第8章電氣控制與PLC的基礎(chǔ)知識郭穎ppt課件

1、第8章 電氣控制8.1 常用低壓控制電器8.2 繼電-接觸器控制系統(tǒng)的根本電路8.3 可編程序控制器的原理及運用本章作業(yè)8-18-38-48-58-7本章重點重點：1、了解常用低壓電器的構(gòu)造、任務(wù)原理和用途;2、掌握自鎖、聯(lián)鎖的作用和方法;3、掌握過載、短路和失壓維護的作用和方法;4、能讀懂簡單的控制電路原理圖、能設(shè)計簡單的控制電路。難點：設(shè)計簡單的控制電路。8.1 常用低壓控制電器 低壓控制電器是指任務(wù)在交流電壓小于l200V、直流電壓小于1500V，并在電路中起接通、斷開、維護、控制或調(diào)理作用的電器設(shè)備。8.1.1 常用低壓控制電器中的輸入設(shè)備 常用低壓控制電路中的輸入設(shè)備普通包括按鈕、刀

2、開關(guān)、組合開關(guān)、行程開關(guān)。 1. 按鈕SB 按鈕是通常用來接通或斷開控制電路其中電流很小，從而控制電動機或其他電氣設(shè)備的運轉(zhuǎn)。1、 按鈕SB復(fù)位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式動觸頭常開靜觸頭外殼SBSBSB結(jié)構(gòu)符號名稱常閉按鈕(停頓按鈕)常開按鈕(起動按鈕)復(fù)合按鈕12344123按鈕帽任務(wù)原理：按下按鈕帽時，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；放開按鈕帽時，在彈簧的作用下，動觸點恢復(fù)到常態(tài)。動畫演示2、刀開關(guān)Q 刀開關(guān)是低壓配電中運用最廣的電器，主要用來隔離電源。在電流不大的線路里可以直接用它接通和斷開電源，適宜額定電壓在交流380V或直流440V以下、額定電流1500A以下的場所。 2、刀開關(guān)Q 選擇

3、運用閘刀開關(guān)時，刀的極數(shù)要與電源進線相數(shù)相等，其額定電流應(yīng)大于或等于所控制負載的額定電流。 用組合開關(guān)起停電動機的接線圖M3手柄轉(zhuǎn)軸靜觸頭動觸頭任務(wù)原理：用手柄轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸時，就可將三個觸點同時接通或斷開。適用場所：在控制電路中，電源的接入、照明設(shè)備的通斷、小功率電動機的起動和停頓都可以來用組合開關(guān)來實現(xiàn)。組合開關(guān)也常用于小功率異步電動機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制。3、組合開關(guān)S 組合開關(guān)又稱為盒式開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)。它本質(zhì)上也是一種刀開關(guān)，由假設(shè)干動觸片和靜觸片刀片分別裝于數(shù)層絕緣墊板內(nèi)組成。4、行程開關(guān)ST 行程開關(guān)是一種利用消費機械的某些運動部件的碰撞來發(fā)出控制指令的主令電器，用于控制消費機械的運動方向、

4、行程大小和位置維護等。分類：按構(gòu)造可分為直動式、滾輪式和微動式三種。當(dāng)行程開關(guān)用于位置維護時，亦稱為限位開關(guān)。1直動式行程開關(guān)任務(wù)原理：直動式行程開關(guān)有一對動合觸頭和一對動斷觸頭。靜觸頭裝在絕緣基座上，動觸頭與椎桿相連，當(dāng)推桿遭到裝在運動部件上的擋鐵作用后，觸點換接。當(dāng)擋鐵分開椎桿后，恢復(fù)彈簧使開關(guān)自動復(fù)位。適用場所：于擋鐵運動速度不小于0.4mmin的場所中，否那么會由于電弧在觸點上所停留時間過長而使觸點燒壞。特點：構(gòu)造簡單，價錢廉價，運用甚廣。2滾輪式行程開關(guān)任務(wù)原理：當(dāng)被控機械上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時，撞桿轉(zhuǎn)向右邊，帶動滑輪轉(zhuǎn)動，頂下橫板，使微動開關(guān)中的觸點迅速動作。當(dāng)運動機械前往時

5、，在復(fù)位彈簧的作用下，各部分動作部件復(fù)位。分類：單滾輪自動復(fù)位和雙滾輪羊角式非自動復(fù)位式。動畫演示3微動開關(guān)式行程開關(guān)動畫演示8.1.2 常用低壓控制電器中的輸出設(shè)備1接觸器KM 常用低壓控制電路中的輸出設(shè)備普通包括接觸器、繼電器、指示燈等。 接觸器是一種自動的電磁式電器，適用于遠間隔頻繁接通或斷開交直流主電路及大容量控制電路。1、接觸器KM控制對象：電動機。能實現(xiàn)遠間隔控制，并具有欠零電壓維護。分類：交流接觸器和直流接觸器。組成：觸點系統(tǒng)、電磁機構(gòu)和滅弧安裝組成。1接觸器的任務(wù)原理 當(dāng)電磁線圈通電后，線圈電流產(chǎn)生磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動觸頭動作；常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合，

6、二者是聯(lián)動的。當(dāng)線圈斷電時，電磁吸力消逝，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復(fù)原；常開觸頭斷開，常閉觸頭閉合。動畫演示接觸器的圖形及文字符號2接觸器的主要技術(shù)參數(shù) 接觸器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流、線圈的額定電壓、接通與分斷才干、機械壽命與電氣壽命和操作頻率等。1額定電壓和額定電流 額定電壓是指主觸點的額定任務(wù)電壓； 額定電流是指主觸點的額定電流。 接觸器的額定電壓和額定電流的等級如表所示。接觸器線圈的額定電壓V等級如表所示。直流接觸器交流接觸器24、48、110、220、44036、110、220、3803接通與分斷才干 接觸器在規(guī)定條件下，能在給定電壓下可靠接通和分斷的預(yù)期電流值。

7、接通時，主觸點不應(yīng)發(fā)生熔焊；分斷時，主觸點不應(yīng)發(fā)生長時間燃弧。2線圈的額定電壓4機械壽命與電氣壽命 機械壽命：1000萬次以上 電氣壽命：100萬次以上5操作頻率 300次/h、 600次/h、 1200次/h幾種。3接觸器選擇的根本原那么1接觸器極數(shù)和電流種類確實定；2根據(jù)接觸器所控制負載的任務(wù)義務(wù)來選擇相應(yīng)運用類別的接觸器；3根據(jù)負載功率和操作情況來確定接觸器主觸頭的電流等級；4 根據(jù)接觸器主觸頭接通與分斷主電路電壓等級來決議接觸器的額定電壓；5接觸器吸引線圈的額定電壓應(yīng)由所接控制電路電壓確定；6接觸器觸頭數(shù)和種類應(yīng)滿足主電路和控制電路的要求。4接觸器的選用步驟1選擇接觸器的類型 交流接觸

8、器按負荷種類普通分為一類、二類、三類和四類，分別記為AC1、AC2、AC3和AC4。 一類交流接觸器對應(yīng)的控制對象是無感或微感負荷，如白熾燈、電阻爐等； 二類交流接觸器用于繞線式異步電動機的起動和停頓； 三類交流接觸器的典型用途是鼠籠型異步電動機的運轉(zhuǎn)和運轉(zhuǎn)中分斷； 四類交流接觸器用于籠型異步電動機的起動、反接制動、反轉(zhuǎn)和點動。 2選擇接觸器的額定參數(shù) 根據(jù)被控對象和任務(wù)參數(shù)如電壓、電流、功率、頻率及任務(wù)制等確定接觸器的額定參數(shù)。 電壓：普通應(yīng)低一些為好，這樣對接觸器的絕緣要求可以降低，運用時也較平安。 頻率：頻率不高的，接觸器額定電流大于負荷額定電流；重擔(dān)務(wù)電動機100次/min，選接觸器額

9、定電流大于電動機額定電流；特重擔(dān)務(wù)電動機60012000次/h，接觸器大致可按電壽命及起動電流選用。 對電容器進展控制時：接觸器的額定電流可按電容器的額定電流的1.5倍選取。 對變壓器進展控制時：思索浪涌電流，可按變壓器額定電流的2倍選取接觸器。 對電熱設(shè)備進展控制時：負荷的冷態(tài)電阻較小，選用接觸器時可不用思索起動電流，直接按負荷額定電流選取。 對體放電燈進展控制時：起動電流大、起動時間長，對于照明設(shè)備的控制，可按額定電流1.11.4倍選取交流接觸器。2選擇接觸器的額定參數(shù)、繼電器 繼電器是一種根據(jù)電量如電壓和電流等或非電量如熱、時間、壓力、轉(zhuǎn)速等的變化接通或斷開控制電路，以實現(xiàn)自動控制或維護

10、電力拖動安裝的電器。組成：感測機構(gòu)、中間機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)。種類：常用的有中間繼電器、時間繼電器、熱繼電器等。1中間繼電器KA特點：觸點數(shù)多，觸點電流容量小，動作靈敏，其構(gòu)造、任務(wù)原理與接觸器類似。主要用途：是當(dāng)其它繼電器的觸點數(shù)或觸點容量不夠時，可借助中間繼電器來擴展它們的觸點數(shù)或觸點容量，從而起到中間轉(zhuǎn)換的作用。KA線圈常開觸頭KA常閉觸頭KA圖形及文字符號2時間繼電器KT時間繼電器是一種用來實現(xiàn)觸點延時接通或斷開的控制電器。分類：電磁式、空氣阻尼式、電動式和晶體管式等類型。選型：時間繼電器主要根據(jù)控制回路所需求的延時觸點的延時方式、瞬時觸點的數(shù)目以及運用條件來選擇。時間繼電器的圖形及文字符號

11、符號3熱繼電器FR 熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理來維護設(shè)備，使之免受長期過載的危害。用途：過載維護、斷相維護、三相電流不平衡運轉(zhuǎn)的維護等(a) 外形(b) 構(gòu)造熱繼電器的任務(wù)原理：熱元件扣板雙金屬片常閉觸點假設(shè)長時間過載，發(fā)熱元件使雙金屬片受熱，因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，脫扣，扣板被彈簧拉回，常閉觸點斷開。動畫演示熱繼電器的圖形及文字符號任務(wù)原理：圖a用于主電路，圖b用于控制電路。 熱繼電器的選擇主要根據(jù)電動機的額定電流來確定熱繼電器的型號及熱元件的額定電流等級。、指示燈 繼電-接觸控制系統(tǒng)中的指示燈主要用于顯示控制系統(tǒng)的任務(wù)形狀。紅色表示任務(wù)形狀停頓，綠色表示任務(wù)形狀運轉(zhuǎn)。

12、8.1.3 其它低壓控制電器 其它的低壓電器，在電氣控制線路中起維護作用，主要有熔斷器和低壓斷路器等。熔斷器FU 熔斷器用于短路維護。熔斷器是串聯(lián)在被維護電路中的，當(dāng)電路短路時，電流很大，熔體急劇升溫，立刻熔斷，從而起到維護作用。 熔斷器的構(gòu)造普通分成熔體座和熔體等部分。、熔斷器FU符號：FU熔斷器額定電流IF的選擇：(1) 電燈、電爐等電阻性負載IF IL(3) 頻繁起動的電機(2) 單臺電機低壓斷路器QF 斷路器又稱自動空氣開關(guān)或自動開關(guān)。它可用來分配電能，不頻繁地起動異步電動機，對電源線路及電動機等實行維護。當(dāng)它們發(fā)生嚴重的過載或者短路及欠壓等缺點時，能自動切斷電路。其功能相當(dāng)于熔斷器式

13、開關(guān)與過/欠熱繼電器等的組合。 斷路器主要由3個根本部分組成，即主觸點、滅弧系統(tǒng)和各種脫扣器，包括過電流脫扣器、失壓欠電壓脫扣器等。低壓斷路器的任務(wù)原理：動畫演示鎖鉤主觸點手動閉合銜鐵釋放自動空氣斷路器原理圖連桿安裝釋放彈簧過流脫扣器欠壓脫扣器8.2 繼電-接觸器控制系統(tǒng)的根本電路 任何復(fù)雜的電氣控制線路都是按照一定的控制原那么，由根本的控制線路組成的。根本控制線路是學(xué)習(xí)電氣控制的根底。特別是對消費機械整個電氣控制線路任務(wù)原理的分析與設(shè)計有很大的協(xié)助。 本節(jié)首先引見電氣控制原理圖的根本知識和繪圖方法，然后結(jié)合上節(jié)所講的常用低壓電器，如繼電器、接觸器和按鈕等，引見其根本的控制線路，包括全壓起動控

14、制線路、正反轉(zhuǎn)控制線路、點動與延續(xù)運動的控制線路、自動循環(huán)控制線路及反接制動控制線路。8.2 繼電-接觸器控制系統(tǒng)的根本電路8.2.1 常用電氣設(shè)備圖形文字符號及電氣控制圖繪制原那么8.2.2 全壓起動控制電路8.2.3 減壓起動控制線路8.2.4 正反轉(zhuǎn)控制電路8.2.5 自動循環(huán)控制電路8.2.6 反接制動控制電路8.2.1 常用電氣設(shè)備圖形文字符號及電氣控制圖繪制原那么1圖形符號及文字符號 1990年1月1日開場執(zhí)行的，由國家規(guī)范局公布的GB4728-1984及GB6988-1987和GB7159-1987。 接線端子的標志符合國家規(guī)范GB4026-1983。 常用電氣圖形符號和文字符號

15、可見附錄A。8.2.1 常用電氣設(shè)備圖形文字符號及電氣控制圖繪制原那么2.電氣控制圖繪制原那么 電氣控制線路的定義：以各類電機或其他執(zhí)行電器為被控對象，以繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)、維護元件等器件組成的自動控制線路，通稱為電氣控制線路。電氣控制線路的表示方法：電氣原理圖、安裝接線圖和電器布置圖三種。 電氣原理圖是根據(jù)任務(wù)原理而繪制的，具有構(gòu)造簡單、層次清楚、便于研討和分析電路任務(wù)原理等優(yōu)點。在各種消費機械的電氣控制中，無論在設(shè)計部門或消費現(xiàn)場都得到廣泛的運用。圖8-16所示為CW6132型普通車床電氣原理圖。圖中，按被控對象和控制功能的不同對圖面區(qū)域進展了劃分。8.2.1 常用電氣設(shè)備圖形

16、文字符號及電氣控制圖繪制原那么8.2.1 常用電氣設(shè)備圖形文字符號及電氣控制圖繪制原那么 圖8-17中，對符號位置也進展了索引。 符號位置的索援用圖號、頁次和圖區(qū)編號的組合索引法，索引代號的組成如圖8-17所示。 當(dāng)某原理圖僅有一頁圖樣時，只寫圖號和圖區(qū)的行、列號，在只需一個圖號多頁圖樣時，那么圖號可省略，而元件的相關(guān)觸點只出如今一張圖樣上時，只標出圖區(qū)號。8.2.1 常用電氣設(shè)備圖形文字符號及電氣控制圖繪制原那么 電氣原理圖中，接觸器和繼電器線圈與觸點的從屬關(guān)系運用附圖表示。附圖中各欄的含義如圖8-18所示。8.2.1 常用電氣設(shè)備圖形文字符號及電氣控制圖繪制原那么繪制電氣原理圖應(yīng)遵照以下原

17、那么：1電氣控制電路根據(jù)電路經(jīng)過的電流大小可分為主電路和控制電路。主電路包括從電源到電動機的電路，是強電流經(jīng)過的部分?？刂齐娐肥墙?jīng)過弱電流的電路，普通由按鈕、電器元件的線圈、接觸器的輔助觸點、繼電器的觸點等組成。 2電氣原理圖中，一切電器元件的圖形、文字符號必需采用國家規(guī)定的一致規(guī)范。 8.2.1 常用電氣設(shè)備圖形文字符號及電氣控制圖繪制原那么3采用電器元件展開圖的畫法。同一電器元件的各部件可以不畫在一同，但需用同一文字符號標出。假設(shè)有多個同一種類的電器元件，可在文字符號后加上數(shù)字序號，如KM1、KM2等。 4一切按鈕、觸點均按沒有外力作用和沒有通電時的原始形狀畫出。 5控制電路的分支線路，原

18、那么上按照動作先后順序陳列，兩線交叉銜接時的電氣銜接點須用黑點標出。 8.2.2 全壓起動控制電路 籠型三相異步電動機的起動和停頓控制電路是運用最廣泛的，也是最根本的控制電路。主要有直接起動和降壓起動兩種方式。 全壓起動控制有刀開關(guān)直接起動控制及接觸器直接起動控制兩種方式。 一些控制要求不高的簡單機械，如小型臺鉆、砂輪機、冷卻泵等常采用刀開關(guān)直接控制電動機起動和停頓。它適用于不頻繁起動的小容量電動機，不能遠間隔控制和自動控制。8.2.2 全壓起動控制電路 采用接觸器直接起動控制包括：點動；延續(xù)控制；既能點動又能長動控制。 在電源容量足夠大時，小容量籠型電動機可直接起動。直接起動的優(yōu)點是電氣設(shè)備

19、少，電路簡單。缺陷是起動電流大，引起供電系統(tǒng)電壓動搖，干擾其他用電設(shè)備的正常任務(wù)。8.2.2 全壓起動控制電路1點動控制電路 如圖8-19所示，主電路由刀開關(guān)Q、熔斷器FU、交流接觸器KM的主觸點和籠型電動機M組成；控制電路由起動按鈕SB和交流接觸器線圈KM組成，線路的任務(wù)過程如下：8.2.2 全壓起動控制電路起動過程：先合上刀開關(guān)Q按下起動按鈕SB接觸器KM線圈通電KM主觸點閉合電動機M通電直接起動。停車過程：松開SBKM線圈斷電KM主觸點斷開M停電停轉(zhuǎn)。 按下按鈕，電動機轉(zhuǎn)動；松開按鈕，電動機停轉(zhuǎn)，這種控制就叫點動控制。它能實現(xiàn)電動機短時轉(zhuǎn)動，常用于對機床的刀調(diào)整和電動葫蘆等。8.2.2

20、全壓起動控制電路2延續(xù)運轉(zhuǎn)控制線路 在實踐消費中往往要求電動機實現(xiàn)長時間延續(xù)轉(zhuǎn)動，即所謂長動控制，如圖8-20所示。主電路由刀開關(guān)Q、熔斷器FU、接觸器KM的主觸點、熱繼電器FR的發(fā)熱元件和電動機M組成，控制電路由停頓按鈕SB2、起動按鈕SB1、接觸器KM的常開輔助觸點和線圈、熱繼電器FR的常閉觸點組成。8.2.2 全壓起動控制電路任務(wù)過程如下：起動過程：合上刀開關(guān)Q按下起動按鈕SB1接觸器KM線圈通電KM主觸點和常開輔助觸點閉合電動機M接通電源運轉(zhuǎn)；松開SB1，利用接通的KM常開輔助觸點自鎖，電動機M延續(xù)運轉(zhuǎn)。停車過程：按下停頓按鈕SB2KM線圈斷電KM主觸點和輔助常開觸點斷開電動機M斷電停

21、轉(zhuǎn)。 在延續(xù)控制中，當(dāng)起動按鈕SB1松開后，接觸器KM的線圈經(jīng)過其輔助常開觸點的閉合仍繼續(xù)堅持通電，從而保證電動機的延續(xù)運轉(zhuǎn)。這種依托接觸器本身輔助常開觸點的閉合而使線圈堅持通電的控制方式，稱自鎖或自保。起到自鎖作用的輔助常開觸點稱自鎖觸點。8.2.2 全壓起動控制電路線路設(shè)有以下維護環(huán)節(jié)：短路維護：短路時熔斷器FU的熔體熔斷而切斷電路起維護作用。電動機長期過載維護：采用熱繼電器FR。由于熱繼電器的熱慣性較大，即使發(fā)熱元件流過幾倍于額定值的電流，熱繼電器也不會立刻動作。因此在電動機起動時間不太長的情況下，熱繼電器不會動作，只需在電動機長期過載時，熱繼電器才會動作，用它的常閉觸點斷開使控制電路斷

22、電。8.2.2 全壓起動控制電路欠電壓、失電壓維護：經(jīng)過接觸器KM的自鎖環(huán)節(jié)來實現(xiàn)。當(dāng)電源電壓由于某種緣由而嚴重欠電壓或失電壓如停電時，接觸器KM斷電釋放，電動機停頓轉(zhuǎn)動。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時，接觸器線圈不會自行通電，電動機也不會自行起動，只需在操作人員重新按下起動按鈕后，電動機才干起動。8.2.2 全壓起動控制電路本控制線路具有如下優(yōu)點：1防止電源電壓嚴重下降時電動機欠電壓運轉(zhuǎn)；2防止電源電壓恢復(fù)時，電動機自行起動而呵斥設(shè)備和人身事故；3防止多臺電動機同時起動呵斥電網(wǎng)電壓的嚴重下降。 在消費實際中，機床調(diào)整終了后，需求延續(xù)進展切削加工，那么要求電動機既能實現(xiàn)點動又能實現(xiàn)長動。將圖8-19和圖

23、8-20的控制線路結(jié)合，就可以實現(xiàn)既能點動控制又能延續(xù)控制的控制線路，在此不在詳述。8.2.3 減壓起動控制線路 較大容量的籠型異步電動機大于10kw直接起動時，電流為其額定電流的48倍，過大的起動電流會對電網(wǎng)產(chǎn)生宏大的沖擊，所以普通采用減壓方式來起動。詳細實現(xiàn)的方案有：定子串電阻或電抗器減壓起動、星-三角形Y-變換減壓起動、自耦變壓器減壓起動、延邊三角形減壓起動等，下面詳細講解星-三角形Y-減壓起動控制電路。8.2.3 減壓起動控制線路 圖8-21所示的星-三角形Y-減壓起動控制電路，是按時間原那么實現(xiàn)控制的。起動時將電動機定子繞組銜接成星形，加在電動機每相繞組上的電壓為額定電壓的1/，從而

24、減小了起動電流。待起動后按預(yù)先整定的時間把電動機換成三角形聯(lián)接，使電動機在額定電壓下運轉(zhuǎn)。8.2.3 減壓起動控制線路起動過程：合上刀開關(guān)Q按下起動按鈕SB2，接觸器KM1和KM2線圈得電其KM1和KM2的主觸點均閉合，同時KM1的輔助觸點使接觸器KM1和KM2堅持線圈通電形狀此時定子繞組銜接成星形，電動機M接通電源后降壓起動；KM1的輔助觸點接通后，時間繼電器KT線圈通電，延時tKT延時常閉輔助觸點斷開KM2線圈斷電；KT延時閉合常開觸點閉合KM3接觸器線圈得電，其主觸點閉合，定子繞組銜接成三角形電動機M加以額定電壓正常運轉(zhuǎn)。KM3常閉輔助觸點斷開KT線圈斷電。8.2.3 減壓起動控制線路

25、該電路構(gòu)造簡單，缺陷是起動轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為三角形聯(lián)接的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差。因此本線路適用于電網(wǎng)380V、額定電壓660V/380V、星-三角形聯(lián)接的電動機輕載起動的場所。8.2.4 正反轉(zhuǎn)控制電路 在實踐運用中，往往要求消費機械改動運動方向，如任務(wù)臺的前進和后退；電梯的上升和下降等，這就要求電動機能實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)的運轉(zhuǎn)。對于三相籠型異步電動機來說，可經(jīng)過兩個接觸器來改動電動機定子繞組的電源相序來實現(xiàn)。電動機正、反轉(zhuǎn)控制電路如圖8-22所示，接觸器KM1為控制電動機M正向運轉(zhuǎn)的接觸器；接觸器KM2為控制電動機M反向運轉(zhuǎn)的接觸器。8.2.4 正反轉(zhuǎn)控制電路如圖8-22 a所示為無互鎖控制線路，其任務(wù)

26、過程如下：正轉(zhuǎn)控制：合上刀開關(guān)Q按下正向起動按鈕SB2正向接觸器KM1線圈得電KM1主觸點和自鎖觸點閉合電動機M正轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)控制：合上刀開關(guān)Q按下反向起動按鈕SB3正向接觸器KM2線圈得電KM2主觸點和自鎖觸點閉合電動機M反轉(zhuǎn)。停機：按停頓按鈕SB1KM1或KM2斷電M停轉(zhuǎn)。 該控制電路缺陷是，假設(shè)誤操作會使KM1與KM2線圈同時得電，從而引起主電路電源短路，為此要求電路設(shè)置必要的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。8.2.4 正反轉(zhuǎn)控制電路8.2.4 正反轉(zhuǎn)控制電路 如圖8-22 b所示，將控制正轉(zhuǎn)的接觸器的輔助常閉觸點串入到控制反轉(zhuǎn)的接觸器線圈電路中，將控制反轉(zhuǎn)的接觸器的輔助常閉觸點串入到控制正轉(zhuǎn)的接觸器線圈電路中，

27、那么假設(shè)當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器線圈先通電后，那么其輔助常閉觸點翻開，切斷了反轉(zhuǎn)接觸器接觸器線圈此時的控制回路，即使此時按下反轉(zhuǎn)的起動按鈕，控制反向運轉(zhuǎn)的接觸器線圈也無法通電。這種利用兩個接觸器的輔助常閉觸點相互控制的方式，叫電氣互鎖，或叫電氣聯(lián)鎖。起互鎖作用的常閉觸點叫互鎖觸點。8.2.4 正反轉(zhuǎn)控制電路 另外，該電路只能實現(xiàn)“正停反或者“反停正控制，即必需按下停頓按鈕后，再反向或正向起動。這對需求頻繁改動電動機運轉(zhuǎn)方向的設(shè)備來說，是很不方便的。8.2.4 正反轉(zhuǎn)控制電路 為了提高消費率，直接正、反向操作，利用復(fù)合按鈕組成“正反?；颉胺凑５幕ユi控制。如圖8-22 c所示，復(fù)合按鈕的常閉觸點同樣起到互鎖

28、的作用，這樣的互鎖稱做機械互鎖。該電路既有接觸器常閉觸點的電氣互鎖，也有復(fù)合按鈕常閉觸點的機械互鎖，即具有雙重互鎖。該電路操作方便，平安可靠，故應(yīng)該廣泛運用。8.2.5 自動循環(huán)控制電路 在機床電氣設(shè)備中，有些是經(jīng)過任務(wù)臺自動往復(fù)循環(huán)任務(wù)的，例如龍門刨床的任務(wù)臺前進、后退。電動機的正、反轉(zhuǎn)是實現(xiàn)任務(wù)臺自動往復(fù)循環(huán)的根本環(huán)節(jié)。自動循環(huán)控制電路如圖8-23所示。控制電路按照行程控制原那么，利用消費機械運動的行程位置實現(xiàn)控制，通常采用限位開關(guān)。8.2.5 自動循環(huán)控制電路8.2.5 自動循環(huán)控制電路任務(wù)過程： 合上斷路器QF按下起動按鈕SB2接觸器KM1線圈得電電動機M正轉(zhuǎn)，任務(wù)臺向前任務(wù)臺前進到一

29、定位置，撞塊壓動限位開關(guān)SQ2SQ2常閉觸點斷開KM1線圈斷電M停頓向前。 SQ2常開觸點閉合KM2線圈得電電動機M改動電源相序而反轉(zhuǎn)，任務(wù)臺向后任務(wù)臺后退到一定位置，撞塊壓動限位開關(guān)SQ1SQ1常閉觸點斷開KM2線圈斷電M停頓后退。8.2.5 自動循環(huán)控制電路 SQ1常閉開觸點閉合KM1通電線圈得電電動機M又正轉(zhuǎn)，任務(wù)臺又前進，如此往復(fù)循環(huán)任務(wù)，直至按下停頓按鈕SB1KM1或KM2線圈斷電電動機停頓轉(zhuǎn)動。 另外，SQ3、SQ4分別為反、正向終端維護限位開關(guān)，防止限位開關(guān)SQ1、SQ2失靈時呵斥任務(wù)臺從機床上沖出的事故。8.2.6 反接制動控制電路 三相異步電動機的制動方法有機械制動和電氣制動

30、，而電氣制動方法中有反接制動、能耗制動、發(fā)電制動等，以下重點引見反接制動控制電路。 斷開電動機電源后，電動機由于慣性不會馬上停下來，需求一段時間才干完全停頓。這種情況對于某些消費機械是不適宜的。如起重機的吊鉤需求準確定位，銑床要求立刻停轉(zhuǎn)等，都要求采取相應(yīng)措施使電動機脫離電源后立刻停轉(zhuǎn)，反接制動控制是一種很有效的機械制動。8.2.6 反接制動控制電路 單向運轉(zhuǎn)的三相異步電動機反接制動控制電路如圖8-24?？刂齐娐钒此俣仍敲磳崿F(xiàn)控制，通常采用速度繼電器。速度繼電器與電動機同軸相連，在1203000r/min范圍內(nèi)速度繼電器觸點動作，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于100r/min時，其觸點復(fù)位。 任務(wù)過程：合上刀開

31、關(guān)Q按下起動按鈕SB1接觸器KM1線圈得電電動機M起動運轉(zhuǎn)速度繼電器KS常開觸點閉合，為制動作預(yù)備。制動時按下停頓按鈕SB2KM1線圈斷電KM2線圈得電KS常開觸點尚未翻開KM2主觸點閉合，定子繞組串入限流電阻R進展反接制動當(dāng)n0時，KS常開觸點斷開KM2線圈斷電，電動機制動終了。8.2.6 反接制動控制電路8.2.6 反接制動控制電路 此種制動方法適用于10kW以下的小容量電動機，特別是一些中小型臥式車床、銑床中的主軸電動機的制動，常采用這種反接制動。8.3 可編程序控制器的原理及運用 PLC即可編程序控制器，是美國通用汽車公司GM于1968年由于消費的需求而提出的，主要用來取代繼電-接觸控

32、制系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破鞯挠⑽姆Q號為Programmable Logic Controller，縮寫為PLC。 可編程序控制器是在傳統(tǒng)的順序控制器的根底上引入了微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而構(gòu)成的一代新型工業(yè)控制安裝，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下運用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并經(jīng)過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或消費過程。8.3 可編程序控制器的原理及運用圖8-26是繼電-接觸控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的比較圖。8.3 可編程序控制器的原理及運用 由圖8-26可以看出，

33、傳統(tǒng)的繼電-接觸控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的不同表如今以下幾個方面：1控制方法：電氣控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，繼電器的觸點數(shù)量有限；而PLC采用了所謂的“軟繼電器技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，觸點數(shù)量是無限的，PLC系統(tǒng)的靈敏性和可擴展性好。2任務(wù)方式：在繼電-接觸控制電路中，當(dāng)電源接通時，電路中一切繼電器都處于受制約形狀，即該吸合的都同時吸合，不該吸合的受某種條件限制而不能吸合，即采用并行任務(wù)方式。而PLC采用循環(huán)掃描的任務(wù)方式，即串行任務(wù)方式。8.3 可編程序控制器的原理及運用3從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)的任務(wù)頻率低，機械觸點會出現(xiàn)抖動問題

34、。而PLC的速度快，程序指令執(zhí)行時間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點抖動問題。4從定時和計數(shù)控制上看，電氣控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和濕度變化的影響，定時精度不高。而PLC采用半導(dǎo)體集成電路作定時器，精度高，定時范圍寬，修正方便，不受環(huán)境的影響，且PLC具有計數(shù)功能。5從可靠性和可維護性上看，由于電氣控制系統(tǒng)的機械觸點使系統(tǒng)的可靠性和可維護性較差。而PLC采用無觸點動作，其壽命長，可靠性高，并具有自診斷功能及動態(tài)監(jiān)視功能，為現(xiàn)場調(diào)試和維護提供了方便。8.3 可編程序控制器的原理及運用8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理8.3.2 西門子 S7-200 PLC的根本指令和編程8.

35、3.3 可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)計及運用8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理1PLC的構(gòu)造 PLC包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。軟件系統(tǒng)包括：系統(tǒng)程序和用戶程序。硬件系統(tǒng)的組成包括：中央處置器、存儲器、輸入/輸出模塊、編程器等，其系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖8-27所示。8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理1PLC硬件系統(tǒng)各模塊簡介1中央處置器CPU CPU按照其系統(tǒng)程序所賦予的功能，完成以下義務(wù)： 接納編程器或上位機鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，存入隨機存儲器RAM中； 用掃描的方式接納現(xiàn)場輸入設(shè)備的形狀或數(shù)據(jù)，并存入輸入形狀表或數(shù)據(jù)存放器中； 診斷電源、PL

36、C內(nèi)部電路的任務(wù)形狀和編程過程中的語法錯誤等；8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理 PLC進入運轉(zhuǎn)形狀后，從存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)指令解釋后，按指令規(guī)定的義務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去接通或斷開相關(guān)的控制電路，分時、分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較和變換等操作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運算或算術(shù)運算等義務(wù)； 根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標志位的形狀和輸出存放器表的內(nèi)容，再由輸出形狀表的位形狀或數(shù)據(jù)存放器的有關(guān)內(nèi)容，實現(xiàn)輸出控制、打印或數(shù)據(jù)通訊等功能； CPU除順序執(zhí)行程序外，還能接納輸入輸出接口發(fā)來的中斷懇求，并進展中斷處置，處置完后，再前往舊址繼續(xù)執(zhí)行。8.3.1 可編程序控制器

37、的構(gòu)造和任務(wù)原理2存儲器： PLC中常用的存儲器有RAM、ROM和EEPROM。隨機存取存儲器RAM：讀/寫存儲器，是易失性的存儲器，它的電源中斷后，儲存的信息將會喪失。RAM的任務(wù)速度高，價錢廉價，改寫方便。3輸入/輸出模塊 輸入/輸出模塊簡稱I/O是現(xiàn)場輸入設(shè)備如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)等、輸出設(shè)備如驅(qū)動電磁閥、接觸器、電機等或其它外部設(shè)備之間的銜接部件。 輸入/輸出模塊包括：開關(guān)量輸入/輸出模塊；模擬量輸入/輸出模塊。8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理1開關(guān)量輸入模塊的根本原理 開關(guān)量輸入模塊的作用是接納現(xiàn)場的開關(guān)信號，并將輸入的高電平信號轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部所需求的低

38、電平信號。開關(guān)量輸入模塊根據(jù)運用的電源不同，分為直流輸入模塊、交流輸入模塊和交/直流輸入模塊三種。2開關(guān)量輸出模塊的根本原理 開關(guān)量輸出模塊的作用是將PLC的輸出信號傳送給外部負載即用戶輸出設(shè)備，并將PLC內(nèi)部的低電平信號轉(zhuǎn)換為外部所需電平，以滿足不同負載的需求。其輸出方式的分類如圖8-28所示。 8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理3模擬量輸入模塊的根本原理 該模塊用來將模擬信號轉(zhuǎn)換成PLC可以接納的數(shù)字信號。其主要功能就是進展模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。這種模擬量可以是緩慢變化的溫度或電壓電流信號。4S7-200 PLC的模擬量模塊：EM231為模

39、擬量輸入模塊，有4路模擬量輸入通道，可以是規(guī)范的電壓信號，也可以是規(guī)范的電流信號。EM232為模擬量輸出模塊，有2路模擬量輸出通道，可以輸出規(guī)范的電壓信號，也可以輸出規(guī)范的電流信號。EM235為模擬量輸入/輸出組合模塊，有4路輸入通道、2路輸出通道。8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理4編程器 PLC的編程器分簡易編程器、圖形編程器、手持編程器及計算機四類。簡易編程器：通常把它直接插入PLC的公用接口，與PLC相銜接，并由PLC提供電源。它只能與PLC直接聯(lián)機編程，不能脫機編程； 圖形編程器：圖形編程器的圖形顯示屏可以用來顯示編程內(nèi)容、繼電器占用情況、程序容量、程序調(diào)試與執(zhí)行時各種信號的

40、形狀和錯誤提示等。這種編程器還可以和打印機、盒式磁帶機等設(shè)備相連，監(jiān)控功能強，但價錢貴，適用于大、中型PLC的編程；手持編程器及將工業(yè)控制計算機作為編程器，是目前運用比較多的情況。 8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理2PLC的任務(wù)原理1PLC的等效電路 梯形圖中的繼電器，不是繼電-接觸控制線路中的物理繼電器，它實踐上是存儲器中相應(yīng)的一個觸發(fā)器，因此稱為“軟繼電器。當(dāng)該觸發(fā)器為“1形狀，表示該軟繼電器線圈通電，對應(yīng)梯形圖中的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。 圖8-29中，左側(cè)是輸入繼電器線圈與相應(yīng)輸入繼電器線圈的控制觸點。8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理8.3.1 可編程序控制器的

41、構(gòu)造和任務(wù)原理 輸入繼電器線圈能否接通，取決于外部開關(guān)等的形狀。當(dāng)外部開關(guān)信號是常開觸點時，在未按下時左側(cè)輸入繼電器線圈是通電的，所以對應(yīng)右側(cè)梯形圖中的常開觸點閉合，常閉觸點斷開；當(dāng)開關(guān)按下后，輸入繼電器線圈是斷電的，梯形圖中的控制觸點恢復(fù)原始形狀。圖中的右側(cè)是輸出繼電器線圈與相應(yīng)線圈的控制觸點。當(dāng)控制Q0.0線圈的邏輯關(guān)系滿足條件時，Q0.0線圈得電，其常開觸點閉合，使得外部的輸出電路電路接通，KM接觸器線圈得電，相應(yīng)觸點動作。 留意：梯形圖中的常開、常閉控制觸點的形狀，都是相對輸入繼電器線圈不通電時的形狀而言，一旦輸入繼電器線圈通電，梯形圖中相應(yīng)的控制觸點動作，常開的閉合，常閉的斷開。8.

42、3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理2PLC的任務(wù)方式 PLC那么采用循環(huán)掃描的任務(wù)方式。這種任務(wù)方式是在系統(tǒng)軟件控制下，順序掃描各個輸入點的形狀，按用戶程序進展運算處置，然后順序向輸出點發(fā)出相應(yīng)的控制信號。整個過程如圖8-30所示。8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理3可編程序控制器的任務(wù)過程 PLC的任務(wù)過程如圖8-31所示。PLC大多采用成批輸入/輸出的周期掃描方式任務(wù)，按用戶程序的先后次序逐條運轉(zhuǎn)。一個完好周期可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理輸入刷新階段：程序開場時，監(jiān)控程序使機器以掃描方式逐個輸入一切輸入端口上的信號，并依

43、次存入對應(yīng)的輸入映象存放器。程序處置階段：一切的輸入端口采樣終了后，即開場進展邏輯運算處置，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開場，逐條加以執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運轉(zhuǎn)結(jié)果，存入對應(yīng)的中間元件和輸出元件映象存放器，當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完成后，即轉(zhuǎn)入輸出刷新處置。輸出刷新階段：將輸出元件映象存放器的內(nèi)容，從第一個輸出端口開場，到最后一個終了，依次讀入對應(yīng)的輸出鎖存器，從而驅(qū)動輸出器件構(gòu)成可編程的實踐輸出。8.3.1 可編程序控制器的構(gòu)造和任務(wù)原理4可編程序控制器對輸入/輸出的處置原那么1輸出映像存放器的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入點在上一刷新周期的接通和斷開形狀；2程序執(zhí)行結(jié)果取決于用戶所編程序和輸

44、入/輸出映像存放器的內(nèi)容及其他各元件映像存放器的內(nèi)容；3輸出映像存放器的數(shù)據(jù)取決于輸出指令的執(zhí)行結(jié)果；4輸出鎖存器的數(shù)據(jù)，由上一次輸出刷新期間輸出映像存放器的數(shù)據(jù)決議；5輸出端子的接通和斷開形狀，由輸出鎖存器決議；6PLC的輸入與輸出存在滯后景象。8.3.2 西門子S7-200 PLC的根本指令和編程 西門子公司Siemens消費的S7系列PLC包括：微型PLC S7-200系列、較低性能PLC S7-300系列和中/高性能PLC S7-400系列。本文主要以S7-200 PLC系列小型PLC為例，引見PLC系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及內(nèi)部資源。1. S7-200系列PLC的根本構(gòu)成 S7-200系列PLC可提供4種不同的根本單元和6種型號的擴展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括根本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。8.3.2 西門子S7-200 PLC的根本指令和編程1根本單元 S7-200系列PLC中可提供4種不同的根本型號的8種CPU供選擇運用，其輸入輸出點數(shù)的分配如表8-3所示。型 號輸入點輸出點可帶擴展模塊數(shù)S7-200CPU22164S7