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电 气 控 制 技 术（讲义）PAGE 1电 气 控 制 技 术吕国芳河海大学电气工程学院教学内容:电器控 制（上篇）、PLC原理及应用（下篇）参考书目：现代电气控制技术郑 萍 主 编 重庆大学出版社电器控制李 仁 主 编 机械工业出版社可编程序控制器应用技术廖常初等编 重庆大学出版社可编程序控制器应用指南易传禄等编 上海科普出版社可编程序控制器原理及程序设计崔亚军等编 电子工业出版社学习要求：熟练掌握断路器、隔离开关、接触器、热继电器、熔断器在电路中的作用、特点、绘制符号、设计选型时要注意的重要技术参数熟练掌握行程开关、按钮开关在电路中的作用、绘制符号灵活掌握电气设备简单的起停保控制线路、异 步 电 机 正、反转电气控制线 路、异步电机“Y/”电气控制线路等，理解它们的设计思路，学会设计相应的电气控制电路透彻了解P L C的特点、为提高其可靠性采取的一些措施熟练掌握P L C的组成、各主要部件的功能、P L C的工作原理（扫描工作过程、系统响应时间），了解三菱F X 2 N P L C编程元件的地址熟练掌握梯形图使用的符号、概念、规则，学会自己设计P L C 梯形图程序，掌握三菱F X 2 N P L C 的基本指令。

熟练掌握P L C 程序设计的功能表图法和其基本概念，学会用功能表图法设计P L C 控制程序并能熟练地转化为梯形图掌握P L C 控制系统的特点、判断一个控制系统是否需要由P L C 来构成的特性以及P L C 选型时应考虑的问题学会用P L C 设计控制系统（包括P L C 硬件、软件和电气控制回路）目 录7 上 篇 电 器 控 制7 0 第一 2 章.常用低压电器及其符号7 1.1 电器的作用与分类7 1.2 低压电器的电磁机构及执行机构7 1.2.1电磁机构8 1.2.2 执行机构9 1.1 3 接触器9 1.3.1 接触器的主要技术数据1 0 1.3.2 交流接触器1 0 1.3.3 直流接触器1 1 1.4 继电器1 1 1.4.1继电器的特性及主要参数1 1 1.4.2 电磁式继电器1 3 1.4.3 时间继电器1 3 1.4.4 行程开关1 5 1.4.5 热继电器1 5 1.5 其他常用电器1 5 1.5.1 低压熔断器1 6 1.5.2 低压隔离器1 7 1.5.3 低压断路器1 8 1.5.4 主令电器2 0 1.6 常用电气元件图形符号2 7 第二章.基本电气控制线路2 7 2.1 电气设备简单的起停保控制线路2 7 2.2 多地点控制线路2 8 2.3 异步电机正、反转电气控制线路2 9 2.4 异步电机 降压起动电气控制线路3 0 第三章.常用电器元件的选择3 0 3.1 按钮3 0 3.2 断路器3 0 3.3 接触器3 0 3.4 热继电器3 1 3.5 熔断器3 2 下篇 P L C 原理及应用3 2 第 一 章 P L C 概论3 2 第一节.P L C 的产生3 3 第二节.P L C 的定义及其术语3 3-.定义3 3 常用术语3 4 第三节.P L C 特点3 4-.可靠性高、抗干扰能力强3 5 Z 1.程序可变、具有柔性3 5 三.编程简单、使用方便3 6 四.功能完善3 6 五.组合灵活、扩充方便3 6 六.减少了工作量3 6 七.体 积 小、重量轻、环境要求低3 6 八.成 本 低、水平高3 7 第四节.P L C的应用状况和发展趋势3 7 -.应用状况3 8 发展趋势4 1 第 二 章 P L C的组成及工作原理4 1 第一节.P L C的组成4 2 第二节.P L C主要部件功能42.CP U4 24 44 95 05 15 15 25 35 66 56 56 66 66 96 96 96 96 96 97 07 07 07 07 17 17 17 27 37 37 37 57 58 18 79 9二.存储器三.I/O部分四.编程工具五.电源第三节.P L C的工作原理一.P L C的工作过程二.扫描周期的计算方法三.系统响应时间第四节.三菱F X 2 N P L C简介及编程元件的地址第五节.OMR ON C2 0 0 H 数据通道I/O继电器区二.内部辅助继电器区(I n te r n al R e l ay )I R 区三.特殊继电器区(S p e c i al R e l ay )S R 区四.暂存继电器区(T e m p o r ar y R e l ay )T R 区五.保持继电器区(H o l d i n g R e l ay )3 H R 区六.辅助存贮继电器区(Aux i l i ar y R e l ay )AR 区七.链接继电器区(L i n k R e l ay )L R 区八.定时/计时继电器区(T i m e r&am p;Co un te r )T C区九.数 据 存 贮 区(D ata Me m o r y )D M区第三章 三菱F X 2 N P L C指令系统第一节.编程语言简介一.梯形图二.助记符三.布尔表达式四.功能块图(F un c ti o n bl o c k d i ag r am )五.功能表图(F un c ti o n c h ar t)六.高级语言第二节.梯形图使用的符号、概念及注意事项梯形图中的符号、概念二.梯形图使用应注意事项：第三节.三菱F X 2 NP L C指令一.分类二.基本指令概述第 四 章 P L C应用实例第 五 章 P L C程序设计的功能表图方法99第节.概 述99第二节.功能表图的基本概念100.步100有向线和转移101三.功能表图的构成规则101四.功能表图的基本形式104第三节.用梯形图实现功能表图的程序设计104步的进入104 步的退出107第六章PLC应用中的若干问题107第 一 节.PLC的使用及其型号选择107PLC型号的选择108开关量I/O 模块的选择109三.编程手段的选择109第二节.降低PLC系统费用的方法109减少模块的数量109 减少输入点112三.减少输出点上 篇 电 器 控 制常用低压电器及其符号低压电器(Low voltage Apparatus)通常指工作在交、直流电压1200V以下的电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备。

本章主要介绍常见的接触器、继电器、低压断路器、万能转换开关、熔断器等设备的基本结构、功能及工作原理1.1 电器的作用与分类电器就是广义的电气设备它可能很大、很复杂，比如一台彩色电视机或者一套自动化装置；它也可以很少、很简单，比如一个钮子开关或者一个熔断器在工业意义上，电器是指能根据特定的信号和要求，自动或手动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的电气设备电器的种类繁多，构造各异，通常按以下分类方法分为几类按 电 压 等 级 分：高 压 电 器(H i g h-v o l t a g e A p p a r a t u s),低压电器(L o w-v o l t a g e A p p a r a-t u s)；按所控制的对象分：低压配电电器(D i s t r i b u t i n g A p p a r a t u s)、低压控制电 器(C o n t r o l A p p a r a t u s)前者主要用于配电系统，如刀开关、熔断器等，后者主要用于电力拖动自动控制系统和其他用途的设备中按 使 用 系 统 分：电力系统用电器、电力拖动及自动控制系统用电器、自动化通信系统用电器；按 工 作 职 能 分：手动操作电器、自动控制电器(自动切换电器、自动控制电器、自动保护电器)、其他电器(稳压与调压电器、起动与调速电器、检测与变换电器、牵引与传动电器)；按 电 器 组 合 分：单个电器、成套电器与自动化装置；按 有 无 触 点 分：有触点电器、无触点电器、混合式电器；按 使 用 场 合 分：一般工业用电器、特殊工矿用电器、农用电器、其他场 合(如 航 空、船舶、热带、高 原)用 电 器。

本章主要涉及电力拖动、自动控制系统用电器，如交直流接触器、各类继电器、自动空气断路器、行程开关、熔断器、主令电器等1.2 低压电器的电磁机构及执行机构从结构上来看，电器一般都具有两个基本组成部分感测部分、执行部分感测部分接受外界输入的信号，并通过转换、放大、判断，作出有规律的反应，使执行部分动作，输出相应的指令，实现控制的目的执行部分则是触头对于有触头的电磁式电器，感测部分大都是电磁机构对于非电磁式的自动电器，感测部分因其工作原理不同而各有差异，但执行部分仍是触头1.2.1电磁机构电磁机构是各种自动化电磁式电器的主要组成部分一，它将电磁能转换成机械能，带动触点使之闭合或断开电磁机构由吸引线圈和磁路两部分组成磁路包括铁心、衔铁、铁匏和空气隙1.2.2执行机构低压电器的执行机构一般由主触点及其灭弧装置组成.触点触点用来接通或断开被控制的电路它的结构形式很多，按其接触形式可分为3种，即点接触、线接触和面接触，如 图2.2示图2.2 (a)所示为点接触，它由两个半球形触点或一个半球形与一个平面形触点构成它常用于小电流的电器中，如接触器的辅助触点或继电器触点图2.2 (b)所示为线接触，它的接触区域是一条直线。

触点在通断过程中是滚动接触，这样，可以自动清除触点表面的氧化膜，同时长期工作的位置不是在易烧灼的起始点而是在终点，保证了触点的良好接触这种滚动线接触多用于中等容量的触点，如接触器的主触点图2.2 (c)所示为面接触，它可允许通过较大的电流这种触点一般在接触面上镶有合金，以减小触点接触电阻和提高耐磨性，多用作较大容量接触器或断路器的主触点电弧的产生与灭弧装置当断路器或接触器触点切断电路时，如电路中电压超过1 0-2 0 V和电流超过80-1 0 0 m A,在拉开的两个触点之间将出现强烈火花，这实际上是一种气体放电的现象，通 常称为“电弧”根据上述电弧产生的物理过程可知，欲使电弧熄灭，应设法降低电弧温度和电场强度，以加强消电离作用当电离速度低于消电离速度，则电弧熄灭根据上述灭弧原则，常用的灭弧装置有如下儿种磁吹式灭弧装置这种灭弧装置是利用电弧电流产生的磁场来灭弧，因而电弧电流越大，吹弧的能力也越强它广泛应用于大电流的直流接触器中灭弧栅灭弧栅灭弧原理：灭弧栅片3 由许多镀铜薄钢片组成，片间距离为2-3mm,安放在触点上方的灭弧罩内一旦发生电弧，电弧周围产生磁场，使导磁的钢片上有涡流产生，将电弧吸入栅片，电弧被栅片分割成许多串联的短电弧，当交流电压过零时电弧自然熄灭，两栅片间必须有150-250V电压，电弧才能重燃。

这样一来，一方面电源电压不足以维持电弧，同时由于栅片的散热作用，电弧自然熄灭后很难重燃这是一种常用的交流灭弧装置灭弧罩比灭弧栅更为简单的是采用一个用陶土和石棉水泥做的耐高温的灭弧罩，用以降温和隔弧，可用于交流和直流灭弧多断点灭弧在交流电路中也可采用桥式触点，如 图 2.3 所示有两处断开点，相当于两对电极，若有一处断点要使电弧熄灭后重燃需要150-250V,现有两处断点就需要 2X(150-250)V,所以用利于灭弧若采用双极或三极触点控制一个电路时，根据需要可灵活地将二个极或三个极串联起来当做一个触点使用，这组触点便成为多断点，加强了灭弧效果1.3接触器接 触 器(C o n t act o r)是用来频繁接通和切断电动机或其他负载主电路的一种自动切换电器接触器由于生产方便、成本低廉、用途广泛，故在各类低压电器中，生产量最大、使用面最广接触器是利用电磁吸力的作用来使触头闭合或断开大电流电路的，是一种非常典型的电磁式电器接触器的主要组成部分为电磁系统和触头系统电磁系统是感测部分，触头系统是执行部分触头工作时，需经常接通和分断额定电流或更大的电流，所以常有电弧产生，为此，一般情况下都装有灭弧装置，并与触头共称触头一灭弧系统，只有额定电流甚小者才不设灭弧装置。