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可编程序逻辑控制器基础知识培训许胜善2019-7-22第一章常用低压电器和电气控制线路第二章PLC系统的构成和工作原理第三章PLC系统的软硬件结构介绍第四章常见的PLC种类和故障第一章常用低压电器和电气控制线路•1.1常用低压电器•1.2电气控制电路图的绘制和分析方法1.1常用低压电器•概述：电器是对于电能的生产、输送、分配和应用起控制、调节、检测及保护等作用的工具。能够按照外界指定信号手动或自动地接通和断开电路，实现对电路的控制的电器叫做控制电器。如熔断器，开关，电磁式控制电磁铁。•（1）电器的分类：•按工作电压等级分：高压电器和低压电器：交流电压1200V，直流电压1500V•按动作原理分：手动电器和自动电器•按控制电器的输出形式分：有触点控制电器，如：开关，接触器。无触点控制电器如：可控硅，固态继电器，大功率三极管等。•（2）电气控制经历了一下几个阶段：•手动控制•继电接触器控制•顺序控制器控制•加工中心机床，自适应数控机床，直接数字程序控制机床，计算机群控系统，分布式控制系统，柔性控制系统•（3）电气控制系统的发展：大功率半导体器件，大规模集成电路，计算机控制技术、检测技术，现代控制理论常用低压电器•1、接触器•2、继电器•3、熔断器•4、低压短路器•5、主令控制器1.1触点•常开触点和常闭触点•有源触点和无源触点1.2接触器：•接触器用来频繁地接通和分断交直流回路和大容量控制电路，主要控制对象是电动机，能够实现远距离控制，并具有欠压，零压保护。•（1）结构和工作原理：•接触器主要有电磁系统，触头系统和灭弧系统组成•电磁系统包括：动铁心（衔铁），静铁心，电磁线圈。U型铁芯的交流电磁机构的励磁线圈电流通电而衔铁尚未吸合的瞬间，电流将达到衔铁吸合后额定电流的5~6倍，E型铁心将达到10~15倍，如果衔铁卡住不能吸合或频繁操作，交流励磁线圈则可能被烧坏•触头系统：是接触器的执行部件，用来接通或断开被控电路，触头按控制电路分主触头和辅助触头。•灭弧装置：开端电路的电流超过一定数值或者触头两端电压超过一定数值。•电弧的危害：触头烧毁，电路切断时间延长，弧光短路，引起火灾。•灭弧措施：降低电弧温度，减少电弧两端电压•灭弧方法：灭弧罩，灭弧圈。1.3.交流接触器和直流接触器•（1）交流接触器•交流接触器线圈通以交流电，主触头接通，分断交流电路；主要解决几个问题：铁心中产生涡流和磁滞损耗引起铁心发热，当脚边磁通过零时，电磁吸力为零，时衔铁产生强烈震动和噪声。•解决方法：铁心用硅钢片冲压迭制而成，减少涡流路进，加硅增加铁心电阻，铁心断面上按装一个铜质的短路环。•（2）直流接触器•1、直流接触器线圈通以直流电，主触头接通，分断直流主电路•2、直流基础其的特点：铁心用整块钢块制成，线圈做成长而薄的圆筒状•（3）接触器的主要技术数据和选择•1、接触器的型号和代表意义•例如：CJ20-40/03•交流接触器代号：设计序号；额定电流；额定工作电压•代号：03—380V06—660V11—1140V•（4）接触器的选用原则•1、负载电源种类：交流和直流•2、主触点额定电压、额定电流：交流220，380，660，1140V；直流：110V，220V，440V，660V•主触点额定电流，一般根据电机容量Pd计算额定电流，Ie=Pd*1000/KUd•K-经验系数，取1~1.4•3、辅助触点种类，数量及触点额定电流•4、电磁线圈的电源种类、频率和额定电压1.4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路.•种类：电磁继电器，固体继电器，舌簧继电器，高频继电器，光继电器，声继电器。•(1)时间继电器•从得到输入信号（线圈的通电或断开）开始，到生产相应的输出信号（触点的闭合和断开）有一个符合一定准确度的延时过程的继电器。•通电延时型：接受输入信号后，要延迟一段时间，输出信号才能发生变化，当输入信号消失后，输出即时复位。•时间继电器有多种类型，如：直流电磁式继电器（小于5s）：空气阻尼式时间继电器（0.4~180s）：半导体式时间继电器（0.2-300s）：电动机式时间继电器（延时较长），机械发条式时间继电器等直流电磁式时间继电器•在直流电磁式电压继电器的铁心上增加一个阻尼铜套，即可构成时间继电器。它是利用电磁阻尼原理产生延时的，由电磁感应定律可知，在继电器线圈通断电过程中铜套内将感应电势，并流过感应电流，此电流产生的磁通总是反对原磁通变化。电器通电时，由于衔铁处于释放位置，气隙大，磁阻大，磁通小，铜套阻尼作用相对也小，因此衔铁吸合时延时不显著(一般忽略不计)。而当继电器断电时，磁通变化量大，铜套阻尼作用也大，使衔铁延时释放而起到延时作用。因此，这种继电器仅用作断电延时。这种时间继电器延时较短，JT3系列最长不超过5s，而且准确度较低，一般只用于要求不高的场合空气式时间继电器•空气阻尼式时间继电器，是利用空气阻尼原理获得延时的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成，电磁机构为直动式双E型，触点系统是借用LX5型微动开关，延时机构采用气囊式阻尼器。空气阻尼式时间继电器，既具有由空气室中的气动机构带动的延时触点，也具有由电磁机构直接带动的瞬动触点，可以做成通电延时型，也可做成断电延时型。电磁机构可以是直流的，也可以是交流的。•时间继电器的选择：•电源电压（线圈电压和触头电压）•控制回路所需要的延时方式（通电延时还是断电延时）•延时时间范围及误差•延时触头和瞬时触头类型，数量及容量•时间继电器的类型（电子式，空气阻尼式）热继电器：•热继电器式利用电流的热效应原理来工作的保护电器，在电路中用作电机的过载保护。在一般情况下，可选用两种结构的热继电器，对在电网电压严重不平衡、工作环境恶劣的条件下工作的电动机，可选用三相结构的热继电器，对于三角形接线的电机，为了实现断相保护，可选用带断相保护装置的热继电器•熔断器：•电磁式继电器：•结构，电磁系统，触头系统，释放弹簧熔断器：•熔断器在电路中主要起短路保护作用•熔断器主要由熔断和安装熔体的绝缘管组成•当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分段电路，起到保护作用•常用熔断器及文字符号：•插入式熔断器•螺旋式熔断器•无填料密闭式熔断器•有填料密闭式熔断器•快速熔断器•自恢复熔断器•熔断器的主要特性•安妙特性：时间越长，通过的电流越小•极限分断能力：在一定条件下切断短路电流的极限能力•熔断器的选用：根据线路的要求，使用场合和安装条件选择，熔断器额定电压选择：大于或等于线路的工作电压，电流选择：大于或等于所装熔体的额定电流。•熔体额定电流的选择：•阻性负载：熔体额定电流=负载工作电流•在配电系统中，由多级熔断器保护，后一级熔体的额定电流比前一级熔体的额定电流要大一个数量级•单台电机熔体额定电流=（1.5~2.5）负载工作电流•多台电机•熔体额定电流=（1.5~2.5）*容量最大电机的额定电流+所有负载工作电流之和•快速熔断器的选择•快速熔断器在交流电路或直流电路中时•熔体额定电流=整流系数*最大整流电流•（2）快速熔断器介入整流桥臂与整流元件串联时•熔体额定电流=1.5*整流元件额定电流低压开关和低压断路器：•低压断路器是一种具有多种保护功能的开关•结构：操作机构、触头、保护装置、灭弧装置•类型：万能式低压断路器，塑料外壳式；快速低压断路器；限流低压短路器•选用：–短路器的额定电压和额定电流大于或等于线路设备的正常工作电压和工作电流–短路器的极限通断能力大于或等于电路最大短路电流•漏电保护器：•当低压电网发生人生触电或设备漏电时，漏电保护器能迅速自动切断电源，从而避免造成事故•结构：电流互感器；基准值比较器：开关装置•漏电保护器分为电流型和电压型，电流型分为电磁式和电子式主令电器：•主要式用来切换控制电路•一、按钮•按钮在低压控制电路中用于手动触发控制信号•按钮的选择：主要式分局场合所需的触点数，触电形式，结构和颜色•二、位置开关（行程开关）•用以反应工作机械行程位置，将机械位置信号转变为电信号•行程开关主要根据场合所需的点数，形式和结构来选择接触器断路器继电器之间有什么区别和联系•接触器：是用在主电路系统上，控制单一设备，如某台电机，也是一种开关，但它能被控制，如用继电器控制，适合作频繁动作，但一般容量比较小，没有保护功能，事故时不能自己跳闸；断路器：也是用在主电路系统上，即可控制单一设备，又可控制多个设备，但不适合频繁动作，容量可作的很大，有保护功能，事故时能自己跳闸；继电器：是辅助电路上的，不能通过大电流，是典型的“小”东西控制“大”东西。举一个例子，某一条线路带一个小型电机，电机开5分钟停5分钟；这要在线路的出口安装断路器，当电机出现问题时及时跳闸，在电机的电源入口处串入接接触器，用它实际控制电机的开、停，用继电器组成5分钟延时电路，来控制接触器。电器控制线路的绘制•由低压控制电器所组成的控制线路叫做电器控制线路•根据GB4728-1984《电气图用图形符号》,GB6988-1987《电气技术的文字符号制定通则》•主电路标号由文字符号和数字符组成，如引入线要用L1,L2,L3;电源开关后用U,V,W等。•控制线路由三位或三位以下的数字组成，交流控制电路负载左侧用奇数标号，右侧用偶数标号。直流控制电路正极按奇数标号，负极按偶数标号。电气原理图•电气原理是根据工作原理而绘制的，具有结构简单，层次分明。便于分析电路工作原理的优点•原则：•1、主电路和控制电路分开画。主电路包括从电源的电机的电路，大电流通过的部分，用粗线条画在原理图左边。控制电路通过小电流。由按钮、触头、线圈等组成，•2、电器元件的图形，文字符号采用国家统一标准。•3、同一元件的个部件可以不画在一起。但需用同一文字符号标出。•4、全部触头都按“平常”状态画出。•5、控制电路的分支线路，按动作先后顺序排列，交叉连接点用墨点标出。•3、电气安装接线图•电气接线图式按照电器元件的实际位置和实际接线绘制的，根据电器元件布置最合理，连接导线最经济的原则安排。它为安装电器设备、电器元件之间进行配线及检修电气故障等提供了必要的依据。绘制电器安装接线图应按照以下原则•1、各电器元件按照规定的图形、文字绘制，同一电器元件各部件必须画在一起，各电器元件位置应和实际位置一致。•2、不在同一控制柜或配电屏上的电器元件的连接必须通过端子排进行，各电器元件的文字符号及端子排的编号应与原理图的一致，并按照原理图的顺序进行连接。•3、走向相同的多根导线可以用单线表示•4、画连接导线时，应表明导线的规格、型号、根数和穿线管的尺寸。可编程序控制器系统概述控制系统的历史沿革•一.继电接触器控制系统(20世纪20年代）•二.半导体逻辑元件控制系统（20世纪60年代）•三.小型计算机工业控制系统（20世纪70年代）•四.PLC控制系统（20世纪70年代）•五.工业现场总线控制系统（20世纪80年代）可编程序控制器系统概述继电接触器控制系统:用导线将各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家所熟悉的传统的继电接触器控制系统。可编程序控制器系统概述继电接触器控制系统特点：由于它结构简单、容易掌握、价格便宜，能在一定范围内（特别是在工作模式固定、工作方式简单的场合）满足自动控制的需要，因而使用面甚广，在一定时期内在工业控制领域中曾占主导地位。继电接触器控制系统存在的问题（1）随着生产的发展，控制要求愈来愈可编程序控制器系统概述复杂，采用继电器的类型和数量就不得不大量增加，电器之间的连接也就非常复杂，使控制柜的体积非常庞大，大大增加了生产控制柜的难度；（2）在继电接触器控制系统中，一个继电器或一条连线出现故障，都会造成整个系统运行的不正常，而且由于系统的复杂，给查找和排除故障带来困难，维修非常不便；(3)当生产工艺或对象改变时，原来的接线和控制柜就要改接或更换，因此继电接触器控制系统的通用性和灵活性都远远不够。因此，为了满足现代生产的需求，人们自然对控制系统提出了更可靠、更经济、更通用、更灵活、易维修等要求。可编程序