电气控制系统

第一章低压电器•作用与分类•接触器•继电器•开关•熔断器第一节分类与作用•电器定义：一种能控制电路的设备。•低压电器：用于交流1200V、直流1500V级以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。•高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上。分类•图1-1电力拖动系统组成•主电路：由电动机、（接通、断开、控制电动机的）接触器主触点等电器元件组成。（电流大）•控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。（电流小）•任务：根据给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。按操作方式分•手动电器：刀开关、按钮、转换开关•自动电器：低压断路器、接触器、继电器按用途分•低压配电电器：刀开关、低压断路器、熔断器等。•低压控制电路：接触器、继电器、控制器、按钮等。电磁式低压电器•电器分感测部分和执行部分。•组成：吸引线圈、铁心、衔铁、铁轭、空气气隙。•图1。2。1电接触•触点接触形式：点接触、线接触、面接触•接触电阻理想情况下：触点闭合：接触电阻为零。触点断开：接触电阻无穷大。图1。2。12电弧与灭弧•电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的电弧。气体自持放电形式之一，是一种带电质点的急流。•电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。灭弧方法•电动力灭弧•图1。2。13•灭弧栅灭弧•图1。2。14•磁吹式灭弧装置•灭弧罩灭弧•图1。2。15第二节接触器•定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。•分：交流接触器、直流接触器。•组成：触点系统、电磁机构、灭弧装置。接触器结构•交流接触器•光盘•直流接触器•图1。7。2接触器主要技术参数•额定电压：指主触点的额定工作电压。直流有：24V、48V、110V、220V、440V交流有：36V、127V、220V、380V额定电流：主触点的额定电流。机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（100万次以上）操作频率：每小时的操作次数一般：300次/h、600次/h、1200次/h表1.7.2接通与分断能力：可靠接通和分断的电流值。接通时：主触点不应发生熔焊。分断时：主触点不应发生长时间燃弧。型号、含义•P32CJ20型号、含义图P32CZ图形符号及文字符号•图1。7。3接触器的选用•类型的选择：直流或交流接触器•主触点额定电压的选择：大于等于负载额定电压。•主触点额定电流的选择：按P34式1.7.1计算，额定电流大于计算值。•线圈电压：交流：直流：第三节继电器继电器分类：用途分：控制继电器、保护继电器、中间继电器。原理分：电磁式、感应式、热继电器等参数分：电流、电压、速度、压力继电器动作时间分：瞬时继电器、延时继电器输出形式分：有触点、无触点继电器区别继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可在电量或非电量的作用下动作。接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一般只能在电压作用下动作。电磁式继电器•过电流继电器•欠电流继电器•电压继电器•中间继电器•2。2。1型号、参数•P41表2。2。1时间继电器•时间继电器定义：----当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器。符号:KT•电磁式•阻尼式•电子式(晶体管、数字式)阻尼式时间继电器(光盘)技术参数•表2。3。1JS20系列晶体管式型号•P47图形符号•2。3。3热继电器•具有过载保护特性的过电流继电器。•长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起过电流。•用于：电动机或其他设备的过载保护和断相保护。结构原理图•2。4。1断相保护•2。4。2型号，图形符号•P51•2。4。3热继电器接入电动机定子电路方式•电动机定子绕组星形接法:带断电保护和不带断电保护的热继电器均可接在线电路中。•电动机定子绕组三角形接法:*带断电保护接在线电路中。*不带断电保护热继电器的热元件必须串接在电动机每相绕组上。热继电器接入电动机定子电路方式•2。4。4第二章电气控制系统基本控制电路•基本控制•常用基本控制电路•电气控制电路读图第一节基本控制•自锁控制•互锁控制•顺序控制•工作正常与点动连锁控制•多点控制连锁控制•自动循环控制机床系统控制电路图•图2-1一、起动、自锁控制(光盘)•依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象----自锁•为什么加自锁？•为什么用点动开关？•3。2。1工作过程合上QS，按下SB2，KM线圈吸合，KM主触点闭合，电动机运转。KM辅助常开触点闭合，自锁。按下SB1，KM线圈断电，主触点、辅助触点断开，电动机停止。自锁另一作用：实现欠压和失压保护•3。2。1二、互锁控制•控制要求：正、反转；•如何实现？•缺点•3。2。2解决•加互锁----在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用称为互锁（联锁）。•缺点•3。2。3解决•复合联锁正、反转控制•光盘•3。2。4控制规律•当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工作，此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的动断触点。•当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此时应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的动断触点。三、顺序控制•控制要求：•P85•改变控制要求：•3。2。5控制规律P86•当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作，则在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的动合触点。•当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断电，则将乙接触器的动合触点并联在甲接触器的停止按钮两端。四、工作正常与点动•控制要求：•P86•3。2。6五、多点控制连锁控制•结论：•P88•两点控制•三点控制如何实现？•3。2。7六、自动循环控制•控制要求•图2-21控制过程•图2-21•表2-8第二节常用基本控制电路•笼型异步电动机起动控制线路•行程控制线路•电路图一、笼型异步电动机起动控制线路光盘•串电阻降压起动•3。3。1工作过程•表2-4星—三角降压起动光盘•工作原理•3。3。23。3。3工作过程•表2-3二、行程控制线路•可逆行程•3。6。1自动往返循环控制•3。6。2正反转控制•控制要求：•图2-12三、电路图•P211图6。3•P212图6。4•P212图6。5第三章PLC基础•掌握PLC工作原理、结构特点。•熟悉基本逻辑指令、顺序控制指令及常用的功能指令。•具备PLC应用系统设计初步能力。•参考资料•“可编程控制器原理及应用”钟肇新华南理工大学出版社•“可编程序控制器（PC）例题习题及实验指导书”杨长能重庆大学出版社•“可编程序控制器（PC）原理与应用”朱绍祥上海交通大学出版社•“可编程序控制器应用技术”田瑞庭机械工业出版社•三菱可编程控制器MELSEC-F使用手册•课程特点及学习要求•特点：本课程实践性很强，突出可编程控制器的应用。•要求：掌握可编程控制器原理，从自动化产品的角度，了解其使用，包括产品选型，控制系统设计，安装调试。认真做好每一次实验。第三章可编程控制器概述•可编程控制器的产生可编程控制器（ProgrammableLogicController)简称PLC。自1969年第一台PLC面世以来，已成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。与机器人、CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。1968年美国通用汽车公司提出的替代继电器控制系统的新型控制器的十项指标：1）编程简单、现场可修改程序；2）维护方便、采用插件式结构；3）可靠性高于继电器控制系统；4）体积小于继电器控制系统；5）数据可以直接送入计算机；6）成本可与继电器系统竞争；7）输入可为市电；8）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；9）通用性强、易于扩展；10）用户存储器大于4K。国际电工委员会（IEC）PLC的定义：•可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC的特点•可靠性高，抗干扰能力强。•编程直观、简单。•环境要求低，适应性好。•功能完善，接口功能强。PLC、继电器控制系统、微机控制系统之比较，见P2表1-1PLC的分类•按输入（INPUT）和输出（OUTPUT）点数多少，分为：超小型、小型、中型、大型和超大型。•按结构形式，分为：整体式和模块式。•PLC的应用和发展•早期的PLC改造原有的继电接触器控制系统。•广泛应用于各种控制系统中，如各种顺序控制等。主要用于有大量开关量和少数模拟量的控制系统。•PLC的发展趋势：1、小型化、专用化和低价格；2、大型、高速、多功能和分布式全自动网络化。3-2PLC的组成与工作原理组成：•中央处理单元（CPU）•存储器•输入输出单元（I/O单元）•电源单元•编程器•2-1外形的样子•PLC•编程器•7-1•中央处理单元（CPU）•通用微处理器；•FX2系列采用可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。•存储器：包括系统存储器和用户存储器。•系统存储器存放系统管理程序。•用户存储器存放用户编制的控制程序。输入输出单元（I/O）：是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。输入部件是开关、按钮、传感器等。输出部件是电磁阀、接触器、继电器。•输入接口电路•2-2输出接口电路•继电器输出**•晶体管输出•晶闸管输出•2-3•电源•一般市电（220）•直流24V•PLC有24V（DC直流）输出。•编程器•外围设备•利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，检查程序。PLC工作原理工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，包括内部处理、通讯操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当处于RUN状态时，上述扫描周期不断循环。扫描过程。•图2-19PLC扫描工作过程•输入处理•程序执行•输出处理•2-20PLC的编程器件•PLC内部有许多具有不同功能的器件：输入继电器X、输出继电器Y、定时器T、计数器C、辅助继电器M、状态寄存器S等。为了区别实际的物理器件，上述PLC内部的器件称为软元件。•不同厂家、同一产家的不同型号的PLC的软元件的数量、种类都不一样。FX2可编程控制器编程器件•输入继电器（X）是PLC接收外部开关信号的接口，输入继电器常开触点、常闭触点使用次数不限。继电器采用八进制编码，X0--X177，最多128点。•输出继电器（Y）Y0--Y177用来传送信号到外部负载的元件。输入继电器常开触点、常闭触点使用次数不限。•辅助继电器（M）通用辅助型：M0-M499共500个保持型：M500-M1023共524个特殊型：M8000-M8255共256个•状态寄存器（S）初始化用：S0-S9共10个回零状态器：S10-S19通用型：S20-S499共480个保持型：S500-S899共400个定时器（T0—T255）----时间继电器•常规定时器•T0-T199：200个点100ms。设定范围0.1—3276.7s。•T200-T245：46个点10ms。设定范围0.01—327.67s。计数器（C0—C255）•通用型：C0-C99•保持型：C100-C199•指针（P/I）跳转：分支指令，P0-P63，64点。中断：I0□□-I8□□（共9个）•数据寄存器（D）通用：D0-D199，200点。保持：D200-D511，312点。特殊：D8000-D8255（共256个）•变址寄存器：V、Z（共2个）•常数（K/H）K-十进制数；H-十六进制数FX-20P简易编程器的使用•目的了解和熟悉FXON-40MR可编程控制器的外部结构和外接线方法。了解和熟悉编程器的使用方法。•实验装置（略）•实验内容程序的键入和读出、简单的编辑。三菱PLC介绍•表3-1FX系列系统配置•型号命名：•P21基本技术性能•表3-17•表3-18第四章基本指令要求：•熟练掌握基本逻辑指令及应用。•掌握梯形图编程规则。P220表B-2第一节基本指令介绍一、逻辑取及线圈驱动指令LD、LDI、OUT说明：LD取指令，表示一个与输入母线相连接的常开触点指令；