电力拖动PLC教案(共83页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上知识点一低压电器的基本知识(一)低压电器分类1、什么是低压电器:在交流电压小于1000V、直流电压小于1200V(也有说交流1200V,直流1500V)的电路中起通断、保护、控制或调节等作用的电气设备。 实物展示:QS、SB、SQ、FU、FR、KM、KA、KT2、低压电器的常见分类 (1)按用途或控制对象: (a)低压配电电器:开关、接触器、熔断器、断路器等。 (b)低压控制电器:接触器、继电器等。 (2)按照动作方式: (a)自动切换电器:接触器、继电器。 (b)非自动切换电器:刀开关、转换开关、按钮。 (3)按执行机能: (a)有触头电器:接触器、按钮。 (b)无
2、触头电器:接近开关、电子式时间继电器。 (4)按工作原理: (a)电磁式电器:交直流接触器、各种继电器。 (b)非电量控制电器:压力、速度、温度继电器。 (二)、低压电器电磁系统 1、低压电器的基本组成: 感受机构:以外部信号变化作出反应。电磁系统 执行机构:执行电路的通断控制。触头系统和灭弧系统。 2、电磁系统的组成: 铁心、线圈、衔铁如图1-1(三)、低压电器的触头系统: 1、触头的材料 银铜 2、触头系统的结构形式: (1)桥式触头如图1-2(2)指式触头 知识点二接触器 1、接触器: 是一种可以远距离控制的电器。用来接通或分断正常工作状态下的主电路和控制电路。它具有低电压释放保护性能、
3、控制容量大、能远距离控制等优点,在自控系统中应用非常广泛。 2、交流接触器的型号: CJ10、CJ12、CJ10X、CJ20、3TB、3TD等。 CJ20系列为全国统一新产品。 3、接触器的组成: (1)触头系统(图1-2) (2)动作机构 (3)灭弧装置。 注:灭弧装置: (a)产生原因:触头接通电路时存在接触电阻,引起触头温升;触头分断时,由于热电子发射和强电场作用,使气体游离,从而在分断瞬间产生电弧。 (b)产生后果:使电路延时断开/产生高温烧毁触头。 (c)灭弧措施:灭弧罩等。 (d)对于有灭弧罩的电器,严禁去掉灭弧罩使用! 4、接触器按其触头通过电流的种类不同,可分为交流接触器和直流
4、接触器。 直流接触器:结构和工作原理与交流类似。区别是铁心的、线圈形状、触头形状、灭弧方式及吸力特性、故障形式等方面有所不同而已。 5、接触器的结构原理(图1-3a)(实物展示) 6、接触器的符号:KM(图1-3b) 7、接触器的应用举例与参数选择 (1)一般要求选择类型(交流,直流) (2)触头额定电压(大于或等于负载回路电压),线圈额定电压(必须与控制电路电压一致) (3)主触头的额定电流(大于或等于负载额定电流),线圈额定电压(必须与控制电路电压一致) (4)负载类别(常选AC-3类,对于频繁起制动场合选AC-4类)。 应用实例分析:一台7.8KW电动机, 380V的三相异步电动机通常2
5、A/KW左右,所以电动机的额定电流约为16A。KM额定电流大于16A即可(选CJ20,380V线圈)。 课内实训项目:接触器触头与线圈的测量与判别。 1、观察接触器的主触头、辅助触头(常开、常闭)与线圈; 2、用万用表的电阻档R100判断主触头、常开、常闭触头的通断,注意一定要按下与放开接触器,观察表的电阻是否有变化。知识点三熔断器1、熔断器的结构原理及分类 熔断器是低压电路及电动机控制电路中用作短路保护的电器,它串联在线路中,当线路或电气设备发生短路(或严重过流)时,熔断器中的熔体首先因电路电流增大而过热熔断,自动切断电路,以保护电气设备。 2、熔断器的主要参数 额定电压: 熔体额定电压:
6、熔断器额定电流: 3、常用的熔断器 (1)插入式熔断器(图1-11) (2)螺旋式熔断器(图1-12) (3)封闭管式熔断器(图1-13) (4)自复式熔断器 (5)高分断能力熔断器 4、熔断器的应用举例与参数选择 (1)对于单台运行的电动机,FU的额定电流选电动机额定电流的1.5-2.5倍左右;(系数主要为了躲过起动冲击) (2)对于多台运行的电动机,FU的额定电流考虑其他电动机运行时(IN和),最大容量的电动机起动(1.5-2.5倍IN); (3)对于电热设备等FU的选择只要大于负载电流,考虑线路的承受能力即可。 注:熔断器的安装注意事项(串联、熔座方向、熔体方向、旋紧等)(示教) (4)
7、分断能力 (5)上下级配合电流比不小于1.6:1知识点四热继电器1、概念热继电器是一种利用电流的热效应工作的过载保护电器,可用来保护电动机,以免电动机因长期过载而损坏。 2、热继电器的结构(图1-7a) 3、热继电器的工作原理当电动机过载时,串联在定子电路中的热元件(电阻丝)将会发热过量,双金属片受热膨胀,通过导板推动绕轴转动使其动断触头分断;在控制电路中使接触器的线圈断电,使主触头分断,电动机便脱离电源受到保护。 4、热继电器的符号:FR(图1-7b) 5、热继电器的应用举例与参数选择 (1)对于单台运行的电动机,FR的额定电流选电动机额定电流的0.95-1.3倍左右,并必须加以整定。 (2
8、)对于Y型连接的电动机可以采用二相或三相结构的FR;对于型连接的电动机必须采用带断相保护的三相FR。(图1-8) 6、提问:FU与FR的作用,能否相互替代? 7、热继电器的选择 (1)热继电器的结构选择 (2)IN=(0.95-1.05)IMN知识点五按钮、转换开关 主令电器是用来接通和分断控制电路以发号施令的电器,主令电器应用广泛,种类繁多,常见的有按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器等。 一、按钮 1、按钮 按钮是一种手动且可以自动复位的主令电器,其结构简单,控制方便,在低压控制电路中得到广泛的应用。 2、按钮的结构、种类及常用型号 结构示意图、图形与文字符号见P.20图1-193、按
9、钮的选择原则 (1)根据使用场合,选择控制按钮的种类,如开启式,防水式,防腐式。 (2)根据用途,选用合适的形式,如钥匙式,紧急式,带灯式。 (3)按控制回路的需要,确定不同的按钮数,如单钮,双钮,三钮,多钮等。 (4)按工作状态指示和工作情况的要求,选择按钮及指示灯的颜色。二、万能转换开关 万能转换开关是一种多挡位、多触头能控制多回路的主令电器。可用于控制高压油断路器、低压断路器等操作机构的分合闸,各种配电设备中线路的换接、遥控和电流表、电压表的换相测量等;也可用于控制小容量电动机的起动、换相、调速。因其控制线路多、用途广泛故称为万能转换开关 1、万能转换开关的结构原理 结构示意图见图1-2
10、22、常用型号 常用型号有LW2、LW5、LW6系列,LW2系列用于高压断路器操作回路的控制。LW5、LW6系列多用于电力拖动系统中对线路或电动机实行控制,LW6系列还可以装成双列形式,列与列之间用齿轮啮合,并由同一手柄操作,此种开关最多可装60对触头。知识点六 交流电动机的基本控制线路 引入:交流电动机主要指交流笼型异步电动机和交流绕线式异步电动机,由于三相笼型异步电动机具有结构简单、价格便宜、坚固耐用、维修方便等优点,获得广泛应用。 三相笼型异步电动机的启动有两种方式 直接启动(或全压启动)降压启动 电动机启动电流Ist为额定电流IN的47倍。 (一)单向直接启动控制线路 如图2-5所示为
11、电动机单向直接启动开关控制线路,仅适用于不频繁启动的小容量电动机(通常PN5.5kW),且不能实现远距离的自动控制。 1、线路原理分析 启动控制:合上电源开关QS按下启动按钮SB2接触器KM线圈通电吸合主触点闭合电动机M得电启动; 自锁控制:KM线圈通过自身常开辅助触头连续保持通电,使电动机连续运转的控制。 停止控制:按下停止按钮SBl接触器KM线圈断电释放KM常开主触点及常开辅助触点均断开电动机M失电停转。 2、线路的保护设置 (1)短路保护FU1FU2(2)欠压和失压保护 优点:第一,防止电源电压严重下降时电动机欠压运行。 第二,防止电源电压恢复时,电动机白行启动造成设备和人身事故。 第三
12、,避免多台电动机同时启动造成电网电压的严重下降。 (二)电动机的点动控制线路 举例分析常见四种点动长动控制电路。图2-6、基本的点动图a 、带转换开关图b 、点动和连续图c 、利用中间继电器图d技能训练一三相笼型异步电动机点动、长动控制 一、元器件认识 1、熟悉、检查电器元件 2、要求:掌握元器件的文字符号、型号规格 二、按图接线 要求:按图点动、正转控制电路接线,从刀开关的下端开始自上而下地接线,先接主电路后接控制电路,先串联后并联,先控制点后保护点的接线规律连接,最后接电源进线。 三、自查电路 过程:接线完成后,仔细检查电路有无漏接、短接、错接以及接线端的接触是否良好。检查主电路,断开FU
13、,切除控制电路,用万用表欧姆档对各接点做通断检查。检查控制电路,断开FU,接通FU,用万用表欧姆档对各接点做通断检查。 四、通电试验 1、注意安全。 2、在指导教师允许下通电。 3、按操作过程逐步完成试验。 五、试验过程 1、指导试验操作。 2、解决试验过程中存在的问题。 3、通电试验。 六、小结 1、注意事项强调。 2、共性问题的解答。 思考题 主电路中若有一相熔体接触不良,会出现什么情况?知识点七可变程序控制器基础知识 一、PLC的一般硬件结构 1、中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据,检查电
14、源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。 2、存储器 存储器是具有记忆功能的半导体电路,用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息。PLC常用的存储器类型有RAM、EPROM和EEPROM3、输入输出(I/O)接口 I/O接口是CPU与现场I/O装置或其它外部设备之间的连接部件,就是将外部输入信号变换成CPU能接受的信号,或将CPU的输出信号变换成需要的控制信号去驱动控制对象(包括开关量和模拟量),以保证整个系统正常工作。输出接口有三种输出方式,即继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式。 4、电源 5、编程器 二、PLC的程序设计语言 1、梯形图(Ladder
15、Diagram)程序设计语言 特点:与电气控制原理图相对应,具有直观性和对应性,对电气技术人员来说,易于掌握和学习,与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系,便于相互的转换和程序的检查。 2、布尔助记符(BooleanMnemonic)程序设计语言 3、高级程序设计语言 三、PLC的工作方式 PLC对用户程序的执行过程是通过CPU的周期循环扫描并采用集中采样、集中输出的工作方式来完成的。 四、PLC的主要性能指标及分类 PLC的技术性能包括一般性能、功能特性(基本单元)、输入性能、输出性能及其它性能。 1、一般性能的指标有电源、电源波动、环境温度、环境湿度、抗振动、抗冲击、抗噪声、绝缘耐压、绝缘
16、电阻、接地等。 2、描述功能特性的指标有执行方法、执行速度、程序语言、程序容量等。 3、描述输入性能的指标有输入类型、输入隔离方式、输入电压、输入阻抗、工作电流、响应时间等。 4、描述输出性能的指标有输出类型、输出负荷、响应时间等。 其它性能指标有输入输出点数、功耗等。 从组成结构形式上可以将PLC分为两类: 一类是一体化整体式PLC,另一类是标准模板式结构化的PLC。按I/O点数可以将PLC分为小型PLC、中型PLC、大型PLC。 五、PLC的特点、应用领域和发展趋势 1、PLC的特点 2、应用范围还将不断扩大。大致可归纳为如下几类:顺序控制、位置控制、过程控制、数据处理、通信联网等。 3、
17、PLC的发展趋势 发展趋势:大型化、高可靠性、适合PLC应用的新模板、小型化、低成本、简单易用、语言向高层次发展。知识点八FP1系列的硬件系统配置1、FP1系列产品类型和技术性能FP1系列的产品型号及其含义为:FP1第1-英文字母:C表示主控单元E表示扩展单元第2用数字表示I/O点数第3后缀“C”表示带RS232口和时钟/日历FP1的指令功能也很强,共有190多条指令。除能进行基本逻辑运算外,还可进行加、减、乘、除等数学运算。数据处理功能也比较强,除能处理8位、16位数字外,还可以处理32位数字,并能进行多种码制变换。除一般PLC中常用的指令外还有中断和子程序调用、凸轮控制、字符打印以及步进指
18、令等特殊功能指令。由于指令非常丰富,功能极强,故给用户提供了很大方便。FP1系列主控单元的基本技术性能指标见表5-12、FP1系列主控单元和扩展单元面板各部分的名称及功能介绍(图5-1、5-2)3、FP1的内部寄存器及I/O配置(表5-3)几点说明:1)输入、输出继电器和内部继电器可以按“位”寻址,也可以按“字”寻址。按位寻址时,符号为X、Y、R;按字寻址时符号为WX、WY、WR。如:X120即WX12寄存器中的0号位;Y12F即WY12寄存器的F号位。X、Y继电器各有208点,I/O总点数可达416点,但实际上受外部接线端子和主机驱动能力的限制,最多只能连接二级扩展单元(C14或C16只能连
19、一级),扩展至152点(C72型),其余的可作为内部寄存器用。FP1系列的I/O地址分配见表5-4。2)数据寄存器和索引寄存器可作为16位寄存器用,也可作为32位寄存器连用。当作为32位寄存器时,应将相邻的两个数据寄存器作为一组。3)另外还有些寄存器是作为系统设置用的,称系统寄存器,一般用来存放各种重要信息和参数,以保证PLC能正常工作。知识点九基本顺序指令基本顺序指令是以位(bit)为单位的逻辑操作,是构成“继电器”控制电路的基础,基本指令一般由功能助记符和操作数两部分构成。一、ST、ST/和OT指令 1.指令功能 ST:常开触点与母线相连接,开始一个逻辑运算。 ST/:常闭触点与母线相连接
20、,开始一个逻辑运算。每个逻辑行都必须以ST或ST/指令开始。 OT:线圈驱动指令,将逻辑运算的结果输出。 2.程序举例 二、“/”非指令 指令“/”的功能:将该指令处的运算结果取反。例:当X0接通时,Y0接通。 当X0断开时,Y1接通。当X0断开时,Y1接通 三、AN和AN/指令 1.指令功能 AN:串联常开触点指令,指令的操作数是单个逻辑变量。 AN/:串联常闭触点指令,指令的操作数是单个逻辑变量。 2.程序举例 四、OR和OR/指令 1.指令功能 OR:并联常开触点指令,指令的操作数是单个逻辑变量。 OR/:并联常闭触点指令,指令的操作数是单个逻辑变量。 2.程序举例 五、ANS指令 指令
21、ANS功能:将两个逻辑块相串联,以实现两个逻辑块的“与”运算。该指令助记符后面没有操作数。 六、ORS指令 指令ORS功能:将两个逻辑块相并联,以实现两个逻辑块的“或”运算。该指令助记符后面没有操作数。 七、PSHS、RDS、POPS指令 PSHS:将某一操作结果放入堆栈暂存。RDS:读出由PSHS指令存储的结果。POPS:读出并清除由PSHS指令存储的结果。 八、DF和DF/指令 DF:上升沿微分指令,输入脉冲上升沿使指定继电器接通一个扫描周期,然后复位。DF/:下降沿微分指令,输入脉冲下降沿使指定继电器接通一个扫描周期,然后复位。 九、SET、RST指令 SET:置位指令,强制接点接通。
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