《plc》教案

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1、1电气控制与电气控制与 PLC教案教案燕山大学电气工程学院燕山大学电气工程学院电气工程及其自动化系电气工程及其自动化系 漆汉宏漆汉宏 博士、教授博士、教授2007.06.162第一章第一章 常用低压电器常用低压电器 【课时安排】 1.1 概述 10 分钟 1.2 接触器 20 分钟 1.3 继电器 20 分钟 1.4 熔断器 10 分钟 1.5 低压隔离器 10 分钟 1.6 低压断路器 10 分钟 1.7 主令电器 20 分钟总计 2 学时 【掌握内容】 1. 电器：概念；分类 2. 接触器：结构和工作原理；分类及特点；主要技术参数。 3. 继电器：概念；电压、电流继电器；中间继电器及固态继

2、电器；时间继电器；热继电器； 速度继电器。 4. 熔断器：原理及特性；主要技术参数；选择原则。 5. 低压隔离器：原理及分类；技术参数。 6. 低压断路器：原理及分类；技术参数。 7. 主令电器：按钮；行程开关、接近开关和光电开关；凸轮控制器与主令控制器；万能转 换开关。 【教学目标】 1. 掌握电器相关的基本概念。 2. 掌握几种常用低压电器 【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体电子课件 【教学过程】第一节 概述 一 电器 1 定义：电器对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用，在 电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用极为广泛。 2 学习掌握电器的原因：继电器、接触器

3、等工业电器为基础的电气控制技术具有相当重要 的地位；掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握 PLC 应用技术所必需的基础。 二 分类 按工作电压：高压、低压。 按动作原理：手动、自动。 安用途：控制、配电、主令、保护、执行。第二节 接触器 一 结构和工作原理 1 结构：一般由电磁机构、触点、灭弧装置、释放弹簧机构、支架与底座等几部分组成。 2 工作原理：根据电磁原理工作：当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生 电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。 当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下降放，使触点复原，即常开触点断 开，常闭触点闭合。

4、3二 分类及特点 1 交流接触器：交流接触器线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。 2 直流接触器：直流接触器线圈通以直流电流，主触点接通、切断直流主电路。 三 主要技术参数：线圈电压、主触点额定电流、主触点额定电压、辅助触点额定电流、辅 助触点对数、接触器极数以及接触器的机械寿命和电寿命等。 四 选择原则： 1 接触器的使用类别应与负载性质相一致，控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负 载则选用直流接触器。 2 主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。 3 主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。 4 接触器主触点的额完工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、

5、操作频率等） 能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变。 5 吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压 85及以上时应 能可靠地吸合。 6 主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要。第三节 继电器 一 继电器特性及其分类 1 原理：主要用于控制与保护电路中作信号转换用。具有输入电路（又称感应元件）和输 出电路（又称执行元件） ，当感应元件中的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到 某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路。 2 分类：常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温 度、压力、计数、频率继电

6、器等等。 3 特性：继电特性曲线。 4 参数：返回系数、吸合时间、释放时间。 二 电压、电流继电器 过电流继电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器。 三 中间继电器与固态继电器 1 中间继电器：当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间 继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用；当其他继电器或接触器触点 数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。 2 固态继电器：由固体半导体元件组成的无触点开关器件；4 端有源器件； 四 时间继电器 1 原理：感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。 2 按延时方式分类：通电延时型、断

7、电延时型和带瞬动触点的通电（或断电）延时型继电 器。 3 按工作原理分类：空气阻尼式、电动式和电子式等。 4触点类型：常开延时闭合触点、常闭延时断开触点、常开延时断开触点和常闭延时闭合触 点 4 类。 五 热继电器 1 定义：专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，以防止电动机过热而烧毁的 保护电器。 2 组成：双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置及手动复位装置等组 成。43 原理 4 参数：热继电器额定电流、相数、热元件额定电流、整定电流及调节范围等。 六 速度继电器 1 作用：用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反接制动转速过零时，自动切除反 相序电源。 2 组成

8、：转子、圆环（笼型空心绕组）和触点三部分组成。 3 原理第四节 熔断器 一 作用：供电电路和电气设备的短路保护。 二 组成：由熔体和安装熔体的外壳两部分组成。 三 原理：通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量 使熔体某处熔化而切断电路，从而保护了电路和设备。 四 特性：保护特性曲线 五 选择第五节 低压隔离器 一 作用：在电源切除后，将电路与电源明显地隔开，以保障检修人员的安全。 二 类型：低压刀开关、熔断器式刀开关和组合开关三种。 三 刀开关 四 熔断器式刀开关 五 组合开关第六节 低压断路器 一 作用：用来分配电能，不频繁地起动异步电动机，对电源电路及电动机

9、等实行保护。功 能相当于熔断器式断路器与过电流、欠电压、热继电器等的组合。 二 组成：主要由触点和灭弧装置、各种可供选择的脱扣器与操作机构、自由脱扣机构三部 分组成。 三 参数：额定工作电压、壳架额定电流等级、极数、脱扣器类型及额定电流、短路分断能 力等。第七节 主令电器 一 概述 1 定义：用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器。 2 类型：按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器、脚踏开关等。 二 按钮 1 结构组成：常闭触点、常开触点、桥式触点、弹簧、按钮帽。 2 颜色规定 3 结构型式 三 行程开关 1 作用：用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短。 2 分类：

10、按外壳防护形式：开启式、防护式及防尘式； 按动作速度：瞬动和慢动（蠕动） ；5按复位方式：自动复位和非自动复位； 按接线方式：螺钉式、焊接式及插入式； 按操作形式：直杆式（柱塞式） 、直杆滚轮式（滚轮柱塞式） 、转臂式、方向式、叉式、铰 链杠杆式等； 按用途：一般用途行程开关、起重设备用行程开关及微动开关等。 四 接近开关 1 原理：非接触式的检测装置，当运动着的物体接近它到一定距离时，它就能发出信号， 从而进行相应的操作。 2 分类：高频振荡型、霍尔效应型、电容型、超声波型等。 3 参数：动作距离、重复精度、操作频率及复位行程等。 五 光电开关 1 原理：通过光的发射和接收实现非接触式位置检

11、测装置。 2 分类：对射式和反射式。 六 凸轮控制器 1 作用：用于起重设备和其他电力拖动装置，以控制电动机的起动、正反转、调速和制动。2 结构组成：主要由手柄、定位机构、转轴、凸轮和触点组成。 3 原理：转动手柄时，转轴带动凸轮一起转动，转到某一位置时，凸轮顶动滚子，克服弹 簧压力使动触点顺时针方向转动，脱离静触点而分断电路。在转轴上叠装不同形状的凸轮， 可以使若干个触点组按规定的顺序接通或分断。 七 主令控制器 1 作用：由主令控制器的触点来控制接触器，再由接触器来控制电动机。 2 结构组成：与凸轮控制器相似，与控制屏相配合。 八 万能转换开关 1 作用及原理：由多组相同结构的触点组件叠装

12、而成的多回路控制电器，借助于不同形状 的凸轮使其触点按一定的次序接通和分断，它能转换多种和多数量的电气控制电路。 2 转换开关定位特征 3 转换开关接线图第二章第二章 电气图及电气控制基本控制电路电气图及电气控制基本控制电路 【课时安排】 2.1 电气图的基本知识 25 分钟 2.2 电气图纸规范 25 分钟 2.3 三相异步电动机基本控制电路 2 学时 2.4 双速电动机高低速控制电路 25 分钟 2.5 液压系统的电气控制 25 分钟 2.6 控制电路的其他基本环节 1 学时总计 5 学时 【掌握内容】 1. 电器图形符号与文字符号，电气图的基本知识 2. 三相异步电动机起动、停止控制电路

13、；正、反转控制电路；制动控制电路；点动、联锁、 多点控制等基本控制电路环节 3. 多速电动机控制电路 【了解内容】61. 电气图纸相关规范 2. 液压系统电气控制技术 【教学目标】 1. 掌握电气控制电路图的相关知识 2. 掌握三相异步电动机的基本控制电路环节 【教学手段】课堂讲授，辅以多媒体电子课件 【教学过程】 第一节 电气图的基本知识 一 概述 1 电气图：用电气图形符号绘制的图。是电工领域中最主要的提供信息方式，它提供的信 息内容可以是功能、位置、设备制造及接线等。 2 电气图的类型：系统图与框图、电路图、接线图与接线表、功能表图、逻辑图、位置图 等。根据其所表达信息的类型和表达方式而

14、确定。 3 电气控制系统图：根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画 法绘制，表达设备电气控制系统的组成结构，工作原理及安装、调试、维修等技术要求的 工程图。 4 电气控制系统图种类：电路图（电气原理图） 、电气接线图、电器元件布置图。 二 电气图形符号与文字符号 1 电气图形符号：由符号要素、限定符号、一般符号以及常用的非电操作控制的动作符号 （如机械控制符号等） ，根据不同的具体器件情况组合而成。 2 电气文字符号：分为基本文字符号和辅助文字符号。基本文字符号有单字母符号和双字 母符号。单字母符号表示电气设备、装置和元器件的大类；双字母符号由一个表示大类的 单字母与另一

15、表示器件某些特性的字母组成。辅助文字符号用来进一步表示电气设备、装 置和元器件的功能、状态和特征。 3 常用电气图形符号与文字符号示例。 三 电气原理图 1 形式与作用：根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式绘制的。不按电 器元件实际布置绘制，而是根据电器元件在电路中所起的作用画在不同的部位上，用于分 析研究系统的组成和工作原理，并为寻找电气故障提供帮助，同时也是编制电气接线图的 依据。 2 组成： 主电路：设备的驱动电路，包括从电源到用电设备的电路，是强电流通过的部分。 控制电路：由按钮、接触器和继电器的线圈、各种电器的常开、常闭触点等组合构成的控 制逻辑电路，实现所需要的控制功能，是弱电流通过的部分。 辅助信号指示电路。 保护电路。 3 绘制方法 水平布置时，电源线垂直画，其他电路水平画，控制电路中的耗能元件（如接触器的线圈） 画在电路的最右端。 垂直布置时，电源线水平画，其他电路垂直画，控制电路的耗能元件画在电路的最下端。 主电路采用粗实线。 控制电路和其他辅助的信号指示及保护电路采用细实线。 所有电器元件不画出实际的