电气培训V10-郇磊

1、 版本:V1.0 日期:2009-2-5 制作者: 预计培训时间： 版本: V1.1 日期: 修改者: 预计培训时间： 版本: 日期: 修改者:第一节强电与弱电的区别第二节常用的电气元件与常见的品牌第三节怎样对常用电器元件型选 PLC 可编程控制器 HMI 人机界面 INV 变频器 SEVSER 伺服马达 STEP 步进马达 NFB 断路器 MC 接触器 TH 过热保护器 CR 继电器 PB 按钮 光电开关、光无线传输器 位置检测元件编码器、光学尺第四节PLC的控制功能说明第五节变频器对马达实现的控制功能第六节伺服马达多种控制模式介绍与步进的功能第七节其他电气元件功能说明位置检测类元件介绍传感

2、器类元件介绍执行控制类元件介绍 推荐强电和弱电从概念上讲，一般是容易区别的，主要区别是用途的不同。强电是用作一种动力能源，弱电是用于信息传递。具体而言，它们大致有如下区别： 1。交流频率不同 强电的频率一般是50Hz（赫），称“工频”，意即工业用电的频率：弱电的频率往往是高频或特高频，以KHz（千赫）、MHz（兆赫）计。 2。传输方式不同 强电以输电线路传输，弱电的传输有有线与无线之分。无线电则以电磁波传输。 3。功率、电压及电流大小不同 强电功率以KW（千瓦）、MW（兆瓦）计、电压以V（伏）、KV（千伏）计，电流以A（安）、kA（千安）计；弱电功率以W（瓦）、mW（毫瓦）计，电压以V（伏）、

3、mV（毫伏）计，电流以mA（毫安）、uA（微安）计，因而其电路可以用印刷电路或集成电路构成。 当然，强电中也有高频（数百KHz）与中频设备，但电压较高，电流也较大。又如手电筒与电动剃须刀虽然电压很低，功率及电流很小，仍属强电。由于现代技术的发展，弱电己渗透到强电领域，如电力电子器件、无线遥控等，但这些只能算作强电中的弱电控制部分，它与被控的强电还是不同的。 以我们公司的生产性质为例,一般常用到的电气元件有:可编程序控制器(PLC)、触摸屏（HMI）、变频器（INV）、伺服电机（SEV）、步进马达（STEP）、光电开关（PX/PH）、空气开关（NBF）、断路保护器（CP）、接触器（MC）、热保护

4、器（TR）、电源开关（PS）、继电器（CR）、变压器（TR）等。可编程程序控制器 A类品牌： 西门子（SIEMENS）、AB（ALLEN BRADLEY）、通用（GE）、 ABB、施耐德（SCHNEIDER）、菲尼克斯等。 B类品牌： 三菱（MITSHBISHI）、欧姆龙（OMRON）、松下（NAIS）、 富士（FUJI）、山武（YAMATAKE）、基恩士（KEYENCE）等。 C类品牌： 台达（DELAT）、丰纬（VIGOR）、和利时（HOLLYSYS）、 永宏、仕林（SHIHLIN）等触摸屏A类品牌： 西门子（SIEMENS）、AB（ALLEN BRADLEY）、ABB、罗克威尔、施耐德（

5、SCHNEIDER）等。B类品牌： 三菱（MITSHBISHI）、PROFACE、欧姆龙（OMRON）、松下（NAIS）、富士（FUJI）、白光（HAKKO）、和泉（IDEC）等。C类品牌： 台达（DELAT）、威纶（EVEIW）、海泰克（HITECH）、速肯（SOLEN）东元（TECO）等变频器A类品牌：西门子（SIEMENS）、AB（ALLEN BRADLEY）、丹佛斯（DANFOSS）、爱默森（EMERSON）、ABB、施耐德（SCHNEIDER）菲尼克斯、等。B类品牌：三菱（MITSHBISHI）、欧姆龙（OMRON）、松下（NAIS）、富士（FUJI）、山武（YAMATAKE）、安川

6、（YASKSWS）、三恳（SAMCO）等。C类品牌：台达（DELAT）、东元（TECO）、宁茂、台安等伺服马达和步进马达A类品牌： 西门子（SIEMENS）、AB（ALLEN BRADLEY）、通用（GE）、ABB、施耐德（SCHNEIDER）、菲尼克斯、伦茨(LUNZE)等。B类品牌： 三菱（MITSHBISHI)、欧（OMRON）、松下（NAIS）、三洋（SANYO）、富士（FUJI）、东方（ORIENTAL）、基恩士（KEYENCE）等。C类品牌： 台达（DELAT）、东元（TECO）等光电开关A类品牌： 西门子（SIEMENS）、AB（ALLEN BRADLEY）、施克（SCIK）、施

7、耐德（SCHNEIDER）、菲尼克斯等。B类品牌： 欧姆龙（OMRON）、山武（YAMATAKE）、基恩士（KEYENCE）、神视（SUNX）等。C类品牌： 兰宝、天得（TEND）等空气开关、断路器、接触器A类品牌：西门子（SIEMENS）、AB（ALLEN BRADLEY）、施耐德（SCHNEIDER）、菲尼克斯等。B类品牌：三菱（MITSHBISHI）、松下（NAIS）、富士（FUJI）、和泉（IDEC）等。C类品牌：正泰、天得（TEND）、德力西、台安、仕林等的选型说明选择规格要点： 输入电源规格:DC24V、AC110V-220V输入点规格:和型输出点的类型:晶体管型输出/继电器型输出

8、/ SSR型输出.晶体管输出型输出电源是直流型(DC).继电器输出型输出电源可是直流和交流通用.SSR型输出电源是交流型(AC)工程项目需要的输入输出I/O确定.I/O点在10-256点之间属小型PLC .I/O点在256-512点间属中型PLC .I/O点大于512点属大型PLC根据PLC特殊功能选择根据工程所需要的功能选择适当的PLC.例如工程需要高速计数、模拟量或数字量控制时，就要选择带此类功能的PLC。 项目项目规格规格电压5VDC5%/24VDC5%电流200mA/5VDC防护等级IP65F显示屏单色/256彩色/65536彩色分辨率12864点，16字符4行背景灯红/白 LED屏幕

9、尺寸3:/3.8”/5.7”/8”/9.4”/10.4”/12”内存128K/256K/512K/1M/3M/7M透明功能有/无扩展功能有/无网络功能有/无寿命常温25下:1万h/3万h/5万h/10万h通信接口RS232/422项目项目规格规格输入电压50/60HZ 单相AC110V-115V/单相AC220V-240V/三相AC220V-240V/三箱AC380V-460V输出电压三相AC110-115V/三相AC220V-240V/三相AC380V-460V功率0.2KW-75KW频率范围0.1HZ-1000HZ环境参数温度、湿度、海拔高度、振动控制方式V/F控制方式/失量控制方式频率精

10、度0.5%-1%(2510 )保护报警功能多种报警控制可选择项目项目规格规格额定输入电压50/60HZ 单相AC110V-115V/单相AC220V-240V/三相AC220V-240V/三箱AC380V-460V额定输出功率三相AC110-115V/三相AC220V-240V/三相AC380V-460V额定输出扭距#N.M编码器规格 17位(分辨率131072,7线制绝对式编码器)2500P/R(分辨率10000,5线制增量式编码器最高转速例如:1500RPM额定转速例如:3000RPM工作环境温度(0-55、湿度(0-90%RH)、海拔高度1000M以下、振动(20-50HZ)刹车/安装轴

11、端/油封样式有/无,直轴/键槽,有/无控制精度最大0.5%(2510 )保护报警功能多种报警控制可选择项目项目规格规格输入电压50/60HZ 单相AC110V-115V/单相AC220V-240V/DC24-48V相数选择2相步进电机/5相步进电机/7相步进电机功率#KW保持转距#N.M转动惯量J kgm2 gfcm2 #额定电流#A基本步进角1.08/ 0.72/ 0.36 / 0.18等径向振摆量对电动机转轴轴端施加 5N 的垂直负载量时，转轴受力方向的移动量。径向振摆量对电动机转轴轴端施加 10N 的轴向负载量时，转轴受力方向的移动量。 使用环境环境温度(-10 -50 )/环境湿度85

12、以下气体介质(有/无腐蚀气体.尘埃)低压电器选型的一般原则： 1、低压电器的额定电压应不小于回路的工作电压，即UeUg。 2、低压电器的额定电流应不小于回路的计算工作电流，即IeIg。 3、设备的遮断电流应不小于短路电流，即IzhIch 4、热稳定保证值应不小于计算值。 5、按回路起动情况选择低压电器。如，熔断器和自动空气开关就需按起动情况进行选择。空气开关断路器选型： 1、断路器额定电压线路额定电压； 2、断路器额定电流线路计算负荷电流； 3、断路器脱扣器额定电流线路计算负荷电流； 4、断路器极限通断能力线路中最大短路电流； 5、线路末端单相对地短路电流不小于1.25倍的自动开关瞬时（或短延

13、时）脱扣整定电流； 6、断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压 接触器选型 线圈电压:DC、AC 线圈频率:50HZ、60HZ 主接点额定功率、电压、电流 常开辅助触点数量：NC，a接点 常闭辅助触点数量：NO，b接点 有无保护盖 线圈浪涌电压吸收器 热保护器选型 与MC是否匹配 电机In*1.1是否在TH的可调范围内 主接点额定功率、电压、电流 有无保护盖 是否要独立安装单元 小型继电器座单独采购继电器选型线圈电压:DC、AC线圈频率:50HZ、60HZ触点的额定电压、电流常开辅助触点数量：NC，a接点常闭辅助触点数量：NO，b接点线圈浪涌电压吸收器开关按钮的选型孔径的大小:一般有30m

14、m/25mm/22mm/16mm 标准型型号中的“塑料护圈”和“金属护圈”的选择为UL、CSA、CCC、EN认证功能的选择:紧急停止按钮、紧急停止带灯按钮、钥匙开关、选择开关（最多5档）、自复位选择开关、带灯选择开关、按钮、带灯按钮、指示灯灯泡的选择:LED灯泡（LSTD-2）DC24V 10mA ;接线注意:X1-正极，X2-负极选购AC指示灯时，必需选购1个指示灯保护盖CONTROL RELAY线圈电压:DC、AC线圈频率:50HZ、60HZ触点的额定电压、电流常开辅助触点数量：NC，a接点常闭辅助触点数量：NO，b接点线圈浪涌电压吸收器光电传感器 照射类型:对射型/镜面反射型/扩散反射型

15、 输出方式:NPNX型/PNP型 检测距离:0.0M-15M 检测物标准：检测物是否吸收光线或穿透光线 电源电压:DC24V/AC220V 消耗电流:会根据PLC输入点的承载电流选定 应答时间:一般1MS左右 使用环境:温度、湿度位置检测传感器 常用的位置检测有：编码器、光学尺、激光测长传感器 编码器选择注意点：(p1) 分辨率(脉冲/转): 10P/R-10000P/R 最大允许旋转数: #R/MIN 最高响应频率数: 30KHZ-200KHZ 电源电压: DC5-12V,DC12-24V 光学尺选型(p6/p18) 激光测长传感器(p15) 电气元件选型参考表一、PLC的基本概念 编程控制

16、器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC二、PLC的特点1、高可靠性2、丰富的I/O接口模块 3、采用模块化结构4、编程简单易学 5、安装简单，维修方便 三. PLC的控制种类 目

17、前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 1、开关量的逻辑控制 2、模拟量控制 3、运动控制 4、过程控制 5、数据处理 6、通信及联网 四. PLC架构从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 1、CPU的构成2、I/O模块3、电源模块 4、底板或机架 PS(可选)CPU IM(可

18、选)SM: DISM: DOSM: AISM: AO FM:- 计数- 定位- 闭环控制 CP:- 点-到-点- PROFIBUS- 工业以太网五. 程序入门1、变频器的原理 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。 序号优点1平滑软启动，降低启动冲

19、击电流，减少变压器占有量，确保电机安全2在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度3无级调速，调速精度大大提高4电机正反向无需通过接触器切换5非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制2、变频调速的优势 3.交流调速的控制核心是： 只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力，才能获得理想的调速效果V/F控制控制简单实用，性能一般，使用最为广泛只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例: 对于380V 50Hz电机，当运行频率为40HZ时，要保持V/F 恒定，则 40HZ时电机的供电电压:380（40/50)304V低频时，定子阻抗压降会导致磁通下降，需将输出电压适当提

20、高矢量控制矢量控制性能优良，可以与直流调速媲美，技术成熟较晚模仿直流电机的控制方法，采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电 流分量和转矩电流分量的解耦控制，保持电机磁通的恒定，进而达到良好的 转矩控制性能，实现高性能控制。性能优良，控制相同复杂，直到90代计算 机技术迅速发展才真正大范围使用主回路接口控制回路接口模拟量输入模拟量输出通讯接口控制回路接口开关量输入开关量输出编码器接口5.经常设置的参数6.变频器相关教材 基础教材 实用工程教材保护类型原因缺相输入缺相输入电压值相差超过允许值输出缺相输出电流三相不平衡过流加速/减速/恒速超过变频器允许的最大电流（2倍额定）过载超过变频器允许的过

21、载范围过压加速/减速/恒速直流母线电压超过允许值过热散热器温度超过允许值欠压电网电压过低 由于变频器大量的使用了各种半导体器件，如整流桥、IGBT解容等，要想保证变频器长期稳定工作，则必须保证各器件工作在允许条件下。超出条件则必须立刻或延时停止变频器工作，待异常条件消失后才能重新开始工作，如保护失效或动作延迟将导致变频器出现不可恢复性损害。一.控制系统的构成控制裝置驱动器传动机构马达 2.半闭环路控制（SEMI-CLOSE LOOP）將位置或速度检出器，裝置于马达軸上以取得位置回授信号及速度回授型信号。控制裝置驱动器传动机构马达位置检出器 1. 开环路控制（OPEN LOOP） 由控制器输出指

22、令讯号，用來驱动马达依指令值位移并且停止在所指定的位置。 3. 全闭环路控制（FULL-CLOSE LOOP）利用光学尺等位置检出器，直接將物体的位移量随时的回授到控制统。控制裝置驱动器传动机构马达位置检出器（光学尺）回授信号電機電機電纜電纜編碼編碼器器電纜電纜制動器制動器電纜電纜法蘭法蘭編碼器編碼器扭矩指令扭矩指令输入范围输入范围0 10V【正正电压电压CCW扭力扭力】0 额定额定扭力扭力扭矩控制扭矩控制依据输入电压的大小、达到控制马达输出扭力的目的。二.伺服的控制回路方式 1.扭距控制回路控制方式伺服马达在驱动时由于负载的关系而产生扭矩的缘故，使得流进马达的电流增大，一旦流进马达的电流过大

23、时会造成马达烧毁的情形。为防止此一情形发生，在马达的输出位置加入电流感測裝置，当马达电流超过一定电流时，切断伺服驱动器以保护马达。速度控制速度控制速度指令速度指令输入范围输入范围0 10V【正正电压电压CCW回回转转】0 额定转额定转速速依据輸入电压的大小、达到控制马达输出转速的目的。2.速度控制回路控制方式此LOOP是用來检测马达的旋转速度是否依照指令旋转之用，相对于控制裝置所提供之指令，速度LOOP控制马达的旋转速度。 3.位置控制回路控制方式 此LOOP是用來检测由控制器所输出位置控制指令之后，伺服马达是否移动至指令位置。相对于位置指令值，当检测值过大或过小時，控制伺服马达移动其误差值的

24、部份，达到定位之目的。位置指令位置指令输入输入方式方式依据输入的脉冲数目、达到控制马达定位的目的。CCW/CW脉冲列A/B相位脉冲列PulseDirCCW/CW脈衝列 CCW CWPPPNDPDN CCW CWPPPNDPDNA/B相位脈衝列 CCW CWPPPNDPDNPulseDir以松下为例讲解以松下为例讲解 角度控制、速度控制簡單角度控制、速度控制簡單 步進馬達為與輸入的脈波成正比，一次以一步級角運轉（0.72度）。 高轉矩，高響應性高轉矩，高響應性 步進馬達雖然體積小但在低速運轉時皆可獲得高轉矩輸出。因此在加速性、響應性、頻繁的起動及停止皆可發揮很大的威力。 高分解能、高精度定位高分解能、高精度定位藉由馬達的高精度加工，可實現步進馬達高精度定位功能。解析度是取決於馬達的構造，一般的5相步進馬達為1步級0.72精度是取決於馬達的加工精度而定，無負載時的停止精度