电气控制与PLC技术应用教程（S7-200 SMART）第2版 课件 第1-3章 低压电器及基本控制线路-PLC基本指令及编程应用

第四周第1章低压电器及基本控制线路本章要点

三相交流异步电动机开关电器接触器主令电器保护电器低压电器的安装附件及配线原则变压器及信号电器照明及指示电路控制第1章低压电器及基本控制线路本节要点

三相交流异步电动机的组成三相交流异步电动机的铭牌三相交流异步电动机的工作原理1.1三相交流异步电动机一、三相交流异步电动机的组成1.1三相交流异步电动机三相异步电动机主要由定子、转子和气隙组成。二、三相交流异步电动机的铭牌1.1三相交流异步电动机

型号是选用产品名称中最有代表意义的大写字母及阿拉伯数字表示的，其中：Y表示异步电动机，R代表绕线式，D表示多速等。二、三相交流异步电动机的铭牌1.1三相交流异步电动机三、三相交流异步电动机的工作原理1.1三相交流异步电动机

1.旋转磁场的产生

（1）对称三相绕组三、三相交流异步电动机的工作原理1.1三相交流异步电动机

1.旋转磁场的产生

（2）对称三相电流三、三相交流异步电动机的工作原理1.1三相交流异步电动机

1.旋转磁场的产生

（3）旋转磁场的产生三、三相交流异步电动机的工作原理1.1三相交流异步电动机

1.旋转磁场的产生

（3）旋转磁场的产生三、三相交流异步电动机的工作原理1.1三相交流异步电动机

2.三相异步电动机的工作原理

定子上装有对称三相绕组，在圆柱体的转子铁心上嵌有均匀分布的导条，导条两端分别用铜环把它们联接成一个整体。当定子接通三相电源后，即在定、转子之间的气隙内建立了一同步速为n0的旋转磁场。磁场旋转时将切割转子导体，根据电磁感应定律可知，在转子导体中将产生感应电势，其方向可由右手定则确定。磁场逆时针方向旋转，导体相对磁极为顺时针方向切断磁力线。转子上半边导体感应电势的方向为进去的，用“×”表示；下半边导体感应电势的方向为出来的，用“⊙”表示。因转子绕组是闭合的，导体中有电流，电流方向与电势相同。载流导体在磁场中要受到电磁力，其方向由左手定则确定。这样，在转子导条上形成一个逆时针方向的电磁转矩。于是转子就跟着旋转磁场逆时针方向转动。本节要点

刀开关自动开关1.2开关电器一、刀开关1.2常用低压电器（刀开关、自动开关）1.外形及结构一、刀开关1.2常用低压电器（刀开关、自动开关）2.型号含义一、刀开关1.2常用低压电器（刀开关、自动开关）3.电气图文符号二、自动开关1.2常用低压电器（刀开关、自动开关）1.结构与原理二、自动开关1.2常用低压电器（刀开关、自动开关）1.结构与原理二、自动开关1.2常用低压电器（刀开关、自动开关）2.技术参数和型号二、自动开关1.2常用低压电器（刀开关、自动开关）3.电气图文符号本节要点

电磁式低压电器的构成接触器1.4接触器1.4接触器一、电磁式低压电器的构成——电磁机构1.触点结构1.4接触器一、电磁式低压电器的构成——触点系统2.触头分类1.4接触器一、电磁式低压电器的构成——电磁机构

各种有触点电器都是通过触点的开、闭来通、断电路的，其触头在闭合和断开（包括熔体在熔断时）的瞬间，都会在触头间隙中由电子流产生弧状的火花，这种由电气原因造成的火花，称为电弧。触头间的电压越高，电弧就越大；负载的电感越大，断开时的火花也越大。在开断电路时产生电弧，一方面使电路仍然保持导通状态，延迟了电路的开断，另一方面会烧损触点，缩短电器的使用寿命。因此，要采取一些必要的措施来灭弧。1.4接触器一、电磁式低压电器的构成——灭弧装置二、接触器1.4接触器二、接触器1.结构原理1.4接触器二、接触器2.技术参数1.4接触器二、接触器3.电气图文符号1.4接触器二、接触器4.型号含义1.4接触器二、接触器5.接触器的选择1.4接触器本节要点

控制按钮转换开关行程开关接近开关光电开关1.5主令电器一、控制按钮1.5主令电器一、控制按钮1.结构原理1.5主令电器一、控制按钮2.电气图文符号1.5主令电器一、控制按钮3.型号含义1.5主令电器一、控制按钮4.按钮选用1.5主令电器二、

转换开关1.5主令电器二、

转换开关——结构原理1.5主令电器二、

转换开关——转换开关电气图文符号1.5主令电器二、转换开关——转换开关电气图文符号1.5主令电器二、转换开关——型号含义1.5主令电器二、转换开关——主要用途1.5主令电器二、转换开关——转换开关的选用1.5主令电器三、行程开关1.5主令电器三、行程开关——工作原理1.5主令电器三、行程开关——型号含义1.5主令电器三、行程开关——电气图文符号1.5主令电器四、接近开关1.5主令电器四、接近开关——分类1.5主令电器四、接近开关——工作原理1.5主令电器电感式接近开关工作原理框图四、接近开关——电气图文符号1.5主令电器五、光电开关1.5主令电器五、光电开关——外形1.5主令电器五、光电开关——工作原理1.5主令电器五、光电开关——分类1.5主令电器五、光电开关——电气图文符号1.5主令电器本节要点

熔断器热继电器1.6保护电器1.6保护电器一、熔断器1.结构原理一、熔断器2.电气图文符号1.6保护电器一、熔断器3.型号含义1.6保护电器一、熔断器4.熔断器的选用1.6保护电器二、热继电器1.6保护电器二、热继电器1.结构原理1.6保护电器二、热继电器2.电气图文符号1.6保护电器二、热继电器3.型号含义1.6保护电器二、热继电器3.热继电器的选用1.6保护电器本节要点

安装附件配线原则1.7低压电器的安装附件及配线原则1.7低压电器的安装附件及配线原则一、低压电器的安装附件1.走线槽1.7低压电器的安装附件及配线原则一、低压电器的安装附件2.扎线带和固定盘扎线带和固定盘1.7低压电器的安装附件及配线原则一、低压电器的安装附件3.波纹管用于控制柜中裸露出来的导线部分的缠绕或作为外套，保护导线，一般由PVC软质塑料制成。4.号码管空白号码管由PVC软质塑料制成，号码管可用专门的打号机打印上各种需要的符号，或选用已经打印好的号码，套在导线的接头端，用来标记导线，如图1-42所示。1.7低压电器的安装附件及配线原则一、低压电器的安装附件1.7低压电器的安装附件及配线原则一、低压电器的安装附件5.接线插、接线端子1.7低压电器的安装附件及配线原则一、低压电器的安装附件6.安装导轨7.缠绕管

缠绕管主要用于对有耐磨要求的电线电缆进行保护。缠绕管一般采用尼龙材质或聚丙烯材质制成。缠绕管耐磨性能好，抗老化、抗腐蚀性能强，更能有力地对外表面进行防老化和抗摩擦的保护。1.7低压电器的安装附件及配线原则一、低压电器的安装附件缠绕管1.7低压电器的安装附件及配线原则二、低压电器的配线原则

（1）走线通道尽可能少，按主、控电路分类集中，单层平行密排或成束，应紧贴敷设面。

（2）同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交叉。当必须交叉时，可水平架空跨越，但必须走线合理。

（3）布线应横平竖直，变换走向应垂直90°。

（4）导线与接线端子或线桩连接时，应不压绝缘层、不反圈及露铜不大于1mm，并做到同一元件、同一回路的不同接点的导线间距离保持一致。

（5）一个电器元件接线端子上的连接导线不得超过两根，每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。1.7低压电器的安装附件及配线原则二、低压电器的配线原则

（6）布线时，严禁损伤线芯和导线绝缘层。

（7）控制电路必须要套编码套管。

（8）为了便于识别，导线应有相应的颜色标志：1）保护导线（PE）必须采用黄绿双色，中性线（N）必须是浅蓝色。2）交流或直流动力电路应用黑色，交流控制电路采用红色，直流控制电路采用蓝色。3）用作控制电路联锁的导线，如果是与外围控制电路连接，而且当电源开关断开仍带电时，应采用橘黄色，与保护导线连接的电路采用白色。本节要点

变压器互感器指示灯1.10变压器及信号电器一、变压器1.变压器的分类1.10

变压器和信号电器一、变压器2.变压器的组成1.10

变压器和信号电器一、变压器3.变压器的名牌数据1.10

变压器和信号电器一、变压器4.变压器的基本工作原理1.10

变压器和信号电器一、变压器5.变压器的运行分析1.10

变压器和信号电器一、变压器5.变压器的运行分析1.10

变压器和信号电器二、互感器1.电压互感器1.10

变压器和信号电器二、互感器2.电流互感器1.10

变压器和信号电器三、指示灯1.10

变压器和信号电器三、指示灯1.10

变压器和信号电器1.12电气识图与故障诊断本节要点

了解机床电气图的分类。掌握电气原理图的绘制规则。掌握电气图阅读的基本方法。熟练掌握机床电气故障的判别方法。一、实训任务

普通车床C620的电气故障诊断。1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤1.电气控制图的基本知识1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤1.电气控制图的基本知识1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤1.电气控制图的基本知识1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤1.电气控制图的基本知识1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤1.电气控制图的基本知识1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤1.电气控制图的基本知识1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤1.电气控制图的基本知识1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤1.电气控制图的基本知识1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤1.电气控制图的基本知识1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤1.电气控制图的基本知识（4）电气图读图的基本方法1）主电路分析2）控制电路分析3）辅助电路分析4）保护环节分析5）总体检查1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤2.电气设备的维护和保养内容1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤2.电气设备的维护和保养内容1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤3.电气控制线路的故障检修方法1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤3.电气控制线路的故障检修方法1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤3.电气控制线路的故障检修方法1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤3.电气控制线路的故障检修方法1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤3.电气控制线路的故障检修方法1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤3.电气控制线路的故障检修方法1.12电气识图与故障诊断二、实训拓展3.电气控制线路的故障检修方法1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤3.电气控制线路的故障检修方法1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤3.电气控制线路的故障检修方法1.12电气识图与故障诊断二、实训步骤

4.普通车床C620的故障诊断1.12电气识图与故障诊断二、实训拓展

在连接好普通车床C620电气控制线路基础上，可让其他组成员人为设置一处或多处故障，然后本组成员利用电气故障检测相关知识进行故障的快速分析、判断和维修。1.12电气识图与故障诊断第四周第2章低压电器及典型控制线路本章要点

继电器电动机的起动方法及原理电动机的调速方法及原理电动机的制动方法及原理第2章低压电器及典型控制线路本节要点

时间继电器中间继电器电压继电器电流继电器速度继电器2.1继电器一、时间继电器2.1继电器一、时间继电器——电气图文符号2.1继电器二、中间继电器2.1继电器二、中间继电器——外形2.1继电器二、中间继电器——电气图文符号2.1继电器二、中间继电器——型号含义2.1继电器三、电压继电器2.1继电器三、电压继电器——电气图文符号2.1继电器三、电压继电器——型号含义2.1继电器四、电流继电器2.1继电器四、电流继电器——电气图文符号2.1继电器四、电流继电器——型号含义2.1继电器五、速度继电器速度继电器是反映转速和转向的继电器，其主要作用是以旋转速度的快慢为指令信号，与接触器配合实现对电动机的反接制动控制，故又称反接制动继电器。速度继电器根据电磁感应原理制成，用来在三相交流电动机反接制动转速过零时，自动切除反相序电源。2.1继电器五、速度继电器2.1继电器五、速度继电器——电气图文符号2.1继电器五、速度继电器——型号含义2.1继电器本节要点

直接起动降压起动2.2电动机的起动方法及原理一、直接起动2.2电动机的起动方法及原理二、降压起动2.2电动机的起动方法及原理二、降压起动——定子串接电抗器或电阻的降压起动2.2电动机的起动方法及原理二、降压起动——Ｙ－△降压起动2.2电动机的起动方法及原理二、降压起动——Ｙ－△降压起动2.2电动机的起动方法及原理二、降压起动——Ｙ－△降压起动2.2电动机的起动方法及原理二、降压起动——自耦变压器降压起动2.2电动机的起动方法及原理二、降压起动——延边三角形降压起动2.2电动机的起动方法及原理2.4电动机的调速方法及原理本节要点

变极调速变频调速变转差率调速一、变极调速2.4电动机的调速方法及原理一、变极调速2.4电动机的调速方法及原理二、变频调速2.4电动机的调速方法及原理三、变转差率调速——改变定子电压调速2.4电动机的调速方法及原理三、变转差率调速——转子串电阻调速2.4电动机的调速方法及原理三、变转差率调速——串级调速2.4电动机的调速方法及原理本节要点

机械制动电气制动2.5电动机的制动方法及原理一、机械制动2.5电动机的制动方法及原理二、电气制动——能耗制动2.5电动机的制动方法及原理二、电气制动——能耗制动2.5电动机的制动方法及原理二、电气制动——能耗制动2.5电动机的制动方法及原理二、电气制动——反接制动2.5电动机的制动方法及原理二、电气制动——反接制动2.5电动机的制动方法及原理二、电气制动——

再生发电制动2.5电动机的制动方法及原理二、电气制动——

再生发电制动2.5电动机的制动方法及原理2.8执行电器本节要点

电磁铁电磁阀电磁制动器一、电磁铁

电磁铁主要由励磁线圈、铁芯和衔铁三部分组成，其结构和电磁机构类似。当励磁线圈通电后便产生磁场和电磁力，衔铁被吸合，把电磁能转换为机械能，带动机械装置完成一定的动作。

根据励磁电流的不同，电磁铁分为直流电磁铁和交流电磁铁。电磁铁的主要技术数据有：额定行程、额定吸力和额定电压等。选用电磁铁时应该考虑以上技术数据。2.8执行电器一、电磁铁2.8执行电器二、电磁阀

电磁阀是用来控制流体的自动化基础元器件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀和速度调节阀等。

电磁阀线圈通电后，靠电磁吸力的作用把阀芯吸起，从而使管路接通，反之管路被阻断。2.8执行电器二、电磁阀2.8执行电器三、电磁制动器

电磁制动器的作用是使旋转的运动迅速停止，即电磁刹车或电磁抱闸。电磁制动器分为盘式制动器和块式制动器，一般都是由制动器、电磁铁、摩擦片或闸瓦等组成。这些制动器都是利用电磁力把高速旋转的轴抱死，实现快速停车。其特点是制动力矩大、反应速度极快、安装简单、价格低廉，但容易使旋转的设备损坏。所以一般在扭矩不大、制动不频繁的场合使用。2.8执行电器三、电磁制动器2.8执行电器第四周第3章PLC基本指令及编程应用

本章要点

PLC简介位逻辑指令定时器及计数器指令编程规则第3章PLC的基本指令及编程应用3.1PLC简介本节要点

PLC的产生及定义PLC的特点及发展PLC的分类及应用PLC的结构与工作过程PLC的编程语言S7-200SMARTPLC硬件编程及仿真软件一、PLC的产生及定义PLC产生：20世纪60年代，当时的工业控制主要是由继电器-接触器组成的控制系统。继电器-接触器控制系统存在着设备体积大，调试维护工作量大，通用及灵活性差，可靠性低，功能简单，不具有现代工业控制所需要的数据通信、网络控制等功能。1968年，美国通用汽车制造公司（GM）为了适应汽车型号的不断翻新，试图寻找一种新型的工业控制器，以解决继电器-接触器控制系统普遍存在的问题。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种适合于工业环境的通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。1969年，美国数字设备公司（DEC）根据通用汽车公司的要求首先研制成功第一台可编程序控制器，称之为“可编程序逻辑控制器”（ProgrammableLogicController，PLC），并在通用汽车公司的自动装置线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面。3.1PLC简介一、PLC的产生及定义PLC定义：3.1PLC简介一、PLC的产生及定义常用的PLC外形

3.1PLC简介二、PLC的特点及发展

1.编程简单，容易掌握。

2.功能强，性价比高。

3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。

4.可靠性高，抗干扰能力强。

5.系统的设计、安装、调试及维护工作量少。

6.体积小、重量轻、功耗低。PLC特点：3.1PLC简介二、PLC的特点及发展PLC的主要发展趋势主要有：（1）产品规模向大、小两个方向发展。中、高档PLC向大型、高速、多功能方向发展；低档PLC向小型、模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。（2）PLC在闭环过程控制中应用日益广泛。（3）集中控制与网络连接能力加强。（4）不断开发适应各种不同控制要求的特殊PLC控制模块。（5）编程语言趋向标准化。（6）发展容错技术，不断提高可靠性。（7）追求软硬件的标准化。PLC发展：3.1PLC简介三、PLC的分类及应用PLC分类：

1.按结构特点分：整体式、模块式。

2.按控制规模分：微型、小型、中型、大型。

3.按控制性能分：低挡机、中挡机、高挡机。3.1PLC简介二、PLC的分类及应用PLC应用：1、数字量控制。2、运动量控制。3、闭环过程控制。4、数据处理。5、通信联网。3.1PLC简介四、PLC的结构及工作过程PLC结构：3.1PLC简介四、PLC的结构及工作过程PLC工作过程：3.1PLC简介五、PLC的编程语言1、梯形图2、语句表3、功能块图4、顺序功能图5、结构文本3.1PLC简介六、S7-200SMARTPLC硬件CPU模块以太网端口通信与运行状态指示灯输入端子排RS-485通信端口信号板输入点状态LEDMicroSD卡插槽输出点状态LED1.CPU模块3.1PLC简介六、S7-200SMARTPLC硬件1.CPU模块3.1PLC简介六、S7-200SMARTPLC硬件2.数字量扩展模块3.1PLC简介六、S7-200SMARTPLC硬件2.数字量扩展模块3.1PLC简介六、S7-200SMARTPLC硬件2.数字量扩展模块3.1PLC简介六、S7-200SMARTPLC硬件3.模拟量扩展模块3.1PLC简介六、S7-200SMARTPLC硬件4.信号板3.1PLC简介编程软件：七、编程及仿真软件3.1PLC简介七、编程及仿真软件仿真软件：3.1PLC简介3.2位逻辑指令本节要点

触点指令输出指令逻辑堆栈指令取反指令置复位和触发器指令跳变指令一、触点指令

LD指令称为初始装载指令，由常开触点和位地址构成。LDN指令称为初始装载非指令，由常闭触点和位地址构成。讲解：3.2位逻辑指令一、触点指令

A（And）指令又称为“与”指令，由串联常开触点和其位地址组成。AN（AndNot）指令又称为“与非”指令，由串联常闭触点和其位地址组成。讲解：3.2位逻辑指令一、触点指令

O（Or）指令又称为“或”指令，由并联常开触点和其位地址组成。ON（OrNot）指令又称为“或非”指令，由并联常闭触点和其位地址组成。讲解：3.2位逻辑指令一、触点指令示例：3.2位逻辑指令一、触点指令示例：3.2位逻辑指令二、输出指令输出线圈：

输出指令（=）对应于梯形图中的线圈，由线圈和位地址构成。3.2位逻辑指令二、输出指令示例：3.2位逻辑指令三、逻辑堆栈指令1.或装载指令或装载指令OLD（OrLoad）指令又称为串联电路块并联指令，由助记符OLD表示。它对逻辑堆栈最上面两层中的二进制位进行“或”运算，运算结果存入栈顶。与装载指令ALD（AndLoad）指令又称为并联电路块串联指令，由助记符ALD表示。它对逻辑堆栈最上面两层中的二进制位进行“与”运算，运算结果存入栈顶。。2.

与装载指令3.2位逻辑指令三、逻辑堆栈指令示例：3.2位逻辑指令三、逻辑堆栈指令3.其他逻辑堆栈操作指令

逻辑进栈（LogicPush，LPS）指令复制栈顶（即第一层）的值并将其压入逻辑堆栈的第二层，逻辑堆栈中原来的数据依次向一层推移，逻辑堆栈最底层的值被推出并丢失。逻辑读栈（LogicRead，LRD）指令将逻辑堆栈第二层的数据复制到栈顶，原来的栈顶值被复制值替代。第2层～第32层的数据不变。逻辑出栈（LogicPop，LPP）指令将栈顶值弹出，逻辑堆栈各层的数据向上移动一层，第二层的数据成为新的栈顶值。可以用语句表程序状态监控查看逻辑堆栈中保存的数据。3.2位逻辑指令三、逻辑堆栈指令示例：3.2位逻辑指令三、逻辑堆栈指令示例：3.2位逻辑指令四、取反指令NOT指令为触点取反指令（输出反相），在梯形图中用来改变能流的状态。取反触点左端逻辑运算结果为1时（即有能流），触点断开能流，反之能流可以通过。3.2位逻辑指令五、置复位和触发器指令S（Set）