电气控制技术讲义含PLCWord下载.docx
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4.可编程控制器应用指南5。
可编程控制器的原理和编程
电动气动控制技术（讲义）3
内容
在第一篇文章中，电器控制......................................................................................7
第一章.
常见低压电器及其符号.....................................................................7
1.1电器的功能和分类.................................................................................................................71.2低压电器的电磁机构和执行器....................................................................................7
1.2.1电磁组织...........................................................................................................................71.2.2执行机构...........................................................................................................................8
1.3接触器.............................................................................................................................9
1.3.1接触器的主要技术数据.................................................................................................91.3.2交流接触器...................................................................................................................101.3.3直流接触器.......................................................................................................................10
1.4继电器...........................................................................................................................11
1.4.1继电器的特性和主要参数.................................................................................................111.4.2电磁继电器....................................................................................................................111.4.3时间继电器........................................................................................................................131.4.4行程开关...............................................................................................................................131.4.5热继电器...............................................................................................................................15
1.5其他常用电器..............................................................................................................15
1.5.1低压保险丝...........................................................................................................................151.5.2低压隔离器...........................................................................................................................161.5.3低压断路器....................................................................................................................171.5.4主要电器...............................................................................................................................18
1.6通用电气元件的图形符号.....................................................................................................自XXXX以来一直不断引进国外生产技术。
德国西门子进口生产的3XE3系列行程开关规格齐全，外形结构多样，技术性能优越，拆装方便，使用灵活，运行可靠，有开式和保护式两种。
常开触点常闭触点
班级；
图2.12中显示了单轮和双轮滚轮摆动杆可调、杆可调和弹簧杆等行程开关的符号。
图2.12行程开关的接触符号
电气控制技术（讲义）15
1.4.5热继电器
热过载继电器是一种利用电流热效应原理工作的保护电器。
它在电路中用作三相异步电动机的过载保护。
热继电器的测量元件通常采用由有源层和无源层组成的双金属片。
主要层材料为膨胀系数较高的铁镍铬合金，而钝化层材料为膨胀系数很小的铁镍合金。
因此，这种双金属片受热后会向膨胀系数较小的钝化层弯曲。
双金属片可以直接、间接或组合加热。
直接加热是用双金属片作为加热元件，让电流直接通过。
间接加热是利用与双金属片没有电连接的加热元件产生的热量进行加热。
复合加热是直接加热和间接加热的结合。
双金属加热器
元素
FR零件
接触热元件常闭接触导板图2.14热继电器符号
图2.13热继电器的原理
热继电器的基本工作原理如图2.13所示。
加热元件串联在电机工作电路中。
当电机正常运行时，热元件只能弯曲双金属片，这不足以使触点移动。
当电机过载时，也就是说，当流过过热元件的电流超过其设定电流时，加热元件的热值增加，导致双金属片更严重地弯曲并增加位移。
一段时间后，双金属片推动导板断开热继电器的可动断开触点，切断电机的控制电路，停止电机。
为了使热继电器的触点快速移动，通常采用瞬时跳跃结构。
热继电器的电气符号如图2.14所示。
热继电器的设定值是指热继电器长时间不工作的最大电流，超过该电流，热继电器将工作。
热继电器的设定电流可以通过热继电器提供的特殊调节旋钮进行调节。
还有许多类型的热继电器。
目前，较新的有:
国产JR16和JRXXXX。
在过去的几年里，隔离开关和隔离器的发展非常迅速。
除了普通产品
除了HD11-HD14和HS11-HS13（B）系列外，它们中的许多都是通过引进国外技术而新开发或生产的新产品。
这些产品在结构和技术性能方面都很好，代表了相当的领先水平。
QS·
QS
HR3系列熔断器闸刀开关适用于交流50Hz、额定电压380伏、DC电压440伏、额定电流100-600安的工业企业配电网，用于电缆、电线和电气设备的过载和短路保护，以及在网络正常供电条件下，电源的不频繁通断，如图1.32所示。
保险丝型开关是RT0保险丝、静态触点、操作机构和底座的组合。
它具有保险丝和闸刀开关的性能。
在正常供电的情况下，闸刀开关负责开关电源。
保险丝被用作指南。
电气控制技术（讲义）17
电线和电气设备的短路保护或电线的过载保护。
HR3系列开关配有灭弧室，灭弧室由酚醛纸板和钢板制成的格栅铆接而成。
本发明的熔丝型闸刀开关的熔丝本体固定在带有弹簧钩锁片的绝缘梁上，使得熔丝型闸刀开关在正常工作时不会跳闸，当熔丝型闸刀开关因线路故障而熔断时，可以通过按动挂钩轻松更换熔丝型闸刀开关。
1.5.3低压断路器
低压断路器（自动断路器）根据结构形式分为通用型和塑壳型。
其中，通用断路器最初称为框架式断路器，后来改为通用断路器，以符合国际电工委员会标准中使用的名称。
低压断路器也叫自动空气开关，简称自动空气开关或自动开关。
低压断路器与接触器的不同之处在于，虽然允许切断短路电流，但它不适合频繁操作，因为允许的操作次数相对较少。
低压断路器主要由触头系统、操作机构和保护元件组成。
主触头由耐电弧合金（如银钨合金）制成，电弧由灭弧栅板熄灭。
操作机制相对复杂。
它的打开和关闭可以通过手柄或电磁机构来操作。
大容量断路器也可以由电机操作。
自动脱扣装置可应对各种故障，并使触点瞬间动作，与手柄的操作速度无关。
低压断路器的工作原理如图1.33所示。
它相当于闸刀开关、保险丝、热断路器、热继电器和欠压继电器的组合，是一种自动切断电路故障的保护装置。
在正常操作期间，主触点1与主电路串联连接，并且处于闭合状态。
此时，锁钥匙2被钩3钩住。
一旦自动开关闭合，机械联锁保持主触点闭合而不消耗电能。
在锁定钥匙2被锁定后，断开弹簧13被拉长以储存能量，为断开做准备。
过电流跳闸装置12的线圈与主电路串联。
当电流正常时，电枢吸引力不足，处于打开位置。
当电路电流超过规定值时，电磁吸引力增加，衔铁11被吸引，钩3被杠杆5脱开，主触头1在弹簧13的作用下切断电路，这是过电流保护。
当电压过低（欠压）或电压丢失时，欠压脱扣器8的衔铁7被释放，挂钩也被杠杆释放，从而切断电路，实现失压保护。
当过载发生时，双金属片10弯曲，钩3也被杠杆5脱开，从而主接触电路被切断，过载保护完成。
图1.33中的其他部件是:
转轴4、弹簧6和加热电阻丝9。
QF
低压断路器有多种新型号，如C45、S250S、E4CB、3VE、ME、AE等系列采用进口技术生产，也有国内开发研制的，如CM1、DZXXXX年。
一些制造商与外国企业合资引进技术和零部件，生产新的现代水平的断路器，如S、F、M系列等。
，使我国断路器生产在某些方面达到了一个新的水平。
C45、DPN、NC100系列小型塑壳断路器是中法合资天津美兰有限公司利用法国美兰日兰有限公司的技术和设备制造的产品，适用于交流50Hz或赫兹、额定电压240/415伏及以下的电路，用于电路、照明和电力设备的过载和短路保护，以及电路和设备的开关。
该系列断路器也可用于DC电路。
自DZXXXX以来开发的新型断路器是中国使用最广泛的断路器之一。
在DZXXXX年，新材料、新技术不断推广，一批新开关投放市场。
其中最具代表性的是国产LW12-16系列万能开关、ABB技术生产的ABG10系列开关、ADA10转换开关、ABG12凸轮开关等。
最常见的外国时隙凸轮开关是奥地利制造的蓝色系列开关。
该开关性能优越，外形美观，但其开关图不符合国内用户习惯，使用不方便。
凸轮开关有多种组合，连接和断开都非常复杂。
要掌握电气控制设计，熟悉开关通断图是非常重要的。
以ABG12-2.8N/3电机可逆开关为例，简要介绍了开关接触图的基本表示方法。
图1.37（a）是触点的开关图。
在图中，三条垂直虚线表示开关手柄的三个不同操作位置，分别代表向前旋转和停止。
电气控制技术（讲义）19
停止和反转3种工作状态；
水平线表示终端引线；
每对数字1-2和3-4代表6对触针号码；
当虚线位置被指示时，对应于虚线上的水平线的黑点指示该对触点接通，否则，它们断开。
图（b）是开关表，显示开关的工作状态、手柄的操作位置、触点对的数量等。
以表格形式。
一般来说，在表格中，“3”表示触点接通，而“-”或空白表示触点断开。
如图所示，当手柄位于中间时，电机停止；
逆时针转动手柄45度。
触点1-2、3-4、7-8和9-10相连。
不难看出开关图和开关表是两种一对一的表示，因此它们也可以组合起来形成开关图。
特别需要指出的是，对于一些接触形式特别复杂的开关，如LW2和LWX1系列，有必要在开关图上显示各层的接触形式代码。
受篇幅所限，本章不介绍。
在过去的十年里，低压电器技术发展迅速，更新换代的产品日益增多。
为了便于低压电器的正确选择和使用，列出了低压电器的使用类别代码及其相应的使用属性，如附录1表1.3所示。
停车并倒车
停止转动
21
34
65个SAM
87109
1211
（a）
ABG12-2.8N/3电机可逆开关
触摸号码
操作状态手柄位置1-23-45-67-89-1011-12
正向旋转333-3-停止反向旋转3333-
（b）
电动气动控制技术（讲义）20
1.6通用电气元件的图形符号
原理、接线图图形符号
KA继电器线圈KI
过电流继电器线圈1>
千伏过压继电器线圈u>
灵魂
移动触点（常开）或千米千伏
接触器主触点KM
KT延迟断开动态（常闭）触点
或者
SB
继续（常开）按钮
公里
接触器线圈
基里巴斯
潜流继电器线圈
IU动态断开（常闭）触点
千米千伏延时闭合动态千伏（常开）触点或
关闭（常闭）按钮
电气控制技术（讲义）46
（2）开关量输出模块:
开关输出通常有3种类型:
①继电器输出②晶体管输出③可控硅输出。
每个输出点都有发光二极管发光管、隔离元件（光电池/继电器）、电源驱动元件和输出保护电路，如图2-4所示。
图a显示了继电器的输出电路，它同时起隔离和功率放大器的作用。
当触点断开时，与触点并联的电阻、电阻和变阻器起到消弧的作用。
图b是晶体管输出电路，大功率晶体管的饱和开/关相当于触点的开/关；
稳压器用于抑制过压和保护晶体管。
图c是可控硅输出电路，光电可控硅，起隔离和功率放大器的作用。
电阻、交流电和变阻器用于抑制固态继电器关闭时产生的过压和外部浪涌电流。
输出模块最大关断电流的能力依次是继电器、晶闸管和晶体管。
开关响应时间正好相反。
使用时，应根据上述特点选择不同的输出类型。
输出模块的主要技术指标是:
（2）最大分断能力:
指输出触点在一定电压下可以通过的最大电流。
通常，给定的电压等级为交流120伏、交流220伏和交流/直流24V。
③漏电流:
指输出点断开时流经触点的最大电流（逻辑“0”）。
该参数主要针对晶体管和可控硅输出模块。
无保护电路的继电器输出模块的漏电流为0，有保护电路的继电器输出模块的漏电流为1~2mA。
④导通压降:
指输出点导通时触点两端的压降（逻辑“1”）。
⑤循环数:
等于公共点数。
独立模块，等于输出点数。
（三）固态继电器/可控硅输出图2-4开关输出模块类型
（二）晶体管输出
（一）继电器输出
+∞j100ω△j∞负载↘0.02uf~↘↘↘↓△负载24v
○↓∥⇕↓470ω∞负载0.01uF~①工作电压:
指输出触点能承受的外部负载电压。
电气控制技术（讲义）47
⑥关闭→开启响应时间:
与输入模块相同。
⑦开启→关闭响应时间:
⑧内部功耗与输入模块相同。
输出模块按照外部连接方式划分:
①汇聚点:
输出有一个公共点，每个输出点属于同一个回路，共用一个电源。
（2）独立型:
输出没有公共点，每个输出点的电路不同，所以可以使用不同电压等级的电源。
2.模拟量输入输出模块
常用的模拟输入输出模块有:
模数转换、数模转换、热电偶/热电阻输入等模块。
模数转换模块将传感器测得的电流或电压信号转换成数字量，由可编程控制器的中央处理器处理；
数模转换模块将中央处理器处理的数字量转换成电流或电压信号；
热电偶/热电阻输入模块可直接与热电偶/热电阻等温度测量传感器相连。
外部不需要放大电路和线性化电路，能自动进行冷端补偿和调零，具有开路检测和输入超限报警功能，内部有模数转换电路。
模拟输入/输出模块的范围通常为国际电工委员会标准信号（0-5V、1-5V、0-10V、10mA、4-20mA等）。
）。
也有双极性信号（例如，50mv、5v、10v、10mv、20mA等）。
模数和数模转换位通常为8位、10位、12位和16位，可编程逻辑控制器的内部核心电路通过光电元件在数字量输入输出端与外围接口电路隔离
3.数字量输入输出模块
常用的有TTL级输入输出模块、倾角开关输入模块、发光二极管/液晶显示器/阴极射线管显示控制模块、打印机控制模块等。
TTL级输入/输出模块处理外围设备输入的TTL级数据，或将处理结果以TTL级的形式输出给外围设备进行控制和执行。
倾斜开关输入模块是TTL电平输入，专用于BCD倾斜开关输入模块。
它用于输入多组dip开关BCD码，并有多个输入地址选择信号输出。
当一个位（十进制）选择信号有效时，相应位的BCD码信息被读入。
发光二极管/液晶显示器/阴极射线管显示控制模块是TTL级输出，专门用于发光二极管/液晶显示器/阴极射线管及其他显示设备的输入模块。
具有相应的控制信号输入/输出，可直接驱动发光二极管数码管、液晶显示器、阴极射线管显示器等。
打印机控制模块是专用于通用打印机的接口模块，也是TTL级的并行接口。
汇集点
独立的
图2-5开关输出模块的接线方式
电气控制技术（讲义）48
除了并行输出数据信息外，还有相应的输入输出控制信号（一些可编程控制器通过串行接口或编程器接口与打印机相连）。
4.高速计数模块
高速计数模块是工业控制中最常用的智能模块之一。
一些脉冲变量（如旋转编码器、数字编码器、电子开关等输出的信号。
）在过程控制中具有非常高的变化速度（高达几十千赫和几兆赫），这小于可编程逻辑控制器的扫描周期。
如果用程序中的计数器对这些脉冲信号进行计数，由于扫描周期的限制，一些脉冲信号会丢失。
因此，智能高速计数模块可以使计数过程独立于可编程控制器工作。
该过程与可编程逻辑控制器的扫描过程无关，可以精确计数。
可编程控制器可通过程序设定预设的计数值，并可控制计数过程的启动和停止。
当计数器的当前值等于或大于预设值时，所有的开关值都输出到可编程控制器，可编程控制器获得信号后可以进行相应的控制。
5.精确计时模块
精确定时模块是一个智能模块，它可以与可编程控制器分离，实现精确定时。
当计时时间到来时，它将发出信号供可编程逻辑控制器检测。
例如，欧姆龙的模拟计时单元C200H-TM001提供四个精确的计时器，可通过DIP开关设置为0.1~1s和1~10S10~60S1~10mm。
定时值可以通过内部/外部可调电阻设置。
6.快速响应模块
扫描操作模式导致可编程逻辑控制器的输入和输出之间存在延迟。
最大延迟时间可达2个扫描周期，这使得可编程逻辑控制器难以监控非常窄的输入脉冲。
快速响应模块可以检测窄脉冲，其输出与可编程逻辑控制器的扫描工作无关，而是由输入信号直接控制，其输出也由用户程序控制。
7.中断控制模块
它适用于要求快速响应的控制系统。
收到中断信号后，暂停正在运行的可编程逻辑控制器用户程序，运行相应的中断子程序，执行后返回继续运行用户程序。
8.PID调节模块
过程控制中常采用PID控制。
PID调节模块是一个智能模块，可以在没有PLC的情况下独立完成PID调节功能。
实际上，它可以被看作是一个或多个具有可调P、I和D参数的PID调节器。
常用的输入信号类型有:
①DC电压（0-10v/1-5v），②DC电流（0-10mA/4-20mA），③热电偶/热电阻，④脉冲/频率和带控制功能的开关量输入输出。
9.位置控制模块
位置控制模块是用于控制物体的位置、速度和加速度的智能模块，可以控制
电气控制技术（讲义）49
线性运动（单轴），平面运动（双轴），甚至更复杂的运动（多轴）。
位置控制一般采用闭环控制。
常用的驱动装置是伺服电机或步进电机，该模块从参数传感器获取物体的当前位置、速度/加速度，并与设定值进行比较。
比较结果然后用于控制驱动装置，以使物体快进、慢进、快退、慢退、加速、慢退、停止等。
实现定位控制。
10.轴向定位模块
轴向定位模块能够准确检测高速旋转的转轴的角位置，并根据不同的角位置控制开关的开/关（允许多个开关）。
例如，美国三菱公司的F2-32RM凸轮控制器可以精确地检测720度/角度位置信号，并同时控制32个开关的开/关。
最大允许转速为1模式830转/分，0.5模式415转/分。
它在本质上非常像一个机械凸轮:
有32个凸轮板，每个轮有多达360个齿。
11.通信模块
通信模块主要是带中央处理器的智能模块，用于实现PLC与上位机、下位机或其他同级智能控制设备之间的通信。
通用通信接口标准包括RS-232C、RS422、RS-485、ProfiBus、以太
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