工厂电气与PLC控制技术_5_1课件

1、目录前言绪论第一章 继电器-接触器逻辑控制基础第二章 电气控制装置系统设计方法第三章 可编程序控制器的组成与工作原理第四章 PLC的编程语言与指令系统第五章 PLC的特殊功能I/O模块第六章 西门子电气（SIEMENS）S7系列型PLC第七章 编程器、编程软件及其使用第八章 PLC的联网与通信技术第九章 PLC控制系统设计绪 论一、“工厂电气与PLC控制技术”课程的性质和任务性 质 实践性强的专业课。 内 容 电机、其他执行电器为控制对象，介 绍电气控制的基本原 理、线路、程序 及控制装置的设计方法。目 标 1、电气控制线路、程序、技术资料 的阅读分析能力。 2、电气控制线路、程序的设计能力。

2、任务 ： 1、熟练掌握常用控制电器、电气控制线路的构 成、原理及用途，独立分析和设计能力。 2、掌握可编程序控制器（PLC）的基本构成、 工作原理、特点及其应用发展情况。 3、掌握小型 PLC 的硬件构成、工作原理、编程 语言、指令系统与编程方法。 4、掌握 PLC 控制系统的设计方法、设计过程、 步骤、PLC 模块选择方法、应用程序设计 与调试方法等。二、电气控制技术的发展控制方法 手动 自动控制功能 简单 复杂操作方式 笨重 轻巧控制原理 有触点硬接线继电器、微处理器的软件 控制方式 集中拖动顺序控制 DCS 网络、现场总 线、以太网新 技 术 综合应用电子技术、检测技术、计算机 技术、自

3、动控制理论M23YAM33M!3反转正转停SA5FU1FU2KM3 12KM2 9KM4 15RU1V1W1FR1 7KSU2V2W2FR2 13KM6 19KM5 18KM1 7U3V3W3FR3 7 150VA380 /127V 60VA380 / 36VFUELTQSL1L2L331关SA4开32 总开关及保护 主轴转动起动 制动 进给传动 正转 反转 冷确泵 变压器及照明主电路第一章 继电接触器逻辑控制基础意 义 继电器、接触器控制技术是 近代先进电气控制基础低压电器 电力拖动自动控制系统的基本组成元件介 绍 常用低压电器元件的用途、 类型、符号、选用四方面举 例 电气线路的阅读分析方

4、法 第一节 电器的基本知识 一、电器的定义及分类（一）电器的定义 凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现 对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、 变换和调节目的的电气元件统称为电器 （二）电器的分类1、按工作电压等级分类（1）低压电器 交流 AC 1200V； 直流 DC 1200V； 直流 DC 1500V。2、按用途分类（1）控制电器 用于各种控制电路和控制系统的电器（2）主令电器 用于各种控制系统中发送控制指令的电器（3）保护电器 用于保护电路及用电设备的电器（4）配电电器 用于电能的输送和分配的电器（5）执行电器 用于完成某种动作或传动功能的电器3、按工作原理分类（1）电磁式电器

5、依据电磁原理来工作的电器（2）非电类控制电器 电器的工作是靠外力或某种 非电物理量的变化而动作的电器二、电磁式电器的工作原理与结构特点组成： 感测部分 电磁结构 触头系统 执行部分（一）电磁结构 作用 将电磁能量转换为机械能量，带动 触头动作，完成接通和分断电路 组成 吸引线圈、铁心、衔铁等1、常用的磁路结构（图1-1） 1）衔铁沿棱角转动的拍合式铁心 广泛应用于直流电器中 2）衔铁沿轴转动的拍合式铁心 应用触点容量较大的交流电器中 3）衔铁直线运动的双E形直动式铁心 多用于交流接触器、继电器中图1-1 常用的磁路结构线圈自然状态 没有电1衔铁 2铁心 3吸引线圈123线圈通电图1-1 常用的

6、磁路结构机械运动图1-1 常用的磁路结构图1-1 常用的磁路结构 通电后动作情况机械运动2、吸引线圈 作用 将电能转换成磁场能量 注意 结构、交、直流、热的产生磁场中 磁路的欧姆定律磁通密度 = IN / Rm （1-1） 式中： 为铁芯磁通密度（Wb） I 为线圈中的电流 （A） N 为线圈圈数 （圈） Rm 为磁阻 （1/H）（二）电磁吸力与吸力特性 磁铁中的磁通量 = B*S （1-4）式中： B 气隙中磁感应强度 （T） S 磁极截面积 （m2 ） 电磁吸力 （1-5）式中：Ft 电磁吸力 （N） B 气隙中磁感应强度 （T） S 磁极截面积 （m2 ） 固定铁心与衔铁之间的气隙。直流

7、电磁铁时 B恒定值；交流电磁铁时 BBmsint。 （1-6）图1-2 直流电磁机构的吸力特性 图1-3 交流电磁机构的吸力特性将式1-6代入式1-5整理得 (1-7)式中 电磁吸力最大值； 电磁吸力平均值。 图1-4 电磁铁的吸力特性1直流电磁铁吸力特性 2交流电磁铁吸力特性 3反力特性 4 释放过程中静态吸力特性 123F0分析曲线形状为什么？4吸力特性吸力 Ft 与铁心间隙 的特性曲线图1-4直流电磁铁吸力（曲线 1 ） 励磁电流 I 与气隙 无关； 动作过程为 恒磁通势； F21/Rm21/2 吸力大小 随陡峭。交流电磁铁吸力（曲线 2 ） 设线圈电压U不变，则 UE4.44fN U/

8、4.44fN，由磁路定律 NI/Rm 励磁电流 I 与气隙 成正比； 动作过程为 近似恒磁通 ； 吸力大小 随 平坦。典型电磁铁结构示意图（三）反力特性和返回系数反力特性 反作用力 Fr 与气隙 的关系曲线。（图1-4 曲线 3 ）注意： 吸合 保证吸力特性位于反力特性上方； 释放 : : : 下方。返回系数（-反映灵敏度的参数） 释放电压 Ure （或电流 Ire ） 与吸合电压 Uat （或电流 Iat ）。 或（四）交流电磁机构上短路环的作用图1-5 交流电磁机构实际吸力曲线tFatF 交流分量FFatmF0Fr 0最大值 交流分量 反力 交流电磁铁的吸力是一个两倍电源频率的周期量，即：

9、 恒定分量 F0 最大吸力 Fat 的一半 ； 交变分量 F0cos2t F0 。 所以 Fat 0 Fatm Fat 的结果有时 反力 Fr 引起振动（噪音）办法加一短路铜环（图1-6）原理把磁通分为 1 、 2 在 I0 时，磁通始终（ F0cos2t ） 0 则 Fat F0 -（ F0cos2t） F01-衔铁 2-铁心 3-线圈 4-短路环图1-6 交流电磁铁的短路环图1-7 加短路环后实际吸力及磁通变化曲线三、电器的触点系统和电弧（一）电器的触点系统 作用起接通和分断电路。电阻及焦耳（热）损耗：1、交直流电阻损耗： P = KfI2R (1-9)式中：P- 损耗功率 Kf-交流附加

10、损耗系数 I- 触头通过电流 R- 触头导体与接触电阻2、热损耗： Q I2Rt （1-10）式中：Q - 热量； t - 通电时间注：触头热量 绝缘体燃烧温度或触头熔化温度 结果 - 燃烧或烧毁触头触头结构形式：1、桥式触头 （图1-8 a、b）2、指形触头 （图1-8 c） b) c)图1-8 触点的结构型式运动过程用力按下运动过程结束产生摩擦动作产生摩擦动作（二）电弧的产生及灭弧方法 I、U 大到某一数值时产生电弧 U 1220V间 I 几百mA间 原因 触头气体在电场作用下电离放电、 游离现象 结果 产生高温、发出强光，触头烧毁 常用的灭弧方法：1、电动力灭弧 （图1-9） 应用 一般

11、交流电路中图1-9 电动力灭弧示意图1静触头 2动触头FF21I电流I电流左通力右生电 左力右感 2、磁吹灭弧 （图1-10） 应用 直流电路中。图1-10 磁吹灭弧示意图1次吹线圈 2绝缘套 3铁心 4引弧角 5导磁夹板 6灭弧罩 7动触头 8静触头 321 4 5 6783、窄缝灭弧 （图1-11） 应用 交、直流电路中。（倒吸原理）图1-11 窄缝灭弧示意图4、栅片灭弧 （图1-12） 应用 高压电路中。图1-12 栅片灭弧示意图1灭弧栅片 2触头 3电弧123FII第二节 常用低压电器常用熔断器、开关、主令电器、接触器和继电器一、 熔断器（一）熔断器的用途应用配电线路的严重过载和短路保

12、护。（二）熔断器的结构及工作原理原理通过流过电路的过大电流产生的热效应熔断熔 丝（安秒特性曲线）而断开和保护电路。 熔断器的外形图见 图1-13 熔体结构示意图见 图1-14 熔断器的安秒特性曲线见 图1-15 图1-13 熔断器的外形图1瓷底座 2动触头 3熔体 4瓷插座 5静触头 6底座 7熔体 8瓷帽 图1-14 熔体结构示意图1盖板 2指示器 3触角 4熔体 5熔管图1-15 熔断器的安秒特性曲线0 IMIN I/INt熔断区正常工作区过 渡 区表1-1 熔断器安秒特性数值关系熔断电流(1.251.30)IN1.6IN2IN2.5IN3IN4IN熔断时间 1h40s8s4.5s2.5s

13、（三）熔断器的类型与技术参数1、插入式RC1A系列，低压分支电路，I小民用2、螺旋管式RL6 用于机床，RLS2 用于整流、 晶闸管3、封闭管式RT12有填料、无填料、快速， 低压电网4、新型：（1）自复式RZ1 不能切断电源， 与断路器配合使用（2）高分断能力NT 应用电气装置、配电设备额定电压 V额定电流 A熔体额定电流 A额定分断能力5001604，6，10，16，20，25，32，35，40，50，63，80，100，125，160500V120kA25080，100，125，160，200，224，250400125，160，200，224，250，300，315，355，40063

14、0315，355，400，425，500，6303801000800，100380V 100kA表1-2 NT型熔断器主要技术参数（四）熔断器的选择主要考虑以下几个方面因素：1、类 型 线路要求、使用场合、 安装条件、适用范围2、额定电压 使额定电压 线路的额定电压3、额定电流 熔体的额定电流与负载相匹配 1）阻性负载熔体额定电流略 电路的额定电流 2）电机负载 单台电机 Ifu （1.52.5）IN 多台电机 Ifu （1.52.5）INmaxIN式中 IN 电机额定电流 INmax 容量最大的一台电机额定电流 IN 其它电机额定电流的总和 3）电容负载设备中 熔体的额定电流1.6倍电容额定

15、电流 4）配电系统中 主回路熔体的额定电流 支路熔体的额定电流4、额定分断能力 额定分断能力 电路中可能最大故障电流5、选择保护特性 分支故障时故障点最近处动作 熔断器的图形符号及文字符号如 图1-16图1-16 熔断器的图形与文字符号FU总结：应用配电线路的严重过载和短路保护原理通过流过电路的过大电流产生的热效应熔断 熔丝（安秒特性曲线）而断开和保护电路参数额定电压、额定电流、熔体额定电流、 额定分断能力类型插入式、螺旋管式、封闭管式、自复式、高 分断能力产品RL1A、RLS2、RM10、RT12、RS3、RZ1等二、开关电器开关应用于配电线路作电源的隔离、保护与控制（一）、刀开关应用在低压

16、电路中，作为不频繁接通、断开电路原理依靠手动来实现触刀插入插座与脱离插座的控制电路 的通、断参数额定电压、额定电流、通断能力、动稳定电流、热稳 定电流类型大电流刀开关、负荷开关、熔断器式刀开关选择使额定电压、额定电流 电路的额定电压、额定电流注意安装手柄向上、电源接上端、负载接下端产品 HD14、HD17、HS13、HK2、HH4、HR3 通断能力给定的电压下接通和分断的预期电流值动稳定电流(额定峰值耐受电流 Ip) 是开关设备 和控制设备在合闸的位置能够承受额定短时耐受 电流第一个大半波的电流峰值。 （它反映了开关的机械强度抗击电动力的能力）热稳定电流（额定短时耐受电流 Ik）是开关设备 和

17、控制设备在合闸的位置能够承受的电流有效值 （它表明开关能够承受断路电流热效应的能力）型号含义：0 不带灭弧罩 带有灭弧罩 板前接线 板后接线 极数 额定电流 中央手柄 侧面正向操作 中央杠杆操作 侧面手柄 HD 单投刀开关HS 双极刀开关图形符号及文字符号如 图1-17a）单极 b）双极 c）三极图1-17 刀开关的符号QS或a） b） c）QSQS（二）、转换开关应用在电气设备中，作为非频繁接通、断开电 路、换接电源和负载，测量三相电压以及控 制小容量感应电动机原理依靠转动手柄，使动触头与两侧静触头接通 和断开电路参数额定电压、额定电流、通断能力、动稳定电 流、热稳定电流类型单极、双极和多极

18、选择使额定电压、额定电流 电路的额定电压、 额定电流产品HZ5、HZ10、HZ15转换开关的结构示意图图1-18 转换开关的结构示意图L1 L2 L3U V W图形符号及文字符号如 图1-19图1-19 转换开关的符号a）单极 b）三极QSa） b）QS（三）、断路器 （自动开关）应用在低压电气中，作为非频繁接通、断开电 路、换接电源和负载，在电路发生短路、 过载或欠压等故障时，能自动分断故障电 路，是保护电器原理依靠手动或电动合闸，触头闭合后，自有 脱扣机构将触头锁在合闸位置上保护过电流、欠压、热、分励、自由脱扣参数额定电压、额定电流、极数、脱扣器类型、 整定电流范围、分断能力、动作时间类型

19、单极、双极和多极型号额定电流/A机械寿命/次电气寿命/次过电流脱扣器范围/A短 路 通 断 能 力交 流 直 流电压/V电流/KA电压/V电流/KADZ20Y-1001008000400016，20，32，40，50，63，80，1003801822010DZ20Y-20020080002000100，125，160，180，2003802522025DZ20Y-40040050001000200，225，315，350，4003803038025DZ20Y-63063050001000500，6303803038025DZ20Y-8008003000500500，600，700，800380

20、4238025DZ20Y-125012503000500800，1000，12503805038030表1-3 DZ20系列塑料外壳式断路器主要技术参数注：表中 Y 为一般型。什么是空气开关？ 空气开关相当于闸刀开关、熔断器、热继电器、过流继电器、欠压继电器的组合。 不过里面只有弹簧、连动杆、磁铁、线圈、双金属片。图1-20 断路器工作原理图L1 L2 L3主触头自由脱扣机构过电流脱扣器分励脱扣器热脱扣器欠电压脱扣器按钮负 载L1、L2、L3无电时的断开状态L1 L2 L3主触头自由脱扣机构过电流脱扣器分励脱扣器热脱扣器欠电压脱扣器按钮负 载L1、L2、L3有电的断开状态L1 L2 L3主触头

21、锁扣 自由脱扣机构过电流脱扣器分励脱扣器热脱扣器欠电压脱扣器按钮负 载接 通 状 态断路器过电流脱扣动作L1 L2 L3主触头过电流脱扣器分励脱扣器热脱扣器欠电压脱扣器按钮运动负 载脱扣 自由脱扣机构L1 L2 L3主触头自由脱扣机构过电流脱扣器分励脱扣器热脱扣器欠电压脱扣器按钮脱开负 载断路器过电流脱扣动作选择使额定电压、额定电流 电路的额定电压、 通断能力 电路的最大短路电流、场合和保护 要求产品DZ10、DZ15、C45N、S060 等 调整： 1、过载整定电流 使用电流、注意动作时间 2、过电流脱扣器整定电流 正常尖峰电流 3、欠电压脱扣器的额定电压 电路电压 4、级间保护的配合满足系

22、统要求，避免越级跳闸图形符号及文字符号如 图1-21图1-21 断路器的图形及文字符号QF图1-22 断路器动作（安秒）特性曲线（四）、漏电保护断路器 应用 防止触电，安装在电表和熔断器后原理 电流互感器作用原理保护 漏电流自动断电参数 额定电压、额定电流、极数、额定漏 电动作电流、额定频率、额定漏动作 电时间类型单极、双极和多极原理图如 图1-23图1-23 DZL18-20型漏电保护断路器原理图aLbNSBR TCC1R1C2 R2R3R4L NbaVKAKA+-负载额定电压/V额定频率/HZ额定电流/A极数过电流脱扣器额定电流/mA额定漏电动作电流/mA额定漏电不动作电流/mA额定漏电动

23、作时间/s38050604036,10,16,20,25,40305075152540电路的额定电压、 额定电流。 结构示意图见 图1-24 图形及文字符号如 图1-25图1-24 按钮结构示意图1按钮帽 2复位弹簧 3动触点 4常闭静触点 5常开静触点54123图1-25 按钮的图形与文字符号a）常开触点 b）常闭触点 C）复式触点SBa） b） c）SBSB（二）位置开关应用 在低压控制电路中，用于实现顺序控制、定位 控制和位置状态的检测1、行程开关（限位开关）工作利用运动部件碰撞来发出指令应用运动方向、行程大小、位置保护选择使额定电压、额定电流 电路的额定电压、 额定电流注意复位方式、触

24、点数量等类型直动、滚动直动、杠杆单、双轮旋转式、滚动摆 杆可调式、杠杆可调式产品LXW5、LX9、LXK3、LX32、LXW5 等等 外形如 图1-23 图形符号及文字符号如 图1-24图1-26 LX19系列行程开关 a) 单轮旋转式 b) 双轮旋转式图1-27 行程开关的图形与文字符号a）常开触点 b）常闭触点 C）复式触点a） b） c）SQSQSQ2、接近开关（无触点行程开关）工作是以不直接接触方式进行控制的一种位置 开关应用高速计数、测速、检测零件尺寸等。特点工作稳定可靠、寿命长、重复定位精度 高、适应恶劣的工作环境等选择工作电压、输出电流、动作距离、重复精 度、工作响应频率注意电源

25、电压 额定工作电压、 负载电压开关输出电压、 负载电流 输出电流 计数频率 电路的额定 电压、额定电流产品LW5、LW6 等等 结构图如 图1-30 图形符号及文字符号如 图1-31图 1-30 万能转换开关结构示意图 图1-31 万能转换开关的图形与文字符号左 0 右SA123SA 开关位置（左、0、右）第三组 引线端子 第三组 引线端子第二组 引线端子 第二组 引线端子（四）主令控制器与凸轮控制器1、主令控制器应用频繁地按预定顺序切换多个控制电路，对 起重机、轧钢机、其它生产机械的远距离 控制选择使额定电压、额定电流 电路的额定 电压、额定电流产品 LK14、LK15、LK16 等 结构图

26、如 图1-32 图形符号及文字符号如 图1-31图1-32 主令控制器的结构示意图 2、凸轮控制器工作是一种大型的手动控制器应用起重设备中直接控制中小型绕线式异步电 动机的起动、停止、调速、换向、制动， 也适用于有相同要求的电力拖动场合选择使额定电压、额定电流 电路的额定 电压、额定电流产品 KT10、KT14、KT15 等 结构图如 图1-33 图形符号及文字符号如 图1-31 图1-33 凸轮控制器的结构原理图四、 接 触 器应用频繁地接通、断开交直流电路，实现远距离 控制。主要用于控制电动机、电热设备、 电焊机、电容器等的交直流主电路。类型交流接触器、直流接触器。（一）交流接触器 （结构

27、如 图1-34）结构：1、电磁机构线圈、动铁心（衔铁）、静铁心2、触头系统主触头通断主电路 辅助触头用于控制电路、起电气 连锁或控制作用3、灭弧装置纵缝灭弧罩、栅片灭弧结构4、其它部件反作用弹簧、缓冲弹簧、触头 压力弹簧、转动机构、外壳图1-34 CJ10-20型交流 接触器的外形与结构1灭弧罩 2触点压力弹簧 3主触点 4反作用弹簧 5线圈 6短路环 7静铁心 8弹簧 9动铁心 10辅助常开触点 11辅助常闭触点 （二）直流接触器结构 与交流接触器基本相同。不同处 铁心结构、线圈形状、触头形状和数量、 灭弧方式、吸力特性、故障形式等（三）接触器的主要技术参数和类型产品： 常用交流 CJ10、

28、CJ10X、CJX2 等 常用直流 CZ0、CZ18 等主要技术参数： 1、额定电压主触头的额定电压 交流 220V、380V、660V 直流 110V、220V、440V 2、额定电流主触头的额定电流 10800A 3、吸引线圈的额定电压 4、机械寿命和电气寿命 5、额定操作频率一般 300次/h、 600次/h、1200次/h 6、动作值吸合电压、释放电压 吸合电压 线圈的额定电压的 80 释放电压 额定电流的 1.14.0 倍（2）电压继电器 线圈与电路“并”联 匝数多、导线细、阻抗大 欠电压式动作 4070 的 UN 过电压式动作 105120 的 UN 零电压式动作 525 的 UN

29、（3）中间继电器（电压式） 线圈与电路“并”联 触头对数多、容量大（IN510A） 动作灵敏度高2、电磁式继电器的整定（图1-33）（1）调整弹簧的松紧程 越紧 需吸引 V、I （2）改变非磁性垫片的厚度 越大 释放 V、I （3）改变初始气隙的大小 越大 吸引 V、I 过量保护：反作用弹簧力 max 欠量保护：反作用弹簧力 min 3、电磁式继电器常用型号 JL、JT、JZ、3TH、JZC 系列电磁器继电图形符号及文字符号如 图1-36 图1-36 JT3系列直流电磁式继电器结构示意图1-线圈 2-铁心 3-磁轭 4-弹簧 5-调节螺母 6-调节螺钉 7-衔铁 8-非磁性垫片 9-常闭触点

30、10-常开触点 图1-37 电磁式继电器的图形及文字符号a）线圈一般符号 b）电流继电器线圈 c）电压继电器线圈 d）触点 KAa） b） c） d）KAKAKII KII KVU 2h冷态21.22h热态31.65s冷态表1-8 热继电器的保护特性1-电流调节凸轮 2a、2b-簧片 3-手动复位机构 4-弓簧 5-主双金属片 6-外导板 7-内导板 8-常闭静触点 9-动触点 10-杠杆 11-复位调节螺钉 12-补偿双金属片 13- 推杆 14-连杆 15-压簧 16-热元件 图1-41 热继电器的结构示意图表1-9 T系列热继电器的主要技术参数型号电压相数额定电流/A热 元 件 档数复位

31、方 式操作次数/次*h-1电气寿 命/次断相保护温度补偿最小规格/A最大规格/AT16三相660V160.110.161217.622手动155000均有断相保护功能温度补偿-20+50T25250.100.25243218手动和自动TSA45450.280.40304521T1051052742801156T170170901301402003T2502501001602504003T3703701001603105004图1-39 热继电器的图形及文字符号a）热元件 b）动分（常闭）触点 FRa） b）FR图1-43 热继电器动作（安秒）特性曲线额定电流倍数I/IN动作时间工作区工作区过渡

32、区过渡区熔断区熔断区（四）速度继电器作用反接制动（图1-44）动作转速 120 r/min复位转速 100 r/min可靠动作 30003600 r/min速度继电图形符号及文字符号如 图1-45图1-44 速度继电器的原理示意图1转轴 2转子 3定子 4绕组 5摆锤 6、9簧片 7、8静触点 123456798图1-45 速度继电器的符号a）转子 b）动合（常开）触点 c）动分（常闭）触点 a） b） c）nKSnKSKS（五）固态继电器1、种类1）直流晶 体 管作开关元件输出 交流晶 闸 管作开关元件输出2）光耦合隔离，磁隔离3）过零触发、非过零触发；有源触发、无源触发2、工作原理（图1-

33、46 P31）技术指标如表1-10 P31+-输入VD1 VD2 V1V2VT1VD3 VD4VD6VD5VT2R1 R2 R3R5 R4R6 R8 R10CR9 CB输出电源负载 虚线用户自接图1-46 光电耦合式固态继电器的工作原理图固态继电器+5V 输入交流、直流输出SSR图1-47 固态继电器的图形及文字符号3、固态继电器使用注意事项：1）过载类型（阻、感） 采用过压吸收保护。2）输出 采用 RC 浪涌吸收回路、非线性压敏 电阻吸收瞬变电压3）散热片、接地、绝缘4）避免负载短路5）输出计算值 3 倍负载额定电流值固态继电器注意参数见 表1-10表1-10 DJ型固态继电器的主要技术参数

34、额定电压额定电流输出高电压输出低电压门限值RIR220VAC50HZ101A，3A5A，10A95%电源电压 5电源电压0.510k环境温度开启时间关闭时间绝缘电阻击穿电压10401ms10ms100M（输入与输出之间）2500 VAC（六）数字式时间继电器传统时间继电器： 机械的气囊式、弹簧阻尼、短路环式、电动式和电子式等缺点： 定时精确度差，受环境温度影响数字式： 采用了电子时钟定时，例如脉冲发生器一秒一个脉冲，计数器计10个脉冲就是10秒这个原理优点： 定时准确， 同时设定多个定时，可编程数字式时间继电器电路形式：1、模拟电路加数字逻辑集成电路组合形式缺点：组成电路的元器件比较多，计时精

35、确度也达不 到很高2、单片机电路形式优点：程序控制时间，组成的电路比较简单，精确度 可以做得非常高数字式时间继电器的外形如图1-48所示图1-48 数字式时间继电器的外形（七）智能电器 计算机技术的发展智能型低压电器控制的核心：1、单片计算机功能的微处理器，智能型低压电器 的功能覆盖全部相应的传统电器和电子电 器的功能，而且还扩充了测量、显示、控制、 参数设定、报警、数据记忆及通信等功能。2、专用的集成电路漏电保护等专用集成电路、 专用运算电路等的采用。3、系统集成化技术新型的智能化和集成化传感 器，可通信智能电器，适应了网络化及工业总线 的需要。1、智能化接触器： 智能化电磁系统，并具有与数

36、据总线及其他设备之间相互通信的功能，其本身还具有对运行工况自动识别、控制和执行的能力 组成： 由电磁接触器及附件构成。附件包括智能控制模块、辅助触头组，机械联锁机构、报警模块、测量显示模块、通信接口模块等，所有智能化功能都集成在一块以微处理器或单片机为核心的控制板上1）智能化电磁系统： 其核心是具有智能化控制的电磁系统，对接触器的电磁系统进行动态控制。智能化接触器是对接触器的整个动态工作过程进行实时控制，根据动作过程中检测到的电磁系统的参数，如线圈电流、电磁吸力、运动位移、速度和加速度、正常吸合门槛电压和释放电压等参数，进行实时数据处理，并依此选取事先存储在控制芯片中相应控制方案以实现“确定”

37、的动作，从而同步吸合、保持和分断三个过程，保证触头开断过程的电弧量最小，实现三过程的最佳实时控制。并具有记忆、判断功能，能够自动调整、优化保护特性。经过对被控制电路的电压和电流信号的检测、判别和变换过程，实现对接触器电磁线圈的智能化控制，并可实现过载、断相或三相不平衡、短路、接地故障等保护功能。2）双向通信与控制接口： 能够通过通信接口直接与自动控制系统的通信网络相连，通过数据总线可输出工作状态参数、负载数据和报警信息等，另一方面可接受上位控制计算机及可编程序控制器（PLC）的控制指令，其通信接口可以与当前工业上应用的大多数低压电器数据通信规约兼容。2. 智能型断路器： 有基本框架（绝缘外壳）

38、、触头系统和操作机构。所不同的是普通断路器上的脱扣器现在换成了具有一定人工智能的控制单元，或者叫智能型脱扣器。这种智能型控制单元的核心是具有单片机功能的微处理器，其功能不但覆盖了全部脱扣器的保护功能（如短路保护、过流过热保护、漏电保护、缺相保护等），而且还能够显示电路中的各种参数（电流、电压、功率、功率因数等）。 智能化断路器原理框图如 图1-49 所示图1-49 智能化断路器原理框图 补充 其它控制器件一、牵引电磁铁（一）工作原理 线圈通电产生吸力带动衔铁运动工作。（二）产品、型号 MQ3、MQZ1、MFZ1-YC、MFB1-YC、MFZ6-YC、MFJ6-YC、MZS1、MZZ2、TJ2、

39、TZ2、GTB5、LPB 等系列二、液压控制元件液压传动系统的四种主要元件：（1）动力元件液压泵；（2）执行元件液压缸、液压马达；（3）控制元件电磁阀；（4）辅助元件油箱、油路、滤油器。液压元件的符号 图补充1电液动换向阀的符号 图补充2图补充1 几种常用液压元件的职能符号a）液压泵 b）溢流阀 c）节流阀 d）调速阀 e）换向阀a） b） c） d） e）A BP TA BP T图补充2 电液动换向阀的符号1YA2YA第三节 电气控制系统图的 类型及有关规定介绍 三相异步电动机、直流电动机的起动、 运行、调速、制动的基本线路 常用的检测电路、顺序控制、保护环节 电气图的类型、国家标准、规定画

40、法 分类：1、电气原理图；2、电器布置图；3、电气安装接线图。一、电气控制系统图的图形符号和文字符号 1990年前采用1964年颁布的 “电工系统图图形符号” GB312-64 “电工设备文字符号编制通则” GB315-64 1990年后采用1984年颁布的 “电气图用图符号” GB/T4728.2-05 “电气制图” GB6988-87 “电气技术中的文字符号制订通则” GB7159-87 （表1-11 常用电气图形符号及文字符号表）表1-11 常用电气图形图标符号表表1-11 常用电气图形图标符号表二、电气系统图类型（一）电气原理图 电气系统中应用最多制图原则： 便于阅读与分析控制线路，根

41、据简单、清晰的原则。 采用电气元件展开的形式绘制而成内容： 所以电气元件的导电部分和接线端点，不按电气元 件的实际位置来画，也不反应电气元件的形状、大 小和安装位置特点： 结构简单、层次分明、适于研究、 分析电路的工作原理等优点1、绘制电气原理图时应遵守的原则1）原理图分主电路和辅助电路两部分 主电路 从电源到电动机等大的电流通过的通路。 辅助电路包括控制回路、照明电路、信号电路、保护 电路等，由继电器、接触器的线圈、继电器的 触头、接触器的辅助触头、按扭、照明灯、控 制变压器等电器元件组成。2）采用国家规定的统一标准 元件图、文字符号。3）各个电气元件、部件在控制线路中的位置 根据便于阅读的

42、原则安排，同一电器元件的各部分根 据需要可以不画在一起，但文字符号要相同。4）图中所有电器触点 按没有通电和不受外力作用时的初始开闭 状态画出。5）主电路、辅助电路 各电气元件一般按动作顺序从上到下，从 左到右依次排列，可水平布置或垂直布置。6）有直接电联系 交叉导线连接点要用黑圆点表示。无直接 联系的交叉导线连接点不画黑圆点。 2、画图区域的划分 图纸上方的1、2、3 等数字是图 区编号 （也可以设置在图的下方）。 图纸编号下方的“电源开关及保护 ” 等字样表明对于区域下方元件或电路的功能。3、符号位置的索引 用图号、页次、图区编号的组合索引法，索引代号 的组成如下：图区号页次 图号 有图号

43、、页次、图区编号的组合索引代号的组成如下：图区号图号 当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图纸上，而当每个图号仅有一页图纸时，索引代号应简化成：图区号页次 当某一元件相关的各符号元素出现在同一图号的图纸上，而该图号有几张图纸时，可省略图号，索引代号应简化成：图区号 当某一元件相关的各符号元素出现在只有一张图号的不同图区时，可省略图号，索引代号只用图区号表示： 图补充3 图区 14 中 KA14的“14” 即为最简单的索引代号。它指出了继电器 KA 的线圈位置在图区 14 。左栏 中栏 右栏 主触点 辅助动合触点 辅助动断触点所在图形区 所在图形区 所在图形区 KM1 2 7 132 X

44、X 2 图补充3 中的 KM1 线圈下方的表示是 接触器 KM1 相应触头的索引 左栏 右栏 动合触点 动断触点 所在图形区号 所在图形区号KA 7 119 X11 XX X 图补充3 中的 KA 线圈下方的表示是 继电器 KA 相应触头的索引图补充3 某机床电气原理图1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13KM KA6 X 9 XX X 13 X5 X X电源开关及保护 主电动机 起停控制电路 变压器 照明及信号 TC 0 6V380v 24V KM7FRL1 2L1L2 2L2L3 2L3 FU1 25AQS14.5 7.2 A6.8M3FU22ASB1KM81SQKA8

45、PE 3KW 1500r/min2 6SB2 4 FR5 78 FU41AFU3 2A 15 12SA 13 KA 16HL1 EL HL2 4、电气原理图中技术数据的标注 电气元件的数据和型号，一般用小号字体注在 电器代号下面，如图 1-50 中是热继电器动作电 流值范围和整定值的标注图1-50 热继电器技术数据标注FR4.5 7.2 A6.8（二）电器元件布置图含义表明电气设备上所有电机电器的实际位置；作用为生产机械电气控制设备的制造、安装、维修 提供必要的资料。组成电气设备布置图、控制柜、控制板电气设备布置 图、操丛台、悬挂操丛箱电气设备图。注意表达线型。（三）电气安装接线图（图补充4）

46、表达图中可显示出电气设备中元件的空间位置和接线 情况、标注出外部接线。作用为了安装电气设备和电器元件进行配线或检修 电器故障。使用可在安装或检修时对照原理图使用。M3接地铜牌L1L2L3766161522341W1V1U11 2 照明灯11mm2（红）11mm2（白）包塑金属软管10mm2m电源进线 11mm2（黄绿）71mm2（红）11mm2（白） 15包塑金属软管15mm1m31mm2（红）11mm2（黄绿）包塑金属软管10mm2m31.5mm2（黑）11.5mm2（黄绿）包塑金属软管 20mm1m按扭板SA EL12 13QS2 6W1V1U1PESB1 SB2 2 3 6 HL2 16

47、8 4 7 PEHL1图补充4 机床电气接线图第四节 电气控制的基本线路一、笼型三相异步电动机 全压起动控制线路 特点：结构简单、价格便宜、坚固耐用。组成：控制线路继电器、接触器、按钮等； 起动控制全压、减压。1、单向连续运行控制线路线路的工作原理电路的保护环节（1）严重过载和短路保护 熔断器；（2）断相和轻载过载保护 热继电器；（3）欠压、失压保护 接触器本身。起动合上 QS,引入三相电源。按下 SB2，交流接 触器KM的吸引线圈通电，接触器主触点闭 合，电动机运转。与 SB2 并联的 KM 闭合， 使接触器吸引线圈经两条路通电。当 SB2 复 位时，接触器 KM 的线圈仍通过其触点通电，

48、保持电动机运行停止运转则按 SB1，KM 断电释放，其常开主触头 切断三相电源，电动机停止运转。松开 SB1 后接触器线圈不能通过自锁触点通电，因 其已随接触器的断电而断开图1-51 单向全压起动控制线路M3QSFU1KMFRFU2FRSB1SB2 KMKML1 L2 L3M3转动QSFU1KMFRFU2FRSB1SB2 KMKML1 L2 L3M3QSFU1KMFRFU2FRSB1SB2按下 KMKML1 L2 L3M3QSFU1KMFRFU2FRSB1SB2 KMKM通电L1 L2 L3M3QSFU1KMFRFU2FRSB1SB2 KM自锁KML1 L2 L3nM3QSFU1KMFRFU2

49、FRSB1SB2 KM自锁KML1 L2 L3nM3QSFU1KMFRFU2FRSB1按下SB2 KM自锁KML1 L2 L3nM3QSFU1KMFRFU2FRSB1SB2 KMKML1 L2 L3概念：自锁依靠接触器（继电器）自身辅助触点而使其 线圈保持通电的现象。互锁依靠两个接触器（继电器）的辅助常闭触点 起相互控制作用，即一个接通时，利用其常 闭辅助触头的断开来锁住对方线圈的电路。 这种利用两个接触器（继电器）的常闭触点 互相控制的方法叫互锁现象。工作原理：起动：QS SB2 KM M 0n0 （自锁）停止：SB1 KM M n00欠压、失压保护的优点：1、防止电压严重下降时电动机低压运

50、行2、避免电动机同时起动造成的电压严重下降3、防止电源电压恢复时，电动机突然起动运转造成 设备和人身事故2、具有点动的控制线路图1-52 实现点动的几种控制线路工作原理：点动（a）起动：QS SB KM M停止：SB KM M 工作原理：点动（b）起动：QS SA SB2 KM M停止：SB2 KM M 工作原理：连动（b）起动：QS SA SB2 KM M停止：SB1 KM M 工作原理：点动（c）起动：QS SB3 KM M停止：SB3 KM M 工作原理：连动（c）起动：QS SB2 KM M停止：SB1 KM M 工作原理：点动（d）起动：QS SB2 KA KM M停止：SB2 KA

51、 KM M 工作原理：连动（d）起动：QS SB3 KM M停止：SB1 KM M 3、正、反向运行控制线路图1-53 三相异步电动机正、反转控制线路4、自动往复行程控制线路图1-54 自动往复循环控制线路二、笼型三相异步电动机 的减压起动控制线路 原因大电动机（ 10kW）起动 IST 过大，对电路 影响大，采用降压起动方法，减少 IST 。方法定子串电阻（或电抗）、星形三角形换接、 自偶变压器、延边三角形。减压起动方法：1、定子串电阻（或电抗） （图1-55）2、 星形三角形换接 （图1-56）3、 自偶变压器 （图1-57）4、 延边三角形 （图1-58、59）1、定子串电阻降压起动控制

52、线路图1-55 定子串电阻减压起动控制线路2、星形三角形换接减压起动控制线路图1-56 星形三角形减压起动控制线路3、自偶变压器减压起动控制线路图1-57 XJ01型补偿式减压起动控制电路4、 延边三角形 图1-58 延边三角形起动电动机定子绕组抽头接线方式a)原始状态 b)起动状态 c)运行状态 图1-59 延边三角形减压起动控制线路三、 三相绕线转子异步 电动机限流起动控制线路 特点转子回路可通过滑环外串电阻来达到 减小起动电流，提高转子电路功率因 数和起动转矩的目的。应用在要求起动转矩较高的场合。1、转子回路外串接电阻的限流起动控制电路 接法星形平衡、不平衡。 原则时间、电流。（图1-6

53、0、60补）电路的自动工作过程： KM1+ 串全部R KT1 短接1R n KT2QS+SB2+KT+ n KM2+ KT-1 KM3+ 起动 延时到 KT+2 延时到切除2R n KT3 全切3R n nN KM2- KM4+ KM3- 全速运行 KT-2 延时到 KT-3 KT+3 图1-60 转子回路外串接电阻的限流起动控制电路图1-60补 电流原则控制转子电路串接电阻起动控制线路L1L2L3FUFRKM43RKI3KM32RKI2KM21RKI1KM1KM1 KA KM2 KM3 KM4FRSB1KM1KM1M3KI2KI3KI1KAIIISB22、转子回路串频敏变阻器的控制电路 （图

54、1-61）电路的工作过程：自动方式： KM1+ 串RF n0.75 nN 切除RF QS+SB2+ KT+ n KA+ KM2+ KT- 起动 KT延时到 nnN手动方式： 串RF n0.75 nN 切除RFQS+SB2+ KM1+ n SB3+ KA+ KM2+ nnN 起动图1-61 转子回路串频敏变阻器的控制电路四、 三相异步电动机的 变极调速控制线路 （1-15）式中： s 转差率； f 电源频率； p 极对数特点 2/4 极双速电动机高、低速运行应用在机床中方法改变定子绕组的极对数 改变转子电路中的电阻 变频调速 串极调速（图1-62）图1-62 双速电动机的高、低速运行控制电路M3

55、L1 L2 L3KM2KTQSFUKM1KM1 KM2 KT KM3SAU2 V2 W2KM1(KM2KM3( W1 V1U1KM2KM3KTKT低速 高速U1U2 W2V1 V2 W1图1-63 双速电动机/YY接法的三相定子绕组接线五、固态减压起动器异步电机特点 是控制电路简单缺点 启动：转矩固定不可调，较大的冲击电流， 机械冲击大 停机：瞬间停电，造成剧烈的电网电压波动 和机械冲击克服上诉缺点方法：固态降压启动器（Soft Starter） 是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置软启动控制器的主电路原理如图1-64 所示图1-64 软启动控制器的主电路

56、原理1、固态降压启动器的工作原理 启停控制装置和软启动控制器组成核心 软启动控制器，由过零检测元件、过零 触 发电路、功率半导体器件和其他电子 元器件组成 软启动控制器是利用电力电子技术与自动控制技术将强弱电结合，其主要结构是一组串接于电源与被控电机之间三相反并联晶闸管及其电子控制电路，利用晶闸管移相控制三相反并联晶闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，从而实现不同的启动功能。启动：使晶闸管的导通角从 0 开始，逐渐前移，电机的 端电压从零开始，按预设函数关系逐渐上升，直 至达到满足启动转矩而使电动机顺利启动 软启动控制器两端并联接触器 KM，当电动机软启动结束后，KM 合上，

57、运行电流将通过 KM 送至电动机。若要求电动机软停车，一旦发出停车信号，先将 KM 分断，然后再由软启动器对电动机进行软停车优点：运行时避免软启动器产生的谐波2.软启动控制器的工作特性（1）启动特性 控制加到电动机上的平均电压来控制电动机的启动电流和转矩的，启动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。一般软启动控制器可以通过设定得到不同的启动特性，以满足不同负载特性的要求（2）减速软停控制 实现电机逐渐停机，当电动机需要停机时，不是立即切断电动机的电源，而是通过调节晶闸管的导通角，从全导通状态逐渐地减小，从而使电动机的端电压逐渐降低而切断电源的，这一过程时间较长故称为减速软停控制。停车的时间根据实际需要

58、可在 0120s 范围内调整（3）节能特性 电动机处于空载或负载率很低时，通过相位控制使晶闸管的导通角发生变化，从而改变输入电动机的功率，以达到节能的目的（4）制动特性 软启动控制器改变晶闸管的触发方式，使交流电转变为直流电，然后在关闭主电路后，立即将直流电压加到电动机定子绕组上，利用转子感应电流与静止磁场的作用达到制动的目的3.固态降压启动器的应用 将软启动控制器、断路器和控制电路组成一个比较完整的电动机控制中心（MCC）以实现电动机的软启动、软停车、故障保护、报警、自动控制等功能。同时具有运行和故障状态监测、接触器操作次数、电机运行时间和触点弹跳监视、试验等辅助功能。另外还可以附加通信单元

59、、图形显示操作单元和编程器单元等并可直接与通信总线联网。 多台电动机需要启动，可以使用一台软启动控制器对多台电动机进行软启动 图1-65是用一台软启动器控制两台电动机的启动、停机的电路。 电动机 M1 启动时，接触器 KM1 闭合软启动器工作，启动完毕后 KM1 断开，KM3 闭合将软启动器切除，电动机 M1 正常运行；同样电动机 M2 启动时，接触器 KM2 闭合软启动器工作，启动完毕接触器 KM4 闭合，软启动控制器切除。但是，M1 和 M2 不能同时启动或停机，只能一台台分别启动、停机图1-65 一台软启动器对两台电动机启动、停机六、三相异步电动机的制动控制线路 方法电气制动； 机械制动

60、。1、反接制动控制线路（10KW） 改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反 方向的旋转磁场、产生制动转矩的一种制动方法制动电流 是全压起动的两倍特 点 制动迅速、效果好、冲击大为了减小冲击电流：采用方法通常主电路串接一定的电阻 限制制动电流。注意防止反向制动出现反向再起动， 应使转速接近零时及时断电。1、反接制动的控制线路（1）单向反接制动的控制线路 图1-66（2）可逆运行的反接制动控制线路 图1-672、能耗制动控制线路原理电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组 上加一个直流电源。方法：（1）单向能耗制动控制线路 图1-68（2）可逆运行能耗制动控制线路 图1-69 图1-60补图1-66