电气控制系统.pptx

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1、第一节 分类与作用 电器定义：一种能控制电路的设备。 低压电器：用于交流1200V、直流1500V级以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。 高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上。第1页/共148页分类 图1-1第2页/共148页电力拖动系统组成 主电路：由电动机、（接通、断开、控制电动机的）接触器主触点等电器元件组成。（电流大） 控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。（电流小） 任务：根据给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。 第3页/共148页按操作方式分 手动电器：刀开关、按钮、转换开关 自动电器：低压断路器、接触器、继电器第

2、4页/共148页按用途分 低压配电电器：刀开关、低压断路器、熔断器等。 低压控制电路：接触器、继电器、控制器、按钮等。第5页/共148页电磁式低压电器 电器分感测部分和执行部分。 组成：吸引线圈、铁心、衔铁、铁轭、空气气隙。 图1。2。1第6页/共148页电接触 触点接触形式：点接触、线接触、面接触 接触电阻 理想情况下：触点闭合：接触电阻为零。 触点断开：接触电阻无穷大。图1。2。12第7页/共148页电弧与灭弧 电弧产生：在触点由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的电弧。气体自持放电形式之一，是一种带电质点的急流。 电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。第8页/共14

3、8页灭弧方法 电动力灭弧 图1。2。13第9页/共148页 灭弧栅灭弧 图1。2。14第10页/共148页 磁吹式灭弧装置 灭弧罩灭弧 图1。2。15第11页/共148页第二节 接触器 定义：用来自动地接通或断开大电流电路的电器。 分：交流接触器、直流接触器。 组成：触点系统、电磁机构、灭弧装置。第12页/共148页接触器结构第13页/共148页 交流接触器 光盘第14页/共148页 直流接触器 图1。7。2第15页/共148页接触器主要技术参数 额定电压：指主触点的额定工作电压。直流有：24V、48V、110V、220V、440V交流有：36V、127V、220V、380V额定电流：主触点的

4、额定电流。机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（100万次以上）操作频率：每小时的操作次数一般：300次/h、 600次/h、 1200次/h表第16页/共148页接通与分断能力：可靠接通和分断的电流值。接通时：主触点不应发生熔焊。分断时：主触点不应发生长时间燃弧。第17页/共148页型号、含义 P32 CJ20第18页/共148页型号、含义 图P32 CZ第19页/共148页图形符号及文字符号 图1。7。3第20页/共148页接触器的选用 类型的选择：直流或交流接触器 主触点额定电压的选择：大于等于负载额定电压。 主触点额定电流的选择：按P34式计算，额定电流大于计算值。 线圈电压： 交流

5、： 直流：第21页/共148页第三节 继电器继电器分类：用途分：控制继电器、保护继电器、中间 继电器。原理分：电磁式、感应式、热继电器等参数分：电流、电压、速度、压力继电器动作时间分：瞬时继电器、延时继电器输出形式分：有触点、无触点继电器第22页/共148页区别继电器：用于控制电路、电流小，没有灭 弧装置，可在电量或非电量的作 用下动作。接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装 置，一 般只能在电压作用下动 作。第23页/共148页电磁式继电器 过电流继电器 欠电流继电器 电压继电器 中间继电器 2。2。1第24页/共148页型号、参数 P41第25页/共148页表2。2。1第26页/共148页时

6、间继电器 时间继电器定义： -当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器。符号:KT 电磁式 阻尼式 电子式(晶体管、数字式)第27页/共148页阻尼式时间继电器 (光盘)第28页/共148页技术参数 表2。3。1第29页/共148页JS20系列晶体管式型号 P47第30页/共148页图形符号 2。3。3第31页/共148页热继电器 具有过载保护特性的过电流继电器。 长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起过电流。 用于：电动机或其他设备的过载保护和断相保护。第32页/共148页结构原理图 2。4。1第33页/共148页断相保护 2。4。2第34页/共148页型号，图形符号 P

7、51 2。4。3第35页/共148页热继电器接入电动机定子电路方式 电动机定子绕组星形接法: 带断电保护和不带断电保护的热继电器均可接在线电路中。 电动机定子绕组三角形接法: *带断电保护接在线电路中。 *不带断电保护热继电器的热元件必须串接在 电动机每相绕组上。第36页/共148页热继电器接入电动机定子电路方式 2。4。4第37页/共148页第二章 电气控制系统基本控制电路 基本控制 常用基本控制电路 电气控制电路读图第38页/共148页第一节 基本控制 自锁控制 互锁控制 顺序控制 工作正常与点动连锁控制 多点控制连锁控制 自动循环控制第39页/共148页机床系统控制电路图 图2-1第40

8、页/共148页一、起动、自锁控制(光盘) 依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象 -自锁 为什么加自锁？ 为什么用点动开关？ 3。2。1第41页/共148页工作过程合上QS，按下SB2，KM线圈吸合，KM 主触点闭合，电动机运转。KM辅助常开触点闭合，自锁。按下SB1，KM线圈断电，主触点、辅助触点断开，电动机停止。自锁另一作用：实现欠压和失压保护 3。2。1第42页/共148页二、互锁控制 控制要求： 正、反转； 如何实现？ 缺点 3。2。2第43页/共148页解决 加互锁-在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用称为互锁（联锁）。 缺点 3。2。3第44页/共148页解决 复

9、合联锁正、反转控制 光盘 3。2。4第45页/共148页控制规律 当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工作，此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的动断触点。 当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此时应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的动断触点。第46页/共148页三、顺序控制 控制要求： P85 改变控制要求： 3。2。5第47页/共148页控制规律P86 当要求甲接触器工作后方允许乙接触器工作，则在乙接触器线圈电路中串入甲接触器的动合触点。 当要求乙接触器线圈断电后方允许甲接触器线圈断电，则将乙接触器的动合触点并联在甲接触器的停止按钮两端。第48页/

10、共148页四、工作正常与点动 控制要求： P86 3。2。6第49页/共148页五、多点控制连锁控制 结论： P88 两点控制 三点控制如何实现？ 3。2。7第50页/共148页六、自动循环控制 控制要求 图2-21第51页/共148页控制过程 图2-21 表2-8第52页/共148页第二节 常用基本控制电路 笼型异步电动机起动控制线路 行程控制线路 电路图第53页/共148页一、笼型异步电动机起动控制线路光盘 串电阻降压起动 3。3。1第54页/共148页工作过程 表2-4第55页/共148页星三角降压起动光盘 工作原理 3。3。2第56页/共148页3。3。3第57页/共148页工作过程

11、表2-3第58页/共148页二、行程控制线路 可逆行程 3。6。1第59页/共148页自动往返循环控制 3。6。2第60页/共148页正反转控制 控制要求： 图2-12第61页/共148页三、电路图 P211 图6。3第62页/共148页 P212 图6。4第63页/共148页 P212 图6。5第64页/共148页第三章 PLC基础 掌握PLC工作原理、结构特点。 熟悉基本逻辑指令、顺序控制指令及常用的功能指令。 具备PLC应用系统设计初步能力。第65页/共148页参考资料 “可编程控制器原理及应用” 钟肇新 华南理工大学出版社 “可编程序控制器（PC）例题习题及实验指导书 ” 杨长能 重庆

12、大学出版社 “可编程序控制器（PC）原理与应用” 朱绍祥 上海交通大学出版社 “可编程序控制器应用技术” 田瑞庭 机械工业出版社 三菱可编程控制器 MELSEC-F使用手册第66页/共148页课程特点及学习要求 特点： 本课程实践性很强，突出可编程控制器的应用。 要求： 掌握可编程控制器原理，从自动化产品的角度，了解其使用，包括产品选型，控制系统设计，安装调试。认真做好每一次实验。第67页/共148页第三章 可编程控制器概述 可编程控制器的产生 可编程控制器（Programmable Logic Controller) 简称PLC。 自1969年第一台PLC面世以来，已成为一种最重要、最普及、

13、应用场合最多的工业控制器。与机器人、CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。 第68页/共148页1968年 美国通用汽车公司提出的替代继电器控制系统的新型控制器的十项指标：1） 编程简单、现场可修改程序；2）维护方便、采用插件式结构；3）可靠性高于继电器控制系统；4）体积小于继电器控制系统；5）数据可以直接送入计算机；6）成本可与继电器系统竞争；7）输入可为市电；8）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；9）通用性强、易于扩展；10）用户存储器大于4K。第69页/共148页国际电工委员会（IEC）PLC的定义： 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设

14、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指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。第70页/共148页PLC的特点 可靠性高，抗干扰能力强。 编程直观、简单。 环境要求低，适应性好。 功能完善，接口功能强。PLC、继电器控制系统、微机控制系统之比较，见P2 表1-1第71页/共148页PLC的分类 按输入（INPUT）和输出（OUTPUT）点数多少，分为：超小型、小型、中型、大型和超大型。 按结构形式，分为：整体式和模块式。第72页/共148页PLC的应用和发展 早期的PLC 改造原有的继电接触器控制系统。 广泛

15、应用于各种控制系统中，如各种顺序控制等。主要用于有大量开关量和少数模拟量的控制系统。 PLC的发展趋势：1、小型化、专用化和低价格；2、大型、高速、多功能和分布式全自动网络化。第73页/共148页3-2 PLC的组成与工作原理组成： 中央处理单元（CPU） 存储器 输入输出单元（I/O单元） 电源单元 编程器 2-1第74页/共148页外形的样子 PLC 编程器 7-1第75页/共148页中央处理单元（CPU ）通用微处理器；FX2系列采用可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。存储器：包括系统存储器和用户存储器。系统存储器存放系统管理程序。用户存储器存放用户编制的控制程序。第76

16、页/共148页输入输出单元（I/O）：是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。输入部件是开关、按钮、传感器等。输出部件是电磁阀、接触器、继电器。 输入接口电路 2-2第77页/共148页输出接口电路 继电器输出* 晶体管输出 晶闸管输出 2-3第78页/共148页 电源 一般市电（220） 直流24V PLC有24V（DC直流）输出。 编程器 外围设备 利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，检查程序。第79页/共148页 PLC工作原理工作原理 PLC采用循环扫描的工作方式，包括内部处理、通讯操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。 当处于R

17、UN状态时，上述扫描周期不断循环。扫描过程。 图2-19第80页/共148页PLC 扫描工作过程 输入处理 程序执行 输出处理 2-20第81页/共148页PLC的编程器件 PLC内部有许多具有不同功能的器件：输入继电器X、输出继电器Y、定时器T、计数器C、辅助继电器M、状态寄存器S等。为了区别实际的物理器件，上述PLC内部的器件称为软元件。 不同厂家、同一产家的不同型号的PLC的软元件的数量、种类都不一样。第82页/共148页FX2可编程控制器编程器件 输入继电器（X） 是PLC接收外部开关信号的接口，输入继电器常开触点、常闭触点使用次数不限。继电器采用八进制编码，X0-X177，最多128

18、点。 输出继电器（Y）Y0-Y177 用来传送信号到外部负载的元件。输入继电器常开触点、常闭触点使用次数不限。第83页/共148页 辅助继电器（M） 通用辅助型：M0-M499共500个 保持型：M500-M1023共524个 特殊型：M8000-M8255共256个 状态寄存器（S） 初始化用：S0-S9共10个 回零状态器： S10-S19 通用型： S20-S499共480个 保持型： S500-S899共400个第84页/共148页定时器（T0T255）-时间继电器 常规定时器 T0-T199：200个点100ms。设定范围0.13276.7s。 T200-T245：46个点10ms。

19、设定范围0.01327. 67s。第85页/共148页计数器（C0C255） 通用型：C0-C99 保持型：C100-C199第86页/共148页 指针（P/I）跳转：分支指令，P0-P63，64点。中断：I0 -I8 （共9个） 数据寄存器（D）通用：D0-D199，200点。保持： D200-D511，312点。特殊：D8000-D8255（共256个） 变址寄存器：V、Z（共2个） 常数（K/H）K-十进制数；H-十六进制数第87页/共148页 FX-20P简易编程器的使用 目的 了解和熟悉FXON-40MR可编程控制器的外部结构和外接线方法。了解和熟悉编程器的使用方法。 实验装置（略）

20、 实验内容 程序的键入和读出、简单的编辑。第88页/共148页三菱PLC介绍 表3-1第89页/共148页FX系列系统配置 型号命名： P21第90页/共148页基本技术性能 表3-17 表3-18第91页/共148页第92页/共148页第四章 基本指令要求： 熟练掌握基本逻辑指令及应用。 掌握梯形图编程规则。第93页/共148页P220 表B-2第94页/共148页第一节 基本指令介绍一、逻辑取及线圈驱动指令LD、LDI、OUT说明：LD取指令，表示一个与输入母线相连接 的常开触点指令； LDI取反指令，表示一个与输入母线相连 接的常闭触点指令。第95页/共148页 OUT线圈驱动指令，也称

21、输出指令。操作目标元件不可以是输入继电器X。OUT 指令的操作元件是定时器T和计数器C时，必须设置常数K（见下表）第96页/共148页 ld1第97页/共148页 二、触点串联指令AND、ANI说明： AND（与指令）用于常开触点的串联；ANI（与非指令）用于常闭触点的串联连接。可以多次重复使用。第98页/共148页 4-2第99页/共148页 三、触点并联指令OR、ORI说明： OR（或）用于常开触点的并联; ORI（或非）用于常闭触点的并联。第100页/共148页4-4第101页/共148页 四、串联电路块的并联连接指令ORB说明：2个以上串联连接的电路称为串联电路块，串联电路块并联连接时

22、，分支的开始用LD、LDI指令；后面集中使用ORB指令时，电路块并联数小于8。第102页/共148页4-5第103页/共148页 五、并联电路块的串联连接指令ANB说明：2个以上并联连接的电路称为并联电路块，并联电路块串联连接时，分支的开始用LD、LDI指令；后面集中使用ANB指令时，电路块并联数小于8。第104页/共148页4-6 4-7第105页/共148页实训二：电动机的正反停PLC控制 目的熟悉PLC的I/O接线；熟悉基本逻辑指令；熟悉三相异步电动机正反停控制的编程方法及其运行。 实训内容实现三相异步电动机正反停PLC控制 实训步骤第106页/共148页 接线（主回路和I/O接线图）

23、I/O分配表 编程 运行程序 撰写实训报告第107页/共148页 六、多重输出指令MPS、MRD、MPPMPS、MPP必须成对使用第108页/共148页 第109页/共148页 第110页/共148页 第111页/共148页 七、主控及主控复位指令MC、MCR第112页/共148页 第113页/共148页 八、置位与复位指令SET、RST第114页/共148页 第115页/共148页 九、脉冲输出指令PLS、PLF第116页/共148页 十、空操作指令NOP十一、程序结束指令END第117页/共148页作业P39：4-1、4-4、4-7第118页/共148页第五章 步进顺控指令 一、特点 能够

24、把复杂的控制转化为按顺序逐步（状态）完成。在基本指令的基础上，增加了两条步进顺控指令，STL、RET，配合使用的是状态元件。第119页/共148页处理方法控制过程分为不同的状态，在一个状态下，要完成一个或几个操作，当满足状态转移条件时，就跳转到下一个工作状态，执行下面的不同操作。第120页/共148页二、状态转移图第121页/共148页状态转移图第122页/共148页三、编程方法第123页/共148页第124页/共148页练习 注意问题： S0S19，S20S499，S500S899 转移条件 负载 SET 、OUT区别 RET M8002、S0第125页/共148页(一)选择性分支、汇合编程

25、第126页/共148页例第127页/共148页第128页/共148页选择性分支第129页/共148页选择性汇合第130页/共148页（二）并行分支与汇合第131页/共148页例第132页/共148页第133页/共148页并行分支第134页/共148页并行汇合第135页/共148页机械手第136页/共148页控制面板材第137页/共148页第138页/共148页输入第139页/共148页功能指令第140页/共148页第141页/共148页第142页/共148页第143页/共148页第144页/共148页第145页/共148页第146页/共148页第147页/共148页感谢您的观看！第148页/共148页