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1、承德石油高等专科学校电气与电子系12345继电器-接触器控制系统PLC软硬件组成及工作原理S7-200系列PLC系统特性及硬件构成S7-200系列PLC的编程语言及程序结构 S7-200系列PLC基本指令系统及应用继电器-接触器控制是一门重要的控制 技术，尤其在工业电气自动化、电力拖动 等控制领域中应用得十分广泛。在自动化生产线、各种功能的机械手 和机床等设备的自动控制过程中大多以电 动机作为动力。其中以各种有触点的继电 器、接触器、行程开关等自动控制电器组 成的控制线路称为继电接触器控制方式。 常用低压电器 电气控制系统图的绘制 基本控制线路 常用低压电器继电器4其他低压电器51主令电器2低
2、压电器基本知识1 1接触器3低压电器基本知识电器定义：电器就是一种能控制电的工具。1低压电器是指工作在交流电压 1200V 、直流 电压 1500V 以下的各种电器。生产机械上大多用低压电器。1. 低压电器的分类2. 低压电器的作用3. 低压电器的基本结构低压电器的分类低压电器种类繁多，按其结构、用途及所控制对象的不同，可以有不同的分类方式。1. 1.按用途和控制对象不同分类按用途和控制对象不同分类 2. 2.按操作方式不同分类按操作方式不同分类 3. 3.按工作原理不同分类按工作原理不同分类 1. 1.按用途和控制对象不同分类按用途和控制对象不同分类 按用途和控制对象不同，可将低压电器分为配
3、电电器 和控制电器。 用于电能的输送和分配的电 器称为低压配电电器，这类 电器包括刀开关、转换开关 、空气断路器和熔断器等。 用于各种控制电路和控制系 统的电器称为控制电器，这 类电器包括接触器、起动器 和各种控制继电器等。2.2.按操作方式不同分类按操作方式不同分类 按操作方式不同，可将低压电器分为自动电器和手动电器。 通过电器本身参数变化或外来信号（如电、磁、光、 热等）自动完成接通、分断、起动、反向和停止等动 作的电器称为自动电器。常用的自动电器有接触器、 继电器等。 通过人力直接操作来完成接通、分断、起动、反向 和停止等动作的电器称为手动电器。常用的手动电 器有刀开关、转换开关和主令电
4、器等。 3.3.按工作原理不同分类按工作原理不同分类按工作原理可分为电磁式电器和非电量控制电器 非电量控制电器的工作是靠外力或某种非电量的变化而 动作的电器，如行程开关、速度继电器等。 电磁式电器是依据电磁感应原理来工作的电器，如接触 器、各类电磁式继电器等。低压电器的作用控制作用 保护作用 测量作用 调节作用 指示作用 转换作用 低压电器的基本结构电磁式低压电器大都有三个主要组成部分，即：感测部 分电磁机构和执行部分触头系统。 电磁机构的主要作用是将电磁能量转换成机械能量，带动触头动作，从而完成接通或分断电路的功能。电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁 3 个基本部分组成。常用的电磁机构如图所示，
5、可分为 3 种形式。 1 电磁机构2. 直流电磁铁和交流电磁铁 按吸引线圈所通电流性质的不同，电磁铁可分为直流电 磁铁和交流电磁铁。 直流电磁铁由于通入的是直流电，其铁心不发热，只 有线圈发热，因此线圈与铁心接触以利散热，线圈做成 无骨架、高而薄的瘦高型，以改善线圈自身散热。铁心 和衔铁由软钢和工程纯铁制成。交流电磁铁由于通入的是交流电，铁心中存在磁滞损 耗和涡流损耗，线圈和铁心都发热，所以交流电磁铁的 吸引线圈有骨架，使铁心与线圈隔离并将线圈制成短而 厚的矮胖形，以利于铁心和线圈的散热。铁心用硅钢片 叠加而成，以减小涡流。 3 触头系统 触头是电器的执行部分，起接通和分断电路的作用。触头主要
6、有两种结构形式：桥式触头和指形触头，具体 如下图所示。 4. 灭弧装置 在大气中分断电路时，电场的存在使触头表面的大量电子溢出从而产生电弧。电弧一经产生，就会产生大 量热能。电弧的存在既烧蚀触头金属表面，降低电器的 使用寿命，又延长了电路的分断时间，所以必须迅速把 电弧熄灭。常用的灭弧方法： 金属栅片灭弧 电动力灭弧磁吹灭弧主令电器2主令电器是一种专门发布命令、直接或通过电磁式电器间接作用于控制电路的电器。常用来控制电力拖动 系统中电动机的起动、停车、调速及制动等。 控制按钮 行程开关 接近开关 万能转换开关 光电开关 控制按钮 控制按钮由按钮帽 1 、复位弹簧 2 、桥式触头 3 、4 、5
7、 和外壳等组成，通常做成复合式，即具有动合触点和动断触 点，其结构示意图见下图所示。 控制铵钮的种类很 多，指示灯式按钮 内可装入信号灯显 示信号；紧急式按 钮装有蘑菇形帽， 以便于紧急操作； 旋钮式按钮用于扭 动旋钮来进行操作 。 常见按钮的外 形如下图所示： 控制按钮的电气符号 符号要求识记行程开关 行程开关又称位置开关或限位开关。它的作用与按钮相同，只是其触点的动作不是靠手动操作，而是利用 生产机械某些运动部件上的挡铁碰撞其滚轮使触头动作 来实现接通或分断电路的。 行程开关的 结构分为 3 个部分：操 作机构、触 头系统和外 壳，行程开 关的外形及 结构如图所 示。 符号要求识记接近开关
8、 接近式位置开关是一种非接触式的位置开关，简称接近开 关。它由感应头、高频振荡器、放大器和外壳组成。当运动部 件与接近开关的感应头接近时，就使其输出一个电信号。 接近开关包括电感式和电容式两种。接近开关的外形如下图所示：万能转换开关 万能转换开关是一种多档式，控制多回路的主令电器，一般可作为多种配电装置的远距离控制，也可作为 电压表、电流表的换相开关，还可作为小容量电动机的 起动、制动、调速及正反向转换的控制。其触头档数多 、换接线路多、用途广泛，故有“万能”之称。光电开关 n 定义：光电开关又称为无接触检测和控制开关。n 它是利用物质对光束的遮蔽、吸收或反射等作用，对 物体的位置、形状、标志
9、、符号等进行检测。 n 组成：一般是由投光器和受光器组成，光传感系统根 据需要，有的是投光器和受光器互相分离（对射式） ；有的是投光器和受光器组成一体（反射式）。 光电开关的选择 n （1）外形结构 方型、圆柱型、槽型等。n （2）检出方式 扩散反射式、镜片反射式、对射式、沟型等。n （3）检测距离 几厘米几十米。n （4）电源 直流、交流。n （5）输出形式 NPN、PNP、继电器等。n （6）输出状态 常开、常闭、一常开一常闭等。接触器3接触器主要用于频繁接通或分断交、直流主电路和大容量的控制电路，可远距离操作，配合继电器可以实现定 时操作，联锁控制及各种定量控制和失压及欠压保护。分类:
10、交流接触器、直流接触器。接触器的结构及工作原理 交流接触器主要由电磁机构（包括电磁线圈 1 、铁心 2 和衔铁 3 ）、 触头系统（主触头 4 和辅助触头 5 ）、灭弧装置（图中未画出）及其他部分组成。 如右图所示，当接触器线圈 1 通电后， 在铁心 2 中产生磁通及电磁吸力。此电磁吸力克服弹簧反力使得衔 铁 3 吸合，带动触点机构 4 和 5 动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互 锁或接通线路。线圈失电或线圈两端 电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧 反力，使得衔铁释放，触点机构复位 ，断开线路或解除互锁。 接触器的主要参数接触器的主要技术参数有极数和电流种类、额定工作电压 、额定工作电流（或额
11、定控制功率）、线圈额定电压、线圈 的起动功率和吸持功率、额定通断能力、允许操作频率、机 械寿命和电寿命、使用类别等。接触器的电气符号接触器的选择（1）接触器的类型 根据电路中负载电流的种类进行选择。交流负载应选用交流接触器，直流负载应选择直流接触器。（2）额定工作电压 接触器的额定工作电压应等于或大于负载的额定电压。（3）额定工作电流 被选用的接触器的额定工作电流应不小于负载电路的额定电流。（4）线圈工作电压和辅助触头容量 如果控制线路比较简单，所用接触器的数量较少，则交流接触器的线圈电压一般直接选用380V或220V。如果控制线路比较复杂，使用的电器又比较多，为了安全起见，线圈额定电压可选低
12、一些。继电器4定义：继电器是根据一定的信号（如电流、电压、时间和速 度等物理量）的变化来接通或分断小电流电路和电器的自动 控制电器。与接触器的区别: 接触器：一般用于主回路中，控制大电流电路，主触点额 定电流一般不小于5A，需加灭弧装置。其次，接触器一般只能对电压的变化作出反应，而各种继电器可以在相应的各种电量 或非电量作用下动作。 继电器：一般用于控制回路中,控制小电流电路,触点额定电 流一般不大于5A,所以不加灭弧装置。继电器分类n用途分：控制继电器、保护继电器。 n原理分：电磁式、感应式、热继电器、机 械式、电动式和电子式等。 n参数分：电流、电压、时间、速度、压力 等 。 n动作时间分
13、：瞬时、延时。 n输出形式分：有触点、无触点。电磁式继电器 定义：电磁式继电器是以电磁力为驱动力的继电器，是自动控制电路中用得最多的一种继电器。组成 ：继电器一般由感测机构、中间机构和执行 机构三个基本部分组成 。分类：主要可分为电流继电器、电压继电器、中 间继电器。 结构及工作原理低压控制系统中的控制继电器大部分为电磁式结构。下 图为电磁式继电器的典型结构示意图。 电磁式继电器由电磁机构和触头系统两个主要部 分组成。电磁机构由线圈 1 、铁心 2 、衔铁 7 组成。触头系统由于其触点都接在控制电路中，且电流小，故不装设灭弧装置。 电流继电器 电流继电器主要用于过载及短路保护。电流继电器反映的
14、是电流信号，常用的电流继电器有欠电流继电器和过 电流继电器两种。(1) 欠电流继电器用于欠电流保护，在电路正常工作时，欠电流继电器的衔铁是吸合的， 其动合触点闭合，动断触点断开。 只有当电流降 低到某一整定值时，衔铁释放，控制电路失电，从而控制接触器及时 分断电路。(2) 过电流继电器在电路正常工作时不动作，整定范围通常为额定电流 的 1.1 3.5 倍。当被保护线路的电流高于额定值，并达到过电流继电器的整定值时，衔铁吸合，触点机构动作，控制电路失电，从而控制接 触器及时分断电路，对电路起过流保护作用。 电压继电器 电压继电器反映的是电压信号。它的线圈并联在被测电路的两端 ，所以匝数多、导线细
15、、阻抗大。 电压继电器用于电力拖动系统的电压保护和控制。其线圈并联 接入主电路，感测主电路的电压；触点接于控制电路，为执行元件 。 按吸合电压的大小，电压继电器可分为过电压继电器和欠电压 继电器。 (1) 过电压继电器用于线路的过电压保护,当被保护的电路电压 正常时衔铁不动作，当被保护电路的电压高于额定值，达到过 电压继电器的整定值时，衔铁吸合，触点机构动作，控制电路 失电，控制接触器及时分断被保护电路。 (2) 欠电压继电器用于电路的欠电压保护，其释放整定值为电 路额定电压的 0.1 0.6 倍。当被保护电路电压正常时衔铁可靠 吸合，当被保护电路电压降至欠电压继电器的释放整定值时衔 铁释放，
16、触点机构复位，控制接触器及时分断被保护电路。 中间继电器 中间继电器实质上是一种电压继电器。它的特点是触点数 目较多，电流容量可增大，起到中间放大 ( 触点数目和电流容量 ) 的作用。 继电器的电气符号 电磁继电器的参数 n（1）灵敏度 n（2）额定电压和额定电流 n（3）吸合电压或吸合电流 n（4）释放电压或释放电流 n（5）返回系数 n（6）吸合时间和释放时间 n（7）整定值电磁继电器的选择n （1）先了解必要的条件，控制电路的电源电压，能提供的最大电流；被控制电路中的电压和电流；被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。n （2）确定使用条件后，可查找相关资料，确定需要继电器的型号和规格。n （3）注意控制柜的容积，若用于一般用途，除考虑控制柜容积外，小型继电器主要考虑安装布局。n （4）要注意交流与直流之分。时间继电器 在自动控制系统中，有时需要继电器得到信号后不立 即动作，而是要顺延一段时间后再动作并输出控制信号 ，以达
