PLC教程1-电气控制基础

1、信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅控制电器各种电机电气控制电路第一章第一章第一章第一章 电气控制基础电气控制基础信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅可以这么说，控制电器是一种控制电的工具。可以这么说，控制电器是一种控制电的工具。 控制电器可以视为一种具有二值的逻辑原件，即开关器件。控制电器可以视为一种具有二值的逻辑原件，即开关器件。这些器件在输入条件的控制下，无论是自动的还是非自动的，这些器件在输入条件的控制下，无论是自动的还是非自动的，其输出或者使电路完全导通（记作其输出或者使电路完全导通（记作ON），或者使电路完全断），或者使电路完全断开（记作开（记作OFF）

2、。）。第一节第一节 控制电器控制电器控制电器概述：控制电器概述：信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅第一节第一节 控制电器控制电器控制电器分类：控制电器分类：（一一）按用途分按用途分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，各种控控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。如：接触器，各种控制继电器等。制继电器等。2）主令电器：用于自动控制系统中发送控制指令的电器。如：控制按钮、主）主令电器：用于自动控制系统中发送控制指令的电器。如：控制按钮、主令开关、行程开关、转换开关等。令开关、行程开关、转换开关等。3）保护电器：用于保护电设备的电器。如：熔断器、热继电器

3、、避雷器等。保护电器：用于保护电设备的电器。如：熔断器、热继电器、避雷器等。4）执行电器：指用于完成某种动作或传动功能的电器。如：电磁铁、电磁阀）执行电器：指用于完成某种动作或传动功能的电器。如：电磁铁、电磁阀等。等。（二）按工作原理分（二）按工作原理分 1） 电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的电器。如：交直流接触器、各电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的电器。如：交直流接触器、各种电磁式继电器等。种电磁式继电器等。2） 非电量控制电器：靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。如：非电量控制电器：靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。如：刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器、

4、温度继电器等。刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅第一节第一节 控制电器控制电器常见的控制电器常见的控制电器信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅 刀开关刀开关是一种手动电器，由操作手柄、是一种手动电器，由操作手柄、触刀、静插座和绝缘地板组成；按刀数可分触刀、静插座和绝缘地板组成；按刀数可分为单极、双极和三极为单极、双极和三极。 刀开关是一种手动配电电器。刀开关是一种手动配电电器。 它主要用来隔离电源、手动接通或断开它主要用来隔离电源、手动接通或断开交直流电路，也可用于不频繁的接通与分断交直流电路，也可用于

5、不频繁的接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉等。等。1.11.1刀开关刀开关信以致远捷行弘毅Wang yang 刀开关刀开关由操作手柄、触刀、静由操作手柄、触刀、静插座和绝缘插座和绝缘底底板组成板组成。1.11.1刀开关刀开关或QSQSQS a） b） c）a)单极 b)双极 c)三极刀开关的图形符号及文字符号刀开关的图形符号及文字符号：信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅 熔断器是一种利用熔化而切断电熔断器是一种利用熔化而切断电路的保护电器。路的保护电器。 将它串接于保护电路中，当电路发将它串接于保护电路中，当电路发生短路或严重

6、过电流时快速自动熔断，生短路或严重过电流时快速自动熔断，从而切断电路电源，起到保护作用。从而切断电路电源，起到保护作用。1.21.2熔断器熔断器信以致远捷行弘毅Wang yang 断路器断路器由由熔断管、熔断体、填熔断管、熔断体、填料、导电部件料、导电部件组成组成。1.21.2熔断器熔断器熔断器熔断器的图形符号及文字符号的图形符号及文字符号：FU熔断器的电气符号信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅 在低压控制电路中，控制按钮发在低压控制电路中，控制按钮发布手动控制指令。布手动控制指令。 按钮是一种短时接通或断开小电按钮是一种短时接通或断开小电流电路的电器。它不直接控制主电路流电路

7、的电器。它不直接控制主电路的通断，而是在控制电路中控制接触的通断，而是在控制电路中控制接触器或者继电器等，再由它们去控制主器或者继电器等，再由它们去控制主电路，故称作电路，故称作“主令电器主令电器”。1.3 1.3 按钮按钮信以致远捷行弘毅Wang yang 控制按钮一般用红色表示停止控制按钮一般用红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮。按钮，绿色表示起动按钮。1.4 1.4 按钮按钮按钮按钮的图形符号及文字符号的图形符号及文字符号：按钮的符号 a)常开触头 b)常闭触头 c)复式触头信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅 接触器是用来接通或切断电动机接触器是用来接通或切断电动机或其他

8、负载主电路的一种控制电器，在或其他负载主电路的一种控制电器，在电力拖动自动控制线路中被广泛应用。电力拖动自动控制线路中被广泛应用。具有动作迅速，控制容量大，使用安全具有动作迅速，控制容量大，使用安全方便，能频繁操作和远距离操作等优点。方便，能频繁操作和远距离操作等优点。 主要用作电动机主要用作电动机、小型发电机、小型发电机、电热设备、电焊机和电容器组等各种设电热设备、电焊机和电容器组等各种设备的主控开关。能接通和断开负载电流，备的主控开关。能接通和断开负载电流，但不能切断短路电流，因此常与熔断器但不能切断短路电流，因此常与熔断器和热继电器等配合使用。和热继电器等配合使用。1.5 1.5 接触器

9、接触器信以致远捷行弘毅Wang yang 接触器接触器主要由电磁机构、触头主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置和其它部件组成。系统、灭弧装置和其它部件组成。1.5 1.5 接触器接触器接触器接触器的图形符号及文字符号的图形符号及文字符号：a)b)c)KMKMKM 接触器的符号a) 线圈 b) 常开触头 c) 常闭触头信以致远捷行弘毅Wang yang1.5 1.5 接触器接触器信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅 继电器是一种根据特定形式的继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。输入信号而动作的自动控制电器。其输入量可以是电流电压等电量，其输入量可以是电流电压等电量

10、，也可以是温度、时间、速度、压力也可以是温度、时间、速度、压力等非电量，而输出则是触头的动作等非电量，而输出则是触头的动作或者是电路参数的变化。或者是电路参数的变化。1.6 1.6 继电器继电器信以致远捷行弘毅Wang yang 电磁式继电器的结构及工作原理与接触器类似，也是由电磁机电磁式继电器的结构及工作原理与接触器类似，也是由电磁机构和触头系统构成。构和触头系统构成。1.6 1.6 继电器继电器电磁式继电器电磁式继电器的图形符号及文字符号的图形符号及文字符号：电磁式继电器的符号a)线圈一般符号 b)电流继电器线圈 c)电压继电器线圈 d)触头a)b)c)KIKAKAI I UKVd)信以致

11、远捷行弘毅Wang yang1.61 1.61 接触器与继电器的区别接触器与继电器的区别接触器与继接触器与继电器的区别电器的区别3、继电继电器器针对针对特定的要求，特定的要求，会与会与其其它它装置装置组组合合设计设计成成时间时间继电继电器、器、压压力力继电继电器等等，有附加器等等，有附加功能，而接功能，而接触触器一般不器一般不会会具有附加具有附加的功能。的功能。1、继电继电器的器的触头触头容量一般不容量一般不会会超超过过5A，小型，小型继电继电器的器的触头触头容量一般容量一般只有只有1A或或2A，而接，而接触触器的器的触头触头容量最小也有容量最小也有10A到到20A；2、接、接触触器的器的触头

12、触头通常有三通常有三个个主主触触头头另外另外还还有若干有若干个辅个辅助助触头触头，而，而继继电电 器的器的触头触头一般不分主一般不分主辅辅； 4、应应用用场场合不同，接合不同，接触触器一器一 般用于主回路，般用于主回路，继电继电器一般用器一般用 于控制回路；于控制回路；信以致远捷行弘毅Wang yang1、中间继电器、中间继电器 中间继电器是电磁式继电器的一种，触头对数多，触头容量较大动作灵敏度高。中间继电器主要起信号中继作用。2、时间继电器、时间继电器 时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理实现触头延时接通和断开的自动控制电器。3、热继电器、热继电器 热继电器是利用电流的热效应原理实现电

13、动机过载保护的自动控制电器。4、速度继电器、速度继电器 速度继电器主要用作笼型异步电动机的反接制动控制。速度继电器与被控电动机的轴相连接，当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，当达到一定转速，常闭触头分断，常开触头闭合。当电动机转速低于某一数值时，触头在弹簧作用下复位。5、固态继电器、固态继电器 固态继电器（缩写SSR），是用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号，输出端直接驱动大电流负载。 1.62 1.62 常用继电器常用继电器信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅 它是一种将旋转位移转换成一它是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式串

14、数字脉冲信号的旋转式传感器传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。一起，也可用于测量直线位移。 一般其选型的重要参数就是编一般其选型的重要参数就是编码器的线数，即编码器旋转一圈转码器的线数，即编码器旋转一圈转换成多少个脉冲信号。换成多少个脉冲信号。1.7 1.7 编码器编码器信以致远捷行弘毅Wang yang 编码器有一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗编码器有一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取，获得脉冲信号。光电的刻线，有光电发射和接收

15、器件读取，获得脉冲信号。光电编码器的原理如图所示：编码器的原理如图所示：1.71 1.71 编码器的结构编码器的结构信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅 开关电源是维持稳定输出电压开关电源是维持稳定输出电压的一种电源。的一种电源。 我们常用的直流开关电源其功我们常用的直流开关电源其功能就是将电能质量较差的原生态电能就是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源，转换成源（粗电），如市电电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。压（精电）。1.8 1.8 开关电源开关电源信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅 接近开关是一种

16、不需要和被检接近开关是一种不需要和被检测物接触用测物接触用，用，用感应方法将被测物体感应方法将被测物体的远近状态转换成电信号的无触点开的远近状态转换成电信号的无触点开关关。1.9 1.9 接近开关接近开关信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅1.91 1.91 接近开关的接线方法接近开关的接线方法 接近开关按输出形式又可分为交流两线式，直流两线式和直接近开关按输出形式又可分为交流两线式，直流两线式和直流三线式，其中直流三线式又分为流三线式，其中直流三线式又分为PNPPNP输出和输出和NPNNPN输出。可以直接输出。可以直接驱动继电器计数器等直流负载。驱动继电器计数器等直流负载。NP

17、N型接近开关接线图信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅1.92 1.92 接近开关的接线方法接近开关的接线方法PNP型接近开关接线图两线制接近开关接线图棕接正蓝接负黑接信号线信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅1.10 1.10 温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器热电阻热电阻PtCu热电偶热电偶半导体半导体信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅电机电机第二节第二节 电机电机信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅2.1 2.1 电机分类电机分类 电动机也称电机（俗称马达），在电路中用字电动机也称电机（俗称马达），在电路中用字母母“M”“M

18、”表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。用电器或各种机械的动力源。电机电机交流电机交流电机同步电机同步电机异步电机异步电机直流电机直流电机控制电机控制电机步进电机步进电机伺服电机伺服电机信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅2.2 2.2 异步电机异步电机 异步电机的工作原理：是通过一种旋异步电机的工作原理：是通过一种旋转磁场与由这种旋转磁场借助于感应作用转磁场与由这种旋转磁场借助于感应作用在转子绕组内所感生的电流相互作用，产在转子绕组内所感生的电流相互作用，产生电磁转矩来实现拖动作用。生电磁转矩来实现拖动作用。 因此

19、交流异步电动机只需给其提供三因此交流异步电动机只需给其提供三相交流电源便可旋转。一般对其的控制分相交流电源便可旋转。一般对其的控制分为直接接触器控制和变频器控制。为直接接触器控制和变频器控制。信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅2.3 2.3 步进电机步进电机 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉

20、冲信号，电机则转过一个步距角。电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。简单。 步进步进电机常用于低转速，精度要求不高的电机常用于低转速，精度要求不高的场合。场合。信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅2.4 2.4 伺服电机伺服电机 伺服电动机又分为直流和交流伺服电动机伺服电动机又分为直流和交流伺服电动机两大类。两大类。 伺服系统是用来精

21、确地跟随或复现某个过伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的闭环反馈控制系统。程的闭环反馈控制系统。 我公司的伺服电机实际上是一个永磁同步我公司的伺服电机实际上是一个永磁同步电机，通过编码器构成伺服电机，编码器的精电机，通过编码器构成伺服电机，编码器的精度决定了伺服电机的精度。一个伺服系统关键度决定了伺服电机的精度。一个伺服系统关键在于伺服驱动器，伺服驱动器的性能决定了伺在于伺服驱动器，伺服驱动器的性能决定了伺服系统的性能。服系统的性能。 伺服电机常用于高精度，高转速的场合。伺服电机常用于高精度，高转速的场合。信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅2.5 2.5 工业控制系统组成工

22、业控制系统组成变频调速器伺服驱动器步进驱动器继电器固态继电器接触器比例调节阀电动机伺服动机步进电机电炉电磁阀电动机信号等报警装置显示单元通讯模拟量脉冲量通讯人机界面HMISCADA组态软件RS422/232/485人工操作(一次仪表)传感器二次仪表IC卡其他信号反馈（开关量、模拟量、脉冲量）开关量模拟量脉冲量PLC信号部分控制部分驱动部分执行部分模拟量开关量开关量（晶体管/继电器）（频率，脉宽）信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅电气控制线路电气控制线路第三节第三节 电气控制线路电气控制线路信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅电气控制线路电气控制线路3. 3. 电气

23、控制线路电气控制线路 由按钮、接触器、继电器等低压电器组成的电器控制线路，具有线路简单、便于掌握、维修方便等许多优点，在老式生产机械的电气控制领域中，一直获得广泛的应用。信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅电气控制线路电气控制线路3.1 3.1 三相笼型异步电动机点动控制线路三相笼型异步电动机点动控制线路信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅电气控制线路电气控制线路3.1 3.1 三相笼型异步电动机点动控制线路三相笼型异步电动机点动控制线路 点动控制电路是用按钮和接触器控制电动机的最简单的控制电点动控制电路是用按钮和接触器控制电动机的最简单的控制电路，分为主电路和控制

24、电路两部分。主电路的电源引入采用了隔离路，分为主电路和控制电路两部分。主电路的电源引入采用了隔离开关开关QS,电动机的电源由接触器电动机的电源由接触器KM的主触点的通、断来控制。工作的主触点的通、断来控制。工作过程如下：过程如下：首先合上电源开关首先合上电源开关QS启动：启动：按下按下SB KM线圈得电线圈得电 KM主触点闭合主触点闭合 电动机电动机M运转运转停止：停止：按下按下SB KM线圈失电线圈失电 KM主触点分断主触点分断 电动机电动机M停转停转信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅3.1 3.1 三相笼型异步电动机点动控制线路三相笼型异步电动机点动控制线路 这种当按钮按下

25、时电动机就转动，按钮松开后这种当按钮按下时电动机就转动，按钮松开后电动机就停转的工作方式，称为点动控制。电动机就停转的工作方式，称为点动控制。特点：不能实现电动机的连续运转。特点：不能实现电动机的连续运转。信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅电气控制线路电气控制线路3.2 3.2 三相异步电动机三相异步电动机全压启动全压启动控制线路控制线路QSFRFUKMM3 合刀开关合刀开关QS按按SB1 KM线圈线圈得电得电按按SB2 KM线圈线圈失电失电M3M3 KM辅助触头闭合辅助触头闭合自自锁锁 KM主触头闭合主触头闭合 M运转运转 KM辅助触头解除辅助触头解除自自锁锁 KM主触头断开

26、主触头断开 M停转停转KMSB1KMSB2FR主电路主电路控制电路控制电路信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅电气控制线路电气控制线路3.2 3.2 三相异步电动机三相异步电动机全压启动全压启动控制线路控制线路 这种依靠接触器自身辅助触点使其线圈保持通这种依靠接触器自身辅助触点使其线圈保持通电的现象称为自锁（或称自保）。电的现象称为自锁（或称自保）。特点：能实现电动机的连续运转。特点：能实现电动机的连续运转。信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅电气控制线路电气控制线路3.3 3.3 三相异步电动机三相异步电动机正反转正反转控制线路控制线路 在许多加工现场中，经常要求

27、电动机能够实在许多加工现场中，经常要求电动机能够实现可逆运行。例如机床工作台的前进与后退、主现可逆运行。例如机床工作台的前进与后退、主轴的正转与反转、起重机吊钩的上升与下降等。轴的正转与反转、起重机吊钩的上升与下降等。这些控制工艺都要求能实现电动机的正反转切换。这些控制工艺都要求能实现电动机的正反转切换。 由三相异步电动机的工作原理可知，由三相异步电动机的工作原理可知，若将接若将接至电动机的三相电源进线中的任意两相对调，即至电动机的三相电源进线中的任意两相对调，即可使电动机反转。可使电动机反转。信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅3.3 3.3 三相异步电动机三相异步电动机正反转

28、正反转控制线路控制线路 若同时按下若同时按下SB2和和SB3，则接触器，则接触器KM1和和KM2同时得电并自锁，它同时得电并自锁，它们的主触点都闭合，这样们的主触点都闭合，这样会导致电动机的三相电源会导致电动机的三相电源短路，所以该电路不能使短路，所以该电路不能使用。用。信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅3.3 3.3 三相异步电动机三相异步电动机正反转正反转控制线路控制线路主电路主电路控制电路控制电路信以致远捷行弘毅Wang yang信以致远捷行弘毅合上电源开关合上电源开关QS正转启动：正转启动：按下按下SB2 KM1线圈得电线圈得电 KM1主触点闭合主触点闭合 电动机电动机M运转运转 KM1辅助常闭触点断开，对辅助常闭触点断开，对KM2互锁互锁 KM1辅助常开触点闭合，自锁辅助常开触点闭合，自锁停止：停止：按下按下SB 1 KM1线圈失电线圈失电 KM1主触点分断主触点分断 电动