电工技术 第7章 电器控制及PLC可编程序控制器.ppt

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1、电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器第一节第一节 概述概述电器：电器：对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护作用，保护作用，在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用广泛在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用广泛可编程序控制器（可编程序控制器（PLC）是计算机技术与继电器、接触器控制技术是计算机技术与继电器、接触器控制技术相结合的产物，其输入、输出与低压电器密切相关。相结合的产物，其输入、输出与低压电器密切相关。电器元件本身朝着新的领域扩展电器元件本身朝着新的领域扩展电器元件

2、性能提高电器元件性能提高新型电器元件产生新型电器元件产生机、电、仪一体化电器元件实现机、电、仪一体化电器元件实现电器元件应用范围扩展电器元件应用范围扩展有些电器元件有其特殊性有些电器元件有其特殊性以继电器、接触器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位以继电器、接触器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位 掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术必需的基础应用技术必需的基础 电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器PLC定义：可编程控制器是一种数字运算的电子系统装置，定义：可编程控制器是一种数字运算的电子系统装置

3、，专为在工业现场应用而设计。它采用可编程序的存储器，专为在工业现场应用而设计。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，并通过数字式或模拟式的输入和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备都应按易于与工业控制器系统联成一个整体及其有关设备都应按易于与工业控制器系统联成一个整体和易于扩充其功能的原则进行设计。和易于扩充其功能的原则进行设计。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制

4、及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器 第二节第二节 常用低压电器常用低压电器一、电器元件的分类：一、电器元件的分类：按工作电压等级分类按工作电压等级分类:高压电器：高压电器：AC1200V、DC1500V及以上电路中的电器。及以上电路中的电器。低压电器：低压电器：AC1200V、DC1500V以下电路中的电器。以下电路中的电器。按动作原理按动作原理分类分类：手动电器：手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器通过人的操作发出动作指令的电器。自动电器：自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。按用途按用途分类分类：控制电器：控制电器：用于各种控制电路和

5、控制系统的电器用于各种控制电路和控制系统的电器。配电电器：配电电器：用于电能的输送和分配的电器用于电能的输送和分配的电器。主令电器：主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器。保护电器：保护电器：用于保护电路及用电设备的电器用于保护电路及用电设备的电器。执行电器：执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器用于完成某种动作或传送功能的电器。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器1、开关、开关用来接通或断开电路的电器叫开关，开关有刀开关，按钮、用来接通或断开电路的电器叫开关，开关有刀开关，按钮、行程开关和组合开关等。行

6、程开关和组合开关等。a）刀开关刀开关 b b）组合开关）组合开关电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器d)按钮剖面图按钮剖面图按钮常用于接通和断开控制电路。按钮常用于接通和断开控制电路。按钮的外形图和结构如图所示。按钮的外形图和结构如图所示。按钮开关的外形和符号按钮开关的外形和符号c)按钮开关外形按钮开关外形常闭触点常闭触点常开触点常开触点常开触点常开触点电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器复位弹簧复位弹簧支柱连杆支柱连杆常闭静触头常闭静触头桥式静触头桥式静触头常开静触头常开静触头外壳外壳4 4SBSBSBSBS

7、BSB结结构构符符号号名名称称常闭按钮常闭按钮(停止按钮停止按钮)常开按钮常开按钮(起动按钮起动按钮)复合按钮复合按钮1 12 23 34 41 12 23 3按钮帽按钮帽电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器行程开关：行程开关：用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短的控制电器。行程长短的控制电器。机械结构的接触式有触点行程开关：机械结构的接触式有触点行程开关：移动物体碰撞行程开关的操动头，使行程开关的常开触点移动物体碰撞行程开关的操动头，使行程开关的常开触点接通和常闭触点分断。接通和

8、常闭触点分断。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器2 2、交流接触器、交流接触器电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种低压自动控制电器低压自动控制电器，用来频繁地用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。1-主触点主触点 2-常闭辅助触点常闭辅助触点 3-常开辅助触点常开辅助触点 4-动铁心动铁心 5-线圈线圈 6-静铁心静铁心 7-灭弧罩灭弧罩 8-弹簧弹簧电磁接触器结构示意图电磁接触器结构示意图 电磁机构电磁机构：将电磁能转换将电磁能转换成机

9、械能，产生电磁吸力成机械能，产生电磁吸力带动触点动作带动触点动作.触点：触点：接触器的执行元件，接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电用来接通或断开被控制电路。路。灭弧装置：灭弧装置：熄灭触点分断熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。产生的电弧。其它：其它：包括包括释放弹簧机构、释放弹簧机构、支架与底座等。支架与底座等。动铁心（衔铁）动铁心（衔铁）静铁心静铁心电磁线圈电磁线圈按按所控制电路所控制电路 主触点主触点 辅助触点辅助触点按原始状态按原始状态 常开触点常开触点 常闭触点常闭触点灭弧罩灭弧罩灭弧栅灭弧栅磁吹灭弧装置磁吹灭弧装置电工技术电工技术第七章第七章

10、电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器 接触器根据电磁原理工作：接触器根据电磁原理工作：当当电磁线圈通电电磁线圈通电后，线圈电流产生后，线圈电流产生磁场磁场，使，使静铁心产生电磁吸静铁心产生电磁吸力吸引衔铁力吸引衔铁，并，并带动触点动作带动触点动作，使，使常闭触点断开常闭触点断开，常开触点闭合常开触点闭合，两者是联动的。当两者是联动的。当线圈断电线圈断电时，时，电磁力消失电磁力消失，衔铁衔铁在释放弹簧的作在释放弹簧的作用下用下释放释放，使，使触点复原触点复原，即，即常开触点断开常开触点断开，常闭触点闭合常闭触点闭合。电磁接触器工作原理电磁接触器工作原理电工技术电工技术第七章第七章 电

11、器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器 接触器分类：接触器分类：交流接触器：交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。电路。直流接触器：直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。主电路。接触器的触点分类：接触器的触点分类：接触器的触点有主触点和辅助触点之分。主触点能通过接触器的触点有主触点和辅助触点之分。主触点能通过较大电流，接在电动机的主电路中，较大容量的主触点通较大电流，接在电动机的主电路中，较大容量的主触点通常都有灭弧装置。辅助触点只能通过较小的电流，只接在常都有灭弧装置。辅助触

12、点只能通过较小的电流，只接在控制电路中。一般主触点都是常开的，有三对或四对，辅控制电路中。一般主触点都是常开的，有三对或四对，辅助触点有常开的也有常闭的，它的数目多少不等。助触点有常开的也有常闭的，它的数目多少不等。在选用接触器时，应注意线圈的额定电压、触点的额在选用接触器时，应注意线圈的额定电压、触点的额定电流以及触点的数量。定电流以及触点的数量。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器3、继电器继电器 用于控制与保护电路中作信号转换用的电器用于控制与保护电路中作信号转换用的电器。具有输入电具有输入电路（路（感应元件感应元件）和输出电路（）和输出电路（执

13、行元件执行元件），当），当感应元件中的输感应元件中的输入量入量（如电流、电压、温度、压力等）（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路器动作，执行元件便接通和断开控制回路。继电器用于控制电。继电器用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。常用继电器：常用继电器：电流继电器、电压继电器、中间继电器、电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继时间继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器电器等。等。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制

14、及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器中间继电器：中间继电器：本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。小容量的接触器：小容量的接触器：电动机额定电流不超过电动机额定电流不超过5A的电气控制系统，可代替接触器来控制。的电气控制系统，可代替接触器来控制。中间继电器的作用：中间继电器的作用：当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级

15、放大器用。继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用。触点数量较多，能够将一个输入信号变成多个输出信号。当其他继电器或触点数量较多，能够将一个输入信号变成多个输出信号。当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器图图7-3 7-3 中间继电器示意图中间继电器示意图 电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器时间继电器：时间继电器：继电器感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间继电器感应

16、元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。才使执行部分动作的继电器。类型：类型：通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电）延通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电）延时时触点：触点：常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、常常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、常闭延时闭合闭延时闭合 分类：分类：空气阻尼式：空气阻尼式：电动式：电动式：电子式：电子式：电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器热继电器：热继电器：专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，防止电专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，防止电动机过热而烧毁

17、的保护电器。动机过热而烧毁的保护电器。热继电器结构图热继电器结构图电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器组成及工作原理：组成及工作原理：由由双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置置及及手动复位装置手动复位装置等组成。等组成。双金属片为温度检测元件双金属片为温度检测元件，由两种膨胀系数不同的金属片压，由两种膨胀系数不同的金属片压焊而成，它被加热元件加热后，因两层金属片伸长率不同而弯焊而成，它被加热元件加热后，因两层金属片伸长率不同而弯曲。曲。加热元件串接在电动机定子绕组中加热元件串接在电动机定

18、子绕组中，电动机正常运行时，热，电动机正常运行时，热元件产生的热量不会使触点系统动作；当电动机过载，流过热元件产生的热量不会使触点系统动作；当电动机过载，流过热元件的电流加大，经过一定的时间，热元件产生的热量使双金元件的电流加大，经过一定的时间，热元件产生的热量使双金属片的弯曲程度超过一定值，通过导板推动热继电器的触点动属片的弯曲程度超过一定值，通过导板推动热继电器的触点动作（常开触点闭合，常闭触点断开）。作（常开触点闭合，常闭触点断开）。通常用通常用其常闭触点与接触器线圈电路串联其常闭触点与接触器线圈电路串联，切断接触器线圈，切断接触器线圈电流，使电动机主电路失电。电流，使电动机主电路失电。

19、故障排除后，故障排除后，手动复位手动复位热继电器触点可以重新接通控制电路。热继电器触点可以重新接通控制电路。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器6、熔断器熔断器 用于供电线路和电气设备的短路保护的保护电器。结构简单、使用方用于供电线路和电气设备的短路保护的保护电器。结构简单、使用方便、价格低廉。便、价格低廉。熔体：熔体：熔断器的熔断器的核心核心，通常用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或，通常用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料制成，新型的熔体通常设计成灭弧栅状和具有变截面片状结构。片状材料制成，新型的熔体通常设计成灭弧栅状和具有变截面片状结

20、构。当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而切断电路，从而保护了电路和设备。生的热量使熔体某处熔化而切断电路，从而保护了电路和设备。外壳：外壳：安装熔体。安装熔体。熔断器的保护特性（安秒）曲线熔断器的保护特性（安秒）曲线流过熔体的电流越大，流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。熔断所需的时间越短。熔体的额定电流熔体的额定电流IfN是是熔体长期工作而不致熔熔体长期工作而不致熔断的电流。断的电流。结构形式：结构形式：插入式插入式螺旋式螺旋式有填料密封管式有填料密封管式无填料密封管式无填

21、料密封管式电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器第三节第三节 异步电动机继电接触器控制电路异步电动机继电接触器控制电路(a)开关直接控制开关直接控制熔断器熔断器FU：短路保护短路保护开关开关Q：闸刀开关、铁壳开关等。闸刀开关、铁壳开关等。Q选电动机保护用断路器，可实现过选电动机保护用断路器，可实现过载保护，可不用熔断器载保护，可不用熔断器FU。适用于不频繁起动的小容量电动机，适用于不频繁起动的小容量电动机，不能远距离、自动控制。不能远距离、自动控制。1 1、直接起动控制电路、直接起动控制电路一、起动、停止控制电路一、起动、停止控制电路电工技术电工技术第七

22、章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器(b)按钮、接触器控制按钮、接触器控制熔断器熔断器FU：短路保护短路保护开关开关Q：分断电源（同上）。分断电源（同上）。热继电器热继电器FR：过载保护过载保护合合Q，按下按下SB2，KM线圈得电，主触点闭合，电动机通电起动；自锁线圈得电，主触点闭合，电动机通电起动；自锁触点触点KM闭合，松开闭合，松开SB2，KM线圈继续得电，保证电动机工作。线圈继续得电，保证电动机工作。按按SB1，KM线圈断电，主触点断开，电动机停止，辅助触点断开解线圈断电，主触点断开，电动机停止，辅助触点断开解除自锁。除自锁。失压、欠压保护：意外断电或电源电压跌落太

23、大时，接触器释放，自失压、欠压保护：意外断电或电源电压跌落太大时，接触器释放，自锁解除。锁解除。电源电压恢复正常后，电动机不会自动投入工作。电源电压恢复正常后，电动机不会自动投入工作。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器2、降压起动控制电路：、降压起动控制电路：星星-三角变换减压起动：三角变换减压起动：全压工作时为三角形接法的电动机，起动时全压工作时为三角形接法的电动机，起动时将其定子绕组接成星形，降低电动机的绕组相电压，进而限制起动电流。将其定子绕组接成星形，降低电动机的绕组相电压，进而限制起动电流。当反映起动过程结束的定时器发出指令时再将电动机的定

24、子绕组改接成当反映起动过程结束的定时器发出指令时再将电动机的定子绕组改接成三角形接法实现全压工作。三角形接法实现全压工作。定子串电阻或电抗器减压起动：定子串电阻或电抗器减压起动：电动机起动时在三相定子电路中串接电动机起动时在三相定子电路中串接电阻可降低绕组电压，以限制起动电流；起动后再将电阻短路，电动机电阻可降低绕组电压，以限制起动电流；起动后再将电阻短路，电动机即可在全压下运行。这种起动方式由于不受电动机接线方式的限制，设即可在全压下运行。这种起动方式由于不受电动机接线方式的限制，设备简单，因而得到广泛应用。在机械设备做点动调整时也常采用这种限备简单，因而得到广泛应用。在机械设备做点动调整时

25、也常采用这种限流方法以减轻对电网的冲击。流方法以减轻对电网的冲击。自耦变压器减压起动自耦变压器减压起动延边三角形减压起动延边三角形减压起动电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器星星-三角变换三角变换减压起动控制电路减压起动控制电路：KM1、KM2、KM3、KT 主电路主电路(a)：KM2与与KM3的主触点同时闭合，会造成电源短路，控制电路的主触点同时闭合，会造成电源短路，控制电路 必须能够避免这种情况发生。必须能够避免这种情况发生。控制电路控制电路(b)：时间继电器时间继电器KT的延时动断触点和延时动合触点似乎不会使的延时动断触点和延时动合触点似乎不会使

26、 KM3和和KM2的线圈同时得电，但是，的线圈同时得电，但是，接触器的吸合时间和接触器的吸合时间和 释放时间的离散性使得电路的工作状态存在不确定性。释放时间的离散性使得电路的工作状态存在不确定性。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器控制电路控制电路(b)不确定性不确定性：存在电磁时间常数和机械时间常数，继电器和接触器从线圈得电或失电到触存在电磁时间常数和机械时间常数，继电器和接触器从线圈得电或失电到触点完成动作需要时间，即吸合时间和释放时间（继电器：十几到几十点完成动作需要时间，即吸合时间和释放时间（继电器：十几到几十ms，接触接触器：几十到数百器：几

27、十到数百ms）。）。假设假设KM2吸合时间是吸合时间是15ms，KM3释放时间是释放时间是25ms，时间继电器时间继电器KT的延时动的延时动断触点和延时动合触点同时动作，星断触点和延时动合触点同时动作，星-三角变换时，三角变换时，KM3和和KM2的主触点有约的主触点有约10ms的时间同时接通。的时间同时接通。控制电路控制电路(c)：改进控制电路改进控制电路(b)，避免短路，节约电能避免短路，节约电能将将KM3的动断辅助触点串联在的动断辅助触点串联在KM2的线圈控制电路中，只有当的线圈控制电路中，只有当KM3的衔铁及的衔铁及触点释放完毕（动断辅助触点接通）后才允许触点释放完毕（动断辅助触点接通）

28、后才允许KM2得电。得电。将将KM2的动断辅助触点串联在的动断辅助触点串联在KM3的线圈控制电路中，只有当的线圈控制电路中，只有当KM2的衔铁及的衔铁及触点释放完毕（动断辅助触点接通）后才允许触点释放完毕（动断辅助触点接通）后才允许KM3得电，保证电路工作可靠。得电，保证电路工作可靠。起动完成后时间继电器起动完成后时间继电器KT已无得电的必要，将已无得电的必要，将KM2的动断辅助触点串联在的动断辅助触点串联在KT的线圈控制电路中，的线圈控制电路中，KT断电，节约能源。断电，节约能源。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器二、正、反转控制电路二、正、反转控

29、制电路1、电动机正反转控制电路、电动机正反转控制电路定子三相绕组电源任意两相对调，改变定子电源相序，可改变电动机转动方向。定子三相绕组电源任意两相对调，改变定子电源相序，可改变电动机转动方向。a)控制电路控制电路1 b)控制电路控制电路2 c)控制电路控制电路3 三相异步电动机正反转控制电路三相异步电动机正反转控制电路电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器主电路主电路KM1和和KM2分别闭合，定子绕组两相电源对调，电动机转向不同。分别闭合，定子绕组两相电源对调，电动机转向不同。控制电路控制电路(a)：相互独立的正转和反转起动控制电路；相互独立的正转和反转

30、起动控制电路；按下按下SB2，正转接触器正转接触器KM1得电工作；得电工作；按下按下SB3，反转接触器反转接触器KM2得电工作；得电工作；按下按下SB2、SB3，KM1与与KM2同时工作，两相电源短路，同时工作，两相电源短路，控制电路控制电路(b)：接触器的动断辅助触点相互串联在对方的控制回路；接触器的动断辅助触点相互串联在对方的控制回路；一方工作时切断另一方的控制回路，使另一方的起动按钮失一方工作时切断另一方的控制回路，使另一方的起动按钮失去作用；去作用；正、反转接触器互锁，避免了同时接通造成主电路短路。正、反转接触器互锁，避免了同时接通造成主电路短路。正、反转切换的过程中间要经过正、反转切

31、换的过程中间要经过“停停”，操作不方便。，操作不方便。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器控制电路控制电路(c)：复合按钮复合按钮SB2SB2、SB3SB3直接实现由正转变成反转；复合按钮联直接实现由正转变成反转；复合按钮联锁。锁。接触器辅助动断触点互锁必不可少：负载短路或大电流的接触器辅助动断触点互锁必不可少：负载短路或大电流的长期作用接触器的主触点被强烈的电弧长期作用接触器的主触点被强烈的电弧“烧焊烧焊”在一起，在一起，或者接触器的动作机构失灵，使衔铁卡住总是处在吸合状或者接触器的动作机构失灵，使衔铁卡住总是处在吸合状态，这都可能使主触点不能断开，

32、这时如果另一接触器线态，这都可能使主触点不能断开，这时如果另一接触器线圈通电动作，主触点正常闭合就会造成电源短路事故。主圈通电动作，主触点正常闭合就会造成电源短路事故。主触点与辅助触点在机械上动作一致，互锁动断触点将另一触点与辅助触点在机械上动作一致，互锁动断触点将另一接触器线圈电路切断，避免短路。接触器线圈电路切断，避免短路。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器2、正反转自动循环控制电路：、正反转自动循环控制电路：行程开关行程开关（ST1、ST3）（ST2、ST4）自动控制自动控制 电机正反转电机正反转电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序

33、控制器电器控制及可编程序控制器正反转自动循环控制电路工作过程：正反转自动循环控制电路工作过程：按下按下正向起动正向起动按钮按钮SB2，接触器接触器KM1得电动作并自锁，得电动作并自锁，电动机正转使工电动机正转使工作台前进作台前进。运行到运行到ST2位置，撞块压下位置，撞块压下ST2，ST2动断触点使动断触点使KM1断电，断电，ST2的动合的动合触点使触点使KM2得电动作并自锁，得电动作并自锁，电动机反转使工作台后退电动机反转使工作台后退。工作台运动到右端点撞块压下工作台运动到右端点撞块压下ST1时，时，KM2断电，断电，KM1又得电动作，电又得电动作，电动机又正转使工作台前进，这样动机又正转使

34、工作台前进，这样一直循环一直循环。SB1为停止按钮。为停止按钮。SB2与与SB3为不同方向的为不同方向的复合起动按钮复合起动按钮，改变工作台方，改变工作台方向时，不按停止按钮可直接操作。向时，不按停止按钮可直接操作。限位开关限位开关ST3、ST4限位保护作用限位保护作用：ST3与与ST4安装在极限位置，由于某安装在极限位置，由于某种故障，工作台到达种故障，工作台到达ST1（或（或ST2）位置，未能切断位置，未能切断KM1（或（或KM2），），工工作台将继续移动到极限位置，压下作台将继续移动到极限位置，压下ST3（或（或ST4），），此时最终把控制回路此时最终把控制回路断开，使电动机停止，避免工

35、作台由于越出允许位置所导致的事故。断开，使电动机停止，避免工作台由于越出允许位置所导致的事故。行程控制：用行程开关按照机械运动部件的位置或位置的变化所进行的行程控制：用行程开关按照机械运动部件的位置或位置的变化所进行的 控制，称作按行程原则的自动控制。控制，称作按行程原则的自动控制。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器三、电动机制动控制电路三、电动机制动控制电路电动机制动，迅速停车或准确定位。电动机制动，迅速停车或准确定位。机械制动：机械制动：机械抱闸、液压或气压制动机械抱闸、液压或气压制动电气制动：电气制动：反接制动、能耗制动、电容制动等，实质是产生

36、反向制动转矩。反接制动、能耗制动、电容制动等，实质是产生反向制动转矩。能耗制动控制电路能耗制动控制电路主电路主电路(a)(b)电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器能能耗耗制制动动控控制制电电路路：三三相相笼笼型型异异步步电电动动机机切切断断三三相相电电源源的的同同时时，定定子子绕绕组组接接通通直直流流电电源源，转转子子原原来来储储存存的的机机械械能能转转变变为为电电能能，消消耗耗在在转转子子回回路路的的电电阻上，转速为零时再将其切除。阻上，转速为零时再将其切除。主电路：主电路：变压器变压器TC和整流器和整流器VR提供制动直流电源，提供制动直流电源，KM

37、2为制动接触器。为制动接触器。控制电路控制电路(a)：手动控制：停车时按下手动控制：停车时按下SB1按钮，制动结束时放开。按钮，制动结束时放开。电路简单，操作不便。电路简单，操作不便。控制电路控制电路(b)：根据电动机带负载制动过程时间长短设定时间继电器根据电动机带负载制动过程时间长短设定时间继电器KT的的 定时值，实现制动过程的自动控制。定时值，实现制动过程的自动控制。能耗制动控制电路特点：能耗制动控制电路特点：制制动动作作用用强强弱弱与与通通入入直直流流电电流流的的大大小小和和电电动动机机的的转转速速有有关关，在在同同样样的的转转速速下电流越大制动作用越强，电流一定时转速越高制动力矩越大。

38、下电流越大制动作用越强，电流一定时转速越高制动力矩越大。一般取直流电流为电动机空载电流的一般取直流电流为电动机空载电流的34倍，过大会使定子过热。倍，过大会使定子过热。可调节整流器输出端的可变电阻可调节整流器输出端的可变电阻RP，得到合适的制动电流。得到合适的制动电流。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器反接制动控制电路：反接制动控制电路：停车时，首先切换电动机定子绕组三相电源相序，停车时，首先切换电动机定子绕组三相电源相序，产生与转子转动方向相反的转矩，因而起制动作用。电动机的转速下降接近产生与转子转动方向相反的转矩，因而起制动作用。电动机的转速下降

39、接近零时，及时断开电动机的反接电源。零时，及时断开电动机的反接电源。反接制动控制电路反接制动控制电路主电路主电路(a)(b)电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器控制电路控制电路(a)：电动机运行后速度继电器电动机运行后速度继电器BV的动合触点已闭合，为制动的动合触点已闭合，为制动 做好准备，串联做好准备，串联KM1的动断触点限制的动断触点限制BV对系统的干扰。对系统的干扰。存在问题：停车期间，用手转动机床主轴调整工件，速度继电器的转子存在问题：停车期间，用手转动机床主轴调整工件，速度继电器的转子 随着转动，一旦达到速度继电器动作值，接触器随着转动，一旦

40、达到速度继电器动作值，接触器KM2得电，得电，电动机接通电源发生制动作用，不利于调整电动机接通电源发生制动作用，不利于调整。控制电路控制电路(b)：复合停止按钮复合停止按钮SB1动合触点上并联动合触点上并联KM2的自锁触点。用手的自锁触点。用手 转动电动机轴时，不按停止按钮转动电动机轴时，不按停止按钮SB1，KM2就不会得电，就不会得电，电动机也就不会反接于电源。电动机也就不会反接于电源。反反接接制制动动电电流流约约为为起起动动电电流流的的两两倍倍，主主电电路路制制动动回回路路中中串串入入限限流流电电阻阻R，防防止止制制动动时时对对电电网网的的冲冲击击和和电电动动机机绕绕组组过过热热。电电动动

41、机机容容量量较较小小且且制制动动不不是是很很频频繁的正反转控制电路中，为简化电路，可以不加限流电阻。繁的正反转控制电路中，为简化电路，可以不加限流电阻。能耗制动：能耗制动：制动准确、平稳、能量消耗小。制动力较弱，需要直流电源。制动准确、平稳、能量消耗小。制动力较弱，需要直流电源。反接制动：反接制动：制动显著，有冲击，能量消耗较大。制动显著，有冲击，能量消耗较大。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器第四节第四节 PLC的结构和工作原理的结构和工作原理PLC的主要功能有开关逻辑控制、定时的主要功能有开关逻辑控制、定时/计数控制、步进控制、计数控制、步进控制

42、、数据处理（包括数据传送、比较、移位、数制转换、算术运数据处理（包括数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算和逻辑运算等操作）、过程控制、运动控制、通信联网、算和逻辑运算等操作）、过程控制、运动控制、通信联网、监控、数字量与模拟量的转换等。监控、数字量与模拟量的转换等。PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但其结构和的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但其结构和工作原理则大同小异，一般由工作原理则大同小异，一般由主机、输入主机、输入/输出接口、电源、输出接口、电源、编程器、扩展接口和外围设备接口编程器、扩展接口和外围设备接口等几个主要部分构成，如等几个主要部分构成，如图所示。如果把图所

43、示。如果把PLC看作一个系统，外围的各种开关信号或看作一个系统，外围的各种开关信号或模拟信号均为输入变量，它们经输入接口寄存到模拟信号均为输入变量，它们经输入接口寄存到PLC内部的内部的数据存储器中，而后经逻辑运算或数据处理以输出变量的形数据存储器中，而后经逻辑运算或数据处理以输出变量的形式送到输出接口，从而控制输出设备。式送到输出接口，从而控制输出设备。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器 PLC的硬件系统结构图的硬件系统结构图 电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器1.1.主机主机主机主机 CPU是是是是PL

44、CPLC的核心，一切逻辑运算及判断都是由其完成的核心，一切逻辑运算及判断都是由其完成的核心，一切逻辑运算及判断都是由其完成的核心，一切逻辑运算及判断都是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。它就是我们常说的电脑芯的，并控制所有其它部件的操作。它就是我们常说的电脑芯的，并控制所有其它部件的操作。它就是我们常说的电脑芯的，并控制所有其它部件的操作。它就是我们常说的电脑芯片。片。片。片。(1)(1)运行用户程序。运行用户程序。运行用户程序。运行用户程序。(2)(2)监控输入监控输入监控输入监控输入/输出接口状态。输出接口状态。输出接口状态。输出接口状态。(3)(3)作出逻辑判断和进行数据处理作出逻辑

45、判断和进行数据处理作出逻辑判断和进行数据处理作出逻辑判断和进行数据处理 主机部分包括中央处理器（主机部分包括中央处理器（主机部分包括中央处理器（主机部分包括中央处理器（CPUCPU）、）、）、）、系统程序存储器和系统程序存储器和系统程序存储器和系统程序存储器和用户程序及数据存储器用户程序及数据存储器用户程序及数据存储器用户程序及数据存储器电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器 系统程序存储器：系统程序存储器：系统程序存储器：系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及对用户主要存放系统管理和监控程序及对用户主要存放系统管理和监控程序及对用户主要存放系统管

46、理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。改。改。改。用户程序及数据存储器：用户程序及数据存储器：用户程序及数据存储器：用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应用程序及主要存放用户编制的应用程序及主要存放用户编制的应用程序及主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果。各种暂存数据、中间结果。各种暂存数据、中间结果。各种暂存数据、中间结果。内部存储器内部存储器内部存储器内部存储器有两类：一类

47、是系统程序存储器，另一类是用有两类：一类是系统程序存储器，另一类是用户程序及数据存储器户程序及数据存储器电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器2.2.输入输入输入输入/输出输出输出输出(I/O)(I/O)接口接口接口接口 输入接口输入接口输入接口输入接口用于接收输入设备（如：按钮、行程开关、传用于接收输入设备（如：按钮、行程开关、传用于接收输入设备（如：按钮、行程开关、传用于接收输入设备（如：按钮、行程开关、传感器等）的控制信号。感器等）的控制信号。感器等）的控制信号。感器等）的控制信号。输出接口输出接口输出接口输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出电

48、路去驱用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备（如动输出设备（如动输出设备（如动输出设备（如:接触器、电磁阀、指示灯等）。接触器、电磁阀、指示灯等）。接触器、电磁阀、指示灯等）。接触器、电磁阀、指示灯等）。3.3.电源电源电源电源 电源电源电源电源指为指为指为指为CPUCPU、存储器、存储器、存储器、存储器、I/OI/O接口等内部电子电路工作所接口等内部电子电路工作所接口等内部电子电路工作所接口等内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源。配备的直流开关稳压电源。配备的直流开关稳压电源。配备的直流开关稳压电

49、源。4.4.编程器编程器编程器编程器 编程器编程器编程器编程器是是PLC很重要的外部设备，它主要由键盘、显示很重要的外部设备，它主要由键盘、显示器组成。利用编程器器组成。利用编程器可检查可检查可检查可检查、修改、调试用户程序和在线监、修改、调试用户程序和在线监视视PLC工作状况。现在许多工作状况。现在许多PLC采用和计算机联接，并利用采用和计算机联接，并利用专用的工具软件进行编程或监控。专用的工具软件进行编程或监控。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器6.6.外部设备接口外部设备接口外部设备接口外部设备接口 I/O扩展接口扩展接口用于将扩充外部输入用于

50、将扩充外部输入/输出端子数扩展单元输出端子数扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。与基本单元（即主机）联接在一起。5.5.输入输出扩展接口输入输出扩展接口输入输出扩展接口输入输出扩展接口 此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。与主机相连。电工技术电工技术第七章第七章 电器控制及可编程序控制器电器控制及可编程序控制器2 2、PLCPLC的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 PLC采用采用“顺序扫描、不断循环顺序扫描、不断循环”的工作方式，的工作方式，这个这个这个这个过程可分为输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段过程可分为