可编程控制器基础2

2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路12020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路2第2章电气控制基本电路2.1控制电路的基本逻辑概念–2.1.1控制电路的基本组成–2.1.2控制电器的状态和值–2.1.3控制电路的逻辑表达式–2.1.4基本逻辑电路的类型2.2三相交流异步电动机基本控制电路–2.2.1鼠笼型电动机直接起动控制电路–2.2.2鼠笼型电动机降压起动控制电路–2.2.3绕线型异步电动机起动控制电路–2.2.4异步电动机的制动控制电路–2.2.5异步电动机的调速控制电路2.3直流电动机的控制电路–2.3.1直流电动机的基本控制特点–2.3.2直流电动机的控制电路习题2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路32.1控制电路的基本逻辑概念电气控制电路根据逻辑关系可以分成三个组成部分：输入元件是控制电路的输入逻辑变量，用于对电路的控制，可分为主令元件和检测元件。主令元件是人向控制电路发布控制指令的元件、如按钮、开关等。检测元件是电路和电气控制设备本身向控制电路发布控制指令的元件，用于对电路和电气控制设备的某些物理量(如行程距离、温度、转速、压力、电流等)的检测。常用的检测元件有行程开关、接近开关、热继电器、电流继电器、速度继电器等。中间逻辑元件是控制电路的中间逻辑变量,用于对电路中变量的逻辑变换和记忆等作用，常用的中间逻辑元件有中间继电器、通用继电器、时间继电器及计数器等。输出执行元件用于对电路控制结果的执行。是控制电路的输出逻辑变量。可分为有记忆功能和无记忆功能两种，有记忆功能的输出执行元件常用的有接触器、继电器等。无记忆功能的输出执行元件常用的有信号灯、报警器、电磁铁、电磁阀、电动机等。•2.1.1控制电路的基本组成2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路42.1.2控制电器的状态和值对于输入元件，我们规定：开关电器未受外力的原始状态为0状态，开关电器受外力而动作的状态为1状态，开关、接点在断开时的值为0，闭合时的值为1。在未受外力的原始状态下处于断开状态时的开关(接点)，称为常开开关(接点)，处于接通状态时的开关(接点)，称为常闭开关(接点)。常开开关(接点)在原始状态下时的值为0。常闭开关(接点)在原始状态下时的值为1。对于中间逻辑元件和输出执行元件也有两种状态，一种是失电状态，一种是得电动作状态。我们规定：元件在失电状态下的值为0，对于有记忆元件常开接点的值为0，常闭接点的值为1。元件在得电状态下的值为1，对于有记忆元件常开接点的值为1，常闭接点的值为0。2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路5元件的状态和值原始状态动作状态常开开关、接点常闭开关、接点原始状态的值动作状态的值原始状态的值动作状态的值输入元件010110记忆元件010110无记忆元件01(无开关、接点)常开开关、接点的值和元件本身的状态一致、称为原变量。常闭开关、接点的值和元件本身的状态相反、称为反变量。2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路62.1.3控制电路的逻辑表达式逻辑控制电路的逻辑表达式：HL1＝SB1×SB2,HL2＝SB3＋SB4,HL3＝(S1＋S2)×S3。SB1SB2SB3SB4HL1HL2HL3S1S2S3（a）（b）（c）图2-1简单的逻辑控制电路2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路72.1.4基本逻辑电路的类型逻辑电路根据控制逻辑的特点可分为组合电路和时序电路。1、组合电路组合电路的控制结果只和输入变量的状态有关。可以用布尔代数(也称开关代数或逻辑代数)通过计算而得出。在组合电路中，也是由输入变量、中间逻辑变量和输出逻辑变量三者构成的，但不含有记忆元件。中间逻辑变量也可以根椐逻辑关系将其消除。C=A×BH=C×DH=A×B×D=(A＋B)×DHDBBCCAHDA→图2-2中间逻辑变量的消除2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路8SB4SB3HL2000110110111SB1SB2SB3SB4HL1HL2HL3S1S2S3（a）（b）（c）SB1SB2HL1000110110001表2-2串联电路真值表表2-3并联电路真值表逻辑与运算0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1。逻辑或运算0＋0=0；0＋1=1；1＋0=1；1＋1=1。2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路9例2-1在楼梯走廊里，在楼上楼下各安装一个开关来控制一盏灯，试画出控制电路。两个开关只有４种状态，根据题意分析可知当只有其中一个开关动作时灯亮，两个开关都动作或都不动作时灯不亮，S2S1E000110110110由真值表写出逻辑表达式E=S2×S1＋S2×S1根据逻辑表达式画出控制电路S2S1ES2S1S2S1E控制电路(画法1)控制电路(画法2)图2-3两个开关控制一盏灯电路2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路10例2-2用两个开关控制一个七段数码管显示1、2、3、4，试画出控制电路。两个开关有４种状态，每个状态显示一个数字，列出真值表如表2-6所示：开关显示数字七段数码管笔画S2S1abcdefg0010000110012110110111311110011040110011由真值表写出各笔画的逻辑表达式：a=d=S2×S1＋S2×S1=(S2＋S2)×S1=S1b=g=S1＋S2c=S2e=S2f=S1表2-6七段数码管显示真值表2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路11根据逻辑表达式画出控制电路K1K1K2K2fadbgceRafbecdg图2-4七段数码管控制电路2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路12例２-3化简下面图2-5的电路ABCYAC解：根据电路写出逻辑表达式，并化简：Y=BAC＋AC=(BA＋A)C=(B＋A)C根据化简逻辑表达式画出电路如图2-6所示。YBAC图2-5例２-3电路图2-6例２-5的化简电路2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路132、时序电路时序电路也称记忆电路，记忆电路中包含有记忆元件，时序电路的控制结果不仅和输入变量的状态有关，也和记忆元件的状态有关。时序电路的控制结果是和输入变量、中间逻辑变量和输出逻辑变量三者都有关系。继电器、接触器是最基本的记忆元件，在电气控制电路中，绝大多数为记忆电路。记忆电路主要用于对短时通断信号(如按钮、位置开关等)的记忆，常用于各种电动机的起动停止控制，习惯上叫自锁电路。记忆电路有两种基本形式，一种叫起动优先电路，一种叫停止优先电路。KMSB1SB2KMKMSB1SB2KM(b)起动优先电路(a)停止优先电路SB1SB2KMSB1SB2KM010101010101停止优先电路的逻辑表达式：KM=SB2(SB1+KM)。起动优先电路的逻辑表达式：KM=SB1+SB2×KM。图2-7基本记忆电路及时序图2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路142.2三相交流异步电动机基本控制电路2.2.1鼠笼型电动机直接起动控制电路三相鼠笼型异步电动机的起动有两种方式：直接起动(即全压起动)和降压起动。1.单向直接起动控制电路(1)电路的控制原理(2)电路的保护环节①短路保护：②过载保护：③失压与欠压保护图2-8单向直接起动控制电路UVWML1L2L3KMQSFUFRUVWML1L2L3KMQFFRKMSB1SB2KMFRFU1FU1主电路之1主电路之2控制电路2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路15动画演示单向直接起动控制电路2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路16两台电动机顺序起动控制电路动画演示2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路172.多地点起动停止控制图2-9(a)为2个地点控制一台电动机的控制电路，每个地点各设一个起动按钮和一个停止按钮。由图可知，这是一个停止优先电路，各停止按钮为串联连接，各起动按钮为并联连接。图2-9(b)为另一种多地点控制电路，其特点是各控制点之间的连接导线根数较少，但各控制点之间不存在停止优先的特点。KMSB1SB2KMFRSB4SB3KMSB1SB2KMFRSB4SB3SB6SB5(a)(b)图2-9多地点起动停止控制电路2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路18多地点起动停止控制动画演示2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路193.点动控制具有自锁接点的控制电路，称作连续动作控制，简称连动控制。进行短时的操作调整控制，称为点动控制。KMKAKASB1SB2SB3FRKAKMKMSB1SB2SB3FRSAKMKMSB1SB2FR(a)(b)(c)图2-10点动控制2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路20接点竞争在开关电路中，一个开关原变量由0变为1或由1变为0时，其反变量则由1变为0或由0变为1有一个过渡过程。过渡过程的快慢将对时序电路的影响称为接点竞争。图2-11按钮的动作过程对时序电路的影响动画演示动画演示可以点动控制不可以点动控制2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路214.互锁控制常用的互锁有输入互锁和输出互锁。互锁主要用于控制电路中有二路或多路输出时保证只有其中一路输出。KM2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB1SB2KM2KM1(a)输入互锁(b)输出互锁(c)输入、输出互锁SB1SB2图2-12常用的互锁形式2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路225.正反转直接起动控制电路图2-13正反转控制电路UVWML1L2L3KM1KM2QSFUFRKM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB3FRKM2KM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB3SB2SB3FRKM2KM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB3SB2SB3FRKM2KM1KM2KM1KM2KM1SB1FRKM2SA(b)停止-反转控制电路1(e)开关选择正反转控制电路(c)停止-反转控制电路2(d)直接反转控制电路(a)主电路2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路23正反转直接起动控制电路动画演示2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路24工作台往复运动自动控制电路动画演示2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路25互锁接点的另外两种作用一是减少或消除主触点在正反转互换时产生的电弧对触点的损坏。二是可以防止主触点因电弧而熔焊在一起时再反向起动时正反转主触点同时闭合而造成短路。2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路266.多路输出互锁控制SB2KM1SB3KM3SB1KM2KM3KM1KM2SB4KM2KM3KM3KM1KM2KM1(a)三互锁电路SB2KM1SB3SB1KM2KM1KM2SB4KM2KM3KM3KM1KM2KM3(b)变形的三互锁电路图2-14三路输出互锁控制电路2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路272.2.2鼠笼型电动机降压起动控制电路三相鼠笼型异步电动机能否直接起动主要取决于电源变压器的容量和电动机的容量。当鼠笼型电动机不满足直接起动条件时应采用降压起动控制。起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，减少对线路电压的影响，起动后再将电压恢复到额定电压。常用的降压起动控制电路有：定子串电阻(或电抗)、星形—三角形换接、自耦变压器延边三角形起动。2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路281.定子串电阻减压起动控制电路图2-15定子串电阻减压起动控制电路UVWL1L2L3KM1KM2FUQSFRMKM2FRKM1KM2KM1KTSB1SB2KTFRKM1KM2KM1KTSB1SB2KTKM2(a)主电路(b)控制电路之一R(C)控制电路之二动画演示2020年6月23日星期二第二章电气控制基本电路292.自耦变压器降压起动控制电路图2-16自耦变压器降压起动控制电路UVWML1L2L3KM1KM2QSFUFRKM1T