09电子060406、公选0PLC继电接触控制系统

1、11、教材及参考资料、教材及参考资料教材教材 可编程控制器原理及应用（一分册）可编程控制器原理及应用（一分册），电气教，电气教研室编，石油大学教材科。研室编，石油大学教材科。参考资料参考资料 可编程控制器原理及应用可编程控制器原理及应用，汪晓光等编，机械，汪晓光等编，机械工业出版社。工业出版社。 电器与可编程控制器应用技术电器与可编程控制器应用技术，邓则名等编，邓则名等编，机械工业出版社。机械工业出版社。2、考试形式：闭卷。期末：、考试形式：闭卷。期末：80%。平时：。平时：20%，其，其中作业中作业10%，考勤，考勤10%。2 继电接触控制系统继电接触控制系统 可编程控制器的工作原理可编程控

2、制器的工作原理 fp1可编程控制器的指令系统和编程方法可编程控制器的指令系统和编程方法本课主要内容本课主要内容3 继电接触控制系统继电接触控制系统 一、各种控制电器一、各种控制电器 控制电器：包括接通和断开电路的开关类电器；或调节、控控制电器：包括接通和断开电路的开关类电器；或调节、控制、保护作用的控制类电器。制、保护作用的控制类电器。 例如，在以电动机为动力的生产机械中，要根据生产过程例如，在以电动机为动力的生产机械中，要根据生产过程的要求对电动机进行的要求对电动机进行起动、停止、正转、反转、调速、制动起动、停止、正转、反转、调速、制动的控制。必须用到开关、继电器及接触器等控制电器，它们的控

3、制。必须用到开关、继电器及接触器等控制电器，它们组成控制电路，即组成控制电路，即继电接触（器）控制系统继电接触（器）控制系统。 低压控制电器：小于交流低压控制电器：小于交流1200v，或者小于直流，或者小于直流1500v的控制的控制电器。电器。4最简单的电机控制电路最简单的电机控制电路点动控制点动控制 请同学们说出控制过程，用到了请同学们说出控制过程，用到了哪些控制电器？哪些控制电器？51、断路器、断路器断路器可以分断大电流，例如工作电流、短路故障电流等。断路器可以分断大电流，例如工作电流、短路故障电流等。断路器符号断路器符号锁钩锁钩主触点主触点手动闭合手动闭合 过流过流 脱扣器脱扣器 欠压欠

4、压 脱扣器脱扣器连杆装置连杆装置释放弹簧释放弹簧6具有具有过流（或短路）过流（或短路）、过载（热）过载（热）、欠压保护欠压保护，并，并能能远距离分断（又叫紧急分断、急停）远距离分断（又叫紧急分断、急停）功能。功能。分励脱扣器急停按钮过载保护过流保护失压保护过电流脱扣器失电压脱扣器热脱扣器qf断路器图形符号（具有功能示意）7漏电保护功能漏电保护功能单相漏电保护开关单相漏电保护开关 漏电保护开关原理图漏电保护开关原理图 8三相漏电保护开关工作原理三相漏电保护开关工作原理跳闸线圈跳闸线圈9漏电保护开关工作原理：漏电保护开关工作原理：1 1、图中为电磁铁线圈，漏电时可驱动断路器断开。、图中为电磁铁线圈

5、，漏电时可驱动断路器断开。、阻值很大，所以合上时，流经的电流很小，不足以、阻值很大，所以合上时，流经的电流很小，不足以造成开关断开。、为可控硅、的均压电阻造成开关断开。、为可控硅、的均压电阻，可以降低对可控硅的耐压要求。为试验按钮，起模拟漏电，可以降低对可控硅的耐压要求。为试验按钮，起模拟漏电的作用。的作用。2 2、当外线路有漏电或按压试验按钮时，穿过磁环的电流的、当外线路有漏电或按压试验按钮时，穿过磁环的电流的矢量和不为零，磁环上的检测线圈的、两端就有感应电压输矢量和不为零，磁环上的检测线圈的、两端就有感应电压输出，该电压立即触发导通。由于预先充有一定电压，出，该电压立即触发导通。由于预先充

6、有一定电压，导通后，便经、放电，使上产生电压导通后，便经、放电，使上产生电压触发导通。触发导通。3 3、导通后，流经的电流大增，使电磁铁动作，驱、导通后，流经的电流大增，使电磁铁动作，驱动开关断开。动开关断开。4 4、为压敏电阻，起过压保护作用。、为压敏电阻，起过压保护作用。102、隔离开关（刀闸）：隔离开关只能分断小电流。、隔离开关（刀闸）：隔离开关只能分断小电流。113、接触器：小电流小电压控制大电流大电压。、接触器：小电流小电压控制大电流大电压。远距离频繁接通和分断，远距离频繁接通和分断，还具有一些还具有一些基本保护基本保护功能。主要控制功能。主要控制电动机，也用于控制电热器、电焊机等。

7、电动机，也用于控制电热器、电焊机等。是自动控制系统中应用最多的一种电器。是自动控制系统中应用最多的一种电器。控制容量大、控制容量大、工作可靠工作可靠、寿命长等优点。、寿命长等优点。基本工作原理是利用电磁铁作用，使触头接通或断开。基本工作原理是利用电磁铁作用，使触头接通或断开。分为分为交流接触器交流接触器和和直流接触器直流接触器，二者之间的差异主要是灭弧方，二者之间的差异主要是灭弧方法不同。法不同。12a）接触器外形）接触器外形 b）接触器内部）接触器内部接触器结构示意图接触器结构示意图13交流接触器工作原理交流接触器工作原理有三个常开主触点，有三个常开主触点，一般至一般至少有两个少有两个辅助触

8、点辅助触点。主触点必主触点必须采取须采取灭弧灭弧措施措施；辅助触点灭；辅助触点灭弧能力弱，用来构成控制电路弧能力弱，用来构成控制电路。为了减小为了减小铁损铁损，交流接触器，交流接触器的铁心由的铁心由硅钢片硅钢片叠成；叠成；为消除铁心的为消除铁心的颤动和噪音颤动和噪音，还要在铁心的部分端面加上还要在铁心的部分端面加上短短路环。路环。1415如何选用接触器？如何选用接触器？（主触点）额定工作电流（主触点）额定工作电流i ie e选择，一般根据电动机额定电流选择，一般根据电动机额定电流i in n计算：计算：i ie e ki kin n（k k裕度系数，一般取裕度系数，一般取1 11.41.4。）

9、。）cj10cj10系列接触器主触点的额定电流有系列接触器主触点的额定电流有5 5、1010、2020、4040、7575、120a120a等。等。工作电压选择：交流工作电压选择：交流220220、380380、660v660v；直流；直流2424、220v220v等。等。电磁铁线圈的电源种类、频率和额定电压：如交流电磁铁线圈的电源种类、频率和额定电压：如交流220220、380v380v，直流直流5 5、2424、220v220v等等辅助触点：种类、数量、额定电流。辅助触点：种类、数量、额定电流。164、继电器、继电器 定义：定义：根据电量（电流、电压）或非电量（时间、速度、根据电量（电流、

10、电压）或非电量（时间、速度、温度、压力等）的变化自动接通和断开电路，完成控制或保护温度、压力等）的变化自动接通和断开电路，完成控制或保护的功能。的功能。17电磁式继电器：用的最多，最常见。电磁式继电器：用的最多，最常见。18中间继电器：是电磁式继电器的一种，将电流、电压中间继电器：是电磁式继电器的一种，将电流、电压“放大放大”。 触点铁心线圈反力弹簧绝缘连杆(a)中间继电器示意图触点线圈kakaa1a2(b)中间继电器图形符号19热继电器：热继电器：感受电路中电流产生的热量，转换成触点信号。在感受电路中电流产生的热量，转换成触点信号。在电路中用作电动机的过载保护。由发热元件；双金属片；触头电路

11、中用作电动机的过载保护。由发热元件；双金属片；触头等组成。等组成。 主电路中的画法主电路中的画法控制电路中的画法控制电路中的画法frfr20时间继电器：是将进行时间延时间继电器：是将进行时间延迟，转换成触点信号的控制电迟，转换成触点信号的控制电器。器。时间继电器是电路中控制动作时间继电器是电路中控制动作时间的继电器，它是一种利用时间的继电器，它是一种利用电磁原理或机械动作原理来实电磁原理或机械动作原理来实现触点延时接通或断开的控制现触点延时接通或断开的控制电器。按其动作原理与构造的电器。按其动作原理与构造的不同可分为电磁式、电动式、不同可分为电磁式、电动式、空气阻尼式和晶体管式等类型空气阻尼式

12、和晶体管式等类型。21空气阻尼式时间继电器：通电延时型空气阻尼式时间继电器：通电延时型铁心动铁心动铁心铁心进气孔进气孔(a)通电延时继电器示意图(c)断电延时继电器示意图 通电延时接点断电延时接点瞬动接点瞬动接点橡皮膜线圈弹簧延时调节螺丝延时调节螺丝传动杆橡皮膜气室气室或或或或ktktktktktktktktktktktktktktktkt弱弹簧弱弹簧活塞杆杠杆传动杆通电延时接点瞬动接点线圈(b)通电延时继电器图形符号(d)断电延时继电器图形符号断电延时接点瞬动接点线圈22空气阻尼式时间继电器：断电延时型空气阻尼式时间继电器：断电延时型23晶体管时间继电器：晶体管时间继电器：s闭合后，闭合后，

13、v延时导通，延时导通，ka吸合。吸合。v24 工作过程：工作过程： 当合上开关当合上开关s时时(t=0)，电源电压，电源电压e通过电阻通过电阻r开始向电容开始向电容c充充电。刚开始，稳压管电。刚开始，稳压管vw不能导通，不能导通，ka不能得电，处于释放状不能得电，处于释放状态；当态；当t=t1时，时，uc增加到增加到u1，于是，于是vw被击穿，三极管被击穿，三极管v导通导通，电源经，电源经r与与vw供给三极管供给三极管v基极电流，集电极电流推动继电基极电流，集电极电流推动继电器器ka吸合，达到延时动作的目的。吸合，达到延时动作的目的。 当断开当断开s s时，时，c c就通过就通过vwvw与三极

14、管与三极管v v很快放电（此时它们的电很快放电（此时它们的电阻很小），阻很小），ucuc很快下降，但当很快下降，但当ucuc稍许减小后稍许减小后vwvw就恢复阻断状态就恢复阻断状态；v v截止，截止，kaka释放，可见释放过程是非常快的，延时很小，所释放，可见释放过程是非常快的，延时很小，所以该继电器为吸合延时，释放后电容上电压（电荷）将自然地以该继电器为吸合延时，释放后电容上电压（电荷）将自然地放掉，到等于零时就可以接受下一次动作了。放掉，到等于零时就可以接受下一次动作了。 延时的大小主要决定于充电过程的快慢，即决定于延时的大小主要决定于充电过程的快慢，即决定于r r和和c c的的大小。调节

15、旋钮就是调节电阻大小。调节旋钮就是调节电阻r r的大小。因此精度不大。的大小。因此精度不大。25脉冲计数式电子时间继电器脉冲计数式电子时间继电器 这种继电器采用对标准频率的脉冲进行分频和计数的延时环这种继电器采用对标准频率的脉冲进行分频和计数的延时环节来取代节来取代rc充放电的延时环节，充放电的延时环节，精度高，缺点是抗干扰能力较精度高，缺点是抗干扰能力较差。差。26速度继电器：感应速度变化，转换成触点信号。一般情况下速度继电器：感应速度变化，转换成触点信号。一般情况下，速度继电器的触点，在转速达，速度继电器的触点，在转速达120rmin时能动作，时能动作，100rmin左右时能恢复正常位置左

16、右时能恢复正常位置图文符号图文符号275、熔断器：、熔断器：在电路中主要起短路保护作用。由熔体和安装熔在电路中主要起短路保护作用。由熔体和安装熔体的绝缘管（绝缘座）组成。当电路发生短路故障时，熔体被体的绝缘管（绝缘座）组成。当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。常用熔断器常用熔断器（一）插入式熔断器（用于低压电路）（一）插入式熔断器（用于低压电路）（二）螺旋式熔断器（用于机床电器控制）（二）螺旋式熔断器（用于机床电器控制）（三）无填料密闭式熔断器（用于低压电网）（三）无填料密闭式熔断器（用于低压电网）（四）有填料密闭式熔断器（用于大容量

17、）（四）有填料密闭式熔断器（用于大容量）（五）快速熔断器（用于半导体整流元件或整流装置）（五）快速熔断器（用于半导体整流元件或整流装置）（六）自恢复熔断器（用于限制短路电流）（六）自恢复熔断器（用于限制短路电流）286、按钮：按下后、按钮：按下后能弹起复位的触点。能弹起复位的触点。复合按钮复合按钮按钮颜色按钮颜色含义含义说明说明应用示例应用示例红红紧急紧急危险或紧急情危险或紧急情况操作况操作急停急停停止停止黄黄异常异常异常情况操作异常情况操作干预制止异常情况干预制止异常情况绿绿正常正常正常情况下起正常情况下起动操作动操作起动起动蓝蓝强制性强制性要求强制情况要求强制情况下操作下操作复位功能复位功

18、能白、灰、白、灰、黑黑未赋予未赋予特定含特定含义义起动起动/接通（优先）接通（优先）停止停止/断开断开297、位置开关（行程开、位置开关（行程开关）：感受位置变化，转关）：感受位置变化，转化为触点信号。化为触点信号。30二、电机典型控制电路举例二、电机典型控制电路举例1、点动点动运行运行fu控制过程：控制过程：1、按下按钮、按下按钮sbkm线圈得电线圈得电km主触点闭合主触点闭合电机运转电机运转2、松开按钮、松开按钮sbkm线圈断电线圈断电km主触点断开主触点断开电机停止电机停止具有的保护功能：具有的保护功能：1、短路保护、短路保护熔断器；熔断器；2、缺相、欠压保护、缺相、欠压保护接触器接触器

19、注意：缺少热继注意：缺少热继312、连续运行（长动）连续运行（长动）启动启动按钮按钮停止停止按钮按钮自保点自保点具有的保护功能：具有的保护功能：1、短路保护、短路保护熔断器；熔断器；2、过载保护、过载保护热继电器。热继电器。3、缺相、欠压保护、缺相、欠压保护接触器接触器fukmsb1kmsb2frm3m3abckmfuqsfr电流成回路，电流成回路， 只接两相就可以。只接两相就可以。发热发热元件元件发热发热元件元件热继电热继电器触头器触头热继电热继电器触头器触头323、点动、点动+连续运行连续运行 第一种方法：用复合按钮第一种方法：用复合按钮 sb3：点动：点动 sb2：长动：长动 特点：动作

20、不可靠特点：动作不可靠 第二种方法：加中间继电器第二种方法：加中间继电器 sb：点动：点动 sb2：长动：长动 特点：动作可靠特点：动作可靠体会什么是体会什么是“先断后通先断后通”kmsb1kmsb2khsb3kmsb1kmsb2frsb3sbkasb1kasb2frkmka334、两地控制、两地控制 例如：甲、乙两地同时控制一台电机例如：甲、乙两地同时控制一台电机 方法：方法：“串停止，并起动串停止，并起动”。345、三相异步电机正反转控制、三相异步电机正反转控制 1）一般实现思路）一般实现思路注意：要想改变转向，必须先停车！否则接触器注意：要想改变转向，必须先停车！否则接触器短路。短路。操

21、作过程：操作过程：sbf按下，电机正转；按下，电机正转； sb1按下，电机按下，电机停车（必须）停车（必须）； sbr按下，电机反转。按下，电机反转。m3m3abckmffuqsfrkmrkmrkmfkmfkmfsb1sbfkmfsb1sbfkmrkmrsbrkmrkmrsbrkmrsbrfr35 2）加电气互锁的正反转控制）加电气互锁的正反转控制互锁作用：正转时，反转按钮互锁作用：正转时，反转按钮sbr不起作用；反不起作用；反转时，正转按钮转时，正转按钮sbf不起作用。两按钮不起作用。两按钮“不碰不碰面面”，避免造成主回路短路。，避免造成主回路短路。注意：要想改变转向，必需先停车。否则无效。

22、注意：要想改变转向，必需先停车。否则无效。m3m3abckmffuqsfrkmrkmr36 3）加双重互锁（电气互锁、机械互锁）的电机正反转控制）加双重互锁（电气互锁、机械互锁）的电机正反转控制机械闭锁和电气互锁的比较：机械闭锁和电气互锁的比较：相同之处：都是防止接触器短路。相同之处：都是防止接触器短路。不同之处：机械闭锁更加可靠；同时可以使得电路不不同之处：机械闭锁更加可靠；同时可以使得电路不必先停车就可改变转向。必先停车就可改变转向。376、电机的行程控制：当运动部件到达一定位置时，借助行程开、电机的行程控制：当运动部件到达一定位置时，借助行程开关，控制电机的停车或往返运行。关，控制电机的

23、停车或往返运行。 1）一般控制：限位停车）一般控制：限位停车控制回路控制回路kmffrkmrsb1kmfsb2stastasb3stbkmrkmrkmf限位开关限位开关限位开关限位开关38 2）自动往复）自动往复 关键措施：限位开关采用复合式开关。正向运行停车的同时，关键措施：限位开关采用复合式开关。正向运行停车的同时，自动起动反向运行；反之亦然。自动起动反向运行；反之亦然。正转正转反转反转kmrsbrkmffrkmfsb1kmfsbfkmrkmrstastbkmrkmrsbrkmfkmfsb1kmfsbfkmrkmrstastbsbrkmfkmfsb1kmfsbfkmrkmrstastast

24、b397、顺序控制、顺序控制 1）控制要求：）控制要求：m1起动后，起动后，m2才能起动。才能起动。 只有先后顺序要求，没有延时要求。只有先后顺序要求，没有延时要求。 m2可单独停。可单独停。m1起动起动m2起动起动fukm2fr2ab cfum3ab ckm1fr1m3主电路主电路fu2km2ab cfum3ab ckm1m3主电路主电路ab cfu1m3ab ckm1m3主电路主电路km1km1km2sb3sb4fr2km2km2sb3sb4km2km1sb1sb2fr1km1km1sb1sb2km1sb1sb2km1 控制电路控制电路402）m1起动后，起动后，m2延时起动（延时起动（m

25、2不能单独停）。不能单独停）。fukm2fr2ab cfum3ab ckm1fr1m3主电路主电路fu2km2ab cfum3ab ckm1m3主电路主电路ab cfu1m3ab ckm1m3主电路主电路41 3）m1起动后，起动后，m2延时起动。延时起动。m2能单独停（讨论图）。能单独停（讨论图）。成功成功失败失败428、三相异步电动机的起动、三相异步电动机的起动 1）y 起动起动kmfuqsfr电机电机绕组绕组电机电机绕组绕组axbyczkm -ykm -ykm- km- 主电路主电路43 y 起动控制电路起动控制电路km- ktktkm-ykm-ykm- km- ktkm- kmsb1s

26、b2kmy y 起动起动控制电路控制电路frkm- ktktkm-ykm-ykm- km- ktkm- kmsb1sb2kmy y 起动起动控制电路控制电路km- ktktkm-ykm-ykm- km- ktkm- kmsb1sb2kmy y 起动起动控制电路控制电路km- ktkm- kmsb1sb2kmkmsb1sb2kmkmsb1sb2kmsb1sb2kmy y 起动起动控制电路控制电路互锁互锁kmfuqsfr电机电机绕组绕组电机电机绕组绕组axbyczkm -ykm -ykm- km- 主电路主电路442）自耦降压起动控制：）自耦降压起动控制：453）频敏变阻器起动：整块铸钢铁心，外布

27、铜绕组。类似）频敏变阻器起动：整块铸钢铁心，外布铜绕组。类似于自耦降压器。于自耦降压器。整个起动过程中整个起动过程中1）电阻电阻r逐渐减小逐渐减小。开始电流大引起。开始电流大引起磁通大，且频率高，导致涡流损耗大，磁通大，且频率高，导致涡流损耗大，等效电阻等效电阻r所以大。所以大。2）感抗）感抗 l变化不大。开始时虽然变化不大。开始时虽然大，但大，但电流大导致磁通大导致磁通饱电流大导致磁通大导致磁通饱和，使得电感和，使得电感l小。结束时虽然小。结束时虽然小，小，但但磁通不饱和，磁通不饱和，l大。因此大。因此始终始终 l变变化不大。化不大。所以说，真个过程中，电阻所以说，真个过程中，电阻r变化，由

28、变化，由大变小，感抗不变，因此叫频敏变阻大变小，感抗不变，因此叫频敏变阻器起动。器起动。46频敏变阻器起动控制电路频敏变阻器起动控制电路479、制动、制动1）反接制动）反接制动反接制动反接制动正常运行正常运行反接制动怎样停止？反接制动怎样停止？依靠速度继电器结束反接制动。依靠速度继电器结束反接制动。当转速低于当转速低于100转左右时，速度转左右时，速度继电器复位，反接制动停止。继电器复位，反接制动停止。48反接制动的另一种控制图（开拓眼界）反接制动的另一种控制图（开拓眼界）492）正反转反接制动）正反转反接制动503）电磁抱闸制动）电磁抱闸制动 a、 持续刹闸型持续刹闸型 电机运行时不刹闸，电

29、机停止时刹闸。电机运行时不刹闸，电机停止时刹闸。优点：电机停车优点：电机停车后，刹闸，电机后，刹闸，电机不能自由转动，不能自由转动，安全，用于起重安全，用于起重机。机。缺点：电机运行缺点：电机运行时电磁铁得电，时电磁铁得电，浪费电能，运行浪费电能，运行中易产生噪音。中易产生噪音。51b、瞬间刹闸型、瞬间刹闸型 电磁铁平时和电机工作时都不通电，松闸，电磁铁平时和电机工作时都不通电，松闸，只有电机停止瞬间通电，刹闸。只有电机停止瞬间通电，刹闸。优点：只在优点：只在电机停车时，电机停车时，电磁铁得电电磁铁得电刹闸，节能。刹闸，节能。缺点：停车缺点：停车后电机自由后电机自由转动，不安转动，不安全，不能

30、用全，不能用于起重场所。于起重场所。524）能耗制动）能耗制动535）电机阻容制动）电机阻容制动54三、三、控制电路综合举例控制电路综合举例 例一：运料小车的控制例一：运料小车的控制 设计一个电机拖动的运料小车控制电路与主电路，实现设计一个电机拖动的运料小车控制电路与主电路，实现：1）小车启动后，前进到）小车启动后，前进到a地。然后做以下往复运动：到地。然后做以下往复运动：到a地后停地后停2分钟等待装料，然后自动走向分钟等待装料，然后自动走向b；到；到b地后停地后停2分分钟等待卸料，然后自动走向钟等待卸料，然后自动走向a。（。（2）有过载和短路保护。）有过载和短路保护。（3）小车可在任意位置停。）小车可在任意位置停。正程正程逆程逆程电机电机ba55sb2为允许运行按钮；为允许运行按钮；sta 、stb 为两端的限位开关