PLC在地铁设备中的应用 课件 第3、4章 电气控制线路、可编程序控制器介绍

第三章电气控制线路PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jieri/PPT素材下载：/sucai/PPT背景图片：/beijing/PPT图表下载：/tubiao/优秀PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/资料下载：/ziliao/PPT课件下载：/kejian/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/

第三章电气控制线路第一节电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则第二节三相异步电动机的基本控制规律第三节三相异步电动机的启动控制线路第四节三相异步电动机的制动控制线路第五节三相异步电动机的转速控制线路第六节电气控制线路的设计方法第三章电气控制线路本章重点：1、了解常用电气图形符号和文字符号；了解电气线路逻辑设计法2、熟悉电气控制线路的绘制原则；熟悉电气线路一般设计法设计3、熟悉自动循环控制线路、多地控制线路和顺序控制线路4、掌握单向全压启动、停止线路和电机的正反转控制线路；第三章电气控制线路本章重点：5、熟悉三相异步电动机的软启动器降压启动；熟悉反接制动控制线路；熟悉能耗制动控制线路；熟悉变极调速控制线路6、掌握星－三角形降压启动和自耦变压器降压启动本章难点：1、自锁和互锁2、星－三角形降压启动3、自耦变压器降压启动4、变频调速第一节电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则一、常用电气图形符号和文字符号电气控制系统图、电器元件的图形符号和文字符号必须符合国家标准规定。规定从1990年1月1日起，电气控制线路中的图形和文字符号必须符合最新的国家标准。

二、电气控制线路的绘制原则电气控制线路表示方法有：电气原理图、安装接线图和电器布置图。下面以图3-1所示的某机床的电气原理图为例，来说明电气原理图的规定画法和应注意的事项。返回图3-1某机床电气原理图返回（一）绘制电气原理图时应遵循的原则电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分。绘制电气原理图应遵循以下原则：⑴所有电机、电器等元件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号来表示。⑵电气原理图中电器元件的布局，应根据便于阅读的原则安排。主电路用粗实线绘制在图面的左侧或上方，辅助电路也用粗实线绘制在图面的右侧或下方。无论主电路还是辅助电电路，均按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下、从左到右排列。⑶电气原理图中，当同一电器元件的不同部件(如线圈、触点)分散在不同位置时，为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。如两个时间继电器，可用KT1、KT2来区别。（一）绘制电气原理图时应遵循的原则

⑷在电气原理图中，所有电器均按没有通电或没有外力作用时的状态画出，即按自然状态画出。对于继电器、接触器的触点，按其线圈不通电时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点，按未受外力作用时的状态画出；控制器按手柄处于零位时的状态画出。

⑸电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉。各导线之间有电联系时，在导线交点处画实心圆点。根据图面布置需要，可将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转90°，但文字符号不可倒置。（二）画面图域的划分（三）符号位置的索引索引代号的组成如下：

表3-2继电器各栏意义表3-1接触器各栏意义第二节三相异步电动机的基本控制规律一、单向全压启动、停止线路三相异步电动机的启动控制有直接启动、降压启动和软启动等方式。直接启动又称为全压启动，即启动时电源电压全部施加在电动机定子绕组上。（一）点动控制图3-2中(二)连续控制图3-3所示为三相笼型异步电动机连续运行控制线路。返回图3-2点动控制线路图

图3-3单向全压启动、停止控制电路返回图3-3的工作过程如下：（松开SB2）启动：合上QS按下启动接触器KMKM主触电动机M接通按钮SB2线圈通电点闭合电源运转

KM常开自锁辅助触点闭合停止：按下停止KM线圈断电KM主触点断开电动机M断电停转按钮SB1辅助常开触点断开自锁解除（三）保护环节⑴短路保护图3-2中⑵过载保护⑶失压和欠压保护（四）既能点动又能连续运行控制图3-4为既能实现连续运行，又能实现点动的控制线路图。（a）图采用控制开关SA实现控制。图3-4（a）的工作过程如下：点动控制时：先把SA打开，断开自锁电路按动SB2KM线圈通电电动机M点动；长动控制时：把SA合上按动SB2KM线圈通电，自锁触点闭合电动机M实现长动。（四）既能点动又能连续运行控制（b）图采用复合按钮SB3实现控制，图3-4（b）的工作过程如下：点动控制时：按动复合按钮SB3，断开自锁回路KM线圈通电电动机M点动；长动控制时：按动连续按钮SB2KM线圈通电，自锁触点闭合电动机M长动运行。图3-4连续与点动控制线路采用控制开关SA实现控制采用复合按钮SB3实现控制返回图3-5电动机正反转接线原理图（a）主电路(b)无互锁控制(c)正—停—反控制(d)正—反—停控制返回二、正反转控制线路其线路如图3-5所示图3-5（c）的工作原理如下：正转：合刀开按下正向启正向接触器KM1主触点闭合电动机M正转关QS动按钮SB2KM1线圈通电

KM1常开辅助触点闭合形成自锁

KM1常闭辅助触点断开形成互锁

反转：合刀开按下反向启反向接触器KM2主触点闭合电动机M反转关QS动按钮SB3KM2线圈通电

KM2开辅助触点闭合形成自锁

KM2常闭辅助触点断开形成互锁

停机：按停止按扭SB1KM1(或KM2)线圈失电其主触点断开电动机M停转。

返回图3-5电动机正反转接线原理图（a）主电路(b)无互锁控制(c)正—停—反控制(d)正—反—停控制返回（a）(b)(c)图3-6自动循环往复控制接线原理图（a）工作示意图；(b)主电路；(c)控制电路三、自动循环控制电路如图3-6所示图3-7多地控制线路四、多地控制线路图3-7是实现三地控制的控制电路。五、顺序控制线路如图3-8所示，M1为油泵电动机，M2为主拖动电动机。要求油泵先启动，然后主拖动电机再启动。图3-8（b）图的启动工作原理如下：合上刀开关QS按下起动按钮SB2接触器KM1通电电动机M1启动KM2电路中KM1常开辅助触点闭合按下起动按钮SB4接触器KM2通电电动机M2启动。3-8(c)图中采用时间继电器。图3-8实现顺序工作的控制线路（a）主电路；(b)按钮控制；(c)时间控制返回如图3-9所示图3-9顺序启动、逆序停止控制线路图3-10星－三角降压启动的接线原理图（a）绕组转换电路；(b)主电路；(c)控制线路(a)返回第三节三相异步电动机的启动控制线路一、星－三角形（Y－Δ）降压启动控制线路星－三角形降压启动控制线路如图3-10所示。启动过程由时间继电器控制。返回第三节三相异步电动机的启动控制线路降压启动方式有定子电路串电阻、星－三角形、自耦变压器、延边三角形和使用软启动器等多种。图3-10（c）的工作过程如下：合上刀开关QS按下启动按钮SB2接触器KM通电KM主触点闭合，M接通电源接触器KMY通电KMY主触点闭合定子绕组接成星形，M降压起动时间继电器KT通电延时t秒KT常闭触点断开---KT常开触点闭合------KMY断电降压启动结束---KM通电KM主触点闭合，定子绕组接成三角形M以额定电压运行

KM常闭辅助触头断开KT线圈断电图3-10星－三角降压启动的接线原理图（a）绕组转换电路；(b)主电路；(c)控制线路(a)返回图3-11串自耦变压器降压启动的接线原理图（a）主电路；(b)控制电路二、自耦变压器降压启动控制线路串自耦变压器降压启动的控制线路如图3-11所示。三、软启动器降压启动控制线路在一些对启动要求较高的场合，可选用软启动装置。其主要特点是：具有软启动和软停车功能，启动电流、启动转矩可调，另外还具有电动机的多种保护等功能。（一）软启动器的工作原理其内部原理图如图3-12所示。软启动的特性：(1)启动电流以一定的斜率上升至设定值，对电网无冲击。(2)启动过程中引入电流负反馈，启动电流上升至设定值后，使电机启动平稳。三、软启动器降压启动控制线路（一）软启动器的工作原理其内部原理图如图3-12所示。(3)不受电网电压波动的影响。由于软启动以电流为设定值，电网电压上下波动时，通过增减晶闸管的导通角，调节电机的端电压，仍可维持启动电流恒值，保证电机正常启动。(4)针对不同负载对电机的要求，可以无级调整启动电流设定值，改变电机启动时间，实现最佳启动时间控制。图3-12软启动器内部原理图返回软启动器的起、停方式：(1)电压斜坡软启动(2)限流启动(3)斜坡限流启动

(4)软停车

(5)制动停车图3-13三相异步电动机用软启动器启动控制线路（二）软启动器的控制线路三相异步电动机用软启动器启动控制线路如图3-13所示。

图3-14用一台软启动器控制两台电动机用一台软启动器可以对多台电动机进行软启动、软停车控制，其主电路如图3-14所示。图3-15采用速度原则的单向反接制动的接线原理图（a）主电路；（b）控制电路返回第四节三相异步电动机的制动控制线路一、反接制动控制线路反接制动是利用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，因而产生制动转矩的一种制动方法。三相异步电动机单向反接制动的控制线路图如图3-15所示。返回第四节三相异步电动机的制动控制线路制动控制方法一般有两大类：机械制动和电气制动。图3-15的工作过程如下：合上刀开关QS按下启动按钮SB2接触器KM1线圈通电并自锁电动机启动运行，速度继电器KS常开触点闭合，为制动作准备。制动时，按下复合按钮SB1KM1线圈断电KM2通电（KS常开触头尚未打开）KM2主触点闭合，定子绕组串入限流电阻R进行反接制动n约等于100r／min时，KS常开触点断开KM2线圈断电，电动机制动结束。图3-15采用速度原则的单向反接制动的接线原理图（a）主电路；（b）控制电路返回（a）（b）图3-16采用时间原则的能耗制动控制线路（a）主电路；（b）控制电路返回二、能耗制动二、能耗制动控制线路电动机的能耗制动就是在电动机断开三相交流电源后，在电动机的定子绕组上加一个直流电流，在定子内形成一固定磁场，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。

三相异步电动机单向能耗制动的控制线路图如图3-16所示。图3-16的工作过程如下：启动时：合上刀开关QS按下起动按钮SB2接触器KM1通电电动机M起动运行。制动时：按下复合按钮SB1KM1断电电动机M交流电源断开KM2通电M两相定子绕组通入直流电，开始能耗制动

KT通电t秒后KT常闭触头断开KM2失电M直流电切断,能耗制动结束KT断电。（a）（b）图3-16采用时间原则的能耗制动控制线路（a）主电路；（b）控制电路返回（a）（b）3-17采用时间原则的可逆运行的能耗制动控制线路（a）主电路；（b）控制电路图3-17为电动机按时间原则控制的可逆运行的能耗制动控制线路图。

(a）（b）图3-18单相半波整流控制线路

(a）主电路；（b）控制电路对于10KW以下的电动机，在制动要求不高的场合，可采用无变压器单相半波整流控制线路，如图3-18所示。无变压器单相半波整流能耗制动控制线路，如图3-19所示。第五节三相异步电动机的转速控制线路三相异步电动机的转速公式：

（2-1）一、变极调速控制线路双速电动机三相绕组连接如图3-20所示。图(a)为三角形(四极，低速)与双星形(二极，高速)接法,属于恒功率调速；图(b)所示为星形(四极，低速)与双星形(二极，高速)接法，属于恒转矩调速。返回图3-20双速电动机定子绕组接线图(a)三角形—双星形转换；（b）星形—双星形转换返回(a)(b)图3-21双速电动机的调速控制线路（a）主电路（b）控制电路返回双速电动机的调速控制线路如图3-21所示。图3-21的工作过程如下：低速运行：按下低速按钮SB2KM1通电并自锁KM1主触点闭合电动机M联结成三角形低速运行高速运行：按下低速按钮SB3KM1通电自锁，同时KT通电电动机M先联结成三角形以低速启动---延时t秒KT常闭触点断开KM1断电

KT常开触点闭合KM2、KM3通电自锁电动机联结成双星形高速运行。(a)(b)图3-21双速电动机的调速控制线路（a）主电路（b）控制电路返回二、电动机的变频调速（二）变频器如图3-23所示为变频器内部功能方框图。此变频器共有20多个控制端子，分为4类：输入信号端子、频率模拟设定输入端子、监视信号输出端子和通信端子。应用实例如图3-23所示。此线路实现电动机的正反向运行、调速和点动功能。

图3-23变频器内部功能方框图返回应用实例如图3-24所示。第六节电气控制线路的设计方法电气控制线路的设计通常有两种方法，即一般设计法和逻辑设计法，这里着重介绍一般设计法。一、一般设计法简介一般设计法又称为经验设计法。

一般设计法的几个主要原则：

(1)最大限度地满足生产机械和工艺对电气控制线路的要求。

(2)在满足生产要求的前提下，控制线路力求简单、经济、安全可靠。应做到以下几点。①尽量减少电器的数量②尽量减少控制线路中电源的种类

返回第六节电气控制线路的设计方法③尽量缩短连接导线的长度和数量见图3-25所示④正确连接触点⑤正确连接电器的线圈见图3-26(a)所示。⑥元器件的连接应尽量减少多个元件依次通电后才接通另一个电器元件的情况。见图3-27所示。⑦避免出现寄生电路见图3-28所示。返回图3-25电器连接图(a)不合理；（b）合理返回(a)（b）图3-26线圈的连接(a)错误；（b）正确返回(a)（b）图3-27减少多个电器元件依次通电的接线(a)错误；（b）正确返回图3-28寄生电路返回二、逻辑设计法逻辑设计法是主要依据逻辑代数这一数学工具来分析、化简、设计电器控制线路的方法。图3-29所示为启一保一停电路。它的逻辑函数为

(2-6)则式(2—6)的开关逻辑函数的一般形式为

（2-7）如图3-30所示。其逻辑函数为：

(2-8）图3-29启一保一停电路图3-30带约束条件的控制对象开关逻辑电路返回三、一般设计法设计举例【例3-1】现有三皮带运输机由三台电动机M1、M2、M3驱动，要求启动顺序为：先启动M1．，经T1后启动M2，再经T2后启动M3；停车时要求：先停M3，经T3后再停M2，再经T4后停M1。三台电机使用的接触器分别为KM1、KM2和KM3。试设计皮带运输机的启／停控制线路。工作顺序如图3-31所示，该系统的电气控制线路原理如图3-32所示。返回图3-31三台电机工作顺序图3-32三台电动机顺序启／停控制线路返回【例3-2】钻削加工时刀架的自动循环电路设计。具体要求如下：（1）自动循环即刀架能自动地由位置1移动到位置2进行钻削加工并自动退回到位置1；（2）无进给切削即刀具到达位置2时不再进给，但钻头继续旋转进行无进给切削以提高工件加工精度；（3）快速停车当刀架退出后要求快速停车以减少辅助工时。明确生产工艺要求后则可以进行线路的设计。1.设计主电路主电路如图3-33所示。2．设计控制电路（1）基本部分其控制线路如图3-34所示。

（2）无进给切削无进给控制线路如图3-35所示。（3）快速停车控制线路如图3-36所示。图3-33刀架自动循环主电路图3-34基本控制线路图返回图3-35无进给切削控制线路图3-36完整的控制线路返回1、电气线路一般设计法设计过程？结论2、三相异步电动机的自动循环控制线路、多地控制线路和顺序控制线路？3、三相异步电动机的反接制动控制线路、能耗制动控制线路？4、三相异步电动机星—三角降压启动控制线路、自耦变压器降压启动控制线路？第四章可编程序控制器介绍PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jieri/PPT素材下载：/sucai/PPT背景图片：/beijing/PPT图表下载：/tubiao/优秀PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/资料下载：/ziliao/PPT课件下载：/kejian/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/

第四章可编程序控制器介绍第一节PLC的产生、发展与用途第二节PLC的组成和工作原理第三节PLC的特点及分类第四节PLC的编程语言第五节S7-200系列PLC的硬件系统第六节S7-200系列PLC的存储器区域及寻址方式返回一、PLC的产生

美国数字设备公司(DEC)根据这一设想，于1969年研制成功了第一台PDP一14可编程序控制器。对可编程序控制器定义如下：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出控制各种机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”二、PLC的发展趋势

具体表现在以下几个方面。1．向小型化、专用化、低成本方向发展2．向大容量、高速度方向发展3．智能型I／O模块和现场安装的发展4．编程软件图形化及组态软件与PLC的软件化第一节PLC的产生、发展与用途三、PLC的用途PLC的应用范围通常可分成以下五类：1．顺序控制2．运动控制3．过程控制4．数据处理5．通信网络第二节PLC的组成和工作原理

一、PLC的组成从硬件结构上看，它也有中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）接口等。（一）中央处理器(CPU)单元它的主要功能是：⑴接收并存储从编程器键入的用户程序和数据，以扫描方式通过I/O部件接收现场各输入装置的状态或数据，并分别存入输入映像寄存器或数据存储器中。⑵检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并诊断用户程序的语法错误。⑶当PLC投入运行时，从用户程序存储器中逐条读取指令，经过命令解释并按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；并根据运算结果更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容；等到所有用户程序扫描执行完毕后，在经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。返回（二）存储器单元PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不能直接更改。其内容主要包括三部分：第一部分为系统管理程序。第二部分为用户指令解释程序。第三部分为标准程序模块与系统调用。用户存储器包括用户程序存储器(程序区)和数据存储器(数据区)两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。用户数据存储器可以用来存放(记忆)用户程序中所使用器件的ON／OFF状态和数值、数据等。（三）输入／输出单元输入／输出单元是PLC与现场输入输出设备或其他外部设备之间的连接部件。PLC通过输入模块把工业设备或生产过程的状态或信息读入中央处理单元，通过用户程序的运算和处理，把结果通过输出模块输出给执行单元。图4-1开关量直流输入电路1.开关量输入接口电路通常PLC的输入类型可以是直流、交流和交直流。图4-1为开关量直流输入电路。图4-1开关量直流输入电路2.开关量输出接口电路输出接口电路通常有三种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。图4-2为这三种类型的开关量输出电路。（四）电源部分（五）接口单元接口单元包括扩展接口、编程器接口、存储器接口和通信接口。（六）外部设备PLC的外部设备主要有编程器、文本显示器、操作面板、打印机等等。图4-2开关量输出电路

(a)晶体管输出(b)双向晶闸管输出(c)继电器输出返回PLC是按集中输入、集中输出、不断的周期性循环扫描的方式进行工作的。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。CPU从第一条指令执行开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。PLC采集现场信息即采集输入信号有以下两种方式：⑴集中采样输入方式。⑵立即输入方式。同样，PLC对外部的输出控制也有以下两种方式：⑴集中输出方式。⑵立即输出方式。二、PLC的工作原理继电器控制系统是一种硬件逻辑系统，如图4-3（a）所示。PLC是一种工业控制计算机，与普通计算机一样，属于串行工作方式，如图4-3（b）所示。（一）PLC的工作过程PLC工作的全过程可用图4-4所示的运行原理框图来表示。整个过程可分为三部分。第一部分是上电处理。第二部分是扫描过程。第三部分是出错处理。图4-4PLC运行原理框图返回PLC典型的扫描周期如图4-5所示(不考虑立即输入、立即输出情况)。⑴输入采样阶段

⑵程序执行阶段⑶输出刷新阶段（二）关于可编程序控制器的时间滞后问题返回第三节PLC的特点及分类

一、PLC的特点1．可靠性高，抗干扰能力强2．通用灵活3．编程简单方便4．功能完善，扩展能力强5．设计、施工、调试的周期短，维护方便二、PLC的分类（一）按PLC的I/O点数分类⑴小型PLC表4-1给出了部分小型机的技术指标。

⑵中型PLC表4-2给出了部分中型机的技术指标。⑶大型PLC表4-3给出了部分大型机的技术指标。（二）按PLC的控制性能分类⑴低档机⑵中档机⑶高档机

返回返回返回返回图4-6整体式PLC组成示意图（三）按PLC的结构分类⑴整体式整体式PLC组成如图4-6所示。⑵组合式

如图所示4-7。图4-7组合式PLC组成示意图返回第四节PLC的编程