《電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)》課件

電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)課程介紹：電氣控制的重要性工業(yè)自動(dòng)化核心電氣控制是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。它通過對(duì)各種電氣設(shè)備和系統(tǒng)的精確控制，提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗、改善產(chǎn)品質(zhì)量。應(yīng)用廣泛電氣控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括制造業(yè)、交通運(yùn)輸、能源、建筑等。無論是簡(jiǎn)單的開關(guān)控制還是復(fù)雜的自動(dòng)化生產(chǎn)線，都離不開電氣控制技術(shù)的支持。提升效率與安全電氣控制系統(tǒng)的組成1控制元件包括各種繼電器、接觸器、按鈕、開關(guān)等，用于實(shí)現(xiàn)控制邏輯和信號(hào)的傳遞。2執(zhí)行元件包括電動(dòng)機(jī)、電磁閥、指示燈等，用于執(zhí)行控制指令，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行或狀態(tài)改變。3保護(hù)元件包括斷路器、熔斷器、熱繼電器等，用于保護(hù)電氣設(shè)備和線路免受過載、短路等故障的損害?？刂破骺刂葡到y(tǒng)的基本概念：開環(huán)與閉環(huán)開環(huán)控制開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋環(huán)節(jié)，控制輸出只取決于輸入信號(hào)，不受輸出結(jié)果的影響。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但控制精度較低，抗干擾能力差。閉環(huán)控制閉環(huán)控制系統(tǒng)具有反饋環(huán)節(jié)，控制輸出會(huì)影響輸入信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的自動(dòng)調(diào)節(jié)。其優(yōu)點(diǎn)是控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高。常用電氣元件：電阻器定義電阻器是一種提供電阻的電子元件，用于限制電流的流動(dòng)。單位電阻的單位是歐姆（Ω），常用的單位還有千歐（kΩ）和兆歐（MΩ）。作用電阻器在電路中起到分壓、限流、濾波等作用。電阻器的種類與特性碳膜電阻成本低、應(yīng)用廣泛，但精度和穩(wěn)定性較差。金屬膜電阻精度高、穩(wěn)定性好，但成本較高。線繞電阻功率大、耐沖擊，但體積較大。貼片電阻體積小、易于自動(dòng)化生產(chǎn)，適用于SMT工藝。常用電氣元件：電容器定義電容器是一種存儲(chǔ)電荷的電子元件，具有隔直流、通交流的特性。單位電容的單位是法拉（F），常用的單位還有微法（μF）、納法（nF）和皮法（pF）。作用電容器在電路中起到濾波、耦合、儲(chǔ)能等作用。電容器的種類與特性電解電容容量大、有極性，但耐壓和頻率特性較差。陶瓷電容體積小、無極性，但容量較小。薄膜電容精度高、損耗小，但體積較大。常用電氣元件：電感器定義電感器是一種存儲(chǔ)磁場(chǎng)能量的電子元件，具有通直流、阻交流的特性。單位電感的單位是亨利（H），常用的單位還有毫亨（mH）和微亨（μH）。作用電感器在電路中起到濾波、儲(chǔ)能、振蕩等作用。電感器的種類與特性空心電感結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、損耗小，但電感量較小。鐵氧體電感電感量大、頻率特性好，但易飽和。繞線電感電感量大、精度高，但體積較大。貼片電感體積小、易于自動(dòng)化生產(chǎn)，適用于SMT工藝。常用電氣元件：變壓器定義變壓器是一種利用電磁感應(yīng)原理改變電壓的電氣設(shè)備。作用變壓器可以升壓、降壓、隔離電路等。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、電子設(shè)備等領(lǐng)域。變壓器的工作原理電磁感應(yīng)變壓器基于電磁感應(yīng)原理工作。當(dāng)交流電流通過初級(jí)繞組時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。磁場(chǎng)耦合交變磁場(chǎng)通過鐵芯傳遞到次級(jí)繞組，使次級(jí)繞組感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。電壓轉(zhuǎn)換通過改變初級(jí)和次級(jí)繞組的匝數(shù)比，可以實(shí)現(xiàn)電壓的升降。常用電氣元件：二極管定義二極管是一種具有單向?qū)щ娦缘碾娮釉?。特性正向?qū)ǎ聪蚪刂?。作用用于整流、檢波、穩(wěn)壓等電路。二極管的特性及應(yīng)用1整流二極管用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。2穩(wěn)壓二極管用于穩(wěn)定電壓，提供穩(wěn)定的電源。3發(fā)光二極管（LED）用于指示、照明等。常用電氣元件：三極管定義三極管是一種具有放大作用的電子元件。類型分為NPN型和PNP型。作用用于放大、開關(guān)、振蕩等電路。三極管的特性及應(yīng)用放大作用通過控制基極電流，可以控制集電極電流，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。開關(guān)作用可以作為電子開關(guān)使用，控制電路的通斷。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，如放大器、開關(guān)電源等。常用電氣元件：繼電器定義繼電器是一種利用電磁原理控制電路通斷的電氣元件。組成主要由線圈、鐵芯、觸點(diǎn)等組成。作用用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)控制等功能。繼電器的工作原理及應(yīng)用工作原理當(dāng)線圈通電時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵動(dòng)作，使觸點(diǎn)閉合或斷開，從而控制電路的通斷。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)、保護(hù)電路等領(lǐng)域。常用電氣元件：接觸器定義接觸器是一種用于頻繁接通和斷開電路的電氣元件。特點(diǎn)具有較高的通斷能力和較長(zhǎng)的使用壽命。作用主要用于控制電動(dòng)機(jī)、電加熱器等設(shè)備的啟動(dòng)和停止。接觸器的工作原理及應(yīng)用1工作原理與繼電器類似，通過電磁力驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的通斷。2應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)控制、配電系統(tǒng)等領(lǐng)域。常用電氣元件：傳感器定義傳感器是一種將物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。作用用于檢測(cè)溫度、壓力、流量、位置等參數(shù)。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)、測(cè)量?jī)x器等領(lǐng)域。傳感器的種類及應(yīng)用溫度傳感器用于檢測(cè)溫度，如熱敏電阻、熱電偶等。壓力傳感器用于檢測(cè)壓力，如應(yīng)變片式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器等。位移傳感器用于檢測(cè)位移，如光柵位移傳感器、電感式位移傳感器等。電氣控制線路：基本控制回路啟動(dòng)回路用于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備。停止回路用于停止電動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備。聯(lián)鎖回路用于保證設(shè)備安全運(yùn)行，防止誤操作。保護(hù)回路用于保護(hù)設(shè)備免受過載、短路等故障的損害。電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制1控制原理通過改變電動(dòng)機(jī)三相電源的相序，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。2控制線路需要使用兩個(gè)接觸器，分別控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。3聯(lián)鎖保護(hù)需要設(shè)置聯(lián)鎖保護(hù)，防止兩個(gè)接觸器同時(shí)動(dòng)作，造成短路。電動(dòng)機(jī)星三角啟動(dòng)控制啟動(dòng)原理電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，采用星形連接，降低啟動(dòng)電流；啟動(dòng)完成后，切換為三角形連接，使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行?？刂凭€路需要使用三個(gè)接觸器和一個(gè)時(shí)間繼電器，實(shí)現(xiàn)星三角啟動(dòng)的自動(dòng)切換。應(yīng)用場(chǎng)景適用于大功率電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊。電動(dòng)機(jī)多地控制1控制原理在多個(gè)地點(diǎn)設(shè)置啟動(dòng)按鈕和停止按鈕，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的遠(yuǎn)程控制。2控制線路啟動(dòng)按鈕并聯(lián)，停止按鈕串聯(lián)。3應(yīng)用場(chǎng)景適用于需要多個(gè)操作點(diǎn)控制的場(chǎng)合，如傳送帶控制。電氣控制線路：時(shí)間繼電器控制定義時(shí)間繼電器是一種具有延時(shí)功能的繼電器。類型分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型。作用用于實(shí)現(xiàn)各種延時(shí)控制功能。時(shí)間繼電器的工作原理通電延時(shí)型線圈通電后，觸點(diǎn)經(jīng)過一段時(shí)間延時(shí)才動(dòng)作。斷電延時(shí)型線圈斷電后，觸點(diǎn)經(jīng)過一段時(shí)間延時(shí)才復(fù)位。時(shí)間繼電器在控制線路中的應(yīng)用星三角啟動(dòng)用于控制星三角啟動(dòng)的自動(dòng)切換。延時(shí)啟動(dòng)用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的延時(shí)啟動(dòng)。定時(shí)控制用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的定時(shí)控制。電氣控制線路：PLC控制概述定義PLC（可編程邏輯控制器）是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的計(jì)算機(jī)。特點(diǎn)具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程靈活等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域。PLC的組成與工作原理組成包括CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出模塊、電源等。工作原理PLC通過循環(huán)掃描的方式，讀取輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號(hào)。PLC的編程基礎(chǔ)1編程語(yǔ)言常用的編程語(yǔ)言包括梯形圖、指令表、功能塊圖等。2編程軟件常用的編程軟件包括SiemensSTEP7、RockwellRSLogix等。3編程步驟包括需求分析、程序設(shè)計(jì)、程序調(diào)試等。PLC的指令系統(tǒng)介紹基本指令包括邏輯運(yùn)算指令、比較指令、傳送指令等。功能指令包括計(jì)數(shù)指令、定時(shí)指令、PID控制指令等。特殊指令包括中斷指令、通信指令等。PLC的應(yīng)用實(shí)例：電動(dòng)機(jī)控制正反轉(zhuǎn)控制通過PLC控制接觸器，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。星三角啟動(dòng)通過PLC控制接觸器和時(shí)間繼電器，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的星三角啟動(dòng)。多地控制通過PLC讀取多個(gè)按鈕的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的多地控制。PLC的應(yīng)用實(shí)例：液位控制1液位檢測(cè)通過液位傳感器檢測(cè)液位高度。2PLC控制PLC根據(jù)液位高度控制水泵的啟動(dòng)和停止，保持液位在設(shè)定范圍內(nèi)。3報(bào)警功能當(dāng)液位超過或低于設(shè)定范圍時(shí)，PLC發(fā)出報(bào)警信號(hào)。PLC的應(yīng)用實(shí)例：溫度控制溫度檢測(cè)通過溫度傳感器檢測(cè)溫度。PLC控制PLC根據(jù)溫度控制加熱器或冷卻器的輸出，保持溫度在設(shè)定范圍內(nèi)。PID控制采用PID控制算法，提高溫度控制的精度和穩(wěn)定性。常用電氣控制設(shè)備：低壓配電柜定義低壓配電柜是一種用于分配電能的電氣設(shè)備。組成包括斷路器、熔斷器、接觸器、儀表等。作用用于保護(hù)、控制和分配電能。低壓配電柜的結(jié)構(gòu)與功能1結(jié)構(gòu)由柜體、母線、電器元件等組成。2功能具有配電、控制、保護(hù)、監(jiān)測(cè)等功能。3分類按用途可分為動(dòng)力配電柜、照明配電柜等。常用電氣控制設(shè)備：斷路器定義斷路器是一種用于切斷電路的電氣設(shè)備。作用具有過載保護(hù)、短路保護(hù)等功能。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于配電系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)控制等領(lǐng)域。斷路器的選擇與應(yīng)用選擇應(yīng)根據(jù)電路的額定電壓、額定電流、短路電流等參數(shù)進(jìn)行選擇。類型常見的類型包括空氣斷路器、塑料外殼式斷路器等。安裝應(yīng)按照規(guī)范進(jìn)行安裝，確保安全可靠。常用電氣控制設(shè)備：熔斷器定義熔斷器是一種利用熔體熔斷來切斷電路的電氣設(shè)備。特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、動(dòng)作迅速。作用主要用于短路保護(hù)。熔斷器的選擇與應(yīng)用選擇應(yīng)根據(jù)電路的額定電壓、額定電流、短路電流等參數(shù)進(jìn)行選擇。類型常見的類型包括快速熔斷器、慢速熔斷器等。更換熔斷后應(yīng)及時(shí)更換，并查明原因。電氣控制系統(tǒng)的保護(hù)重要性電氣控制系統(tǒng)的保護(hù)是保證設(shè)備安全運(yùn)行的重要措施。類型包括過載保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓保護(hù)等。措施應(yīng)采取合理的保護(hù)措施，防止設(shè)備損壞和人身傷害。過載保護(hù)定義過載是指電路中的電流超過額定電流，但未達(dá)到短路程度。保護(hù)措施常用的保護(hù)措施包括熱繼電器、過載繼電器等。作用防止設(shè)備因過載而損壞。短路保護(hù)1定義短路是指電路中的兩點(diǎn)之間直接連接，導(dǎo)致電流急劇增大。2保護(hù)措施常用的保護(hù)措施包括斷路器、熔斷器等。3作用防止設(shè)備因短路而損壞，并防止火災(zāi)等事故發(fā)生。欠壓保護(hù)定義欠壓是指電路中的電壓低于額定電壓。保護(hù)措施常用的保護(hù)措施包括欠壓繼電器等。作用防止設(shè)備在欠壓狀態(tài)下啟動(dòng)或運(yùn)行，造成損壞。電氣控制系統(tǒng)的安全重要性電氣控制系統(tǒng)的安全是保證人身安全和設(shè)備安全的首要條件。措施應(yīng)采取各種安全措施，防止觸電、火災(zāi)等事故發(fā)生。規(guī)范應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的安全規(guī)范和操作規(guī)程。安全操作規(guī)程操作前應(yīng)檢查設(shè)備是否完好，安全防護(hù)裝置是否齊全。操作中應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，不得違章作業(yè)。操作后應(yīng)關(guān)閉電源，清理現(xiàn)場(chǎng)，做好記錄。接地與防雷1接地將電氣設(shè)備的外殼與大地連接，防止觸電。2防雷采取防雷措施，防止雷擊對(duì)設(shè)備造成損害。3定期檢查定期檢查接地和防雷裝置，確保其有效性。電氣控制系統(tǒng)的調(diào)試與維護(hù)重要性調(diào)試與維護(hù)是保證電氣控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。目的通過調(diào)試，使系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求；通過維護(hù)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。內(nèi)容包括檢查、測(cè)試、更換、調(diào)整等。調(diào)試方法與步驟準(zhǔn)備熟悉圖紙，準(zhǔn)備工具，檢查設(shè)備。通電接通電源，觀察設(shè)備運(yùn)行情況。測(cè)試測(cè)試各項(xiàng)功能，調(diào)整參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。記錄記錄調(diào)試過程和結(jié)果，便于日后維護(hù)。常見故障及排除短路檢查線路，排除短路點(diǎn)，更換熔斷器或斷路器。過載檢查負(fù)載，降低負(fù)載，更換熱繼電器。接觸不良檢查接線端子，緊固螺絲，更換接觸器觸點(diǎn)。電氣控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)智能化電氣控制系統(tǒng)將更加智能化，具有自診斷、自適應(yīng)、自優(yōu)化等功能。網(wǎng)絡(luò)化電氣控制系統(tǒng)將更加網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。數(shù)字化電氣控制系統(tǒng)將更加數(shù)字化，采用更多的數(shù)字技術(shù)和算法。智能化控制模糊控制采用模糊控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性系統(tǒng)的控制。專家系統(tǒng)采用專家系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的診斷和處理。網(wǎng)絡(luò)化控制1現(xiàn)場(chǎng)總線采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通信。2工業(yè)以太網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。3遠(yuǎn)程監(jiān)控通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。電氣控制新技術(shù)應(yīng)用：變頻調(diào)速定義變頻調(diào)速是一種通過改變電源頻率來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)節(jié)能、調(diào)速范圍廣、控制精度高。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等設(shè)備。變頻調(diào)速的原理與應(yīng)用原理通過變頻器改變電源的頻率，從而改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速?？刂品绞匠Ｓ玫目刂品绞桨╒/F控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于各種需要調(diào)速的場(chǎng)合，如風(fēng)機(jī)、水泵、傳送帶等。電氣控制新技術(shù)應(yīng)用：伺服控制定義伺服控制是一種通過反饋控制實(shí)現(xiàn)精確位置、速度和力矩控制的技術(shù)。組成包