14春第0章PLC继电接触控制系统.

1预备知识继电接触控制系统一、各种控制电器•控制电器：接通和断开电路的开关类电器；或调节、控制、保护作用的控制类电器。例如，对电动机的控制，要根据生产要求对电动机进行起动、停止、正转、反转、调速、制动控制。这就必须用到开关、继电器等控制电器。•低压控制电器：小于交流1200V，或者小于直流1500V的控制电器。•由控制电器组成的，完成某一控制功能的控制系统，就是继电接触（器）控制系统。21、断路器断路器可以分断大电流，例如工作电流、短路故障电流等。3具有两种保护功能的断路器：过流（或短路）保护、欠压（或失压）保护锁钩主触点手动闭合过流脱扣器欠压脱扣器连杆装置释放弹簧4分励脱扣器急停按钮过载保护过流保护失压保护过电流脱扣器失电压脱扣器热脱扣器QF断路器图形符号（具有功能示意）具有三种保护功能的断路器过流（或短路）、过载（热）、欠压（或失压）保护，并能远距离分断（又叫紧急分断、急停）。5漏电保护开关：漏电检测+断路器漏电保护开关原理图62、隔离开关（刀闸）：只能空载操作或分断小电流。电路符号QS73、接触器：小电流、小电压控制大电流、大电压。•基利用电磁铁作用，使触头接通或断开，实现电路远距离频繁通断。还具有一些基本保护功能•主要控制电动机。•控制容量大、工作可靠、寿命长等优点。•分为交流接触器和直流接触器，二者之间的差异主要是灭弧方法不同。直流接触器灭弧要求高。8a）接触器外形b）接触器内部接触器图9交流接触器工作原理•三个常开主触点，至少两个辅助触点。•主触点采取灭弧措施，通断能力强；辅助触点灭弧能力弱，用来构成控制电路。•为减小铁损，交流接触器的铁心由硅钢片叠成；•为消除铁心的颤动和噪音，铁心的部分端面加短路环。10如何选用接触器？•额定电流选择：Ie≥KIN（K—裕度系数，一般取1～1.4。）CJ10系列接触器主触点的额定电流有5、10、20、40、75、120A等。•工作电压选择：交流220、380、660V；直流24、220V等。•电磁铁线圈的电源种类、频率和额定电压：如交流220、380V，直流5、24、220V等•辅助触点种类、数量、额定电流。114、继电器•根据电量（电流、电压）或非电量（时间、速度、温度、压力等）变化，实现触点通断，完成控制或保护的功能。•电磁式继电器最常见。12中间继电器：是电磁式继电器的一种，将电流、电压容量“放大”。触点铁心线圈反力弹簧绝缘连杆(a)中间继电器示意图触点线圈KAKAA1A2(b)中间继电器图形符号13热继电器•由发热元件；双金属片；触头等组成。•感受电流热量，实现触点通断。•常用作电动机的过载保护。发热元件I常闭触头双金属片双金属片扣板扣板弹簧弹簧复位按钮复位按钮主电路中的画法控制电路中的画法KHKH14单用作断路器的过载保护器件称为热脱扣器。文字符号FR过载保护过流保护失压保护QF15时间继电器•利用电磁或机械原理，实现触点延时通、断，完成延时控制。•有电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等类型。16通电延时型时间继电器以空气阻尼式时间继电器为例17断电延时型时间继电器以空气阻尼式时间继电器为例18V晶体管时间继电器：S闭合后，电容C开始充电，使得V延时导通，KA吸合。当S断开，V截止，KA释放，19工作过程：当合上开关S时(t=0)，电源电压E通过电阻R开始向电容C充电。刚开始，稳压管VW不能导通，KA不能得电，处于释放状态；当t=t1时，Uc增加到U1，于是VW被击穿，三极管V导通，电源经R与VW供给三极管V基极电流，集电极电流推动继电器KA吸合，达到延时动作的目的。当断开S时，C就通过VW与三极管V很快放电（此时它们的电阻很小），Uc很快下降，但当Uc稍许减小后VW就恢复阻断状态；V截止，KA释放，可见释放过程是非常快的，延时很小，所以该继电器为吸合延时，释放后电容上电压（电荷）将自然地放掉，到等于零时就可以接受下一次动作了。延时的大小主要决定于充电过程的快慢，即决定于R和C的大小。调节旋钮就是调节电阻R的大小，因此精度不大。20速度继电器•感应速度变化，转换成触点信号。•一般情况，转速120r／min时触点动作，100r／min左右时复位。符号215、熔断器由熔体和安装熔体的绝缘管（绝缘座）组成。电流增大时，熔体熔断，切断电路，起到短路保护（对电机回路而言）作用。常用熔断器（一）插入式熔断器（低压电路）（二）螺旋式熔断器（机床电器控制，防震）（三）无填料密闭式熔断器（低压电网）（四）有填料密闭式熔断器（高压电路，灭弧能力强）（五）快速熔断器（6ms，半导体电路）（六）自恢复熔断器（使用方便）22熔断器的反时限特性熔断器的熔断时间随电流的增大而缩短，是反时限特性。熔断器的选择•IRN为额定电流；IR为最小熔化电流或临界电流。•对于稳定负载，如照明等，IRN不小于或略大于额IN。•对于电机负载，IRN=（1.5-2.5）INt-熔断时间I-流过熔断器的电流熔断器的时间-电流特性曲线236、按钮按下后触点翻转，松开后弹起复位。SBSBSBSBSB复合按钮按钮颜色含义说明应用示例红紧急危险或紧急情况操作急停停止黄异常异常情况操作干预制止异常情况绿正常正常情况下起动操作起动蓝强制性要求强制情况下操作复位功能白、灰、黑未赋予特定含义起动/接通（优先）停止/断开247、位置开关（行程开关）：感受位置变化，转化为触点信号。25M3~ABCKMFUQSB'C'KMSB控制电路主电路M3~M3~ABCKMFUQSB'C'KMSB控制电路主电路二、电机典型控制电路分析1、点动运行FU控制过程：1、按下按钮SB，KM线圈得电，KM主触点闭合，电机运转；2、松开按钮SB，KM线圈断电，KM主触点断开，电机停止。•短路保护——熔断器；•缺相、欠压保护——接触器•缺少热继，会导致什么？•主电路的FU和控制电路的FU各起什么作用？262、连续运行（长动）启动按钮停止按钮自保点具有的保护功能：1、短路保护——熔断器；2、过载保护——热继电器。3、缺相、欠压保护——接触器FUKMSB1KMSB2KHM3~M3~ABCKMFUQSKH若三相负荷平衡，只接两相就可以。发热元件发热元件热继电器触头热继电器触头273、点动+连续运行第一种方法：加中间继电器SB：点动SB2：长动特点：动作可靠第二种方法：用复合按钮SB3：点动SB2：长动特点：动作不可靠体会什么是“先断后通”KMSB1KMSB2KHSB3KMSB1KMSB2KHSB3SBKASB1KASB2KHKMKA284、两地控制例如：甲、乙两地同时控制一台电机方法：“串停止，并起动”。5、三相异步电机正反转控制1）一般实现思路注意：要想改变转向，必须先停车！否则。。。操作过程：SBF按下，电机正转；SB1按下，电机停车（必须）；SBR按下，电机反转。M3~M3~ABCKMFFUQSKHKMRKMRKMFKMFKMFSB1SBFKMFSB1SBFKMRKMRSBRKMRKMRSBRKMRSBRKH302）加电气互锁的正反转控制（重点）互锁作用：正转时，反转按钮SBR不起作用；反转时，正转按钮SBF不起作用。两按钮“不碰面”，避免主回路短路。注意：要改变转向，必需先停车，否则没反应。M3~M3~ABCKMFFUQSKHKMRKMR313）加双重互锁（电气、机械）的电机正反转控制机械闭锁和电气互锁都是防止接触器短路。机械闭锁更加可靠，防止触点粘连造成电源短路；不必停车直接改变转向。M3~M3~ABCKMFFUQSKHKMRKMR326、电机行程控制：当运动部件到达一定位置时，借助行程开关，控制电机的停车或往返运行。1）限位停车正程限位开关STASTB逆程控制回路KMFKHKMRSB1KMFSB2STASTASB3STBKMRKMRKMF限位开关限位开关332）自动往复：限位开关采用复合式开关。正向运行时，到停车的瞬间，起动反向运行；反向运行时也是这样。电机STaSTb电机电机STaSTb正转反转KMRSBRKMFKHKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTbKMRKMRSBRKMFKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTbSBRKMFKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTaSTb347、顺序控制1）控制要求：只有M1起动后，M2才能起动。只有先后顺序要求，没有延时要求。M2可单独停。M1起动M2起动FUKM2KH2ABCFUM3~ABCKM1KH1M3~主电路FU2KM2ABCFUM3~ABCKM1M3~主电路ABCFU1M3~ABCKM1M3~主电路KM1KM1KM2SB3SB4KH2KM2KM2SB3SB4KM2KM1SB1SB2KH1KM1KM1SB1SB2KM1SB1SB2KM1控制电路2）M1起动后，M2延时起动（M2不能单独停）。FUKM2KH2ABCFUM3~ABCKM1KH1M3~主电路FU2KM2ABCFUM3~ABCKM1M3~主电路ABCFU1M3~ABCKM1M3~主电路36M1起动后，M2延时起动，M2能单独停378、三相异步电动机的起动（重点）1）Y－起动KMFUQSKH电机绕组电机绕组A'xB'yC'zKM-YKM-YKM-KM-主电路38Y－起动简化控制电路KMFUQSKH电机绕组电机绕组A'xB'yC'zKM-YKM-YKM-KM-主电路简化控制电路39Y－起动传统控制电路KM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KTKM-KMSB1SB2KMY－起动控制电路KHKM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KTKM-KMSB1SB2KMY－起动KM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KTKM-KMSB1SB2KMY－起动KM-KTKM-KMSB1SB2KMKMSB1SB2KMKMSB1SB2KMSB1SB2KMY－起动互锁KMFUQSKH电机绕组电机绕组A'xB'yC'zKM-YKM-YKM-KM-主电路传统控制电路402）自耦降压起动控制电路（重点）413）频敏变阻器起动频敏变阻器：类似于自耦降压器。整块铸钢铁心，外布铜绕组。起动过程中阻抗变化：1）等效电阻R开始大，以后逐渐减小。起动初始转子电流大，频率高，引起磁通饱和度大，涡流损耗大，等效电阻R大。2）感抗ωL变化不大。开始时ω大，但磁通饱和，电感L小。结束时虽然ω小，但磁通不饱和，电感L大。因此始终ωL变化不大。因此，整个过程中，电阻R由大变小，感抗基本不变，因此叫频敏变阻器。42频敏变阻器起动优点：结构较简单，成本较低，维护方便，平滑启动。缺点：电感存在，cosΦ较低，起动转矩并不很大，适于绕线式电动机轻载启动。43频敏变阻器起动控制电路449、制动1）反接制动当转速低于100转左右时，速度继电器复位，反接制动停止。45反接制动控制图的另一种画法：竖排画法462）正反转反接制动473）电磁抱闸制动A、持续刹闸型电机运行时不刹闸，电机停止时刹闸。优点：电机停车后，刹闸使电机不能自由转动，适合用于起重机。缺点：电机运行时电磁铁消耗电能、运行中易产生噪音。48B、瞬间刹闸型电磁铁只有按下停止按钮瞬间通电、刹闸。优点：节能。缺点：停车后电机自由转动，不安全，不能用于起重场所。494）能耗制动：停止按钮按下后，通过对电机通入直流电流形成磁场，对转子惯性转动形成阻力，消耗转子动能。505）电机阻容制动：电机停车时接通电容，电机的剩磁立即发电，由电容提供持续的电流作为电机定子励磁，电机输出电流，消耗在外接电阻上，电机转子能量逐渐减少而制动。51作业1.画出电机正反转控制的主电路图、控制电路图，说出控制过程。为什么加互锁？电气互锁和机械互锁的作用有什么区别？2.画出电机Y－起动的主电路和控制电路，说出控制过程。3.画出电机自耦降压起动的主电路和控制电路，说出控制过程。524.下图为机床工作台自动往返行程控制电路，行程开关ST1、ST2分别装在机床机身的两侧需要返回的位置，挡铁装在工作台上。试分析该电路的工作过程，并说明行程开关ST3、ST4以及接触器KM1和KM2的常闭触点的作用。