河海大学电气控制技术讲义(含plc).docx

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：1 .现代电气控制技术郑萍主编 重庆大学出版社2 .电器控制李仁主编 机械工业出版社3 .可编程序控制器应用技术廖常初等编 重庆大学出版社4 .可编程序控制器应用指南易传禄等编 上海科普出版社5 .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/ZV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PLC的特点、为提高其可靠性采取的一些措施熟练掌握PLC的组成、各主要部件的功能、PLC的工作原理（扫描工作过程、系统响应时 间），了解三菱FXznPLC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PLC梯形图程序，掌握三菱FXzn PLC的基本指令熟练掌握PLC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PLC控制程序 并能熟练地转化为梯形图。

掌握PLC控制系统的特点、判断一个控制系统是否需要由PLC来构成的特性以及PLC选 型时应考虑的问题学会用PLC设计控制系统（包括PLC硬件、软件和电气控制回路）上篇 电器控制 8第一章. 常用低压电器及其符号 81.1 电器的作用与分类 81.2 低压电器的电磁机构及执行机构 81.2.1 电磁机构 81.2.2 执行机构 91.3 接触器 101.3.1 接触器的主要技术数据 101.3.2 交流接触器 111.3.3 直流接触器 111.4 继电器 121.4.1 继电器的特性及主要参数 121.4.2 电磁式继电器 121.4.3 时间继电器 141.4.4 行程开关 141.4.5 热继电器 161.5 其他常用电器 161.5.1 低压熔断器 161.5.2 低压隔离器 171.5.3 彳氐压断路器 181.5.4 主令电器 191.6 常用电气元件图形符号 21第二章. 基本电气控制线路 292.1 电气设备简单的起停保控制线路 292.2 多地点控制线路 292.3 异步电机正、反转电气控制线路 302.4 异步电机“Y-ZX”降压起动电气控制线路 31第三章. 常用电器元件的选择 323.1 按钮 323.2 断路器 323.3 接触器 323.4 热继电器 323.5 熔断器 33下篇 PLC原理及应用 34第一章 PLC概论 34第一节. PLC的产生 34第二节. PLC的定义及其术语 35一. 定义 35常用术语 35第三节. PLC特点 36二. . 靠性高、能力强 36三. 程序可变、具有柔性 37四. 编程简单、使用方便 38五. 功能完善 38六. 组合灵活、扩充方便 38七. 减少了工作量 38八. 体积小、重量轻、环境要求低 38九. 成本低、水平高 38第四节. PLC的应用状况和发展趋势 39十. 应用状况 39十一. 发展趋势 40第二章 PLC的组成及工作原理 43第一节. PLC的组成 43第二节. PLC主要部件功能 44十二. CPU 44十三. 存储器 44十四. I/O部分 46十五. 编程工具 51十六. 电源 52第三节. PLC的工作原理 53一. PLC的工作过程 53二. 扫描周期的计算方法 54三. 系统响应时间 55第四节. 三菱FX2N PLC简介及编程元件的地址 58第五节. OMRON C200H数据通道 67一. I/O继电器区 67二. 内部辅助继电器区(Internal Relay ) IR区 68三. 特殊继电器区 (Special Relay ) SR区 68四. 暂存继电器区(Temporary Relay ) TR [X 71五. 保持继电器区(Holding Relay) HR区 71六. 辅助存贮继电器区(Auxiliary Relay)AR区 71七. 链接继电器区(Link Relay ) LR区 71八. 定时/计时继电器区(Timer & Counter ) TC区 71九. 数据存贮区 (Data Memory ) DM区 71第三章 三菱FX2N PLC指令系统 72第一节.编程语言简介 72梯形图 72二. 助记符 72三. 布尔表达式 73四. 功能块图 (Function block diagram) 73五. 功能表图 (Function chart) 73六. 高级语言 74第二节.梯形图使用的符号、概念及注意事项 75一. 梯形图中的符号、概念 75二. 梯形图使用应注意事项： 75第三节. 三菱FXznPLC指令 77—. 分类 77第四章 PLC应用实例 89第五章 PLC程序设计的功能表图方法 101第一节. 概 述 101第二节. 功能表图的基本概念 101—, 步 102二. 有向线和转移 102三. 功能表图的构成规则 103四. 功能表图的基本形式 103第三节. 用梯形图实现功能表图的程序设计 106一・ 步的进入 106二. 步的退出 106第六章 PLC应用中的若干问题 109第一节. PLC的使用及其型号选择 109一. PLC型号的选择 109二. 开关量I/O模块的选择 110三. 编程手段的选择 111第二节. 降低PLC系统费用的方法 111减少模块的数量 111二. 减少输入点 111三. 减少输出点 114上篇 也器控制第一章.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① 按电 压等级 分：高压电器(High-voltage Apparatus) ■> 低压电器(Low-voltage Appara-tus )；②按所控制的对象分：低压配电电器(Distributing Apparatus)、低压控制电器(Control Apparatus)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③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；④ 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)；⑤按电器组合分：单个电器、成套电器与自动化装置；⑥按有无触点分：有触点电器、无触点电器、混合式电器；⑦ 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-一感测部分、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、铁轨和空气隙图2.1常用电磁机构的形式1.铁心2.线圈3.衔铁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.(1)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2)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10-20V和电流超过80-100mA,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“电弧二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几种1)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2)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3)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4)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(Contactor)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。