电气控制与PLC技术电子教案文档格式.doc

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2．控制系统组成

3．电气控制技术发展概况

4.了解电力拖动的概念，电力拖动的组成、分类、发展

技能目标

电气原理图的识图能力

教学重难点

重点

控制系统的组成及电气控制技术发展概况

难点

控制系统的组成

教学方法

总体方法

项目教学法

具体方法

讲述法、小组学习法

教具准备

PLC电气操作实训平台、FX2N-48MR机型PLC面板外形图、投影仪等

课前准备

了解PLC实训室的规章制度等

教学过程

教学流程

教学内容

教师活动

学生活动

任务引入

当前PLC控制系统应用十分普遍，已经成为实现工业自动化的主要手段。

但是，一方面，我国当前的情况，继电接触器控制系统仍然是机械设备最常用的电气控制方式。

另一方面，PLC是计算机技术与继电接触器控制技术相结合的产物，而且PLC的输入、输出仍然与低压电器密切相关，因此掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术所必需的基础。

讲解该任务的目的

仔细聆听

任务分析

本任务首先了解控制系统的组成，之后就电气控制技术的发展概况进行讲解。

指导并回答学生的提问

学生讨论，分析该任务要何如完成

知识学习

知识点1控制系统一个最简单而“原始”例子

图1拖动系统

实际中，因为加工机械对产品的加工，往往不是简单地接通和断开电源，其中包含了一定的时间、位置等因素的协调配合。

为了达到以上要求，对电动机的控制，实际上是根据加工要求，由一系列的电器元件按照一定控制逻辑关系组合在一起，对电源的通断及电动机定子绕组的联接方式进行控制，以改变电动机的运行状态。

由继电器、接触器等电器元件构成的、实现对电动机的控制，这种控制系统称为继电器-接触器控制系统，如图1（b）所示，继电器控制系统在传统的工业生产中曾起着不可替代的重要作用，继电接触器控制电路通常是针对着某一固定的动作顺序或生产工艺而设计的。

它的控制功能也仅仅只局限于逻辑控制、定时、计数等这样一些简单的控制，一旦动作顺序或生产工艺发生变化，就必须进行重新设计、布线、装配和调试。

随着生产规模的逐步扩大，市场经济竞争日趋激烈，继电接触器控制系统已愈来愈难以适应，无法满足日新月异且竞争激烈的市场经济发展的需要。

这就迫使人们要放弃原来己占统治地位的继电接触器控制系统，研制可以替代继电器控制系统的新型的工业控制系统。

知识点2继电器-接触器构成框图如图1-2所示

PLC作为控制器的PLC控制系统从根本上改变了传统的继电器控制系统的工作原理和方式。

继电器控制系统的控制功能是通过采用硬件接线的方式来实现的，而PLC控制系统的控制功能是通过存储程序来实现的，继电器控制系统的控制线路被PLC中的程序所替代，这样一旦生产工艺发生变化，就只需修改程序就可以了。

PLC控制系统除了可以完成传统继电器控制系统所具有的全部功能外，还可以实现模拟量控制、开环或闭环过程控制，甚至多级分布式控制。

随着微电子技术的进二步发展，PLC成本也在降低，传统的继电器控制系统被PLC控制系统所代替己是发展的必然趋势。

知识点3PLC控制系统构成框图如下图所示

老师运用PPT讲授，并在讲授过程中提问。

回答老师的提问。

计划决策

给出解决任务的方案

分组，指定小组长，讨论并给出任务解决方案

任务实施

1、了解并掌握凌志系统的组成。

2、查看各种类型的PLC实物图，能说出其具体的名称。

3、能够识别电气原理图

提出任务，指导并聆听学生的阐述。

分小组讨论、每个组派指派不同的代表来阐述电力拖动系统，识别电气原理图

实施反馈

【总结与思考】

1、总结

通过电动机作为动力来源，实现对生产机械的拖动，称为电力拖动。

拖动系统主要包括动力部分、动力传递部分和生产加工机械三个部分。

拖动方式有成组拖动方式、单电机拖动和多电机拖动方式。

继电器-接触器控制系统是采用一系列的电气元件按一定逻辑构成的、满足一定控制要求的控制方式，这种控制方式特点是“有触点”控制，电路控制逻辑是通过接线实现，如此，一方面，控制系统的可靠性不高，系统冗杂庞大，另外一方面，控制要求发生改变，通过改变控制线路的结构、接线实现改变控制逻辑，难度大，时间长。

PLC控制系统是采用PLC通过程序的形式实现电路的控制逻辑，是“无触点”控制，可靠性大为提高，且当控制要求发生改变时，主要通过更改PLC中的程序来完成，时间短、效率高，实现起来也方便快捷。

2、思考

请读者举出生活中例见到的拖动系统实例，简要分析说明一下它的三大组成部分分别是什么？

根据学生的阐述情况给出教师评分，并根据学生自评和小组互评价给出学生的综合成绩。

进行学生自评和小组互评。

任务二认识低压电器及电气线路图

1.电气的基本知识及电磁机构原理

2.触头系统、灭弧装置、电动机解百纳控制线路图的绘制

掌握电动机定子绕组接线技能

电器的基本知识

电动机基本控制线路的绘制

讲述法、小组讨论发、示范教学法

在我国经济建设事业和人民生活中，电能的应用越来越广泛。

实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，就更离不开电气化。

为了安全、可靠地使用电能，电路中就必须装有各种起调节、分配、控制和保护作用的电气设备。

这些电气设备统称为电器。

从生产或使用的角度，可分为高压电器和低压电器两大类。

随着科学技术和生产的发展，电器的种类不断增多，用量非常大，用途极为广泛。

本任务主要认识一下电气控制领域中常用低压电器的工作原理、用途、型号、规格及符号等知识，学会正确选择和合理使用常用电器，为后继章节的学习打下基础。

知识点介绍

知识点1一、电器的分类

1．按工作电压等级分类

（1）高压电器用于交流电压1200V、直流电压1500V及以上电路中的电器。

例如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。

（2）低压电器用于交流50Hz（或60Hz），额定电压为1200V以下；

直流额定电压1500V及以下的电路中的电器。

例如接触器、继电器等。

2．按动作原理分类

（1）手动电器用手或依靠机械力进行操作的电器，如手动开关、控制按钮、行程开关等主令电器。

（2）自动电器借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器，如接触器、各种类型的继电器、电磁阀等。

3．按用途分类

（1）控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器，例如接触器、继电器、电动机起动器等。

（2）主令电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如按钮、行程开关、万能转换开关等。

（3）保护电器用于保护电路及用电设备的电器，如熔断器、热继电器、各种保护继电器、避雷器等。

（4）执行电器指用于完成某种动作或传动功能的电器，如电磁铁、电磁离合器等。

（5）配电电器用于电能的输送和分配的电器，例如高压断路器、隔离开关、刀开关、自动空气开关等。

4．按工作原理分类

（1）电磁式电器依据电磁感应原理来工作，如接触器、各种类型的电磁式继电器等。

（2）非电量控制电器依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器，如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、温度继电器等。

知识点2二、低压电器的作用

1、控制作用如电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动停层等；

2、保护作用能根据设备的特点，对设备、环境、以及人身实行自动保护，如电机的过热保护、电网的短路保护、漏电保护等；

3、测量作用利用仪表及与之相适应的电器，对设备，电网或其它非电参数进行测量，如电流、电压、功率、转速、温度、湿度等；

4、调节作用低压电器可对一些电量和非电量进行调整，以满足用户的要求，如柴油机油门的调整、房间温湿度的调节、照度的自动调节等；

5、指示作用利用低压电器的控制、保护等功能，检测出设备运行状况与电气电路工作情况，如绝缘监测、保护掉牌指示等；

6、转换作用在用电设备之间转换或对低压电器、控制电路分时投入运行，以实现功能切换，如励磁装置手动与自动的转换，供电的市电与自备电的切换等。

知识点3三、常见的低压电器的主要种类及用途

序号

类别

主要品种

用途

1

断路器

塑料外壳式断路器

主要用于电路的过负荷保护、短路、欠电压、漏电压保护，也可用于不频繁接通和断开的电路

框架式断路器

限流式断路器

漏电保护式断路器

直流快速断路器

2

刀开关

开关板用刀开关

主要用于电路的隔离，有时也能分断负荷

负荷开关

熔断器式刀开关

3

转换开关

组合开关

主要用于电源切换，也可用于负荷通断或电路的切换

换向开关

4

主令电器

按钮

主要用于发布命令或程序控制

限位开关

微动开关

接近开关

万能转换开关

5

接触器

交流接触器

主要用于远距离频繁控制负荷，切断带负荷电路

直流接触器

6

起动器

磁力起动器

主要用于电动机的起动

星三角动器

自耦减压起动器

7

控制器

凸轮控制器

主要用于控制回路的切换

平面控制器

8

继电器

电流继电器

主要用于控制电路中，将被控量转换成控制电路所需电量或开关信号

电压继电器

时间继电器

中间继电器

温度继电器

热继电器

9

熔断器

有填料熔断器

主要用于电路短路保护，也用于电路的过载保护

无填料熔断器

半封闭插入式熔断器

快速熔断器

自复熔断器

10

电磁铁

制动电磁铁

主要用于起重、牵引、制动等地方

起重电磁铁

牵引电磁铁

知识点4四、电磁机构原理

电磁机构是电器元件的感受部件，它的作用是将电磁能转换成为机械能并带动触点闭合或断开。

电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁组成，其结构形式按衔铁的运动方式可分为直动式和拍合式。

如1-4和图1-5示分别是直动式和拍合式电磁机构的常用结构形式。

知识点5五、触头系统

触头系统属于执行部件。

它的作用是通过触点的开、闭来通、断电路的。

触头按功能可分为：

主触头和辅助触头。

主触头用于接通和分断主电路；

辅助触头用于接通和分断二次电路，还能起互锁和联锁作用。

按形状可分为：

桥式触头和指形触头。

桥式触头又分为点接触桥式触头和面接触桥式触头，如图1-7所示。

触头按位置可分为：

静触头和动触头。

静触头固定不动，动触头能由联杆带着移动。

触头按其初始位置可分为：

常闭触头和常开触头。

常闭触头（又称动断触头）——常态时动、静触头是相互闭合的。

常开触头（又称动合触头）——常态时动、静触头是分开的。

所谓常态是指在不受外力、不通电时触头的状态。

知识点6六、灭弧装置