电气控制与PLCppt课件

1、.电气控制PS技术，发表：职燕tel :892012 e-mail : xa.zhiyan 二零一六年二月，课的性质和任务：是高等工科大学自动化专业的必修课，通过该课的学习，学生能理解PS的工作原理，阅读PS的程序、电气控制PLC技术，学习的重要性： PLC是以微处理器为核心，综合计算机技术，半导体技术，自动控制技术，数字技术和网络通信技术发展的通用产业自动控制装置。 工业自动化三大支柱： PLC技术、机器人、计算机辅助设计和制造。 之后的学习(课程设计完成了的设计)、电气控制PLC技术、PLC的就业前景，目前，我国经济发展的主要特征： 1、我国是制造业大国，是世界的生产加工中心，有大量的制造

2、业，所以必须使用各种生产设备，大部分生产设备2、产业结构调整，从劳动力密集型转变为技术密集型，采用了大量的新设备，这些设备多与PLC控制有关，需要大量的高科技人才。 目前PLC相关员工主要有： 1、企业设备维护和维护人员2、从事工程设备销售的员工3、从事设备开发、编程的电工。、 电气控制与PLC应用技术课程内容：第1章：常用低压电器第2章：基本电气控制电路第3章：可编程控制器概要第4章： S7-200系列PLC系统概要第5章： S7-200 PLC的基本指令和程序设计第6章： S7-200 PLC顺控指令和应用第7章： 控制系统设计第1章常用低压电器、1.1低压电器的概要1.21.6常用低压电

3、器、1.1低压电器的概要、“电”和“电”的差异、*什么是电？ “电”是一个宏观概念。 其内容涉及到电能的生产、传输、分配、使用和控制技术和设备等相关的工程领域。 “电”是电气系统工程的总称。 什么是电气设备？ “电”相对于“电”是一个微观概念。 对象为“电气工程”中适用的电力装置、设备或设备总成。 电气设备的定义：工业上所说的电气设备-可以根据操作信号和外部现场信号的要求自动或手动接通或关断电路，连续或断续地变更电路参数，实现电路和电气设备的切换、控制、保护、检测、转换和调整的零件、设备和电气设备。 电器是可以控制电的工具。 按照我国电气工业的习惯，电机和变压器是生产和转换电能的机器，不包含在

4、电气设备中。 1.1.1电器的定义和分类，*“电器”根据其适用环境、适用范围等对分类进行细分。 按工作电压水平对： 高压电气设备： AC1200V、DC1500V及以上电路的电气设备进行分类。 低压电器： AC1200V、DC1500V以下电路的电器。 按动作原理分类：手动电气设备：通过人的操作发出动作指令的电气设备。 自动电气设备：根据电气设备自身参数的变化和外部信号(例如电流、电压、温度、压力、速度、热等)，自动地完成开、关或电动机的启动、反向、停止等动作。用途：控制电气设备：用于各种控制电路和控制系统的电气设备。 配电电气设备：用于运输和分配电能的电气设备。 主令电器：用于在自动控制系统

5、中发送动作指令的电器。 保护电气设备：用于保护电路和电气设备的电气设备。 执行电子设备：用于完成某一动作或传输功能的电子设备。 根据工作原理，对： 电磁式电气设备：非电量控制电气设备：根据外力或某种非电量的变化而工作的电气设备进行分类。执行元件别： 有接点电气设备：无接点电气设备：传感器部接受来自外部的输入信号，通过变换放大，判断部作出规则的反应，使执行元件工作，输出相应的指令，达到控制目的。 电气设备的构成，感知部，执行机构，判断部，1.1.2电磁式低压电气设备的基本构成，电磁式电气设备的构成，电磁机构是电磁式电气设备的主要构成部分，其动作原理是将电磁能转换为机械能驱动执行机构的触头。 电磁

6、机构由吸引线圈(励磁线圈)和磁路两部分构成。 磁路有磁芯、电枢和气隙。 如果在吸引线圈中流过电流，就会产生磁场，磁通通过铁心、电枢和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸引力，把电枢吸引到铁心上。 同时，电枢受到反作用力弹簧的拉伸力，只有在电磁吸引力大于弹簧的拉伸力时，电枢才能可靠地吸附在铁心上。 其构造形式按铁心形式分别有单e型、螺旋型等的动作方式有直动式、旋转式等。 1、传感、判断部的电磁机构、电磁机构的几种形式(a )单e型电磁铁(b )电磁铁(c )旋转式、，电磁机构根据吸引线圈的通电的种类分为直流电磁线圈和交流电磁线圈。 电磁机构的工作特性用吸引力特性和反作用力特性来表现。 电磁机构吸附电

7、枢的力与气隙的关系曲线被称为吸引力特性。 电磁机构释放电枢的力和气隙的关系曲线被称为反作用力特性。 电磁吸引力Fat的大小、气隙的截面积s和气隙中的磁吸引力b的关系为：直流磁铁的电磁吸引力、交流磁铁的电磁吸引力虽然交流磁铁的磁吸引力交替为正、负，但电磁吸引力脉动，方向不变。 电磁吸引力由两个项目组成：第一项是平均吸引力Fav，其值是最大吸引力的一半，第二项是如图所示，以电源频率的2倍变化的交变成分。交流电磁吸引力在最大值为2Fav和最小值为0的范围内，以电源频率的2倍周期性地变化，因此，每一个周期，一定会有某个时刻的吸引力比弹簧的反作用力小。 此时，电枢开始因反作用力而被释放，如果吸引力再次大

8、于反作用力，电枢就会再次被吸附。 像这样把周重叠起来，电枢就会发生振动。 这种振动非常不利于电气设备的工作，同时也产生噪音。 因此，有必要采取措施消除振动。 在单相交流磁铁的铁心极面上安装短路环，可以消除振动和噪音。把铁心极面上的磁通分成两部分。 如果使这两部分的交变磁通之间具有相位差，则两部分的磁通产生的吸引力之间也有相位差。 这样，虽然有一部分吸引力达到零值的定时，但两者合成后的吸引力有不为零值的定时。 如果合成吸引力在任何时刻都比反作用力大，就可以消除振动和噪音。 交流电磁机构的励磁线圈的阻抗主要取决于线圈的电抗(电阻相对小)，式中： U线圈电压(v )； E线圈感应电位(v) f施加电

9、压频率(Hz) 气隙磁通(Wb) N线圈匝数。 交流磁铁的吸引力特性、频率、匝数、施加电压一定时，磁通也一定，所以电磁吸引力的振幅也一定。 线圈施加电压与磁路的气隙的变化无关，电磁吸引力也与气隙的大小无关。 实际上，如果考虑到漏磁的影响，吸引力会随着气隙的减少而略微增加。 交流电磁机构的气隙磁通几乎不变化，但气隙磁阻根据气隙长而变化。 根据磁路定律，交流励磁线圈的电流与气隙成正比。 一般来说，在u字交流电磁机构的励磁线圈通电，电枢还没有工作的情况下，该电流可以达到吸附后的额定电流的56倍，e形电磁机构的电流可以达到额定电流的1015倍。 因此，如果电枢卡住或不频繁动作，交流励磁线圈可能会因过电

10、流而烧损。因此，在可靠性高或要求频繁操作的情况下，一般不采用交流电磁机构。2、致动器接点系统一般由可动接点、静接点、消弧装置和导电部件构成。 接触(接触)材料：一般由铜、银、镍及其合金形成。 触头分为原来的状态：常开接点和常闭接点常开触头也称为动合触头，常闭接点也称为动断接点，用触头控制的电路部分：主触头和辅助触头。触头的结构形式：桥：点接触。 面接触式：适合线接触、滚动摩擦、大电流。电弧放电的特征： (1)电弧由三部分组成。 包括阴极区域、阳极区域、圆柱区域。 (2)电弧温度高。 (3)电弧是带脱落防止机构的放电现象。 (4)电弧是游离的气体束。 3 .消弧系统在开关切断电路时，电压和电流达

11、到一定值时，接触件刚分离后，接触件之间就产生强烈的白光(能导通电的大致圆柱形的气体)，被称为电弧。 实质上是气体放电现象。 电弧的危害：开关电器切断电路时产生的电弧，另一方面使电路保持导通状态，延迟电路的切断，另一方面接点烧损，电气设备的寿命缩短。电离和电离作用同时存在，电离速度大于电离速度时，电弧增强电离速度和电离速度相等时，电弧稳定燃烧电离速度大于电离速度时，电弧熄灭。 因此，消除电弧一方面减弱电离作用，另一方面增强电离作用。 实际上，作为减弱电离作用的措施，同时也是增强电离作用的手段。 消弧方法，常用的消弧方法和装置，桥结构的两点切消弧流过触头两端的电流方向相反，产生相互排斥的电力。 触

12、头一打开，缺口就产生电弧。 电弧电流在两电弧之间图中“100000000航空航空航空航空6航空还可以把一条电弧分成两部分来减弱电弧的作用。 这种消弧方法效果不好，所以一般用于小功率电气设备。 但是，该配合电网灭弧后，也可以用于大电力的电气设备。 交流接触器经常采用这种消弧方法。 桥接触件的消弧原理，栅极的消弧栅极一般由多块镀铜薄钢板(称为栅极)和石棉绝缘板构成，设置在电气接触件上方的消弧室，相互绝缘，片间距离约为25 mm。 触头切断电路后，触头之间会产生电弧，电弧电流会产生磁场。 钢板的磁阻比空气的磁阻小得多，所以电弧上的磁通非常稀疏，下的磁通非常密集。 这种上疏下密的磁场把电弧引入灭弧室。

13、 电弧进入消弧室后，被消弧网格分割成多段串联的短电弧，每2片消弧网格片就可以看作一对电极。 为了维持一对电极间的电弧需要一定的电压，同时栅极吸收电弧的热。 如果电网之间的电压不足以维持电弧燃烧电压，电弧将迅速冷却并立即熄灭。 电网消弧示意图.电弧消弧，图电弧消弧原理(a )电弧消弧线圈对电弧产生推力，利用电弧电流本身进行消弧，电弧电流越大，电弧消弧能力越强，且不受电路电流方向的影响，广泛应用于直流接触器。1.2接触器、电力拖曳和自动控制系统使用量大、面宽的低压自动控制电器频繁接通和断开，用于直流主电路和大容量控制电路。1-主触点2-常闭辅助触点3-常开辅助触点4-可动铁心5-线圈6-静铁心7-

14、消弧盖8-弹簧、电磁接触器的结构图、电磁机构：将电磁能量转换为机械能，产生电磁吸引力，使触点移动，触点：接触器的致动器、被控制电路on/off。消弧装置：在关闭触点切断电流的瞬间，触点间的气隙中产生的电弧。 其他：包括释放弹簧机构、支架、底座等。可动铁心(衔铁)的静铁心电磁线圈、控制电路的主触点辅助触点在原来的状态下常开触点常闭触点、消弧盖消弧网格磁吹消弧装置、接触器根据电磁原理动作：当电磁线圈通电时，线圈电流产生磁场，在静铁心上产生电磁吸引力，吸引衔铁，移动触点线圈断开时，电磁力消失，电枢被释放弹簧释放，使接点复原，即常开接点断开，常闭接点断开。电磁接触器的工作原理、电磁接触器符号、交流接触

15、器：通过线圈交流，在主接点接通、断开交流主电路。 交变磁通通过铁心，产生全涡电流和滞后损失，铁心发热。 冲压铁心用硅钢板，减少铁损。 线圈为了容易散热，以短而粗的圆筒状缠绕在线轴上。 在铁芯端面安装铜制的短路环，避免交变磁通使电枢产生强的振动和噪音。 消弧装置通常采用消弧盖和消弧网格。 直流接触器：线圈以直流通电，主接点使直流主电路接通、断开。 不发生全涡电流和滞后损失，磁芯不发热。 核心是用钢制成的。 线圈制成长，薄的圆筒状。 250A以上的直流接触器采用串联2绕组线圈。 消弧装置通常采用消弧能力强的电弧偏斜消弧装置。 接触器的分类和特征：(主接触器控制的电流的种类)，接触器的主要技术参数：

16、线圈电压主接点额定电流，额定电压辅助接点额定电流，对数接触器机械寿命，电气寿命，cj20-00/00交流设计额定电流k下矿用额定工作电压(03-380V) TH (湿热带产品) 11-1140V )、cz16-0/00直流设计额定电流常开主接点数常闭主接点数接触器编号、交流接触器形式意义说明例：直流接触器形式意义说明例， 选定接触器的主要考虑事项：接触器的使用种类必须与负载的性质一致控制交流负载必须选定交流接触器控制直流负载必须直流接触器主接点的额定动作电压在负载电路的电压主接点的额定动作电流以上， 负载电路的电流接触器主接点的额定动作电流为规定条件(额定动作电压、使用种类、操作频率等)能正常动作的电流值为，实际的使用条件不同时， 该电流值也随之必须使吸引线圈的额定电压与控制电路电压一致接触器用于在线圈的额定电压的85%以上能可靠地吸附主接点和辅助接点的数量满足控制系统的需要，保护电路控制信号转换用的电气设备。 有输入电路(感应元件)和输出电路(执行元件)，感应元件的输入量(电流、电压、温度、压力等)变化为某一定值时，继电器动作，执行元件开/关控制电路。 继电器用于控制电路，流过接点的电流小，一般不需要消弧装置。 常用继电器：电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器及温度、压力、计数、频率继电器等。 1.3继电器。(1)电磁式继电器是应