《电器控制基础》PPT课件.ppt

电器控制与PLC应用,主讲：李秋菊,西安电子科技大学模式识别与智能控制研究所,主要内容,电气控制基础 可编程控制器基础 S7-200 PLC的系统配置 S7-200 PLC的指令系统 STEP 7-Micro/WIN32编程软件 可编程控制器系统设计与应用 可编程控制器的通信与网络,课程要求及考核,课堂讲授与实验相结合 考核：笔试成绩+实验成绩,使用教材,电气控制与PLC应用电子工业出版社 陈建明 参考书目：与S7-200 PLC相关的书籍,绪 论,工业生产的各个领域，无论是过程控制系统还是传动控制系统，都包含着大量的开关量和模拟量。 开关量也称为数字量，如电动机的启停、电灯的亮灭、阀门的开闭等。 模拟量也称连续量，如不断变化的温度、压力、速度、流量、液位等。,生产机械应用的电器与控制方法,最初采用手动电器来控制执行电器，适用于容量小、操作单一的场合。 随后发展为采用自动控制电器的继电-接触器控制系统，主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，特点是结构简单、价格低廉，维护方便，抗干扰性强，因此应用广泛。缺点是通用性和灵活性差，可靠性差。 20世纪80年代出现了可编程控制器，在电气自动控制上获得了广泛应用。,可编程控制器的功能极为强大，既可以实现开关量的控制，也可以实现模拟量的控制，但它最初是为了在数字量控制中取代继电-接触器控制系统而产生的，设计思想源自继电-接触器，两者有许多相同和相似之处。因此，熟悉继电-接触器控制技术之后，就很容易接受可编程控制器的编程语言，为进一步学习可编程序控制器奠定基础。,电气控制基础,常用低压控制电器 常用低压电器的用途、结构、基本工作原理、型号规格、选用原则以及各自的电气图形符号和文字符号等。 电气控制线路的基本原则和基本环节 了解电气控制线路的绘制方法，掌握电动机的控制以及保护环节。,1.1 电 器 的 分 类,电器是接通和断开电路或调节、控制和保护电路 及电气设备用的电工器具。 1、按工作电压等级分 （1）高压电器：用于交流电压1200V，直流电压 1500V及以 上电路中的电器。如高压断路器等。 （2）低压电器：用于交流50赫兹（或60赫兹）额定电压为 1200V以下、直流电压为1500V以下的电路内 起通断、保护、控制或调节作用的电器。如 接触器、继电器等。,电器的分类,2、按动作原理分 （1）手动电器：人工操作发出动作指令的电器。如 刀开关、 按钮等。 （2）自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令 的电器。如接触器、继电器、电磁阀 等。,电器的分类,3、按用途分 （1）控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。如接 触器、继电器、电动机启动器等。 （2）配电电器：用于电能的输送和分配的电器。如高压断路 器等。 （3）主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器， 如按钮、转换开关等。 （4）保护电器：用于保护电路及用电设备的电器，如熔断 器、热继电器等。 （5）执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器，如电 磁铁、电磁离合器等。,1.2 接 触 器,接触器是控制系统中常用的一种低压控制电器 ，用于频繁地接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并具有欠压保护和灭弧功能。,接触器的结构,接触器主要由电磁系统、触头系统、灭弧系统、释放弹簧以及基座等几部分构成。,接触器的结构,电磁系统 电磁机构是电磁式低压电器的感测部件，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触头动作使之闭合或断开，从而实现电路的接通或分断。 电磁系统由磁路和激磁线圈两部分组成。磁路主要包括铁芯（静铁芯）、衔铁（动铁芯）和空气隙。 激磁线圈的作用是将电能转换为磁能，可分为直流线圈和交流线圈。,接触器的结构,触头系统 触头是接触器的执行元件，用于接通或断开被控制回路。通常由动、静触点组合而成。 1、按触点的接触形式分有三种：点接触、线接触和面接触。,接触器的结构,3、按照触头的原始状态分 常开触头：原始状态断开，通电后闭合。 常闭触头：原始状态闭合，通电后断开。,2、按照所控制的电路分 主触头：用于接通或断开主电路，允许通过较大的 电流。 辅助触头：用于接通或断开控制电路，只能通过较 小的电流。,接触器的结构,灭弧装置 当触头断开瞬间，触头间产生大量的带电粒子，形成炽热的电子流，产生弧光放电现象，称为电弧。 常用的灭弧装置有电动力灭弧，灭弧栅、磁吹灭弧以及灭弧罩。,接触器的工作原理,接触器的图形、文字符号,接触器的工作原理 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，并带动触头动作；常闭触头断开，常开触头闭合。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原，常开触头断开，常闭触头闭合。,接触器的技术参数,接触器的型号及代表意义,接触器的选用原则,额定电压 指主触头的额定电压，应等于负载的额定电压。 额定电流 指主触头的额定电流，应等于或大于负载的额定电流。 电磁线圈的额定电压 等于控制回路的电源电压。 触头数目 满足控制线路的要求。交流接触器的主触头有3对，辅助触头有4对；直流接触器主触头有2对，辅助触头有4对。 额定操作频率 指每小时的接通次数。,1.3继电器,继电器主要用于控制与保护电路或用于信号转换。当输入量变化到某一定值时 ，继电器动作，其触头接通或断开交、直流小容量的控制回路。,电磁式继电器,结构与工作原理与接触器相似，区别如下： 继电器可对多种输入量的变化作出反应； 继电器用于切换小电流的控制电路和保护电路； 不需要灭弧装置，无主、辅触点之分；,电磁式继电器的图形、文字符号,电磁式继电器的特性,输入/输出特性，又称继电特性,X2：继电器吸合值 X1：继电器释放值 K=x1/x2：继电器的返回系数,吸合时间：从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的 时间。 释放时间：从线圈失电到衔铁完全释放所需的时间。,电磁式继电器,电压继电器反映电压信号。使用时，电压继电器的线圈与负载并联，其线圈匝数多而线径细。 欠电压继电器：（30%50%）额定电压 过电压继电器：（105%120%）额定电压 零电压继电器：（5%25%）额定电压 中间继电器：在控制电路中起信号传递、放大、 切换和逻辑控制等作用，实质为电压继电器。,电磁式继电器,电流继电器反映电流信号，在使用时，电流继电器线圈和负载串联，其线圈匝数少而线径粗。 欠电流继电器 过电流继电器 型号表示及选用 JZ：电压继电器； JL：电流继电器 考虑触头数量、种类、返回系数 、电压、电流、负载等。,热继电器,热继电器是利用电流流过热元件时产生的热量，使双金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种保护电器。 主要用于交流电动机的过载保护、断相及电流不平衡运动的保护及其他电器设备发热状态的控制。,热继电器结构与工作原理,热元件由发热电阻丝制成； 双金属片由两种热膨胀系数不 同的金属碾压而成，当双金属 片受热时，会出现弯曲现象； 热元件串接于电动机的主电路 中，常闭触头串接于电动机的 控制电路中。,热继电器主要由热元件、双金属片和触头组成。,热继电器的符号,热继电器的图形、文字符号,时间继电器,从得到输入信号开始，经过一定的延时后才输出信号的继电器，称为时间继电器。 通电延时：接收输入信号后延迟一定的时间，输出信号才发生变化。当输入信号消失后，输出瞬时复原。 断电延时：接收输入信号时，瞬时产生相应的输出信号。当输入信号消失后，延迟一定的时间，输出才复原。,时间继电器的图形、文字符号,速度继电器,速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制，也称反接制动继电器。 速度继电器主要由定子、转子和触头3部分构成。它的轴与电动机的轴相连接。转子固定在轴上，定子与轴同心。,速度继电器的图形、文字符号,1.4熔断器,串接于被保护电路，主要起短路保护作用。 由熔体（保险丝）和安装熔体的熔管组成。 熔体由熔点较低的材料构成，如铅、锡等。 熔管由陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维制成，兼有灭弧作用。 安-秒特性：电流越大，熔体熔断时间越短。 最小熔断电流：熔断电流与不熔断电流的分界线。,1.5低压隔离器,低压隔离器又称刀开关、闸刀开关。品种主要有低压刀开关、熔断器式刀开关和组合开关3种。 隔离器主要用于切断电源，将线路与电源明显隔开，以保障检修人员的安全。,刀开关的 图形、文字符号,刀开关的种类,1.6低压断路器,低压断路器又称自动空气开关或自动开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合。 低压断路器与接触器的不同：接触器允许频繁地接通和分断电路，但不能分断短路电流；低压断路器不仅能分断额定电流、一般故障电流，还能分断短路电流，但操作频率较低。 低压断路器按其用途及结构特点分为万能式、塑料外壳式、直流快速式和限流式等。,低压断路器,结构和工作原理,低压断路器由操作机构、触头、保护装置（各种脱扣器）、灭弧系统等组成。 低压断路器的主触头是靠手动操作或电动合闸的。主触头闭合后，自由脱扣机构将主触头锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路、过载或欠压时，各种保护脱扣器的衔铁动作，推动自由脱扣机构动作，主触头断开主电路。,低压断路器的选用,断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流。 断路器的极限通断能力大于或等于电路最大短路电流。 欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。 过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。,低压断路器的 图形、文字符号,1.7主令电器,主令电器是在自动控制系统中发出指令或信号的电器，用来控制接触器、继电器或其它电器线圈，使电路接通或分断，从而达到控制生产机械的目的。 按其作用可分为：按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令控制器等。,按钮开关,按钮开关俗称按钮。是一种结构简单、应用广泛的主令电器。,按 钮,按钮在低压控制电路中用于手动发出控制信号。 按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳等组成。 按用途和结构的不同，分为启动按钮、停止按钮和复合按钮等。 启动按钮带有常开触头，手指按下按钮帽，常开触头闭合，松开手指，常开触头复位；停止按钮带有常闭触头，手指按下按钮帽，常闭触头断开，松开手指，常闭触头复位；复合按钮带有常开触头和常闭触头，手指按下按钮帽，先断开常闭触头再闭合常开触头，手指松开，常开触头和常闭触头先后复位。,位置开关,位置开关是利用运动部件的行程位置实现控制的电器元件