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第一篇电器控制第一章电器控制基础第二篇三菱小型可编程序控制器FX2N第二章可编程序控制器的组成及原理第三章三菱小型可编程序控制器第四章FX2N的基本指令、步进指令及编程第五章FX2N的功能指令第六章FX2N的编程器和编程软件第七章FX2N的特殊功能模块和通信网络第八章FX2N控制系统的应用设计第三篇西门子小型可编程序控制器第九章西门子小型可编程序控制器S7-200概述第十章S7-200的指令系统第十一章STEP7-Micro/WIN编程软件第一章电气控制基础自动化技术的不断发展，新型自动化控制器件不断出现，它们在工业控制中发挥着越来越重要的作用。然而，在目前的工业生产现场，许多传统的控制电器，如按钮、各种开关、继电器、接触器等，仍然在继续使用，而且不可能完全被替代。本章所述的电气控制基础知识，一方面是基本控制电器的性能与使用，一些简单的、要求不高的加工机械的电器控制基本上仍由这一类控制电器来实现。另一方面，介绍几种典型的电气控制线路。本章的目的补充有关的电器控制基础知识，为可编程序控制器的编程及应用打下基础。第一节控制电器概述一、控制电器的分类二、常用典型控制电器第二节电器控制线路一、电气控制线路图的类别及有关规定二、三相笼型异步电动机全压起动控制线路三、三相笼型异步电动机减压起动控制线路四、三相异步电动机的制动控制线路第一章电气控制基础第一节控制电器概述控制电器是一种能根据外界的信号要求，手动或自动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节所使用的电气设备。一般讲的控制电器是指工作在交流1200V或直流1500V一下的电路中的电气设备。一、控制电器分类：（一）按工作电压等级分类：低压电器:工作电压在交流1200V或直流1500V以下的电器。高压电器：工作电压高于交流1200V或直流1500V以上的电器。（二）按用途分类：控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。主令电器：用于自动控制系统中发送控制指令的电器。保护电器：用于保护电设备的电器。执行电器：指用于完成某种动作或传动功能的电器（三）按工作原理分类：电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的电器。非电量控制电器：靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。(一)开关电器1.刀开关组成：操作手柄、触刀、静插座和绝缘地板。分类：单极、双极和三极。主要技术参数：额定电压、额定电流、通断能力等。（通断能力一般是指在规定条件下，能在额定电压下接通和分断的电流值）图1-1刀开关的符号a)单极b)双极c)三极安装注意事项手柄向上、电源接上端、负载接下端。二.常用典型控制电器2.转换开关（组合开关）组成：动触头、静触头、转轴、手柄定位机构等。用途：常用于电气设备中非频繁通断的电路、转接电源和负载，控制小容量感应电动机。图1-3转换开关的符号a)单极b)三极图1-2转换开关结构示意图图1-2转换开关结构示意图图1-3转换开关的符号a)单极b)三极3.断路器（自动开关）组成：触头、灭弧系统和各种脱扣器。包括过电流脱扣器、失电压脱扣器、热脱扣器、分励脱扣器和自由脱扣器。用途：常用于低电压配电电路的不频繁通断控制。在电路发生短路、过载或欠电压一类故障时，能自动分断故障电路，起保护作用。主要技术参数：额定电压、额定电流、极数、脱扣器类型等。图1-4断路器工作原理图1)主触头2)自由脱口机构3)过电流脱扣器4)分励脱扣器5)热脱扣器6)欠电压脱扣器7)按钮图1-5断路器符号图1-4断路器工作原理图1)主触头2)自由脱口机构3)过电流脱扣器4)分励脱扣器5)热脱扣器6)欠电压脱扣器7)按钮图1-5断路器符号(二)熔断器熔断器是一种利用熔化而切断电路的保护电器。图1-6是熔断器的外形图。图1-6熔断器的外形图a)RC1型1-瓷底座2-动触头3-熔体4-瓷插件5-静触头b)RL1型1-瓷帽2-熔体3-底座电流通过熔体时产生的热量与电流的平方和电流通过的时间成正比，因此电流越大，熔体熔断的时间越短。这一特性叫熔断器的安秒特性，即熔断器的熔断时间与熔断电流的关系曲线，如图1-7所示。途中Imin为最小熔化电流，即通过熔断器电流小于此电流时，熔断器不会熔断。IN是熔体熔断的额定电流，所选择的熔体额定电流ＩＮ应小于Ｉｍｉｎ。熔断器安秒特性数值关系见表１－１。图1-７熔断器的安秒特性曲线熔断电流１.２５-１.３ＩＮ１.６IN2ＩＮ２.５ＩＮ３IN4IN熔断时间∞1h40s8s4.5s2.5s表1-1熔断器安秒特性关系熔断器的图形符号及文字符号示于图1-8中。熔断器的选择分类型选择、额定电压选择、额定电流选择。图1-8熔断器的符号(三)主令电器专用于发布控制指令的电器，按作用分为控制按钮、位置开关、万能转换开关等。1.控制按钮在低压控制电路中，控制按钮发布手动控制指令。控制按钮结构示意图如图1-9所示。控制按钮一般用红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮。控制按钮的图形符号及文字符号示于图1-10中。图1-9按钮开关结构示意图1-按钮帽2-复位弹簧3-动触头4-常闭静触头5-常开静触头图1-10按钮的符号a)常开触头b)常闭触头c)复式触头2.位置开关位置开关在电气控制系统中，用以实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。(1)行程开关图1-11是LX19系列行程开关外形图。行程开关的图形符号及文字符号如图1-12所示。图1-12行程开关的符号a)常开触头b)常闭触头c)复式触头图1-11LX19系列行程开关a)单轮旋转式b)双轮旋转式(2)接近开关主要参数有：工作电压、输出电流、动作距离等。接近开关的文字符号与行程开关相同，而图形符号如图1-13所示。(3)光电开关光电传感器的俗称，主要技术指标有：电源电压、检测距离、输出方式、响应时间、检测方式等。图1-13接近开关的符号3.万能转换开关万能转换开关是一种多档位、控制多回路的组合开关。图1-14a是LW6系列转换开关中某一层的结构原理图。图1-14b是图形法表示电路通断状况的一个实例。图1-14万能转换开关a)结构原理示意图b)符号(四)接触器接触器是用来接通或切断电动机或其他负载主电路的一种控制电器，在电力拖动自动控制线路中被广泛应用。接触器有交流接触器和直流接触器两大类型。1.接触器的结构与原理(1)电磁机构电磁机构是接触器及其他电磁式电器的主要组成部分之一，它的主要作用是将电磁能量转换为机械能量，带动触头动作，从而完成接通或分断电路。电磁机构由吸引线圈、铁心、衔铁等几部分组成。常用的磁路结构示于图1-15，可分为三种型式。图1-15常用的磁路结构1-衔铁2-铁心3-吸引线圈(2)触头系统触头是接触器其他电器的执行部分，起接通和分断电路的作用。1)图1-16a是两个点接触的桥式触头，图1-16b是两个面接触的桥式触头。2)指形触头图1-16c所示为指形触头(3)电弧的产生及灭弧的方法接触器的触头在大气中断开电路时，如果被断开的电路的电流超过某一数值，触头间隙中就会产生电弧。图1-16触头的结构形式2.交流接触器交流接触器的外形与结构示意图如图1-17所示。它由电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。图1-17CJ10型交流接触器1-灭弧罩2-触头压力弹簧片3-主触头4-反作用弹簧5-线圈6-短路环7-静铁心8-弹簧9-动铁心10-辅助常开触头11-辅助常闭触头3.直流接触器直流接触器的结构和工作原理基本与交流接触器相同。4.接触器的主要技术参数(1)额定电压指主触头的额定电压。(2)额定电流指主触头的额定电流。(3)吸引线圈的额定电压(4)额定操作频率交流接触器的型号含义：直流接触器的型号含义：接触器的图形符号如图1-18所示，文字符号为KM。(五)继电器继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。1.电磁式继电器(1)电流继电器(2)电压继电器(3)中间继电器图1-19是JT3系列直流电磁式继电器结构示意图。图1-19JT3系列直流电磁式继电器结构示意图1-线圈2-铁心3-磁轭4-弹簧5-调节螺母6-调节螺钉7-衔铁8-非磁性垫片9-常开触头10-常闭触头电磁继电器的图形符号如图1-20所示。图1-20电磁式继电器的符号a)线圈一般符号b)电流继电器线圈c)电压继电器线圈d)触头2.时间继电器时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理实现触头延时接通和断开的自动控制电器。(1)直流电磁式时间继电器(2)空气阻尼式时间继电器空气阻尼式继电器可以做成通电延时型，如图1-21a所示；也可以做成断电延时式，如图1-21b所示。图1-21JS7-A系列时间继电器原理示意图a)通电延时型b)断电延时型1-线圈2-铁心3-衔铁4-反力弹簧5-推板6-活塞杆7-杠杆8-塔形弹簧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(3)电动式时间继电器(4)电子式时间继电器图1-22是JS20系列场效应晶体管时间继电器电气工作原理图。图1-22JS20系列场效应晶体管时间继电器工作原理图时间继电器的图形符号如图1-23所示，文字符号为KT。图1-23时间继电器的符号a)线圈一般符号b)通电延时线圈c)断电延时线圈d)延时闭合常开触头e)延时断开常闭触头f)延时断开常开触头g)延时闭合常闭触头h)瞬时常开触头i)瞬时常闭触头3.热继电器图1-24表示热继电器的结构示意图。电动机的断相运行是电动机烧毁的主要原因之一，因此，要求热继电器还应具备断相保护功能，如图1-24b所示。图1-24热继电器的结构示意图a)结构示意图b)差动式断相保护示意图1-电流调节凸轮2-簧片3-手动复位机构4-弓簧5-主双金属片6-外导板7-内导板8-常闭静触头9-动触头10-杠杆11-复位调节螺钉12-补偿双金属片13-推杆14-连杆15-压簧16-热元件热继电器的图形符号及文字符号如图1-25所示。图1-25热继电器的符号a)热元件b)常闭触头4.速度继电器速度继电器又称为反接制动继电器，主要用作笼型异步电动机的反接制动控制。图1-26为速度继电器结构原理示意图。速度继电器的图形符号及文字符号如图1-27所示。图1-26速度继电器的原理示意图1-转轴2-转子3-定子4-绕组5-摆锤6、9-簧片7、8-静触头图1-27速度继电器的符号a)转子b)常开触头c)常闭触头