电气控制与可编程技术

电气控制与可编程控制器技术设计一套电动大门的开关控制线路主电路LQFKM1FRMKM2继电控制PLC控制电气控制与可编程控制器技术电动大门控制方案：●继电接触器控制方案：常用低压电器元件；●可编程控制器方案：PLC主机及低压电器；●工业计算机控制方案：IPC及组态软件；●集中分散式控制方案：DCS及组态软件；●现场总线式控制方案：FCS及组态软件；●工业以太网控制方案：Intranet及组态软件；●串行总线测控方案：基于RS485及组态软件；●无线测量控制方案：基于GPRS及组态软件。DCS-集散控制系统的应用举例（薄页纸生产线工艺流程）针木浆板或阔木浆板经水力碎浆机碎浆后，形成4%～5%浓度的原浆。经过双盘磨打浆线形成约3.6%浓度的成浆，分别储存于成浆池中。三种浆按比例配成生产用的混合浆，浓度调到2.5%左右再送入配浆池中。浆料从流浆箱出来后上纸机网部、真空系统和烘干系统，最后到卷纸机。DCS-集散控制系统的应用举例（系统硬件配置图）三个OMRON可编程控制器安装在现场操作台。设置两个DCS主控室主控柜内安装有互为冗余的功率150W电源模块FM911共2个，互为冗余的主控单元FM801共2个8路A/D模块FM148A6路D/A模块FM15116路DO模块FM17116路DI模块FM161现场总线DCS-集散控制系统的应用举例（组态软件流程图）HOLLiAS组态软件分为监控软件平台FacView和控制组态软件平台ConMaker，工业控制计算机IPC操作系统需要安装Windows2000/Professional操作系统。FacView用于操作界面的组态实现生产过程的监视（工程浏览器）和控制（工程画面切换）。ConMaker包含控制方案编辑器和仿真调试器。提供6种编程组态工具语句表（IL)梯形图（LD)功能块图(FBD)顺序功能(SFC)文本语言(ST)。电气控制与可编程控制器技术使用教材：《电气控制与可编程控制器技术》主编：史国生《化学工业出版社》第一部电气继电控制技术第二部可编程控制器技术第三部电气自动控制技术设计第四部电气自动控制技术实训第一章常用低压电器GCK抽屉柜XL-21动力柜PZ40计量箱空气断路器交流接触器热继电器继电接触器控制系统

在以电动机为动力的生产机械中，通常需要根据生产过程的要求对电动机进行起动、停止、正转或反转、调速、制动及保护等方面的控制。

在低压电器系统中，由各种开关、继电器及接触器等控制电器组成的电动机控制保护电路称为继电接触器控制系统。第一节电器的功能、分类和工作原理一、电器的功能电器是一种能根据外界信号和要求,手动或自动地接通或断开电路,断续或连续地改变电路参数,以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的元件或设备。功能是手动或自动地接通或断开电路。第一节电器的功能、分类和工作原理1.按工作电压等级高压电器：交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器。低压电器：工频交流电压1200V、直流电压1500V及以下电路中的电器。2.按动作工作原理手动电器：人手操作发出动作指令的电器。如：刀开关、按钮等。自动电器：通过电磁系统自动完成动作指令电器。如：接触器等。3.按实际工作用途控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。如：接触器、继电器。配电电器：用于电能的输送和分配的电器。如：断路器。主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。如：按钮开关。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。执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器。如：电磁铁。指示电器：用于显示电路状态或参数的电器。如：指示灯、电压表。二、电器分类第一节电器的功能、分类和工作原理二、电器的工作原理1.手动电器：人手操作产生机械力控制电器的开（接通）或关（分断）。2.自动电器：通过电磁机构自动产生机械力控制电器的开或关。第二节低压电器系统中的常用电器一、低压隔离器低压隔离器的功能：用于电源切断后，将线路与电源明显隔开。一般主要用于隔离（兼保护）作用，不用于分断负载电流。低压隔离器的用途：保证检修人员安全。低压隔离器的使用：不能带负荷操作，即不用于分断负载电流。低压隔离器的分类：刀开关（刀熔开关）、组合（转换）开关。第二节低压电器系统中的常用电器1.刀开关（手动）组成：操纵手柄、触刀、静插座、绝缘底板等.图形文字符号：QS单极双极三极三极熔断刀开关类型：带灭弧装置的大容量刀开关。胶盖开关：带熔断器的开启式负荷开关；铁壳开关：带灭弧装置和熔断器的封闭式负荷开关。参数：电压、电流和极数。第二节低压电器系统中的常用电器实物观摩1.HD系列、HS系列单投和双投刀开关（电压、电流和极数）

适用于交流50Hz，额定电压交流到380V，直流至440V，额定电流至1500A的成套配电装置中，作为不频繁手动接通和分断交、直流电路或作隔离开关使用。第二节低压电器系统中的常用电器实物观摩2.HK2、HK8系列开启式负荷开关

开启式负荷开关适用于交流50Hz，额定电压为单相220V，三相380V及以下，额定电流至100A，可作为电路的总开关、支路开关以及电灯、电热器等操作开关、作为手动不频繁地接通和分断有负载电器及小容量线路的短路保护之用。在适当降低容量使用时，也可作为交流感应电动机的不频繁直接起动及停止之用。第二节低压电器系统中的常用电器实物观摩3.HR3系列融断器式刀开关

HR3系列熔断器式刀开关按其电流分为交流50Hz、380V及直流440V二种；按额定电流等级分为100A、200A、400A、600A、1000A，按其操作方式分为正面侧方杠杆转动机构式、正面中央杠杆传动机构式、侧面操作手柄式、无面板正面侧方杠杆传动机构式四种。第二节低压电器系统中的常用电器2.组合开关（手动）组成：操纵手柄、动触头、静触头绝缘件等.图形文字符号：QS三极参数：电压、电流和极数。特点：动、静触头装在封闭绝缘件内通常采用叠装式结构，层数由动触头数量决定；动触头随手柄转动改变各对触头的通断。第二节低压电器系统中的常用电器M3~n实物观摩：HZ、LW和HY2系列组合(倒顺开关）第二节低压电器系统中的常用电器二、熔断器（手动）整体组成：熔体和支架（底座）。熔体材料：采用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料。保护原理：利用熔体的熔化作用分断电路。主要用途：线路过流（过载）和保护。主要种类：插入式、螺旋式RL、有填料式RT、有填料式RM、封闭快速式RS。电气符号：FUFU第二节低压电器系统中的常用电器熔断器的保护特性（安秒特性）

熔断器熔体熔断的电流值与熔断时间的关系称为熔断器的保护特性曲线，也称为熔断器的安-秒特性，如图特性曲线可以看出，流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。熔体的额定电流If

N是熔体长期工作而不致熔断的电流。

二、熔断器第二节低压电器系统中的常用电器熔断器的选择1.熔断器类型、熔体额定电压和额定电流等。2.熔体电流计算：照明线路或电阻性负载IfN≥I保护一台异步电动机IfN≥（1.5~2.5）IN保护多台异步电动机IfN≥（1.5~2.5）IN+∑IN为防止发生越级熔断，上、下级熔断器应良好协调配合，使上一级熔断器的熔体额定电流比下一级大1~2个级差。第二节低压电器系统中的常用电器实物观摩RL6系列螺旋式熔断器RT18系列熔断器熔断体第二节低压电器系统中的常用电器三、主令电器（手动开关类）概念：用于自动控制系统中发送动作指令的电器，它也属于手动电器类。作用：可直接或间接作用于电路从而改变电路的工作状态。类型：按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器和脚踏开关等。第二节低压电器系统中的常用电器1.按钮分类:启动按钮：具有常开触头，按钮帽采用绿色；停止按钮：具有常闭触头，按钮帽采用红色；复位按钮：带有常开和常闭触头。急停按钮:带有自锁的常开和常闭触头。图形符号：SB(a)常开按钮(b)常闭按钮(c)复合按钮第二节低压电器系统中的常用电器结构原理：1、2-常闭触头3、4-常开触头5、--桥式触头6、--复位弹簧7、--按钮顶帽型号定义：K-开启式，S-防水式，J-紧急式，X-旋钮式，H-保护式，F-防腐式，Y-钥匙式，D-带灯按钮。第二节低压电器系统中的常用电器实物观摩：LAY38-11LA4-3HLAY25-11JLAY38-22Y第二节低压电器系统中的常用电器2.行程开关分类：机械结构的接触式有触点行程开关。电气结构的非接触式接近电子开关。用途：用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长度。图形文字符号：SQ(a)常开触头(b)常闭触头

第二节低压电器系统中的常用电器结构原理图（机械式）(a)直动式(b)滚轮式(c)微动式第二节低压电器系统中的常用电器实物观摩：LAY3-11LAY25-11第二节低压电器系统中的常用电器3.凸轮控制器凸轮控制器主要用于起重设备和电力拖动装置，实现电动机的启动、正反转、调速和制动。图形文字符号：SA第二节低压电器系统中的常用电器4.主令控制器当电动机容量较大和调整性能要求较高时，不使用凸轮控制器控制电动机的启动、正反转、调速和制动，而是采用主令控制器控制交流接触器实现。第二节低压电器系统中的常用电器四、低压断路器（自动空气开关）功能：用于短路、过载、欠压、过流等保护。用途：分配电能，不频繁地启动异步电机，并对电源线路及电动机等实施保护。结构：触头、灭弧系统、各种脱扣和操作机构等。类型：万能式、塑壳式、快速式、限流式、智能式。符号：图形和文字。QFQFQF三极两极单极第二节低压电器系统中的常用电器工作原理（热脱扣器电磁脱扣器欠压脱扣器，手动合闸，自动分断。）1-热脱扣器整定电流按钮2-手动脱扣按钮3-脱扣弹簧4-手动合闸机构5-合闸联杆6-热脱扣器7-锁扣8-电磁脱扣器9-脱扣联杆16-调节旋钮10，11-动、静触点12，13-弹簧14-发热元件15-电磁脱扣弹簧第二节低压电器系统中的常用电器主要参数（1）额定电压：断路器在长期工作时的允许电压。（2）额定电流：断路器在长期工作时的允许电流。（3）通断能力：在额定参数下，所能接通和分断的断路电流值。（4）分断时间：断路器切断故障电流的所需时间。（1）额定电流和额定电压应大于线路、设备的正常工作电压和。（2）低压断路器的极限通断能力应大于电路最大短路电流。（3）欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。（4）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。器件选择第二节低压电器系统中的常用电器实物观摩（DW系列万能式空气断路器）

DW系列万能断路器适用于交流50Hz，电压至380V、直流电压至440V额定电流至4000A的电气线路中，作过载、短路、欠压保护以及在正常条件下的不频繁转换之用，当三极断路在直流电器中串联使用时，电压允许提高至440V。第二节低压电器系统中的常用电器实物观摩（塑料外壳式空气断路器）

DZ1020系列塑料外壳式断路器适用于不频繁操作的交流50Hz、电压至380V，直流电压至220V及以下的电路中作接通和分断电路之用，该断路器具有过载及短路保护装置，以保护电缆和线路等设备不因过载而损毁。第二节低压电器系统中的常用电器实物观摩（DZ47系列微型断路器）

微型断路器:简称MCB（MicroCirciutBreaker），是建筑电气终端配电装置中使用最广泛的一种终端保护电器。用于125A以下的单相、三相的短路、过载、过压等保护，包括单极1P，二极2P、三极3P、四极4P等四种。第二节低压电器系统中的常用电器实物观摩（智能框架式断路器）智能断路器是具有智能化控制单元的低压断路器。其控制核心是内部设置一台单片机微处理器，除具有短路保护、过流过热保护、漏电保护和缺相保护基本功能外，还可显示电压、电流、功率及功率因数，此外还扩充了测量、控制、报警、数据记忆、传输和通讯等功能。第二节低压电器系统中的常用电器五、接触器接触器：是一种用于频繁接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。类型：交流和直流接触器。结构：主要由电磁铁和触点两部分组成。靠电磁铁吸引动铁心带动触点完成对电路的接通与关断。用途：用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等大电流电路的自动通断。符号：文字和图形。线圈常开触头常闭触头第二节低压电器系统中的常用电器接触器的工作原理吸合过程：在线圈上施加额定电压后，铁心中产生磁通，该磁通对衔铁产生克服复位弹簧拉力的电磁吸力，使衔铁带动触头动作。触头动作时，常闭先断开，常开后闭合。主触头和辅助触头是同时动作的。释放过程：当线圈中的电压值降到某一数值时，磁通下降使吸力减小到不足以克服复位弹簧的反力时，衔铁就在复位弹簧的反力作用下复位，使主触头和辅助触头的常开触头断开，常闭触头恢复闭合。保护功能：失压保护（接触器不吸合或释放）

第二节低压电器系统中的常用电器接触器的主要参数额定电压：接触器铭牌上的额定电压是指主触头的额定电压。交流有127V、220V、380V、500V等档次；直流有110V、220V、440V等档次。额定电流：接触器铭牌上的额定电流是指主触头的额定电流。有10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A和600A。电气寿命：是指无需修理或更换零件的负载操作次数;机械寿命：是指在需要正常维修或更换机械零件前,包括更换触头所能承受的无载操作循环次数。操作频率：是指接触器每小时的操作次数。第二节低压电器系统中的常用电器接触器的参数选择类型选择：根据负载性质，选择直流接触器或交流接触器。电压选择：接触器的额定电压应大于等于所控制线路的电压。额定电流：接触器的额定电流应大于或等于所控制电路的额定电流。线圈电压：根据控制电路路的电压选用。辅助触头：触头数量和种类应满足控制线路的要求。

第二节低压电器系统中的常用电器实物观摩（CJ10系列交流接触器）CJ10系列交流接触器适用于交流50Hz或60Hz，电压至380V，电流至150A的电力线路中，供远距离接通和分断电路之用，并适宜于频繁地起动、停止和反转交流电动机等应用。实物观摩（CJ20系列交流接触器）CJ20系列交流接触器主要用于交流50Hz、额定电压至660V、电流至630A的电力线路中，供远距离接通和分断电路以及频繁起动和控制交流电动机，第二节低压电器系统中的常用电器实物观摩（CZ0系列直流接触器）CZ0系列直流接触器用于远距离接通与分断额定电压至440V，额定电流至600A的直流线路之用。并适用频繁起动、停止直流电动机及直流电动机的换向或反转之用。第二节低压电器系统中的常用电器常见分类：1.按输入量物理性质电压继电器、电流继电器、时间继电器、功率继电器、温度继电器、速度继电器等。2.按动作的工作原理电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器、电子式继电器、热继电器等。3.按使用的用途控制继电器、保护继电器。4.按执行环节作用原理有触点继电器、无触点继电器。5.按供电电源的性质直流继电器、交流继电器。第二节低压电器系统中的常用电器六、继电器定义：是一种根据特定输入信号而动作的自动控制电器。作用:主要用于反映控制信号，其触点通常接在控制电路中。组成：输入电路（感应元件）、输出电路（执行元件）。第二节低压电器系统中的常用电器1.中间继电器中间继电器:输入额定电压时，电磁铁吸合，反映的信号是电压信号。结构组成：电磁系统、触头等。主要特点：触点数目较多，但触点容量较小，一般为5安培。文字符号：KAJZ7-44/220VJZC1-22/380VJZC1-80/380V第二节低压电器系统中的常用电器2.热继电器热继电器:利用电流的热效应实现对电动机及其他负载条件下的过载保护。结构组成：热元件、双金属片、触头等。工作特性：反时限保护特性。即过载电流大，动作时间短；过载电流小，动作时间长。文字符号：FR(KH)热元件常闭触头第二节低压电器系统中的常用电器热继电器工作原理：电机正常工作:双金属片弯曲程度不足以使热继电器动作；电机过载状态：热元件的加热电流加大，由热的时间效应作用，双金属片弯曲程度加大，达到动作位置推动导板使热继电器触头动作；继而控制切断电机控制电路，使电动机自动停止。II触点双金属片第二节低压电器系统中的常用电器差动式断相保护热继电器工作原理：触点补偿双金属片杠杆外导板双金属片内导板(a)通