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1、Page 1电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n欧姆定律n闪光焊电路模型n闪光焊对电源的基本要求n模拟电路与数字电路n低压电器控制电路n计算机基本知识n可编程控制器入门电工基础电工基础Page 2电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n1827年欧姆由实验发现，导体中的电流I的大小与加在导体两端的电压U成正比，而与导体的电阻R成反比。这个关系称为欧姆定律。n 欧姆定律是计算电路的最基本定律，应用时常分为以下几种形式；n 闭合回路中的一段电路，如果不含电势，仅有电阻，那么这段电路被称为一段电阻电路或一段无源电路，如图l所示。图1 无源电路的欧姆定律Page 3电工基础日期：0
2、7-07-04金属及化学研究所n有源电路欧姆定律n一段含有电源的电路称为一段有源电路，见图2。各电量的正方向如图所示。根据电位的概念，由a)图可得nE=a- onIR=b- an以上两式相减得E-IR=b- o=Un即I=（-E+U）/R图2 有源电路Page 4电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所闪光焊的电路模型图3闪光焊的电路模型Page 5电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所闪光焊对电源的要求n电弧焊对电源的要求n保证在外界条件变化时电弧稳定燃烧n闪光焊对电源的要求简单得多n变压器均有内部阻抗、其输出视在功率与输出电流的关系见图4。其最大值在输出短路电流值的0.50.
3、7之间，为使闪光过程达到自调，避免顶死现象，应使其工作点处于点l附近。此时任一导致过梁直径变粗而电阻下降的扰动都会导致电流上升，从而使输出视在功率增大加速过梁的温升。而趋向爆破避免顶死。n反之则延缓爆破避免加热不足。因此焊接变压器应具有足够小的输出阻抗，尤其应降低输出电阻值。 点2为非稳定工作点，它极易趋向顶死，应避免在此附近工作。从点1至峰值处的一段是闪光过程的稳定工作的贮备。此段不宜过小Page 6电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所图4变压器输出视在功率与电流的关系Page 7电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所数字电路与模拟电路：n什么是模拟电路n什么是数字电路n用
4、于处理数字信号的电子电路叫做数字电子电路简称数字电路。n数字电路与前几章介绍的模拟电路相比，有以下特点。n (1)数字信号只有两种可能情况，有信号或者没有信号。因此，数字电路只需要能够正确反映信号的有无，而允许数值k存在一定范围的误差。组成数字电路的基本单元电路的结构比较简单，元件数值允许有较大的偏差，特别适宜于集成化。这种数字集成电路具有很高的稳定性和可靠性，且体积小、重量轻、集成度高。n (2)数字电路中，品体管多工作于开关状态下交替地工作于饱和与截止两种状态。而模拟电路通常工作于放大状态。n (3)模拟电子5b路主要是用于研究微弱的模拟信号的放大和处理、而数字电路主要是用于研究输人和输出
5、之间的逻辑关系。它所采取的分析方法也与模拟电路截然不同，采用的是逻辑代数真值表，逻辑函数表达式、波形图和卞诺图等方法。n数字电路是计算机技术和各种测量、数显、数控技术的基础。随着集成技术的进一步发展。数字电路、计算机技术已在各个领域得到广泛应用，通信、控制和各种电器产品的数字化已是大势所趋，数字电视、数字照相机、DVD等数字电子产品已开始进人寻常百姓家。Page 8电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所图5数字化检测仪表的基本概念Page 9电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所基本的数字运算方式-逻辑门电路Page 10电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所Page
6、11电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所Page 12电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所计算机基本知识Page 13电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所Page 14电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n北桥是计算机与外部设备联系的纽带n南桥用于连接ISA设备与I/O设备。Page 15电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所存储器n随机存储器n只读存储器nCMOS存储器Page 16电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所中央处理单元CPUPage 17电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所nCPU的性能参数n1）时钟频率n时钟频
7、率也称为主频，其表示形式为n兆赫兹(记为MMNz)。由于在每个主频周期内CPU只能完成一个基本操作，因此，主频的大小近似地反映了CPU的执行速度如一个80486CPU的主频为60MHz，则表示该CPU每秒可执行6000万个操作最初IBM PC的微处理器时钟频率是477MHz，而现在的处理器的频率可达17G以上n2）字长nCPU的字长指CPU内部数据总线及寄存器的二进制位数。它决定了中央处理器可以同时处理的位数字长为8位的CPU被称为8位处理器，字长为16位的CPU称为16位处理器，目前流行的有32位、64位等处理器很显然，CPU的字长越长、其性能越高，Page 18电工基础日期：07-07-0
8、4金属及化学研究所驱动器Page 19电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所计算机引导过程n加电打开电源开关、电源指示灯变亮、电源开始给主板和内部风扇供电n 启动引导程序微机开始执行存储在ROM中的指令；n 开机自检计算机对系统的重要部件进行诊断测试；n 加载操作系统计算机将操作系统文件从磁盘读到RAM中；n 检查配置文件并对操作系统进行定制微处理器读取配置文件n对操作系统进行定制；n 准备读取命令和数据计算机等待输入命令和数据。Page 20电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所低压电器控制电路n手动电器n凡是用来自动或手动接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路
9、或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换或调节的电气设备统称为“电器”。n 电器的种类繁多，按其用途可分为配电用电器和控制电器两类；按工作电压条件可分为高压电器和低压电器工作在交、直流电压为1200v及以下的电器)两种；按动作方式可分为自动电器和手动电器两种：按作用可分为控制电器和保护电器两类。当然有的电器同时具有控制和保护作用，下面只介绍常用的低压电器。Page 21电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n手动电器Page 22电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所自动电器n自动控制电器是指能根据参数变化和控制指令自行完成保护电路、控制电路功能的电器。常用的低电压中的自动电器
10、有，熔断器、接触器、热继电器和自动空气开关等。n1熔断器n 熔断器主要用于进行电路保护的配电电器中，俗称保险丝熔断器有管式、插入式和螺旋式等几种形式具其图形文字符号如图所示。FU熔断器图形与文字符号Page 23电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n2接触器n 接触器主要用来作频繁地接通或分断交、直流主电路，并能进行远距离控制。其主要控制对象是电动机，亦可控制其他电力负载，如电热器、电焊机、照明电路等。n 接触器是电力拖动中最主要的控制电器之一，它分为直流和交流两类。但它们均由电磁铁、主触头、辅助触头、灭弧罩及支架和外壳组成。近年已研制出晶闸管等组成的无触点固态接触器，本书只介绍交流
11、电磁接触器。n Page 24电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n接触器的动触头固定在衔铁上静触头固定在机壳上。当吸引线圈未通电时，接触器所处状态为常态常态时互相分开的触头称为常开触头(动合触头)；互相闭合的触头称为常闭触头(动断触头)。接触器共有三对常开主触头，两对常开和两对常闭辅助触头。主触头额定电流较大，用来接通和分断较大电流的主电路(如电动机负载电路)。辅助触头的额定电流n较小，一般为5A，用来接通和分断小电流的控制电路。当吸引线因通电后，衔铁被吸合，接触器的电路可分为两部分；一部分是主触头，它和负载相串联，属于主电路；另一部分是吸引线圈，它和开关或辅助触头相串联，属于控制
12、电路。随着控制电路的接通和分断，主电路也相应地动作，从而可以频繁地控制电动机的启动、正反转和停止。n 交流接触器吸引线圈的额定电压有36、110、220和380V等四种，其额定电流有10、20、40、60、100、150A等七种。n 20A以上的交流接触器通常装有灭弧罩，用来迅速熄灭触头分断时所产生的电弧Page 25电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所Page 26电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n热继电器 n热继电器是一种过载保护电器，可以用来对电动机的长期过载进行保护。热继电器是利用两种具有不同膨胀系数的双金属片受热后的弯曲程度不同的原理制作的。Page 27电工
13、基础日期：07-07-04金属及化学研究所n自动空气开关n自动空气开关义称为自动开关，亦称为自动空气断路器。适用于交流50Hz、380v，直流250v以下的配电线路中，作为分配电能和电器设备的过载、短路、欠压等保护，也可以用来不频繁地启动电动机。这种开关由于保护系统比较完善，故使用得非常广泛，常用的为DZ系列塑料壳自动开关。n 图910所示为自动空气开关及其图形符号。n 自动空气开关主要由触点系统、操作结构和保护元件三部分组成。主触点由耐弧合金(如银钨合金)制成，采用灭弧楔片灭弧。操作结构复杂，其通断可用操作手柄操作，也可以用电磁机构操作，故障时能自动脱扣断开。 Page 28电工基础日期：0
14、7-07-04金属及化学研究所Page 29电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n自动空气开关有单极、二极和三极等三种类型，其工作原理如图910(a)所示。扳动操作手柄，让销键被搭钩锁住，触点保持接触状态，自动开关合上，正常工作。n 当过流时，过流脱扣器的衔铁被吸合向上运动推动杠杆上移使搭钩依转轴顺时针旋转，脱离销键，销键在弹簧的作用下左移，使触点断开，切断电源，保护负载，达到过流保护的目的。n 当欠压时，欠压服扣器的衔铁被释放，在弹簧的作用下向上运动，推动杠杆上移，使搭钩依转轴顺时针旋转，脱离销键，销键在弹簧的作用下左移，使触点断开，切断电源，保护负载，达到欠压保护的目的。n 当过
15、载时，热脱扣器双金属片向上弯曲，推动杠杆上移，使搭钩依转轴顺时针旋转，脱离销键，销键在弹簧的作用下左移，使触点断开，切断电源，保护用电器，达到过载保护的目的。Page 30电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n启保停电路Page 31电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所可编程控制器简介n自动控制的技术手段n 人类对生产过程实施自动控制的愿望和实践古已有之，从三国时代木牛流马的神奇到现代计算机的无所不能，自动控制技术日益更新和发展。现将其归类如n (1)机械传动控制 这是以原始动力与机构的一系列机械动作来实现预期控制要求的控制技术，由生产机械构成一个控制系统，采用的是直接控制
16、方式。例如风力水车、收割机械等。n (2)电气传动控制 这种控制技术以继电器接触器控制为代表，由电气线路中低压电器的动作来实现对大功率执行元件的顺序控制，采用的是间接控制方n式。当开关信号输入时，控制电路经过内许多继电器触点状态组合而成的逻辑运n算，将结果佐实际要求分配给不问的接触据，接触器即对主电路中的电动机实现n预定的控制。这种控制曾经是工业控制的主要技术手段*n (3)计算机控制 20世纪60年代计算机的出现并旦迅猛发展，使计算机n的应用已经遍及所有领域*计算机技术的两个核心是集成电路模块结构和程序工n作方式，通过软件程序的编制就能实现人们的各种控制需求。计算机使控制技术n产生了本质的突
17、破和飞跃。Page 32电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所可编程控制器的特点n1可靠性高n(1)硬接线元件少，且采用精选、冗余、集成化、模块化等措施，使元件n寿命长、故障少，故障易于查找。n (2)采用多层次的抗干扰措施，如对CPU模块的电磁屏蔽、在电源电路和ID模块中设置滤波电路和在输入输出电路中采用信号光电辐合，使PLc司与强电设备在同一环境下可靠工作。n (3)因编程简单、操作方便而使失误减少。n(4)设置了掉电保护、监控、报警、故障检测等电路和程序，能够及时发n现和排除故障。n 采用以上措施后，一般可编程控制器的抗干扰能力可达1000v、1u s的窄脉n冲的冲击，平均无故障
18、工作时间可高达(510)万小时。可见，PLc具有极高n则可靠性，这也是PLc得到用户认可的首要因素。Page 33电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n 2柔性好n 设备的柔性是指其在使用过程中的适应性和灵活性。可编程控制器的梁性表现为：n (1)由于采用程序控制方式，所以在因产品改型巾改变工艺流程或更换生产设备时，只斋通过程序的编制和更改即可适应生产要求，而不必改变控制装置。这柔性特点使PLc成为柔性制造系统(FMs)中必不可少的控制浆备。n (2)模块式结构具有扩展的灵活性，用户可根据实际控制要求选用和组合模块，方便地进行系统设计、修改和安装。Page 34电工基础日期：07-0
19、7-04金属及化学研究所n3功能强大n 可编程控制器不但具有开关量控制、模拟量控制、数据通信、中断控制等完善的功能，还能根据需要实现容量和功能的扩展，形成各种专门的智能控制功能。这是PLC得到各行各业广泛应用的重要原因。n Page 35电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n4使用方便n 可编程控制器的使用方便表现在以下两方面：n (1)编程方便。PLC提供了多种面向用户的编思语言：梯形图、指令语句n表、功能图等，其中梯形图语言的表达方式与继电器控制系统的电气线路图类n似，极易被工厂电气技术人员接受和掌握。这样，即使不懂计算机原理和语言的n人，也能使用PLC。n (2)操作方便,对P
20、LC的操作是指程序的输入和程序的更改。通常采用于n持式编程器和个人计算机(PC)进行。编程器直接或内电缆插入PLC的相应插n座，程序由键盘输入并有液晶显示，可工作在编程、运行和监控的不同状态下，n用于现场调试和在线修改是非常方便的。通过PLC厂商提供的编程软件及通信n接口，用户还可以使用个人计算机对PLC编程，并对系统进行仿真、测试、监n视和控制。n Page 36电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n5体积小、功耗低n 集成电路模块使可编程控制器达到小型化或起小型化，使其易于装入机械及电子设备内部，这是产品实现机电一体化的关键环节。Page 37电工基础日期：07-07-04金属及
21、化学研究所PLC与继电器系统的比较n1组成器件不问n 继电器系统由许多真正的继电器“硬继电器”组成，一般一个中间继，器内48对机械触点，而PLC梯形图中的继电器是“软继电器”。这些软继电器实质上是存储器中每一位触发器，固其内容(状态0或1)可读取任意次数，所以“软继电器”能提供的触点数是无限的，而且不存在机械触点的电蚀问题。n2控制技术不同n 继电器控制系统针对固定购生产机械和生产工艺而设计，以硬接线方式安装n而成，各个继电器中触点的通断状态(1、0)经电路组合而构成一种固定的逻辑n运算关系。以此构建的控制系统不但体积庞大，而且只有重新布线安装才能适应n哪怕是生产工艺的微小改变。PLC以集成电
22、路模块组成，采用计算机技术，由程n序实现控制，各种逻辑运算和算术运算均可通过编制修改程序束实现，即不必改n变系统硬件就可以实现不同生产过程的控制以及进行在线修改。与继电器系统相n比，可编程控制器系统具有很高的可靠性和极好的柔性Page 38电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n3工作方式不同n 在继电器系统中，当电源接通时，线路中各个继电器部处于受制约状态：或吸合，或断开。这种工作方式被称作并行工作方式。在PL中，程序处于周期性循环扫描中，受同条件制约的各部分的状态变化次序取决于程序扫描顺序，这种工作方式称作串行工作方式。若将表达形式相同的P梯形图与继电器控制线路图相比较，会发现由于
23、分别工作在串行与并行方式下，两者的控制结果却不一定相同。n4功能范围不同n继电器控制系统只能进行开关量的控制，实现既定的逻辑、顺序、定时和计数的简单功能。而PL不但有逻辑运算能力，还有算术运算能力，出此，既可进行开关量控制，又能进行模拟量控制，还能实现网络通信，具有十分完善的功能。Page 39电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n1PLC更适合工业现场使用n 因为可编程控制器在设计上对抗干扰能力、可靠性及体积等方面有专门的考虑，所以丁业控制的专业性强。而计算机系统通用性强，适合于在计算机房运行。n2 PLC的编程语言面向用户n 可编程控制器的梯形图语言符合电气原理图规律，易于接受和
24、掌握，工程技术人员即使不具备计算机知识也可方便地使用。而计算机系统采用汇编语言或高级语言编程，要求使用者必须具有一定程度的计算机基础知识。Page 40电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所n3PLC采用顺序扫描方式工作n 可编程控制器的扫描方式有利于顺序逻辑控制的可靠实施，各个逻辑元素状n态的先后次序与时间的对应关系明确。但使输入输出出现滞后现象，响应较慢(为ms级)。计算机是中断工作方式，响应速度快(为us级)，且容易处理模拟信号。PLc的小断控制功能主要用于某些状态监测而并非主要工作方式。n4PLC侧重于开关量的逻辑控制n可编程控制器以逻辑运算为主，存储容量小，体积小，价格便宜；计算机系统侧重于模拟量的过程控制，数据处理量大，芯片配置要求高，价格昂贵。事实上，对于现代工业控制系统，可编程控制器系统与计算机系统已无严格界限，相互之间的技术渗透和综合应用已成趋势。例如在集敬控制系统和工厂自动化网络中，采用计算机集中管理，进行信息处理，采用PLC作为下位机完成分散的功能控制。Page 41电工基础日期：07-07-04金属及化学研究所
