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1、7.1 概述 7.2 常用低压电器 7.3 异步电动机继电接触器控制电路 7.4 PLC的结构和工作原理 7.5 PLC的程序设计基础 7.6 PLC应用举例,第一节 概述,电器：对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护作用，在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用广泛,可编程序控制器（PLC）是计算机技术与继电器、接触器控制技术相结合的产物，其输入、输出与低压电器密切相关。,电器元件本身朝着新的领域扩展,电器元件性能提高 新型电器元件产生 机、电、仪一体化电器元件实现 电器元件应用范围扩展,有些电器元件有其特殊性,以继电器、接触器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位,掌
2、握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术必需的基础,PLC定义：可编程控制器是一种数字运算的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备都应按易于与工业控制器系统联成一个整体和易于扩充其功能的原则进行设计。,第二节 常用低压电器 一、电器元件的分类：,按工作电压等级分类: 高压电器：AC1200V、DC1500V及以上电路中的电器。 低压电器：AC1200V、DC1500V以下电路中的电器。 按动作原理分类：
3、 手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器。 自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。 按用途分类： 控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。 配电电器：用于电能的输送和分配的电器。 主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。 保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。 执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器。,1、开关,用来接通或断开电路的电器叫开关，开关有刀开关，按钮、行程开关和组合开关等。,a）刀开关 b）组合开关,d) 按钮剖面图,按钮常用于接通和断开控制电路。,按钮的外形图和结构如图所示。,按钮开关的外形和符号,c) 按钮开关外形,行程开关： 用于检测工作机械的位
4、置，发出命令以控制其运动方向或行程长短的控制电器。 机械结构的接触式有触点行程开关： 移动物体碰撞行程开关的操动头，使行程开关的常开触点接通和常闭触点分断。,2、交流接触器,电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种低压自动控制电器，用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。,1-主触点 2-常闭辅助触点 3-常开辅助触点 4-动铁心 5-线圈 6-静铁心 7-灭弧罩 8-弹簧,电磁接触器结构示意图,电磁机构：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作.,触点：接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。,灭弧装置：熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。,其它：包括
5、释放弹簧机构、支架与底座等。,动铁心（衔铁） 静铁心 电磁线圈,按所控制电路 主触点 辅助触点 按原始状态 常开触点 常闭触点,灭弧罩 灭弧栅 磁吹灭弧装置,接触器根据电磁原理工作： 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释放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。,电磁接触器工作原理,接触器分类： 交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。 直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。 接触器的触点分类： 接触器的触点有主触点和
6、辅助触点之分。主触点能通过较大电流，接在电动机的主电路中，较大容量的主触点通常都有灭弧装置。辅助触点只能通过较小的电流，只接在控制电路中。一般主触点都是常开的，有三对或四对，辅助触点有常开的也有常闭的，它的数目多少不等。 在选用接触器时，应注意线圈的额定电压、触点的额定电流以及触点的数量。,3、 继电器,用于控制与保护电路中作信号转换用的电器。具有输入电路（感应元件）和输出电路（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。继电器用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。,常用继电器：电流继电器、电压继电器、中
7、间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器等。,中间继电器： 本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。 触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。 小容量的接触器： 电动机额定电流不超过5A的电气控制系统，可代替接触器来控制。 中间继电器的作用： 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。 触点数量较多，能够将一个输入信号变成多个输出信号。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。,图7-3 中间继电器示意图,时间继电器： 继电器感应元件接受外界信号后，经过设定
8、的延时时间才使执行部分动作的继电器。 类型：通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电）延时 触点：常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、常闭延时闭合 分类： 空气阻尼式： 电动式： 电子式：,热继电器： 专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，防止电动机过热而烧毁的保护电器。,热继电器结构图,组成及工作原理： 由双金属片、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。 双金属片为温度检测元件，由两种膨胀系数不同的金属片压焊而成，它被加热元件加热后，因两层金属片伸长率不同而弯曲。 加热元件串接在电动机定子绕组中，电动机正常运行时，热元件产生的热量不会使触点系统动作；当
9、电动机过载，流过热元件的电流加大，经过一定的时间，热元件产生的热量使双金属片的弯曲程度超过一定值，通过导板推动热继电器的触点动作（常开触点闭合，常闭触点断开）。 通常用其常闭触点与接触器线圈电路串联，切断接触器线圈电流，使电动机主电路失电。 故障排除后，手动复位热继电器触点可以重新接通控制电路。,6、 熔断器,用于供电线路和电气设备的短路保护的保护电器。结构简单、使用方便、价格低廉。 熔体：熔断器的核心，通常用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料制成，新型的熔体通常设计成灭弧栅状和具有变截面片状结构。当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
10、而切断电路，从而保护了电路和设备。 外壳：安装熔体。,熔断器的保护特性（安秒）曲线,流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。 熔体的额定电流IfN是熔体长期工作而不致熔断的电流。,结构形式： 插入式 螺旋式 有填料密封管式 无填料密封管式,第三节 异步电动机继电接触器控制电路,(a)开关直接控制 熔断器FU：短路保护 开关Q：闸刀开关、铁壳开关等。 Q选电动机保护用断路器，可实现过载保护，可不用熔断器FU。 适用于不频繁起动的小容量电动机，不能远距离、自动控制。,1、直接起动控制电路,一、起动、停止控制电路,(b)按钮、接触器控制 熔断器FU：短路保护 开关Q：分断电源（同上）。 热继电器FR
11、：过载保护 合Q，按下SB2，KM线圈得电，主触点闭合，电动机通电起动；自锁触点KM闭合，松开SB2，KM线圈继续得电，保证电动机工作。 按SB1，KM线圈断电，主触点断开，电动机停止，辅助触点断开解除自锁。 失压、欠压保护：意外断电或电源电压跌落太大时，接触器释放，自锁解除。 电源电压恢复正常后，电动机不会自动投入工作。,2、降压起动控制电路：,星-三角变换减压起动：全压工作时为三角形接法的电动机，起动时将其定子绕组接成星形，降低电动机的绕组相电压，进而限制起动电流。当反映起动过程结束的定时器发出指令时再将电动机的定子绕组改接成三角形接法实现全压工作。 定子串电阻或电抗器减压起动：电动机起动
12、时在三相定子电路中串接电阻可降低绕组电压，以限制起动电流；起动后再将电阻短路，电动机即可在全压下运行。这种起动方式由于不受电动机接线方式的限制，设备简单，因而得到广泛应用。在机械设备做点动调整时也常采用这种限流方法以减轻对电网的冲击。 自耦变压器减压起动 延边三角形减压起动,星-三角变换减压起动控制电路：KM1、KM2、KM3、KT,主电路(a)：KM2与KM3的主触点同时闭合，会造成电源短路，控制电路 必须能够避免这种情况发生。 控制电路(b) ：时间继电器KT的延时动断触点和延时动合触点似乎不会使 KM3和KM2的线圈同时得电，但是，接触器的吸合时间和 释放时间的离散性使得电路的工作状态存
13、在不确定性。,控制电路(b)不确定性 ： 存在电磁时间常数和机械时间常数，继电器和接触器从线圈得电或失电到触点完成动作需要时间，即吸合时间和释放时间（继电器：十几到几十ms，接触器：几十到数百ms）。 假设KM2吸合时间是15ms，KM3释放时间是25ms，时间继电器KT的延时动断触点和延时动合触点同时动作，星-三角变换时，KM3和KM2的主触点有约10ms的时间同时接通。,控制电路(c) ：改进控制电路(b)，避免短路，节约电能 将KM3的动断辅助触点串联在KM2的线圈控制电路中，只有当KM3的衔铁及触点释放完毕（动断辅助触点接通）后才允许KM2得电。 将KM2的动断辅助触点串联在KM3的线
14、圈控制电路中，只有当KM2的衔铁及触点释放完毕（动断辅助触点接通）后才允许KM3得电，保证电路工作可靠。 起动完成后时间继电器KT已无得电的必要，将KM2的动断辅助触点串联在KT的线圈控制电路中， KT断电，节约能源。,二、正、反转控制电路 1、电动机正反转控制电路,定子三相绕组电源任意两相对调，改变定子电源相序，可改变电动机转动方向。,a) 控制电路1 b) 控制电路2 c) 控制电路3 三相异步电动机正反转控制电路,主电路 KM1和KM2分别闭合，定子绕组两相电源对调，电动机转向不同。,控制电路(a)： 相互独立的正转和反转起动控制电路； 按下SB2，正转接触器KM1得电工作； 按下SB3
15、，反转接触器KM2得电工作； 按下SB2、SB3，KM1与KM2同时工作，两相电源短路，,控制电路(b)： 接触器的动断辅助触点相互串联在对方的控制回路； 一方工作时切断另一方的控制回路，使另一方的起动按钮失去作用； 正、反转接触器互锁，避免了同时接通造成主电路短路。 正、反转切换的过程中间要经过“停”，操作不方便。,控制电路(c)： 复合按钮SB2、SB3直接实现由正转变成反转；复合按钮联锁。 接触器辅助动断触点互锁必不可少：负载短路或大电流的长期作用接触器的主触点被强烈的电弧“烧焊”在一起，或者接触器的动作机构失灵，使衔铁卡住总是处在吸合状态，这都可能使主触点不能断开，这时如果另一接触器线
16、圈通电动作，主触点正常闭合就会造成电源短路事故。主触点与辅助触点在机械上动作一致，互锁动断触点将另一接触器线圈电路切断，避免短路。,2、正反转自动循环控制电路：,行程开关 （ST1、ST3） （ST2、ST4） 自动控制 电机正反转,正反转自动循环控制电路工作过程：,按下正向起动按钮SB2，接触器KM1得电动作并自锁，电动机正转使工作台前进。 运行到ST2位置，撞块压下ST2，ST2动断触点使KM1断电，ST2的动合触点使KM2得电动作并自锁，电动机反转使工作台后退。 工作台运动到右端点撞块压下ST1时，KM2断电，KM1又得电动作，电动机又正转使工作台前进，这样一直循环。 SB1为停止按钮。SB2与SB3为不同方向的复合起动按钮，改变工作台方向时，不按停止按钮可直接操作。 限位开关ST3、ST4限位保护作用：ST3与ST4安装在极限位置，由于某种故障，工作台到达ST1（或ST2）位置，未能切断KM1（或KM2
