电气工程及其自动化plc课件

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1、电气控制与 可编程控制器,制作：河北科技大学电气信息学院 甄 然,绪 论,1.本课程性质 “电气控制”是一门实践性较强专业课，它在生产过程、科学研究及其他各个领域被广泛应用。主要内容是以电动机或其他执行电器为控制对象介绍继电接触器控制系统工作原理、典型机械的电气控制线路以及电气控制系统的设计方法。当前PLC控制系统应用十分普遍，已经成为实现工业自动化的主要手段，是教学重点。但是，继电接触器控制仍是机械设备最常用的控制方式，而且PLC是计算机技术与继电接触器控制技术相结合的产物，因此继电接触器控制是学习的基础。,2.本课程基本任务,熟悉常用控制电器的结构、原理、用途及型号，达到正确使用和选用的目

2、的。 熟练掌握电气控制线路的基本环节，具有对一般电气控制线路独立分析的能力。 熟悉典型生产设备电气控制系统，并具有从事电器设备安装、调试、维修和管理等知识。 掌握PLC的基本原理及编程方法，能够根据工艺过程和控制要求进行系统设计和编写应用程序。 具有设计和改进一般机械设备电气控制线路的基本能力。,对先进自动控制装置提出设想： 把计算机的功能完善、通用、灵活等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置。把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向对象的语言编程。,工业控制计算机 继电器控制系统 先进控制装置,第一篇 电气控制,目 录

3、 1.常用电磁式低压电器 2.常用其他低压电器 3.电子电器 4.电气控制安全等级及安全继电器(自学) 5.继电接触式控制系统 6.电气控制在生产中的应用,第一章 常用电磁式低压电器,本章主要是介绍常用低压电器的结构、工作原理、型号规格及用途。 1.1 概述 1.2 电磁机构原理 1.3 电接触及灭弧工作原理 1.4 电磁式接触器 1.5 电磁式继电器,1.1 概述,什么是电器？,电器是一种能根据外界信号,自动或手动接通和断开电路，从而断续或连续地改变电路参数或状态，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节用的电气元件或设备。,1.1.2 电器的分类,控制电器：用于各种控制电路和控制

4、系统的电器。 主令电器：用于自动控制系统中发送控制指令的电器。 保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。 配电电器：用于电能的输送和分配的电器。 执行电器：用于完成某种动作或传动功能的电器。,低压电器的分类,低压 电器,配电 电器,控制 电器,开关 熔断器 ,接触器 继电器 起动器 ,时间继电器 热继电器 ,电力拖动自动控制系统常用电器,1.2 电磁机构原理,1.电磁式电器组成,触头系统：主触头、辅助触头 常开触头（动合触头） 常闭触头（动断触头） 电磁机构：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧 灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧,1.2 电磁机构原理,1.电磁式电器组成,电磁机构,触点系统,灭弧装置

5、,1.2.1 电磁机构,1.电磁机构由吸引线圈、铁芯和衔铁组成。,1铁芯 2线圈 3衔铁 4静触点 5动触点 6触点弹簧 7释放弹簧,图1-1 电磁式电器工作原理示意图,线圈,衔铁,铁芯,1.2.2 触头系统通过触头的开合控制电路通断。 类型,点接触,线接触,材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银质材料制成,面接触,1.3 电接触及灭弧工作原理,1.3.1 电接触 触点是电磁式电器的执行部件，电器就是通过触点 的动作来分合被控制电路的。 触点的分类： 按触点的运动情况：动触点和静触点 按触点的职能分：主触点和辅助触点 按触点的状态可分为：常开触点和常闭触点,1.3.2 灭弧工作原理,电

6、弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色的光柱，即电弧。 电弧的危害： 延长了切断故障的时间； 高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏； 形成飞弧造成电源短路事故。,1.3 灭弧系统,1. 电动力吹弧,常用的灭弧装置,图1-4 电动力灭弧示意图 1 静触点 2 动触点,3. 磁吹灭弧,2. 栅片灭弧,1.4 电磁式接触器,定义：,接触器是用于远距离频繁地接通和分断主电路或大容量控制电路，主要用于控制电动机，也可用于控制其他电力负载。,CJX系列接触器,1.4.1 电磁式接触器分类,按工作原理可以分为：电磁式、气动式、 液压式. 按主触头所在动力回路的电流

7、种类分： 交流、 直流. 按主触头对数分： 单极（一对主触头）、多极（二至四对主触头）. 按电磁线圈回路（通常叫做控制回路）的电流种类分： 交流操作 、 直流操作. 按主回路电压等级分： 低压 、 高压. 按铁心结构形式分：转动式（或称角移式）和直动式.,1.4.2 接触器结构和工作原理,交流接触器结构图,灭弧装置,1.结构,2工作原理,线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动，需加短路环。,短路环减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。,1.4.3 接触器的技术参数及型号含义,常闭辅助触点,线圈,KM,主触点,KM,常开辅助触点,接触器的符号,

8、接触器的主要技术指标,接触器型号含义,1.交流,2.直流,根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型； 接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压； 吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致； 额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。,1.4.4 接触器的使用选择原则,常用的接触器使用类别及典型用途如下表：,型号含义,1.交流,2.直流,1.4.4 接触器的选用,1.接触器的类型选择： 根据接触器所控制负载的轻重和负载电流的类型。 2.额定电压的选择 接触器的额定电压不小于负载回路的电压。 3.额定电流的选择： 一般接触器的额定电流不小于被控回路的额定电流。对于电 动机负载可按

9、经验公式计算： 4.吸引线圈的额定电压： 吸引线圈的额定电压与所接控制电路的电压相一致。,常用的接触器,1.5 电磁式继电器,作用：控制、放大、联锁、保护和调节 分类： 按用途分 ：控制和保护继电器 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、机械式 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力 按动作时间分：瞬时、延时继电器 特点：额定电流不大于5A,1.5.1 作用及分类,继电器继电器特性曲线,继电器特性曲线,继电器的输入- 输出特性曲线如图，当输入量x由零增至x2以前,y为零,到 x2时, y=y1,x再增加y不变。 当x减小到x1时，y继电器释放，y=0，x再减小，y不变。 x2 称为继

10、电器的吸合值，欲使继电器动作，x必须大于此值。 x1 称为继电器的释放值，欲使继电器释放，x必须小于此值。,返回值与动作值之比称为f 。,1、电流继电器,特点：线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。 分类：过电流继电器、欠电流继电器,过电流继电器,欠电流继电器,1.5.2 电磁式电压继电器和电流继电器,结构和符号,结构和符号,动作电流q ：使电流继电器开始动作所需的电流值； 返回电流f ：电流继电器动作后返回原状态时的电流值； 返回系数f ：返回值与动作值之比，ff /q 。,主要技术指标：,特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细 分类：过电压继电器和欠电压继电器 结构原理：与电流继电器类

11、似,2、电压继电器,1、调节释放弹簧的松紧程度：释放弹簧调的越紧，返回系数K越大。（ X1,X2同时增大） 2、改变非磁性垫片的厚度：非磁性垫片越厚，X1增大，使返回系数K增大；反之X1 减小，K 也减小，而X2不变。 3、改变初始气隙的大小：初始气隙越大，则吸合电流越大，即X2越大。而释放时X1不变，引起返回系数K值减小；反之X2减小， k 增大。,返回系数的调节,1.5.3 继电器-时间继电器,作用：按整定时间长短通断电路。 分类： 按构成原理分：电磁式 电动式 空气阻尼式 晶体管式 数字式 按延时方式分：通电延时型 断电延时型,(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h

12、),线圈一般符号(b) 通电延时线圈 (c) 断电延时线圈 (d) 通电延时闭合常开触点 (e)通电延时断开常触点（f）断电延时断开常开触点 （g）断电延时闭合常闭触点（h）瞬动触点,符号,线圈一般符号,通电延时线圈,断电延时线圈,通电延时闭合常开触点,通电延时断开常闭触点,通电延时断开常闭触点,断电延时闭合常闭触点,瞬动触点,1.5.4 继电器-中间断电器,中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。,小结：继电器与接触器的异同,接通或分断电路是继电器的基本功能，就这一点来说，它与接触器相同，但它们之间又有许多不同之处： 1.继电器可以对各种物理量做出反应，而接触器只有在一定电压信号下动作。 2.继电器是用来切换小电流电路的，而接触器是用来控制大电流电路的，因此继电器无灭弧装置。接触器则有灭弧装置。 3.继电器的控制触点数量较多。 4.继电器除用于电路控制、信号转换外，还广泛用于各电量与非电量的保护上。,作业,1-1 常用的熄弧方法有哪些？ 1-2 常用的灭弧装置有哪些？ 1-3 什么是继电器的返回系数？欲提高电压（电流）继电器的返回系数可采取哪些措施？ 1-4 时间继电器和中间继电器在电路中起什么作用？ 1-5 单相交流电磁机构为何要设置短路环？它的作用是什么？,谢谢!,