《電氣控制系統(tǒng)》PPT課件.ppt

第一章 低壓電器 作用與分類 接觸器 繼電器 開關(guān) 熔斷器 第一節(jié) 分類與作用 電器定義：一種能控制電路的設備。 低壓電器：用于交流 1200V、直流 1500V級 以下的電路中起通斷、保護、控制或調(diào)節(jié) 作用的電器產(chǎn)品。 高壓電器：交流 1200V以上、直流 1500V以 上。 分類 圖 1-1 電力拖動系統(tǒng)組成 主電路：由電動機、（接通、斷開、控制 電動機的）接觸器主觸點等電器元件組成。 （電流大） 控制電路：由接觸器線圈、繼電器等電器 元件組成。（電流?。?任務：根據(jù)給定的指令，依照自動控制系 統(tǒng)的規(guī)律和具體的工藝要求對主電路進行 控制。 按操作方式分 手動電器：刀開關(guān)、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān) 自動電器：低壓斷路器、接觸器、繼電器 按用途分 低壓配電電器：刀開關(guān)、低壓斷路器、熔 斷器等。 低壓控制電路：接觸器、繼電器、控制器、 按鈕等。 電磁式低壓電器 電器分感測部分和執(zhí)行部分。 組成：吸引線圈、鐵心、銜鐵、鐵軛、空 氣氣隙。 圖 1。 2。 1 電接觸 觸點接觸形式：點接觸、線接觸、面接觸 接觸電阻 理想情況下：觸點閉合：接觸電阻為零。 觸點斷開：接觸電阻無窮大。 圖 1。 2。 12 電弧與滅弧 電弧產(chǎn)生：在觸點由閉合狀態(tài)過渡到斷開 狀態(tài)的過程中產(chǎn)生的電弧。氣體自持放電 形式之一，是一種帶電質(zhì)點的急流。 電弧特點：外部有白熾弧光，內(nèi)部有很高 的溫度和密度很大的電流。 滅弧方法 電動力滅弧 圖 1。 2。 13 滅弧柵滅弧 圖 1。 2。 14 磁吹式滅弧裝置 滅弧罩滅弧 圖 1。 2。 15 第二節(jié) 接觸器 定義：用來自動地接通或斷開大電流電路 的電器。 分：交流接觸器、直流接觸器。 組成：觸點系統(tǒng)、電磁機構(gòu)、滅弧裝置。 接觸器結(jié)構(gòu) 交流接觸器 光盤 直流接觸器 圖 1。 7。 2 接觸器主要技術(shù)參數(shù) 額定電壓：指主觸點的額定工作電壓。 直流有： 24V、 48V、 110V、 220V、 440V 交流有： 36V、 127V、 220V、 380V 額定電流：主觸點的額定電流。 機械壽命（ 1000萬次以上）與電氣壽命 （ 100萬次以上） 操作頻率：每小時的操作次數(shù) 一般： 300次 /h、 600次 /h、 1200次 /h 表 1.7.2 接通與分斷能力：可靠接通和分斷的電流值。 接通時：主觸點不應發(fā)生熔焊。 分斷時：主觸點不應發(fā)生長時間燃弧。 型號、含義 P32 CJ20 型號、含義 圖 P32 CZ 圖形符號及文字符號 圖 1。 7。 3 接觸器的選用 類型的選擇：直流或交流接觸器 主觸點額定電壓的選擇：大于等于負載額 定電壓。 主觸點額定電流的選擇： 按 P34式 1.7.1計算，額定電流大于計算值。 線圈電壓： 交流： 直流： 第三節(jié) 繼電器 繼電器分類： 用途分：控制繼電器、保護繼電器、中間 繼電器。 原理分：電磁式、感應式、熱繼電器等 參數(shù)分：電流、電壓、速度、壓力繼電器 動作時間分：瞬時繼電器、延時繼電器 輸出形式分：有觸點、無觸點繼電器 區(qū)別 繼電器：用于控制電路、電流小，沒有滅 弧裝置，可在電量或非電量的作 用下動作。 接觸器：用于主電路、電流大，有滅弧裝 置，一 般只能在電壓作用下動 作。 電磁式繼電器 過電流繼電器 欠電流繼電器 電壓繼電器 中間繼電器 2。 2。 1 型號、參數(shù) P41 表 2。 2。 1 時間繼電器 時間繼電器 定義： -當吸引線圈通電或斷電后其觸點經(jīng)過一定 延時再動作的繼電器。符號 :KT 電磁式 阻尼式 電子式 (晶體管、數(shù)字式 ) 阻尼式時間繼電器 (光盤 ) 技術(shù)參數(shù) 表 2。 3。 1 JS20系列晶體管式型號 P47 圖形符號 2。 3。 3 熱繼電器 具有過載保護特性的過電流繼電器。 長期過載、頻繁啟動、欠電壓、斷相運行 均會引起過電流。 用于：電動機或其他設備的過載保護和斷 相保護。 結(jié)構(gòu)原理圖 2。 4。 1 斷相保護 2。 4。 2 型號，圖形符號 P51 2。 4。 3 熱繼電器接入電動機定子電路方式 電動機定子繞組星形接法 : 帶斷電保護和不帶斷電保護的熱繼電器均可接在 線電路中。 電動機定子繞組三角形接法 : *帶斷電保護接在線電路中。 *不帶斷電保護熱繼電器的熱元件必須串接在 電動機每相繞組上。 熱繼電器接入電動機定子電路方式 2。 4。 4 第二章 電氣控制系統(tǒng)基本控制電路 基本控制 常用基本控制電路 電氣控制電路讀圖 第一節(jié) 基本控制 自鎖控制 互鎖控制 順序控制 工作正常與點動連鎖控制 多點控制連鎖控制 自動循環(huán)控制 機床系統(tǒng)控制電路圖 圖 2-1 一、 起動、自鎖控制 (光盤 ) 依靠接觸器自身輔 助觸點而使其線圈 保持通電的現(xiàn)象 -自鎖 為什么加 自鎖？ 為什么用 點動開關(guān)？ 3。 2。 1 工作過程 合上 QS，按下 SB2， KM線 圈吸合， KM 主觸點閉合， 電動機運轉(zhuǎn)。 KM輔助常開觸點閉合，自 鎖。 按下 SB1， KM線圈斷電，主 觸點、輔助觸點斷開，電動 機停止。 自鎖另一作用：實現(xiàn)欠壓和 失壓保護 3。 2。 1 二、互鎖控制 控制要求： 正、反轉(zhuǎn)； 如何實現(xiàn)？ 缺點 3。 2。 2 解決 加互鎖 -在同 一時間里兩個 接觸器只允許 一個工作的控 制作用稱為互 鎖（聯(lián)鎖）。 缺點 3。 2。 3 解決 復合聯(lián)鎖正、 反轉(zhuǎn)控制 光盤 3。 2。 4 控制規(guī)律 當要求甲接觸器工作時，乙接觸器就不能 工作，此時應在乙接觸器的線圈電路中串 入甲接觸器的動斷觸點。 當要求甲接觸器工作時乙接觸器不能工作， 而乙接觸器工作時甲接觸器不能工作，此 時應在兩個接觸器的線圈電路中互串入對 方的動斷觸點。 三、順序控制 控制要求： P85 改變控制要求： 3。 2。 5 控制規(guī)律 P86 當要求甲接觸器工作后方允許乙接觸器工 作，則在乙接觸器線圈電路中串入甲接觸 器的動合觸點。 當要求乙接觸器線圈斷電后方允許甲接觸 器線圈斷電，則將乙接觸器的動合觸點并 聯(lián)在甲接觸器的停止按鈕兩端。 四、工作正常與點動 控制要求： P86 3。 2。 6 五、多點控制連鎖控制 結(jié)論： P88 兩點控制 三點控制如何實現(xiàn)？ 3。 2。 7 六、自動循環(huán)控制 控制要求 圖 2-21 控制過程 圖 2-21 表 2-8 第二節(jié) 常用基本控制電路 籠型異步電動機起動控制線路 行程控制線路 電路圖 一、籠型異步電動機起動控制線路 光盤 串電阻降壓起動 3。 3。 1 工作過程 表 2-4 星 三角降壓起動 光盤 工作原理 3。 3。 2 3。 3。 3 工作過程 表 2-3 二、行程控制線路 可逆行程 3。 6。 1 自動往返循環(huán)控制 3。 6。 2 正反轉(zhuǎn)控制 控制要求： 圖 2-12 三、電路圖 P211 圖 6。 3 P212 圖 6。 4 P212 圖 6。 5 第三章 PLC基礎(chǔ) 掌握 PLC工作原理、結(jié)構(gòu)特點。 熟悉基本邏輯指令、順序控制指令及常用 的功能指令。 具備 PLC應用系統(tǒng)設計初步能力。 參考資料 “可編程控制器原理及應用” 鐘肇新 華南理工大學出版社 “可編程序控制器（ PC）例題習題及實驗指 導書 ” 楊長能 重慶大學出版社 “可編程序控制器（ PC）原理與應用” 朱紹祥 上海交通大學出版社 “可編程序控制器應用技術(shù)” 田瑞庭 機械工 業(yè)出版社 三菱可編程控制器 MELSEC-F使用手冊 課程特點及學習要求 特點： 本課程實踐性很強，突出可編程控制器的 應用。 要求： 掌握可編程控制器原理，從自動化產(chǎn)品的 角度，了解其使用，包括產(chǎn)品選型，控制 系統(tǒng)設計，安裝調(diào)試。認真做好每一次實 驗。 第三章 可編程控制器概述 可編程控制器的產(chǎn)生 可編程控制器（ Programmable Logic Controller) 簡稱 PLC。 自 1969年第一臺 PLC面世以來，已成為一種 最重要、最普及、應用場合最多的工業(yè)控制 器。與機器人、 CAD/CAM并稱為工業(yè)生產(chǎn)自 動化的三大支柱。 1968年 美國通用汽車公司提出的 替代繼 電器 控制系統(tǒng)的新型控制器的 十項指標 ： 1） 編程簡單、現(xiàn)場可 修改程序； 2）維護方便、采用插 件式結(jié)構(gòu)； 3）可靠性高于繼電器 控制系統(tǒng)； 4）體積小于繼電器控 制系統(tǒng)； 5）數(shù)據(jù)可以直接送入 計算機； 6）成本可與繼電器系 統(tǒng)競爭； 7）輸入可為市電； 8）輸出可為市電，能 直接驅(qū)動電磁閥、交 流接觸器等； 9）通用性強、易于擴 展； 10）用戶存儲器大于 4K。 國際電工委員會（ IEC） PLC的定義： 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電 子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。 它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi) 部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制、定時、 計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù) 字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種 類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC的特點 可靠性高，抗干擾能力強。 編程直觀、簡單。 環(huán)境要求低，適應性好。 功能完善，接口功能強。 PLC、繼電器控制系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)之 比較，見 P2 表 1-1 PLC的分類 按輸入（ INPUT）和輸出（ OUTPUT）點 數(shù)多少，分為：超小型、小型、中型、大 型和超大型。 按結(jié)構(gòu)形式，分為：整體式和模塊式。 PLC的應用和發(fā)展 早期的 PLC 改造原有的繼電接觸器控制系 統(tǒng)。 廣泛應用于各種控制系統(tǒng)中，如各種順序 控制等。主要用于有大量開關(guān)量和少數(shù)模 擬量的控制系統(tǒng)。 PLC的發(fā)展趨勢： 1、小型化、專用化和低 價格； 2、大型、高速、多功能和分布式全 自動網(wǎng)絡化。 3-2 PLC的組成與工作原理 組成： 中央處理單元（ CPU） 存儲器 輸入輸出單元 （ I/O單元） 電源單元 編程器 2-1 外形的樣子 PLC 編程器 7-1 中央處理單元 （ CPU ） 通用微處理器； FX2系列采用可 編程控制器使 用的微處理器 是 16位的 8096 單片機。 存儲器： 包括 系統(tǒng)存儲器和 用戶存儲器。 系統(tǒng)存儲器存 放系統(tǒng)管理程 序。 用戶存儲器存 放用戶編制的 控制程序 。 輸入輸出單元（ I/O）： 是 PLC與被控對 象間傳遞輸入輸出信號的接口部件。輸入 部件是開關(guān)、按鈕、傳感器等。輸出部件 是電磁閥、接觸器、繼電器。 輸入接口電路 2-2 輸出接口電路 繼電器輸出 * 晶體管輸出 晶閘管輸出 2-3 電源 一般市電（ 220） 直流 24V PLC有 24V（ DC直 流）輸出 。 編程器 外圍設備 利用編程器將用戶 程序送入 PLC的存 儲器，檢查程序。 PLC工作原理 工作原理 PLC采用循環(huán)掃描的工 作方式，包括 內(nèi)部處理、 通訊操作、輸入處理、程 序執(zhí)行、輸出處理 幾個階 段。全過程掃描一次所需 的時間稱為掃描周期。 當處于 RUN狀態(tài)時，上 述掃描周期不斷循環(huán)。掃 描過程。 圖 2-19 PLC 掃描工作過程 輸入處理 程序執(zhí)行 輸出處理 2-20 PLC的編程器件 PLC內(nèi)部有許多具有不同功能的器件：輸 入繼電器 X、輸出繼電器 Y、定時器 T、計 數(shù)器 C、輔助繼電器 M、狀態(tài)寄存器 S等。 為了區(qū)別實際的物理器件，上述 PLC內(nèi)部 的器件稱為 軟元件 。 不同廠家、同一產(chǎn)家的不同型號的 PLC的 軟元件的數(shù)量、種類都不一樣。 FX2可編程控制器編程器件 輸入繼電器（ X） 是 PLC接收外部開關(guān)信號的接口，輸入繼電器常 開觸點、常閉觸點使用次數(shù)不限。繼電器采用八 進制編碼， X0-X177，最多 128點。 輸出繼電器（ Y） Y0-Y177 用來傳送信號到外部負載的元件。輸入繼電器常 開觸點、常閉觸點使用次數(shù)不限。 輔助繼電器（ M） 通用輔助型： M0-M499共 500個 保持型： M500-M1023共 524個 特殊型： M8000-M8255共 256個 狀態(tài)寄存器（ S） 初始化用： S0-S9共 10個 回零狀態(tài)器： S10-S19 通用型： S20-S499共 480個 保持型： S500-S899共 400個 定時器（ T0T255） -時間 繼電器 常規(guī)定時器 T0-T199： 200個點 100ms。設定范圍 0.13276.7s。 T200-T245： 46個點 10ms。設定范圍 0.01327. 67s。 計數(shù)器（ C0C255） 通用型： C0-C99 保持型： C100-C199 指針（ P/I） 跳轉(zhuǎn)：分支指令， P0-P63， 64點。 中斷： I0 -I8 （共 9個） 數(shù)據(jù)寄存器（ D） 通用： D0-D199， 200點。 保持： D200-D511， 312點。 特殊： D8000-D8255（共 256個） 變址寄存器： V、 Z（共 2個） 常數(shù)（ K/H） K-十進制數(shù)； H-十六進制數(shù) FX-20P簡易編程器的使用 目的 了解和熟悉 FXON-40MR可編程控制器的外 部結(jié)構(gòu)和外接線方法。了解和熟悉編程器 的使用方法。 實驗裝置（略） 實驗內(nèi)容 程序的鍵入和讀出、簡單的編輯。 三菱 PLC介紹 表 3-1 FX系列系統(tǒng)配置 型號命名： P21 基本技術(shù)性能 表 3-17 表 3-18 第四章 基本指令 要求： 熟練掌握基本邏輯指令及應用。 掌握梯形圖編程規(guī)則。 P220 表 B-2 第一節(jié) 基本指令介紹 一、邏輯取及線圈驅(qū)動指令 LD、 LDI、 OUT 說明： LD取指令，表示一個與輸入母線相連接 的常開觸點指令； LDI取反指令，表示一個與輸入母線相 連 接的常閉觸點指令。 OUT線圈驅(qū)動指令，也稱輸出指令。操作目標 元件不可以是輸入繼電器 X。 OUT 指令的操作元件是定時器 T和計數(shù)器 C時， 必須設置常數(shù) K（見下表） ld1 二、觸點串聯(lián)指令 AND、 ANI 說明： AND（與指令）用于常開觸點的串聯(lián)； ANI（與非指令）用于常閉觸點的串聯(lián)連接。 可以多次重復使用。 4-2 三、觸點并聯(lián)指令 OR、 ORI 說明： OR（或） 用于常開觸點的 并聯(lián) ; ORI（或非） 用于常閉觸點的 并聯(lián)。 4-4 四、串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令 ORB 說明： 2個以上串聯(lián)連接的電路稱為串聯(lián) 電路塊，串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，分支 的開始用 LD、 LDI指令；后面集中使用 ORB指令時，電路塊并聯(lián)數(shù)小于 8。 4-5 五、并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接指令 ANB 說明： 2個以上并聯(lián)連接的電路稱為并聯(lián) 電路塊，并聯(lián)電路塊串聯(lián)連接時，分支的 開始用 LD、 LDI指令；后面集中使用 ANB指令時，電路塊并聯(lián)數(shù)小于 8。 4-6 4-7 實訓二：電動機的正反停 PLC控制 目的 熟悉 PLC的 I/O接線；熟悉基本邏輯指令； 熟悉三相異步電動機正反?？刂频木幊谭椒?及其運行。 實訓內(nèi)容 實現(xiàn)三相異步電動機正反停 PLC控制 實訓步驟 接線（主回路和 I/O接線圖） I/O分配表 編程 運行程序 撰寫實訓報告 六、多重輸出指令 MPS、 MRD、 MPP MPS、 MPP必須成對使用 七、主控及主控復位指令 MC、 MCR 八、置位與復位指令 SET、 RST 九、脈沖輸出指令 PLS、 PLF 十、空操作指令 NOP 十一、程序結(jié)束指令 END 作業(yè) P39： 4-1、 4-4、 4-7 第五章 步進順控指令 一、特點 能夠把復雜的控制轉(zhuǎn)化為按順序逐步（狀 態(tài)）完成。在基本指令的基礎(chǔ)上，增加了 兩條步進順控指令， STL、 RET，配合使用 的是狀態(tài)元件。 處理方法 控制過程分為不同的狀態(tài)，在一個狀 態(tài)下，要完成一個或幾個操作，當滿 足狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件時，就跳轉(zhuǎn)到下一個 工作狀態(tài)，執(zhí)行下面的不同操作。 二、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 三、編程方法 練習 注意問題： S0S19， S20S499， S500S899 轉(zhuǎn)移條件 負載 SET 、 OUT區(qū)別 RET M8002、 S0 (一 )選擇性分支、匯合編程 例 選擇性分支 選擇性匯合 （二）并行分支 與匯合 例 并行分支 并行匯合 機械手 控制面板材 輸入 功能指令