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1、电气控制与PLC基础控制工程系 于金鹏1电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏电气控制与PLC基础 电气控制技术 PLC基础（ROCKWELL AB）2电 气 控 制 技 术3电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏目录 绪 论 第一章 继电接触逻辑控制基础 w 1-1 电器的基本知识 w 1-2 开关电器 w 1-3 熔断器 w 1-4 主令电器 w 1-5 接触器 w 1-6 继电器w 第一章 作业 绪论4电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏绪 论一、本课程的内容以电动机或其它执行电器（如电磁阀）为控制对象，介绍电气控制的基本原理，典型电路及
2、设计方法。 电气控制包括：w 断续控制（开关量）本课程介绍w 连续控制（模拟量）其它课程介绍 电气控制技术应用范围广泛是基础性技术，在生产、 流通、消费乃至科研、军事等领域都有应用。绪论5电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏控制方式举例：电冰箱的自动恒温控制1、断续控制 右上图为控制电路 右下图为电冰箱温度变 化曲线和压缩机电动机 的运行情况 系统特点：w 结构简单，成本低w 频繁开停机，能耗大温控器 K电源电动机G M绪论6电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏电 源变频器温度传感器电 动 机01P PN0tt2、 连续控制v 右上图为控制电路，v 右下图为
3、电冰箱温度变化曲线和压缩机电动机的运行情况。系统特点：结构复杂，成本高运行平稳，能耗低绪论7电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏二、本课程的组成 第一部分 继电器控制技术属于传统电气控制技术，目前在简单控制系统大量使用 第二部分 可编程序控制器原理及应用属于现代电气控制技术，发展迅速，目前在复杂控制系统广泛使用绪论8电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏三、本课程的教材及选讲内容 工厂电气控制技术（第三版），机械工业 出版社，方承远主编。w 第一章 继电接触逻辑控制基础 w 第九章 电气控制装置设计基础 w 第二章 PLC的组成和工作原理 w 第三章 PLC的
4、编程语言和指令系统 w Rockwell AB PLC的应用实例 注：“可编程序控制器原理及应用”部分主要讲解 Rockwell的PLC绪论9电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏四、学习本课程的意义1、面向企业电气工程师基本技能培养w 本课程的前几章内容是电工培训、电工技能大赛的基本内容 ，作为未来的电气工程师必须掌握。 w 自动化专业=工业自动化w 学习目标：优秀 2、面向未来针对未来不确定性的知识储备w 加强基础、拓宽知识面是现代高等教育的一大趋势w 现代学科发展的趋势是既高度分化又高度融合 w 成为某一个行业的“专家”容易，成为“大家”很难w 只有在多个相关领域内成为专
5、家，才有可能成为“大家”w 学习目标：合格绪论10电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏五、电气控制技术发展概况 第一阶段：从集中传动到分散传动w 机械传动从复杂到简单w 电气传动及控制从简单到复杂。集中传动开始于瓦特的蒸汽机时代 一个车间使用一台蒸汽机提供动力 通过天轴、齿轮和皮带系统将动力 分配到各个纺织机械绪论11电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏蒸汽机天轴纺纱机绪论12电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏蒸汽机天轴织布机绪论13电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏 14电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于
6、 金 鹏 第二阶段：从继电器控制到PC控制w PC(Programmable Controller)是一种以开关量为主要控制对象的工业控制计算机。w 由继电器构成复杂控制系统的可靠性降低。 第三阶段：从单台设备的PC控制到整个生产线的PC控制w 高速线材生产线：三菱A型，3机双环网w 连续铸造生产线：西门子S5-135，分布式结构绪论15电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏第一章 继电接触逻辑控制基础1-1 电器的基本知识一、电器的定义凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的元件统称为电器。16电 气 控 制 技 术常
7、用 低 压 电 器于 金 鹏二、电器的分类（一）按电压等级分1、低压电器(交流1200V，直流1500V)2、高压电器（二）按动作原理分1、手动电器2、自动电器（三）按用途分1、控制电器（控制电路和系统） 接触器、继电器、刀开关和按钮2、主令电器（发送控制指令） 控制按钮、主令开关、行程开关3、执行电器（完成动作或传动） 电磁铁、电磁阀和电磁离合器4、保护电器（保护电路和电气设备） 熔断器、断路器和避雷针（四）按工作原理分1、电磁式电器 电磁原理 交直流接触器 电磁阀2、非电量控制电器 外力或非电物理量 按钮 刀开关 温度继电器17电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏三、电磁
8、式电器是电气控制线路中应用最多的电器，由电磁机构和触头系统组成（一）电磁机构是电磁式电器的感测机构，其作用是将电磁能转化成机械能，带动触头动作，从而完成接通或分断电路。电磁机构的组成：吸引线圈，铁心，衔铁18电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏（二）电磁式电器的吸引特性与反力特性1、吸力特性是指电磁吸力Fat随衔铁与铁心间气隙变化的关系曲线。2、反力特性是指反作用力Fr随衔铁与铁心间气隙变化的关系曲线。19电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏3、返回系数是指释放电压（或电流）与吸合电压（或电流）的比值。V= Ure / Uat 或 I= Ire / Iat
9、0 1 值反映电器的灵敏度， 值越接近于1，则电器的灵敏度越高UUatUre20电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏（三）电器的触头系统和电弧触头系统是电器的执行部分，起接通和分断电路的作用。要求触头具有良好的导电、导热性能，其结构还要考虑到适当的灭弧能力（表面多采用铜，但是容易氧化，增大接触电阻损耗增大，温度上升；小容量电器和继电器多采用银质材料，大容量采用滚动接触结构，多用铜）21电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏 触头结构桥式触头和指形触头 电弧和灭弧在大气中断开电路时被断电路电流过大，触头间 电压超过某一数值（1220v ），产生的电离放 电现象电
10、动力灭弧、磁吹灭弧和窄缝灭弧22电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏1-2 开关电器一、刀开关 作用：w 1、电路隔离w 2、不频繁工作的小 容量电源开关 文字符号：QS 图形符号：右图 操作：手动推进23电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏二、转换开关又称为组合开关 作用：w 1、小容量电源开关。w 2、非频繁操作的电动机起、停开关。 文字符号：QS 图形符号：右图 操作：手动旋转24电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏转换开关的结构转换开关又称组合开关，它的动、静触头分别叠装于数层绝缘壳内，当转动手柄时，每层的动触头随方形转轴一起转动，
11、使动、静触头接通。25电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏三、空气断路器又称为自动开关 作用：w 1、大容量电源开关w 2、电路故障自动保护 文字符号：QF 图形符号：右图 操作：自动、手动分、合 闸，保护自动分闸。 保护功能：过载、短路、 失压时自动脱扣。注：一般断路器符号为右图QF26电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏自动开关的结构和工作原理 自动开关主要由三个基本部 分组成，即触头和灭弧系统 ；各种脱扣器，包括电流脱 扣器、失压脱扣器、热脱扣 器和分励脱扣器；操作机构 和自由脱扣机构。 右图是自动开关工作原理图 。触头闭合后脱扣器将触头锁在合闸位置，
12、发生故障时脱 扣，自动跳闸。27电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏四、漏电保护断路器是一种安全保护电器在线路或设备出现对地漏电或人身触电时 ，迅速自动断开电路，能有效保护人身和 线路安全。 工作原理检测“零序电流”w 正常运行为零，IL=IN，则I0=0w 发生漏电时， ILIN，所测量到的电流 就是漏电电流I00 。当I0大于整定值时 ，断路器自动分闸。 “零序电流”测量，来源于三相电路 的对称分量法。I0=1/3（Ia+Ib+Ic）L NI0M28电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏1-3 熔断器作用：是一种保护电器，主要用于短路保护，串接在电路中文字
13、符号：FU图形符号：右图结构：熔体、外壳组成工作原理：熔体发热熔断， I2Rt，保护特性：反时限特性，同热继电器保护范围：主要用于短路保护。原因：熔断器的制造精度有限，在小电流段，误差很大，但是在大电流段，精度较高，且速度较快。29电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏1-4 主令电器 主令电器是自动控制系统中用于发送控 制指令的电器。 主令电器应用广泛，种类繁多，按其作 用可分为：控制按纽、行程开关、接近 开关、手动开关、万能转换开关、主令 控制器等。 本节仅介绍几种常用的主令电器。30电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏一、控制按纽 作用：用于手动发出控制
14、信号。脉冲信号。 文字符号：SB 图形符号：下图31电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏控制按纽的结构：由按纽帽、复位弹簧 、桥式触头和外壳组成， 通常做成复合式，即具有 常开触头和常闭触头。（ 红色停住，绿色启动）注意复位弹簧的作用： 使按纽发出脉冲信号32电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏二、位置开关包括行程开关和接近开关 行程开关又称为限位开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。用于控制生产机械的运动方向、行程大小或位置保护。文字符号：SQ图形符号：右图注意：带复位弹簧，一般应视为脉冲信号。33电 气 控 制 技 术常 用
15、 低 压 电 器于 金 鹏行程开关的结构由操作机构、触头 系统和外壳组成。外形图见右图34电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏接近开关 又称无触点开关能代替行程开关，还能用于计数、测速 、检测零件尺寸等35电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏三、手动开关 作用：用于手动发出 控制信号。电平信号 。 文字符号：SA 图形符号：右图 结构：两挡式、单回 路结构，无复位弹簧 。36电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏四、万能转换开关 作用：用于手动发出 控制信号。电平信号 。 文字符号：SA 图形符号：右图 结构：多挡式、多回 路结构，无复位弹簧 。 特点：用途广泛。万能转换开关的图形符号37电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏万能转换开关结构示意图38电 气 控 制 技 术常 用 低 压 电 器于 金 鹏主令控制器和凸轮控制器 主令控制器用来频繁的按照预定顺序切 换多个控制电路，对起重机、轧钢机控 制。图见课本1-28
