电气控制与PLC知识总结.docx

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电气控制与PLC知识总结

电气控制与PLC知识总结（总13页）

常用器件

接触器

一：

接触器的结构和工作原理

1、接触器的作用

用来频繁地接通和分断交直流主回路或大容量控制电路。

主要控制对象是电动机能远距离控制，具有欠（零）压保护。

2、接触器的结构：

（1）电磁系统——电磁系统包括动铁心（衔铁）、静铁心和电磁线圈三部分，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触头动作。

（2）触头系统——a、触头又称为触点，是接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。

b、触头的分类：

①按分为控制的电路分为：

主触头——主触头用于接通或断开主回路，允许通过较大的电流。

辅助触头——辅助触头用于接通或断开控制回路，只能通过较小的电流

②按其原始状态分为：

（线圈断电后所有触头复位，即回复到原始状态。

）

常开触头（动合触点）——原始状态时（即线圈未通电）断开线圈通电后闭合的触头

常闭触头（动断触点）——原始状态时闭合，线圈通电后断开的触头。

（3）灭弧装置——触头在分段电流瞬间，触头间的气隙中产生电弧，电弧的温度能将触头烧损，并可能造成其他事故，因此，应采用适当措施迅速熄灭电弧。

常采用灭弧罩、灭弧栅和磁吹灭弧装置。

3接触器的工作原理

当电磁线圈通电后，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作，使常闭触头断开，常开触头闭合，两者是联动的、

当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原，即常开触头断开，常闭触头闭合。

4接触器的图形符号、文字符号

二：

交、直流接触器的特点

接触器按其主触头所控制主电路电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。

①当交变磁通穿过铁心时，将产生涡流和磁滞损耗，使铁心发热。

为减少铁损，铁心用硅钢片冲压而成。

为便于散热，线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上。

为防止交变磁通使衔铁产生强烈振动和噪声，交流接触器铁心端面上都安装一个铜制的短路环。

交流接触器的灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。

②直流接触器线圈通以直流电流，主触头接通、切断直流主电路。

a直流接触器铁心中不产生涡流和磁滞损耗，所以不发热。

铁心可用整块钢制成。

为散热良好，通常将线围绕制成长而薄的圆筒状。

b250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。

c直流接触器灭弧较难，一般采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。

继电器

一、作用：

用于控制和保护电路中，作信号转换用

输入电路：

输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到一定值时继电器动作。

输出电路：

执行元件接通或断开控制回路。

继电器种类①电流继电器②时间继电器③电压继电器④热继电器⑤中间继电器⑥速度继电器

中间继电器

一、作用：

是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大触头容量）的继电器。

二、常用的中间继电器有JZ7系列——以JZ7－62为例：

JZ为中间继电器的代号，7为设计序号，有6对常开触头，2对常闭触头。

时间继电

一、定义：

是一种按照时间原则进行控制的继电器。

二、分类

①空气阻尼式时间继电器——它由电磁机构、工作触头及气室三部分组成，它的延时是靠空气的阻尼作用来实现的。

②电动式时间继电器

③电子式时间继电器

热继电器

一、定义是专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，以防止电动机过热而烧毁的保护电器。

l.热继电器的结构及工作原理

2.工作原理

双金属片作为温度检测元件，由两种膨胀系数不同的金属片压焊而成，它被加热元件加热后因两层金属片伸长率不同而弯曲、加热元件串接在电动机定子绕组中，在电动机正常运行时，热元件产生的热量不会使触点系统动作。

当电动机过载，流过热元件的电流加大，经过一定的时间，热元件产生的热量使双金属片的弯曲程度超过一定值，通过导板推动热继电器的触点动作（常开触点闭合，常闭触点断开）。

通常用其串接在接触器线圈电路的常闭触点来切断线圈电流，使电动机主电路失电。

故障排除后按手动复位按钮，热继电器触点复位，可以重新接通控制电路

熔断器

1工作原理

当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而分断电路，从而保护了电路和设备。

继电接触控制系统的基本控制电路

1过载保护——用热继电器FR作为过载保护的电器

当电动机长时间过载，热元件动作，热继电器的常闭触点断开控制电路，使接触器线圈断电释放，其主触头断开主电路，电动机停止运转，实现过载保护。

2欠压和失压保护——它是依靠接触器自身的电磁机构来实现的。

条件是主电路与控制电路共用同一电源。

3点动控制线路

一、线路（a）：

按下SB，KM线圈通电，电机启动。

手松

开按钮SB时，接触器KM线圈又断电，其主触点断开，

电机停止转动

二、线路（b）是带手动开关SA的点动控制线路。

当需要点动控制时，只要把开关SA断开，

由按钮SB来进行点动控制。

当需要正常运行时，

只要把开关SA合上，将KM的自锁触点接入即可实现连续控制。

4多地控制线路

1、在大型生产设备上，为使操作人员在不同方位均能进行起、停操作，常常要求组成多地控制线路。

2、原则：

①多个起动按钮并联，②多个停止按钮串联。

自耦变压器降压启动的特点：

自耦变压器绕组一般具有多个抽头以获得不同的变化。

在获得同样大小的起动转矩的前提下，自耦变压器降压起动从电网索取的电流要比定子串电阻降压起动小得多，或者说，如果两者要从电网索取同样大小的起动电流，则采用自耦变压器降压起动的起动转矩大。

缺点：

自耦变压器价格较贵，而且不允许频繁起动

5反接制动控制线路

1）、控制原理①反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定于绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩。

反接制动常采用转速为变化参量进行控制。

②反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全电压直接起动时电流的两倍，因此反接制动特点之一是制动迅速，效果好，冲击大，通常仅适适用于10kw以下的小容量电动机。

为了减小冲击电流，通常要求在电动机主电路中串接限流电阻。

6短路保护

1）过流保护

一、电动机不正确地起动或负载转距剧烈增加会引起电动机过电流运行。

长时间过电流运行，可造成电动机损坏。

①原则上，短路保护所用元件可以用作过电流保护，不过断弧能力可以要求低些。

②常用瞬时动作的过电流继电器与接触器配合起来作过电流保护，过电流继电器作为测量元件，接触器作为执行元件断开电路。

③笼型电动机起动电流很大，如果要使起动时过电流保护元件不动作，其整定值就要大于起动电流，那么一般的过电流就无法使之动作了。

所以过电流保护一般只用在直流电动机和绕线式异步电动机上。

整定过电流动作值一般为起动电流的倍。

2）过载保护

一、电动机长期超载运行，绕组温升将超过其允许值，造成绝缘材料变脆，寿命减少，严重时会使电机损坏。

过载电流越大，达到允许温升的时间就越短。

常用的过载保护元件是热继电器。

二、由于热惯性的原因，热继电器不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以在使用热继电器作过载保护的同时，还必须设有短路保护。

选作短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过4倍热继电器发热元件的额定电流。

3）零电压、欠电压保护

一、定义：

电网失电后恢复供电时，电动机自行起动，可能使生产设备损坏，也可能造成人身事故。

对供电系统电网来说，同时有许多电动机及其他用电设备自行起动也会引起不允许的过电流及瞬间网络电压下降。

1、零电压保护——防止电网失电后恢复供电时电动机自行起动的保护叫做零电压保护。

2、欠电压保护——在电源电压降到允许值以下时，需要采用保护措施，及时切断电源，这就是欠电压保护

3、在控制线路的主电路和控制电路由同一个电源供电时，具有电气自锁的接触器兼有欠电压和零电压保护作用

4、在控制线路的主电路和控制电路不由同一个电源供电时，零压、欠压保护元件常用

5、欠压继电器：

其线圈跨接在定子两相电源线上，其常开触头串接在控制电动机的接触器线圈的电路中。

典型机械设备电气控制系统分析

一C650车床的电气控制的要求

电气控制电路分析

1、主轴电动机的控制

1）主轴正反转控制

KM1、KM2控制主轴电动机正反转

KM3主触点短接反接制动电阻R，实现全压直接起动运转

具体实现

由按钮SB3、SB4和接触器KM1、KM2组成主轴电动机正反转控制电路，并由接触器KM3主触点短接反接制动电阻R，实现全压直接起动运转。

2）主轴的点动控制

SB2与接触器KMl控制

具体实现

SB2与接触器KMl控制，并在主轴电动机M1主电路中串入电阻R减压起动和低速运转，获得单方向的低速点动，便于对刀操作。

3）主轴电动机反接制动的停车控制

停止按钮SB1与正反转接触器KM1、KM2及反接制动接触器KM3、速度继电器KS

具体实现

主轴停车时，由停止按钮SB1与正反转接触器KM1

、KM2及反接制动接触器KM3、速度继电器KS，构成电动机正反转反接制动控制电路，在KS控制下实现反接制动停车。

4）主轴电动机负载检测及保护环节

采用电流表检测主轴电动机定子电流。

为防止起动电流的冲击，采用时间继电器KT的常闭通电延时断开触点连接在电流表的两端，为此KT延时应稍长于M1的起动时间。

2、刀架快速移动的控制

刀架助快速移动由快速移动电动机M3拖动，由刀架快速移动手柄操作。

当扳动刀架快速移动手柄时，压下行程开关SQ，接触器KM5线圈通电吸合，使M3电动机直接起动，拖动刀架快速移动。

当将快速移动手柄扳回原位的。

SQ不受压，KM5断电释放，M3断电停止，刀架快速移动结束。

3、冷却泵电动机的控制

由按钮SB5、SB6和接触器KM4构成电动机单方向起动、停止电路，实现对冷却泵电动机M2的控制。

电气设计

一电气控制线路的设计中应注意的几个问题

1选择控制电源

2减少通电电器的数量，采用标准件并尽可能选用相同型号。

3合理使用电器触点，以提高可靠性。

4正确连接电器的触点和电器的线圈。

5尽量缩短连接导线的数量和长度。

6控制线路在工作时，除必要的电器通电外，其余的尽量不通电以节约电能。

7控制线路中应避免出现寄生电路。

8避免电器依次动作。

9电器连锁和机械连锁共用。

10注意小容量及电器触点的容量

可编程序控制器

1，PLC的中文全称：

中文全称为可编程逻辑控制器

2、PLC的硬件组成：

PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。

3PLC的工作方式是：

PLC的工作方式：

采用周期循环扫描、集中输入与集中输出的工作方式

4PLC的输出通常有三种形式：

继电器输出、双向晶闸管输出、晶体管输出

5、简述PLC的结构与工作原理

PLC由硬件系统和软件系统组成。

PLC的工作原理：

PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式。

（1）每次扫描过程，集中对输入信号进行采样，集中对输出信号进行刷新；

（2）输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。

只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入；

（3）一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新；

（4）元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的；

（5）扫描周期的长短由三条决定，（a）CPU执行指令的速度（b）指令本身占有的时间（c）指令条数；

（6）由于采用集中采样，集中输出的方式。

存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。

电气控制及PLC课程总结

班级：

B120204

学号：

B

姓名：

王贵斌