PLC原理及工程应用 教学课件 ppt 作者 孙同景 陈桂友 第一章 绪论

1/49, PLC原理及工程应用,第一章 绪 论,2/49,第一章 绪论,低压电器与控制电路 可编程序控制器的历史与发展趋势 可编程序控制器的基本功能与特点 可编程序控制器的应用范围,3/49,1.1 低压电器与控制电路,1 常用低压电器,2 基本控制电路,4/49,1 按钮(手动切换电器),(b) 结构,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。,按钮开关的外形和符号,(a) 外形图,1.1.1 常用低压电器,5/49,4,SB,SB,SB,结,构,符,号,名,称,常闭按钮,(停止按钮),常开按钮,(起动按钮),复合按钮,1,2,3,4,1,2,3,6/49,交流接触器的外形,2 接触器,用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。,(a) 外形,(b) 结构,7/49,接触器结构,线圈,辅助触点,铁心,衔铁,电源,电机,主触点,常闭,常开,弹簧,8/49,符号,线圈,KM,用于主电路 流过的大电流 (需加灭弧 装置),用于控制电路流过的小电流 (无需加灭弧装置),KM,动合(常开)辅助触点,动断(常闭)辅助触点,KM,属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示,接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。,动合(常开)主触点,KM,常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。,9/49,3 继电器,继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。 主要区别在于： 接触器的主触点可以通过大电流； 继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。,10/49,(1). 中间继电器,中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控 制线路。,通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可 直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。,(b) 符号,KA,线圈,常开触头,KA,常闭触头,KA,(a) 外形,中间继电器外形与符号,11/49,(2). 时间继电器,是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于定时控制,直流电磁式结构图,阻尼铜套,衔铁,工作原理：当衔铁未吸合时，磁路气隙大，线圈电感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，继电器触点立即改变状态。而当线圈断电时，铁心中的磁通将衰减，磁通的变化将在铜套中产生感应电动势，并产生感应电流，阻止磁通衰减，当磁通下降到一定程度时，衔铁才能释放，触头改变状态。 因此继电器吸合时是瞬时动作，而释放时是延时的，故称为断电延时。,(A)直流电磁式 时间继电器,12/49,a) 通电延时继电器,b) 断电延时继电器,(b)符号,断电延时闭合,常闭触点,KT,延时继电器的外形与结构,(a) 外形,(B) 空气式延时继电器,13/49,通电延时的空气式时间继电器结构示意图,微动开关2,微动开关1,(C) 空气式时间继电器,14/49,断电延时的空气式时间继电器结构示意图,常闭 延时闭合,常闭 延时断开,空气式时间继电 器的延时范围大 (有 0.4 60 s 和 0.4 180s两种)。 结构简单，但准 确度较低。,时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。,15/49,(3). 热继电器,用于电动机的过载保护。,热继电器外形与结构,(a) 外形,(b) 结构,16/49,发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。,发热元件,杠杆,热继电器结构,工作原理,结构原理图,双金属片,常闭触头,17/49,4 熔断器,熔断器额定电流IF的选择,(1) 电灯、电炉等电阻性负载,IF IL,(3) 频繁起动的电机,(2) 单台电机,用于低压线路中的短路保护。,常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断 器、管式熔断器和有填料式熔断器。,18/49,用于自动往复控制或限位保护等。,5 行程开关(限位开关),(b)示意图,结构与按钮类似，但 其动作要由机械撞击。,(a)外形图,行程开关的外形符号,19/49,可实现短路、过载、失压保护。,6 自动空气断路器(自动开关),锁钩,主触点 手动闭合,衔铁释放,自动空气断路器原理图,连杆装置,释放弹簧,20/49,1.1.2 基本控制电路,1 电动机直接起动,(a)结构图,21/49,主电路,控制电路,(1) 电路,(b)原理图,22/49,控制电路,电动机的保护,过载保护,短路保护,零压、欠压保护,主电路,控制电路,23/49,电动机的保护,短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘 损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产 生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通 常采用熔断器 FU和过流继电器等。,欠压是指电动机工作时，引起电流增加甚至 使电动机停转，失压(零压)是指电源电压消失而 使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能 自动重新起动(亦称自起动)，易造成人身或设备 故障。常用的失压和欠压保护有：对接触器实行 自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。,过载保护是为防止三相电动机在运行中电流 超过额定值而设置的保护。常采用热继电器FR 保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。,24/49,KM,合上开关Q,起动,(2) 控制原理-1,KM辅助触点闭合自锁。,按下起动按钮SB2 , KM线圈通电，,通电,转动,25/49,合上开关Q,(2) 控制原理-2,松开起动按钮SB2,利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁,自锁,26/49,(2) 控制原理-3,主电路,FR,FU,Q,Q,转动,停车,27/49,(2)控制原理-4,转动,停车,停转,去掉KM辅助触点, 实现点动控制。,28/49,KM1,FU,Q,KM2,M1,M2,3,3,.,SB,SB1,KM1,KM1,SB2,KM2,KM2,按SB1,通电,闭合,再按SB2,闭合,通电,闭合,闭合,1. 控制顺序：M1起动后M2才能起动。M2既不能单独起动，也不能单独停车。,2 电机的顺序控制,.,.,.,.,29/49,M1 3,两电机各自 要有独立的 电源；这样 接，主触头 (KM1)的负 荷过重。,KM1,30/49,3 行程控制电路,自动往返运动：,1. 能正向运行也能 反向运行 2. 到位后能自动返 回,行程控制：,控制某些机械的行程，当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制。,31/49,STa,STb,1,2,按SBF时,(其常闭断开， 常开闭合),KMF断电,KMR通电,行程开关,自动往返运动：,挡块,32/49,4 时间控制电路,Y 起动控制线路,Y接法,接法,33/49,通电,通电,通电,断电,通电延时 继电器,通电延 时断开,复合 按钮,起动过程：,按SB2,KM1通电,KM2断电,绕组Y接,KM1接通电源 KM2绕组联接 KM3绕组Y联接,常闭断开,常闭延时断开,电动机Y接起动,通电瞬 时闭合,34/49,KM1接通电源 KM2绕组联接 KM3绕组Y联接,松开SB2, 电机仍处于Y 接起动状态。,35/49,KM1接通电源 KM2绕组联接 KM3绕组Y联接,通电延时 继电器,通电延 时断开,KM1断电,常开断开,常闭闭合,当 KT 常闭触 点延时断开时,断电,复合 按钮,36/49,KM1接通电源 KM2绕组联接 KM3绕组Y联接,通电,通电,SB1,SB2,KT,KM1,KM3,KM2,KM3,KM1,KM1,KT,KM2,KT,KM2,通电,断电,通电延时 继电器,通电延 时断开,复合 按钮,断电,通电,断电,37/49,通电,电机接运行,38/49,KM2,SB,KM2,SB,KM1,FR1,KM1,举例：两条皮带运输机分别由两台笼型异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止： 起动时: M1起动后 M2才能起动； 停车时: M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？,起动：,通电,通电,闭合,闭合,39/49,SB,KM1,FR1,例：两条皮带运输机分别由两台笼型异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止： 起动时: M1起动后 M2才能起动； 停车时: M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？,停止：,断电,断电,断开,断开,40/49,1.2 可编程序控制器的历史与发展趋势,1.2.1 可编程序控制器（Programmable Controller） 1、可编程序控制器简称PC，但常被称为PLC 2、国际电工委员会在1985年颁布的标准中，对可编程序控制器定义： 可编程序控制器是一种专为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、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、模拟式的输入和输出，控制各种生产机械或过程。,41/49,1.2.2 可编程序控制器的历史 1、传统的继电接触器控制 -20世纪20年代 优点：结构简单易懂、使用方便、价格低廉，在一定范围内能满足控制要求 。 缺点：设备体积大、动作速度慢、功能少，只能做简单的控制；特别是采用硬连线逻辑，连线复杂，一旦生产工艺或对象发生变动，原有的连线和控制盘（柜）就需要更换。因此，这种装置的通用性和灵活性较差，不利于产品的更新换代。,42/49,2、可编程逻辑控制设想的提出 60年代中期，美国通用汽车公司（GM）为适应生产工艺不断更新的需要，提出了一种设想：把计算机的功能完善、通用灵活等优点和继电控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向问题的语言编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。,43/49,3、可编程逻辑控制的问世 1）美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于l969年研制成功了第一台可编程序控制器PDP14，并在汽车自动装配线上试用获得成功。 2） 1971年，日本从美国引进了这项新技术，并很快研制成功了日本第一台可编程序控制器DCS-8。 3）19731974年原西德和法国也研制出了他们的可编程序控制器。 4）我国从1974年开始研制，1977年研制成功了以一位微处理器MC14500为核心的可编程序控制器，并开始工业应用。,44/49,4、可编程逻辑控制器的发展过程 第一代：从第一台可编程序控制器诞生到70年代初期。 中小规模集成电路 第二代：从70年代初期到70年代末期。 开始使用微处理器作为CPU