继电器的图形及文字符号第七节继电器图1-29断电延时继电器的图形及文字符号电磁式时间继电器电磁式时间继电器一般在直流控制电路中应用较广。它是利用电磁阻尼原理，在直流电压继电器的线圈电路上或结构上采取措施以达到延时的目的。图1-30线圈短接的延时释放电第七节继电器图1-31带阻尼铜套的铁芯结构利用短路线圈产生延时利用阻尼套产生延时空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器，它是利用空气阻尼作用达到延时的目的的。它由电磁机构、延时机构和触点组成。空气阻尼式时间继电器的电磁机构有交流、直流两种，延时方式有通电延时型和断电延时型两种。JS7－A系列通电延时型时间继电器的结构如图1-32所示。第七节继电器图1-32空气阻尼式时间继电器（1—线圈；2—铁芯；3—衔铁；4—反力弹簧；5—推板；6—活塞杆；7—杠杆；8—塔型弹簧；9—弱弹簧；10—橡皮膜；11—空气室壁；12—活塞；13—调节螺杆；14—进气孔；15，16—微动开关）电动机式时间继电器电动机式时间继电器由同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机构组成，电动机式时间继电器延时时间长，可达数十小时，延时精度高，但结构复杂，体积较大，常用的有JS10，JS11系列和7PR系列。第七节继电器热继电器的结构热继电器是利用电流的热效应原理来保护设备，使之免受长期过载的危害，主要用于电动机的过载保护、断相保护、三相电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。它的外形、结构和原理图如图1-33所示。第七节继电器（a）外形

（b）结构图图1-33热继电器的外形、结构和原理图1—电流整定装置；2—主电路接线柱；3—复位按钮；4—常闭触点；5—动作机构；6—热元件；31—常闭触点接线柱；32—公共动触点接线柱；33—常开触点接线柱热继电器的工作原理热继电器主要由热元件、双金属片和触点三部分组成。当电动机过载时，流过热元件的电流增大，热元件产生的热量使双金属片向上弯曲，经过一定时间后，弯曲位移增大，推动板将常闭触点断开。常闭触点是串接在电动机的控制电路中的，控制电路断开使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。若要使热继电器复位，则按下复位按钮即可。热继电器的图形及文字符号如图1-34所示。第七节继电器（a）热元件（b）常开合触点（c）常闭触点图1-34热继电器的图形及文字符号热继电器的常用型号常用的热继电器有JR20，JRS1，3UA，THK，JR16B，T系列等。每一系列的热继电器一般只能与相应系列的接触器配套使用，如JR20热继电器与CJ20接触器配套使用，T系列热继电器常与B系列交流接触器组合成电磁启动器等。JR系列热继电器型号的含义如图1-35所示。第七节继电器图1-35JR系列热继电器的含义速度继电器速度继电器是根据电磁感应原理制成的，用于转速的检测，常用于铣床和镗床的控制电路中。图1-36所示为其结构图，图1-37所示为其图形及文字符号。速度继电器主要由转子、圆环（笼型空心绕组）和触点三部分组成。速度继电器的动作转速一般不低于120r/min，复位转速约在100r/min以下，工作时允许的转速高达1000～3600r/min。速度继电器的常用型号有JY1和JFZ0型。第七节继电器图1-37速度继电器的图形及文字符号图1-36速度继电器结构图1—调节螺钉；2—反力弹簧；3—常闭触点；

4—动触点；5—常开触点；6—返回杠杆；7—摆杆；8—笼型绕组；9—圆环；10—转轴；11—转子谢谢！电气控制与PLC控制基础理论电气基本控制线路第二章电气控制系统图电气控制系统图是电气技术人员统一使用的工程语言。电气制图应根据国家标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制。电气控制线路是由许多电器元件按一定的要求连接而成的。为了表达生产机械的电气控制系统的结构、原理等设计意图，便于电气系统的安装、调试、使用和维修，需要将电气控制系统中各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来，这种图就是电气控制系统图。电气控制系统图一般有3种：电气原理图、电器布置图和电气安装接线图。第一节电气控制线路的绘制电气控制系统图在保证图面布局紧凑、清晰和使用方便的原则下选择图纸幅面尺寸。图纸分横图和竖图，按国家标准GB/T148规定，图纸幅面尺寸及其代号见表2-1。应优先选用A4～A0号幅面尺寸，若需要加长的图纸，可采用A4×5～A3×3的幅面，若上述所列幅面仍不能满足要求，可按照GB/T14689—2008《技术制图图纸幅面和格式》的规定加大幅面。第一节电气控制线路的绘制代号尺寸/mm代号尺寸/mmA0A1A2A3A4841×1189594×841420×594297×420210×297A3×3A3×4A4×3A4×4A4×5420×891420×1189297×630297×841297×1051表2-1电气图图纸幅面尺寸及其代号电气控制系统图为了便于确定图上的内容、补充、更改和组成部分等的位置，可以在各种幅面的图纸上分区，如图2-1所示。分区数应该是偶数。每一分区的长度一般不小于25mm，不大于75mm。每个分区内竖边方向用大写拉丁字母，横边方向用阿拉伯数字分别编号。编号的顺序应从标题栏相对的左上角开始。分区代号用该区域的字母和数字表示，如B3，C5。第一节电气控制线路的绘制图2-1图幅分区项目旧国标新国标类型名称符号交流电A（U）相B（V）相C（W）相零线（中线）L1L2L3N黄绿红黑黄绿红浅蓝直流电正极负极+-红蓝棕蓝保护地线PE黑绿/黄双色线常用电气图图形及文字符号电气控制系统图、电气元件的图形及文字符号必须符合国家标准规定。新旧国标规定的导线色标见表2-2。第一节电气控制线路的绘制表2-2新旧国标规定的导线色标电气原理图电气原理图目的是便于阅读和分析控制线路，应根据结构简单、层次分明的原则，采用电器元件展开形式绘制。它包括所有电器元件的导电部件和接线端子，但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反映电器元件的实际大小。下面以图2-2所示的某机床的电气原理图为例，来说明电气原理图的规定画法和应注意的事项。第一节电气控制线路的绘制绘制电气原理图时应遵循的原则（1）电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。（2）电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。电气图中各电器接线端子用字母数字符号标记。（3）电气原理图中电器元件的布局，应根据便于阅读原则安排。第一节电气控制线路的绘制图2-2某型号机床电气原理图绘制电气原理图时应遵循的原则（4）电气原理图中，当同一电器元件的不同部件（如线圈、触点）分散在不同位置时，为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。（5）电气原理图中，所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。（6）电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉。第一节电气控制线路的绘制图2-2某型号机床电气原理图图面区域的划分图纸上方的1，2，3……等数字是图区的编号，它是为了便于检索电气线路，方便阅读分析从而避免遗漏设置的。图区编号也可设置在图的下方。图区编号下方（或上方）的文字表明它对应的下方元件或电路的功能，使读者能清楚地知道某个元件或某部分电路的功能，以利于理解全部电路的工作原理。第一节电气控制线路的绘制图2-2某型号机床电气原理图符号位置的索引在较复杂的电气原理图中，对继电器、接触器线圈的文字符号下方要标注其触点位置的索引；而在其触点的文字符号下方要标注其线圈位置的索引。符号位置的索引用图号、页次和图区编号的组合索引法，索引代号的组成如图2-3所示。在电气原理图中，接触器和继电器的线圈与触点的从属关系，应当用附图表示。如图2-4所示。第一节电气控制线路的绘制图2-3索引代号的组成图2-4附图符号位置的索引对接触器，上述表示方法中各栏的含义如图2-5所示。对继电器，上述表示方法中各栏的含义如图2-6所示。第一节电气控制线路的绘制图2-6继电器附图中各栏的含义图2-5接触器附图中各栏的含义电器元件布置图电器布置图中绘出机械设备上所有电气设备和电器元件的实际位置，是生产机械电气控制设备制造、安装和维修必不可少的技术文件。布置图根据设备的复杂程度，可集中绘制在一张图上，或将控制柜、操作台的电器元件布置图分别绘出。绘制布置图时机械设备轮廓用双点划线画出，所有可见的和需要表达清楚的电器元件及设备，用粗实线绘出其简单的外形轮廓。第一节电气控制线路的绘制电器安装接线图接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维护和故障处理，它表示在设备电控系统各单元和各元器件间的接线关系，并标注出所需数据，如接线端子号、连接导线参数等。实际应用中通常与电路图和位置图一起使用。图2-7是根据图2-2机床电路图绘制的接线图。第一节电气控制线路的绘制图2-7某机床电控系统接线图1.了解生产工艺与执行电器的关系在分析电气线路之前，应该充分熟悉生产机械的工艺情况，必要时可以画出简单的工艺流程图，明确各个动作的关系。还应进一步明确生产机械的动作与执行电器的关系，给分析电气线路提供线索和方便。阅读和分析电气控制线路图的方法2.分析主电路在分析电气线路时，一般应先从电动机着手，然后根据其组合规律就大致可判断电动机是否有正反转控制、是否制动、是否要求调速等。3.读图和分析控制电路在控制电路中，根据主电路控制元件主触点的文字符号，找到有关的控制环节以及环节间的相互联系。通常对控制电路多半是由上往下或由左往右阅读。在读图过程中，特别要注意相互间的联系和制约关系，直至将线路全部看完为止。第七节继电器单向点动控制线路第二节三相异步电动机全压启动控制线路图2-9单向连续运行控制线路图2-8单向点动控制线路单向连续运行控制线路接触器联锁正、反转控制线路图中采用两个接触器，即正转用的接触器KM1和反转用的接触器KM2。当接触器KM1的三对主触头接通时，三相电源的相序按L1，L2，L3接入电动机。而当KM2的三个主触头接通时，三相电源的相序按L3，L2，L1接入电动机，电动机即反转。这种线路的缺点是操作不方便，因为要改变电动机的转向，必须先按停止按钮SB1，再按反转按钮SB3才能使电动机反转。第二节三相异步电动机全压启动控制线路图2-10接触器联锁正、反转控制线路按钮联锁正、反转控制线路按钮联锁的正、反转控制线路的动作原理与接触器联锁的正、反转控制线路基本相似，区别在于采用了复合按钮。这种控制线路操作简单，但容易造成相间短路故障。第二节三相异步电动机全压启动控制线路图2-11按钮联锁的正、反转控制线路按钮、接触器复合联锁正、反转控制线路这个线路是把上述两个线路的优点结合起来，可不按停止按钮而直接按反转按钮进行反向启动，当正转接触器发生熔焊故障时又不会发生相间短路故障。第二节三相异步电动机全压启动控制线路图2-12按钮、接触器复合联锁的正、反转控制线路多点控制线路（多地控制线路）在一些大型生产机械和设备上，要求操作人员在不同方位能进行操作与控制，即实现多地控制。多地控制是用多组启动按钮、停止按钮来进行的。电动机两地独立启动和两地独立停止控制线路如图2-13所示。第二节三相异步电动机全压启动控制线路图2-13两地独立启动和两地独立停止控制线路多点控制线路（多地控制线路）图2-14所示线路也是一种两地控制，但是与图2-13所示的两地控制功能不一样，其启动控制是不独立的，必须两地控制人员同时压启动按钮SB3和SB4，电动机才能启动；若要停止，两地可压按钮SB1或SB2停车，两地停车是独立的。第二节三相异步电动机全压启动控制线路图2-14两地同时启动和独立停止控制线路顺序控制线路在生产实际中，有些设备往往要求其上的多台电动机按一定顺序实现其启动和停止，两台电动机顺序控制线路如图2-15所示，其中图2-15（a）所示为按顺序启动线路图。生产机械除要求按顺序启动外，有时还要求按一定顺序停止，图2-15（b）所示为按顺序启动与停止的控制线路。第二节三相异步电动机全压启动控制线路（a）按顺序启动线路（b）按顺序启动、停止的控制线路图2-15两台电动机顺序控制线路顺序控制线路在许多顺序控制中，要求有一定的时间间隔，此时往往用时间继电器来实现。时间继电器控制的顺序启动线路如图2-16所示。第二节三相异步电动机全压启动控制线路图2-16时间继电器控制的顺序启动线路自动循环（工作台自动往返）控制线路利用生产机械运动的行程来控制其自动往返的方法叫自动循环控制，它是通过位置开关来实现的。其控制线路如图2-17所示。图2-17中位置开关SQ3和SQ4安装在工作台往复运动的极限位置上，以防止位置开关SQ1和SQ2失灵，工作台继续运动而造成事故第二节三相异步电动机全压启动控制线路图2-17自动循环控制线路由于大容量笼型异步电动机的启动电流很大，会引起电网电压降低，使电动机转矩减小，甚至启动困难，而且还要影响同一供电网络中其他设备的正常工作，因此其启动电流应限制在一定的范围内，不允许直接启动。电动机可否直接启动，应根据启动次数、电网容量和电动机的容量来决定。一般规定是：启动时供电母线上的电压降落不得超过额定电压的10%～15%；启动时变压器的短时过载不超过最大允许值，即电动机的最大容量不超过变压器容量的20%～30%。由于机床电动机一般都为空载启动，所以常采用降低电动机定子绕组电压的方法来减少启动电流。常用的有定子绕组串电阻、Y－D降压、自耦变压器降压及软启动器的使用。第三节三相笼型异步电动机降压启动控制线路定子绕组串电阻降压启动控制线路用时间继电器控制串电阻降压启动的控制线路如图2-18所示。图2-18用时间继电器控制串电阻降压启动控制线路第三节三相笼型异步电动机降压启动控制线路星形－三角形降压启动控制线路星形－三角形（Y－D）降压启动适用于正常工作时定子绕组作三角形联结的电动机。由于其方法简便且经济，因此使用较普遍，但其启动转矩只有全压启动的1/3，故只适用于空载或轻载启动。Y－D启动器有QX3－13，QX3－30，QX3－55，QX3－125型等。星形联结和三角形联结的原理如图2-19所示。（a）Y形联结

（b）D形联结图2-19Y形联结和D形联结的原理第三节三相笼型异步电动机降压启动控制线路星形－三角形降压启动控制线路图2-20所示为QX3－13型Y－D自动启动器控制线路。图2-20QX3－13型Y－D自动启动器控制线路第三节三相笼型异步电动机降压启动控制线路自耦变压器降压启动控制线路——手动控制常用的QJ3型手动控制补偿器如图2-21所示。这种补偿器的内部构造主要包括自耦变压器、保护装置、触点系统和手柄操作机构等部分。图2-21QJ3型手动控制补偿器第三节三相笼型异步电动机降压启动控制线路自耦变压器降压启动控制线路——时间继电器自动控制线路时间继电器自动控制串自耦变压器降压启动控制线路如图2-22所示。图2-22时间继电器控制串自耦变压器降压启动控制线路第三节三相笼型异步电动机降压启动控制线路软启动器及其使用在一些对启动要求较高的场合，可选用软启动装置，它采用电子启动方法。其主要特点是具有软启动和软停车功能，启动电流、启动转矩可调节，另外还具有电动机过载保护等功能。软启动器是一种新型的节能产品，它与国内目前仍大量使用的传统的继电控制方式的磁控式、自耦式及星/三角转换等降压启动器相比，具有十分显著的优点，并且是这些传统的降压启动器的理想换代产品。第三节三相笼型异步电动机降压启动控制线路软启动器的工作原理图2-23所示为软启动器内部原理示意图。软启动器主要由三相交流调压电路和控制电路构成。由于软启动器为电子调压并对电流进行检测，因此还具有对电动机和软启动器本身的热保护、限制转矩和电流冲击，以及对三相电源不平衡、缺相、断相等的保护功能，可实时检测并显示如电流、电压、功率因数等参数。第三节三相笼型异步电动机降压启动控制线路图2-23软启动器内部原理示意图三相异步电动机用软启动器启动图2-24所示为三相异步电动机单向运行、软启动、软停车或自由停车控制电路。由于带有旁路接触器，该电路有如下优点：在电动机运行时可以避免软启动器产生的谐波；软启动器仅在启动和停车时工作，可以避免长期运行使晶闸管发热，延长了使用寿命。第三节三相笼型异步电动机降压启动控制线路图2-24电动机单向运行、软启动、软停车或自由停车控制电路三相笼型异步电动机从定子绕组断电到完全停转，由于惯性总要运转一段时间，为了适应某些生产机械工艺要求，缩短辅助时间，提高生产效率，要求电动机能制动停转。三相笼型异步电动机的制动方法一般有机械制动和电气制动两种。在电气制动中常用的有反接制动和能耗制动。反接制动和能耗制动能够使电动机转子速度迅速下降至零。第四节相笼型异步电动机制动控制线路机械制动控制线路机械制动是利用机械装置使电动机在断电后迅速停止的方式。最常用的是电磁抱闸。电磁抱闸分为断电制动和通电制动两种。电磁抱闸断电制动控制电路如图2-25所示。此电路的工作原理是：当电路未通电时，闸瓦和闸轮紧紧抱住，使电动机制动。这种制动方法被广泛运用到起重设备中。其优点是：定位准确；防止由于电动机突然断电，使重物自行下落而造成事故。图2-25电磁抱闸断电制动控制电路第四节相笼型异步电动机制动控制线路电气制动控制线路——反接制动电动机的电气制动就是指电动机产生一个与电动机实际旋转方向相反的电磁转矩，即制动转矩，使电动机迅速制动停转。电气制动常用的有反接制动和能耗制动。反接制动控制线路如图2-26所示。由于反接制动时转子与定子旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全压直接启动时电流的两倍。为此，一般10kW以上的电动机采用反接制动时，应在主电路中串接一定的电阻，以限制反接制动电流。这个电阻称为反接制动电阻，用R表示。图2-26反接制动控制线路第四节相笼型异步电动机制动控制线路电气制动控制线路——能耗制动能耗制动的方法就是在电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组中加入一个直流电源，以产生一个恒定的磁场，惯性运转的转子绕组切割恒定磁场产生制动转矩，使电动机迅速制动停转。根据直流电源的整流方式，能耗制动分为半波整流能耗制动和全波整流能耗制动。第四节相笼型异步电动机制动控制线路电气制动控制线路——能耗制动（1）半波整流单向能耗制动控制线路

（2）全波整流单向能耗制动控制线路第四节相笼型异步电动机制动控制线路图2-27半波整流单向能耗制动控制线路图2-28全波整流单向能耗制动控制线路电动机的单向点动控制线路如图2-8所示，前面已做了阐述，在实际应用过程中有时要求同一台电动机既能实现点动控制又能实现连续控制即点动与连续混合控制。常用的实现方案有两种：一种通过按钮实现，另一种则可以通过中间继电器实现。由按钮实现点动与连续混合控制如图2-29所示。

第五节三相笼型异步电动机点动与连续混合控制线路图2-29点动与连续混合控制电路（一）由中间继电器实现点动与连续混合控制如图2-30所示。

第五节三相笼型异步电动机点动与连续混合控制线路图2-30点动与连续混合控制电路（二）谢谢！电气控制与PLC控制基础理论典型机床电气控制系统分析第三章第一节车床电气控制图3-1C620-1型普通车床结构C620－1型普通车床电气控制的主要结构与运动形式普通车床主要由床身、主轴变速箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾架、光杆和丝杆等部分组成，如图3-1所示。第一节车床电气控制C620－1型普通车床电气控制的电力拖动和控制要求从车床加工工艺出发，对中小型车床的拖动及控制有如下要求：（1）为保证经济、可靠，主拖动电动机一般选用笼型异步电动机。为满足调速范围的要求，一般采用机械变速。（2）主轴电动机的启动、停止应能实现自动控制。一般中小型车床均采用直接启动，当电动机容量较大时，常用Y－D降压启动；为实现快速停车，一般采用机械或电气制动。（3）为车削螺纹，要求主轴能正反转。小型车床主轴正反转由主拖动电动机正反转来实现，当主拖动电动机容量较大时，主轴正反转常用电磁摩擦离合器来实现。（4）为冷却车削加工时的刀具与工件，应设有一台冷却泵。冷却泵只需单向旋转，且与主轴电动机有着连锁关系。（5）控制电路应设有必要的安全保护及安全可靠的局部照明装置。第一节车床电气控制图3-2C620－1型普通车床的电气控制电路图C620－1型普通车床电气控制的电气控制系统分析（1）C620－1车床的工作原理图3-2所示为C620－1型普通车床的电气控制电路图。图3-2中，M1为主轴电动机，拖动主轴旋转，并通过进给机构实现车床的进给运动。M2为冷却泵电动机，拖动冷却泵供出冷却液。第一节车床电气控制C620－1型普通车床电气控制的电气控制系统分析（2）常见故障及处理主轴电动机不能启动。这类故障应重点检查M主电路熔断器及控制电路熔断器FU2是否完好，其次检查热继电器FR1和FR2是否动作。主轴电动机缺相运行。这是因为电源缺相或接触器主触点接触不良等原因造成的。局部照明灯EL不亮。重点检查变压器T二次侧有无36V电压以及开关和线路，或者检查照明灯是否损坏。第一节车床电气控制图3-3CA6140型普通车床结构CA6140型普通车床电气控制的机床结构CA6140卧式车床主要由床身、主轴变速箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾架、光杠和丝杆等部分组成，如图3-3所示。第一节车床电气控制CA6140型普通车床电气控制的电力拖动及控制要求（1）主拖动电动机一般选用三相笼型感应电动机，为满足调速要求，采用机械变速。（2）为车削螺纹，主轴要求正反转。一般车床主轴正反转由拖动电动机正反转来实现；当主拖动电动机容量较大时，主轴的正反转则靠摩擦离合器来实现，电动机只作单向旋转。（3）一般中小型车床的主轴电动机均采用直接启动。当电动机容量较大时，常用Y－D降压启动。停车时为实现快速停车，一般采用机械或电气制动。（4）车削加工时，刀具与工件温度高，需用切削液进行冷却。为此，设有一台冷却泵电动机M2，拖动冷却泵输出冷却液，且与主轴电动机有着联锁关系，即冷却泵电动机应在主轴电动机启动后才可选择启动与否；当主轴电动机停止时，冷却泵电动机便立即停止。（5）为实现溜板箱的快速移动，用单独的快速移动电动机拖动，采用点动控制。（6）电路应具有必要的保护环节和安全可靠的照明和信号指示装置。第一节车床电气控制图3-4CA6140型车床电气控制线路CA6140型普通车床电气控制的电气控制线路分析CA6140型车床的电气控制原理图如图3-4所示。第一节车床电气控制图3-5C650型卧式车床结构简图C650型卧式车床电气控制的机床结构C650卧式车床属于中型车床，可加工的最大工件回转直径为1020mm，最大工件长度为3000mm，机床的结构形式如图3-5所示。第一节车床电气控制图3-6C650型普通车床控制电路C650型卧式车床电气控制系统分析C650型普通机床的电气控制系统电路如图3-6所示，使用的电器元件符号与功能说明见表3-1。第一节车床电气控制表3-1电路元件符号及功能说明表C650型卧式车床电气控制系统分析C650型普通机床的电气控制系统电路如图3-6所示，使用的电器元件符号与功能说明见表3-1。符号名称及用途符号名称及用途符号名称及用途M1主电动机TC控制变压器SB2主电动机正向点动按钮M2冷却泵电动机FU1～FU6熔断器SB3主电动机正转按钮M3快速移动电动机FR1主电动机过载保护热继电器SB4主电动机反转按钮KM1主电动机正转接触器FR2冷却泵电动机保护热继电器SB5冷却泵电动停转按钮KM2主电动机反转接触器R冷却泵电动机保护热继电器SB6冷却泵电动启动按钮KM3短接限流电阻接触器SQ快移电动机点行程开关EL照明灯KM4冷却泵电动机启动接触器SA开关TA电流互感器KM5快速电动机启动接

触器KS速度继电器QS隔离开关KA中间继电器PA电流表

KT通电延时时间继电器SB1总停按键

第一节车床电气控制（a）主电机正反转机点动控制电路

（b）主电机制动控制电路图3-7控制主电机的基本控制电路C650型卧式车床电气控制电路分析控制电路可划分为主电动机M1的控制电路和电动机M2与M3的控制电路两部分。由于主电动机控制电路部分较复杂，因而还可以进一步将主电动机控制电路划分为正反转启动和点动局部控制电路与停车制动局部控制电路，它们的局部控制电路如图3-7所示。第二节磨床电气控制图3-8平面磨床结构图平面磨床的主要结构及运动形式平面磨床由床身、工作台、电磁吸盘、立柱、砂轮箱（又称磨头）与滑座等组成，如图3-8所示。第二节磨床电气控制平面磨床的拖动特点及控制要求根据磨床的运动特点及工艺要求，对其电力拖动及控制有如下要求：（1）砂轮的旋转运动一般不要求调速，由一台三相异步电动机拖动即可，且只要求单向旋转。容量较大时，可采用Y/D降压启动。（2）为保证加工精度，使其运行平稳，保证工作台往复运动换向时惯性小无冲击，故采用液压传动实现工作台往复运动和砂轮箱横向进给。（3）为适应小工件加工需要，同时也为工件在磨削过程中能自由伸缩，采用电磁吸盘吸持工件。电磁吸盘应有去磁控制。（4）为减小工件在磨削加工时的热变形及冲走磨屑，以保证精度，需使用冷却液。（5）保护环节应包括短路保护、电动机过载保护、电磁吸盘欠电流和过电压保护等。（6）必要的信号指示及照明。第二节磨床电气控制图3-9M7130平面磨床电气控制电路图M7130平面磨床的电气控制图3-9所示为M7130平面磨床电气控制电路图。第二节磨床电气控制M7130平面磨床的常见故障及处理（1）主轴电动机不能启动。首先检查SA，是否处于退磁位置（电动机单独启动时），然后分别检查KA和SA1触点的接通情况。（2）电磁吸盘无吸力。首先检查电源，再检查熔断器FU1，FU2，FU4有无熔断现象。另外，检查整流器输出电压是否正常。（3）电磁吸盘吸力不足。主要是因为电磁吸盘损坏或整流器输出电压不正常。（4）电磁吸盘退磁效果差。主要是因为退磁电压不符合要求；退磁电阻R2损坏或线路断开；退磁时间长短掌握不当等。第三节摇臂钻床电气控制图3-10Z3040型摇臂钻床结构图摇臂钻床的主要结构及运动形式Z3040型摇臂钻床由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等部分组成，如图3-10所示。第三节摇臂钻床电气控制图3-11Z3040型摇臂钻床电气控制线路图Z3040摇臂钻床的电气控制图3-11所示为Z3040型摇臂钻床电气控制电路图。第三节摇臂钻床电气控制图3-12夹紧机构液压系统原理图Z3040摇臂钻床的摇臂升降控制摇臂的升降控制必须与夹紧机构液压系统紧密配合，其动作过程为：摇臂放松→上升或下降→夹紧。如图3-12。第三节摇臂钻床电气控制Z3040摇臂钻床的常见故障及处理（1）摇臂不能上升。常见故障为SQ2安装位置不当或发生移动。（2）摇臂移动后不能夹紧。常见故障为SQ3安装位置不当或松动移位。（3）液压系统故障。机床电气控制线路检修步骤第四节机床电气控制线路检修方法故障调查：问、看、听、摸断电检查：检查前先断开机床总电源，然后根据故障可能产生的部位，逐步找出故障点。通电检查：断电检查仍未找到故障时，可对电气设备作通电检查。电路分析：根据调查结果，参考该电气设备的电气原理图进行分析，初步判断出故障产生的部位，然后逐步缩小故障范围，直至找到故障点并加以消除。01020304电阻法和短接法在CA6140型车床电气控制线路检测中的应用实例电阻法和短接法在机床电气控制线路检修中相对用的较多。此处就电阻法和短接法以图3-4所示的CA6140型车床电气控制线路检测为例，对线路检测的处理方法与原则进行分析。第四节机床电气控制线路检修方法图3-4CA6140型车床电气控制线路电阻法和短接法的物理学原理（1）主电路测量原理任何电动机线圈都有其固定的电阻，三相电动机三相线圈的电阻是完全相等的，可以利用电动机线圈电阻相等这一特点用电阻法对机床电气控制线路的主电路进行检测，但在检测中主电路的电气线路在交流接触器的主触点KM1处都处于断路状态无法直接进行检测，须用导线将交流接触器的主触点临时短接，同时将控制变压器TC的初级绕组的输入端开路，然后用万用表进行测量，如图3-13所示。第四节机床电气控制线路检修方法图3-13主电路测量电阻法和短接法的物理学原理（1）主电路测量原理如果测量时不将控制变压器TC的初级绕组输入端开路则所测得的电阻值是不准确的。电动机的联结方式分Y联结和D联结，无论电动机为Y联结还是D联结并不影响本方法的使用。如果电动机的联结方式为Y联结可将被测电路等效为如图3-14所示的电路，如果电动机的联结方式为D联结可将被测电路等效为如图3-15所示的电路。第四节机床电气控制线路检修方法图3-14主电路等效电路（Y联结）图3-15主电路等效电路（D联结）电阻法和短接法的物理学原理（2）控制电路测量原理任何具有线圈的接触器、继电器也都有固定的电阻，同样可以利用接触器、继电器有固定电阻这一特性对机床电气线路的控制电路部分进行测量。但在检测中KM2线圈所在控制线路串联了一个交流接触器的KM1的常开辅助触点，须用导线将该触点临时短接，同时将控制变压器TC的110V次级绕组输出端开路，然后用万用表进行测量，如图3-16所示。第四节机床电气控制线路检修方法图3-16控制电路测量电阻法和短接法的物理学原理（2）控制电路测量原理测量时将万用表置于欧姆档，选择合适的量程并将万用表的表笔置于熔断器FU2的输入端和控制变压器TC的110V次级绕组输出端。三路的独立测量过程可以等效成图3-17中（a）图所示的电路。控制回路的测量过程可同时压SB2和SB3测量KM1和KM3线圈的并联电阻来看前两路是否正常，等效电路如图3-17（b）所示。控制回路的测量过程亦可同时压SB2，SB3和SA测量KM1，KM3和KM2线圈的并联电阻R1//R3//R2一次性来看三路是否正常，等效电路如图3-17（c）所示。第四节机床电气控制线路检修方法（a）

（b）

（c）图3-17控制电路等效电路电阻法和短接法的使用原则（1）用电阻法检查故障时一定要断开电源。（2）被测的电路如果与其他电路并联时，必须将该电路与其他电路断开，否则所测得的电阻值是不准确的。（3）用电阻法检查故障时导线电阻、熔断器电阻、热过载继电器电阻、按钮电阻忽略不计。（4）测量高电阻的电器元件时，应把万用表调至合适的电阻档上。（5）用电阻法检查故障时，遇到线路开路同时可辅助以短接法进行测量，测量完一定要将短接导线拆除。（6）用电阻法检查故障时，也可灵活运用分段电阻测量法并伴之以短接法进行测量。（7）用电阻法检查故障时，要对所测量电器的电阻值清楚，若不清楚可先测量一个正常的同规格、同型号的元件进行比较。（8）用电阻法和短接法检查故障时要在故障调查和电路分析的基础上进行，根据故障现象和电路原理有的放矢。（9）用电阻法和短接法检查故障是在断开电源的情况下进行的，用该方法能测量出大部分机床电气故障，但该方法不是万能的，有时须结合通电检测才能完成故障诊断。第四节机床电气控制线路检修方法谢谢！电气控制与PLC控制基础理论可编程控制器基础第四章第一节三菱可编程控制器基础图4-1PLCPLC的定义1980年，美国电气制造商协会（NationalElectronicManufactureAssociation，NEMA）将可编程控制器正式命名为ProgrammableController，简称为PC。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，集成电路的体积越来越小，功能越来越强。现今人们熟知的个人计算机也简称PC，为了不与个人计算机相混淆，将可编程控制器简称为PLC（参见图4-1）。早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。70年代中期，计算机技术已全面引入PLC，使功能发生了飞跃。20世纪末期，更加适应于现代化工业控制的要求：在控制规模上，发展了大型机和超小型机；从控制能力上，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力，生产了各种人机界面单元，通讯单元、使PLC的工业控制设备的配套更加容易。80年代初，PLC在先进工业国家获得了广泛的应用。这个时期的PLC的发展特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化，这标志着PLC已进入成熟阶段。70年代初，微处理器的出现，使PLC增加了运算、数据传送及处理功能，成为真正的具有计算机特征的工业控制装置。0102030405第一节三菱可编程控制器基础PLC的发展历程第一节三菱可编程控制器基础图4-2PLC基本结构框图PLC的结构虽然PLC多种多样，功能和指令系统也不尽相同，但其基本结构和工作原理大同小异，主要由主机、输入/输出接口、编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成，如图4-2所示。第一节三菱可编程控制器基础图4-4PLC扫描工作过程PLC的工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，即“顺序扫描，不断循环”。当PLC正常运行时，它将根据用户按控制要求编制的程序，按照指令序号不断循环扫描地工作下去。分析此扫描过程，如果对远程I/O特殊模块和其他通信服务暂不考虑，这样扫描过程可分为“输入采样”“程序执行”“输出刷新”三个阶段。整个过程扫描并执行一次所需要的时间称为扫描周期。这三个阶段用图4-4表示（此处I/O采用集中采样、集中输出方式）。第一节三菱可编程控制器基础PLC处理输入/输出特点（1）在用户RAM区中设置I/O映像区，分别存放执行程序之前采样的各输入状态和执行过程中各结果的状态。（2）输入点在I/O映像区中的数据，取决于输入端子在本扫描周期输入采样阶段所刷新的状态，而在程序执行和输出刷新阶段，其内容不会发生改变。（3）输出点在I/O映像区中数据，取决于程序中输出指令的执行结果，而在输入采样和输出刷新阶段，其内容不会发生改变。（4）输出锁存电路中的数据，取决于上一个扫描周期输出刷新阶段存入的内容，而在输入采样和程序执行阶段，其内容不会发生改变。（5）直接与外部负载连接的输出端子的状态，取决于输出锁存电路输出的数据。（6）程序执行中所需要的输入/输出状态，取决于由I/O映像区中读出的数据。第一节三菱可编程控制器基础PLC的特点现代工业生产复杂多样，对控制的要求也各不相同。PLC由于具有以下特点而深受工程技术人员的欢迎。（1）可靠性高、抗干扰能力强。（2）功能完善、应用灵活、扩展能力强。（3）易学易用、编程方便、性价比高。（4）系统设计、安装工作量小，维护方便，改造容易。（5）体积小、重量轻、能耗低。第一节三菱可编程控制器基础PLC的用途顺序控制：顺序控制是PLC应用最广泛的领域，用以取代传统的继电器顺序控制。过程控制：PLC能控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。PID模块的提供使PLC具有闭环控制功能，即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。通信和联网：PLC通信包括PLC与PLC之间、PLC与上位计算机或其他智能设备（如变频器、数控装置）之间的通信。PLC与其他智能控制设备一起，可以构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，满足工厂自动化系统发展的需要。数据处理：PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。运动控制：PLC制造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块。0102030405第一节三菱可编程控制器基础PLC与继电器控制系统的比较42153继电器控制线路中，采用并行的工作方式，而PLC控制采用的是循环扫描工作方式，周期性地循环扫描各软继电器的接通情况，来控制输出线圈的动作工作方式不同继电器控制系统的可靠性差，维修、改造困难。而PLC控制系统的使用寿命长、可靠性高、调试维护方便可靠性和可维护性不同继电器控制线路的控制方式是各种继电器之间是以硬件接线实现的；而PLC采用存储逻辑，用程序控制，所以可以是灵活多变的控制方式不同继电器的硬件数量是有限的，一般有7对触点；而梯形图中的每个“软继电器”可使用的触点是无数对触头的数量不同继电器控制线路由许多真正的硬件继电器组成，容量磨损，而梯形图则由许多存储单元构成的“软继电器”组成，没有磨损现象组成的器件不同第二节三菱FX系列可编程控制器图4-5FX2N系列PLCFX2N系列PLC简介FX系列PLC是由日本三菱电机公司研制开发的小型可编程控制器，它将CPU和输入/输出一体化，使应用更为方便。FX系列PLC种类丰富，可以满足不同客户的使用要求。此外，还有多种特殊功能模块提供给不同的客户。FX系列PLC又分为FX2，FX0，FX2C，FX0N，FX0S，FX2N，FX2NC，FX1S，FX1N，FX1NC，FX3U等几个小系列。本书以FX2N系列PLC为例进行介绍（参见图4-5）。第二节三菱FX系列可编程控制器图4-6FX系列可编程控制器型号命名格式FX2N系列PLC的命名FX系列PLC型号命名的基本格式如图4-6所示。第二节三菱FX系列可编程控制器FX2N系列PLC的基本组成FX系列PLC由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成。基本单元包括CPU、存储器、输入/输出和电源，是PLC的主要部分。扩展单元是用于增加PLC的I/O点数的装置，内部设有电源。扩展模块用于增加PLC的I/O点数和改变PLC的I/O点数比例，内部无电源，所用电源由基本单元或扩展单元供给。因扩展单元和扩展模块内无CPU，所以必须与基本单元一起使用。特殊功能单元是一些专门用途的装置。三菱FX2N系列可编程器的编程语言与一般计算机类似，PLC的软件由系统程序和用户程序两大部分组成。尽管不同PLC产品的编程语言有所不同，但大体可分为五种类型，即梯形图（LAD）、指令表（STL）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）、结构文本（ST）。第二节三菱FX系列可编程控制器（a）继电器控制电路（b）对应的PLC梯形图图4-7继电器控制图与PLC梯形图对比梯形图（LAD）梯形图是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，它是从继电器控制电路图演变过来的。梯形图语言简单明了，易于理解，是应用最广泛的一种PLC编程语言。起始母线常开触点常闭触点线圈结束母线第二节三菱FX系列可编程控制器图4-8顺序功能图示意图指令表（STL）指令表是一种类似于计算机汇编语言的助记符语言，它是PLC最基础的编程语言。简单地讲，指令表编程就是用一系列操作指令组成的语句表将控制流程描述出来，并通过简易手持编程器等输入到PLC中去。顺序功能图（SFC）顺序功能图利用状态流程框图来表达一个顺序控制过程，是一种较新的图形化的编程方法。它将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转换条件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步步地按照顺序动作。图4-8所示为简单顺序功能图的示意图。第二节三菱