配套课件-电气控制与PLC.ppt
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- 配套 课件 电气控制 PLC
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1、电气控制与电气控制与PLC目目 录录 Contents一、教学目的一、教学目的 Study Purpose二、教学要求二、教学要求 Study Object三、使用教材三、使用教材 Teaching Material四、参考资料四、参考资料 Referring Material五、教学内容五、教学内容 Study Content教学目的教学目的 Study Purpose 通过介绍电气控制传统继电接触控制线路的通过介绍电气控制传统继电接触控制线路的基本组成原理、线路分析及控制系统装置的硬件基本组成原理、线路分析及控制系统装置的硬件和控制电路设计的基本方法,同时介绍现代可编和控制电路设计的基本方
2、法,同时介绍现代可编程序控制器程序控制器(PLC)原理与应用技术,让学习者系原理与应用技术,让学习者系统、有效地了解电气控制的基本原理、线路、程统、有效地了解电气控制的基本原理、线路、程序及控制装置的设计方法。培养学习者电气控制序及控制装置的设计方法。培养学习者电气控制线路与线路与PLC程序的阅读分析能力和电气控制系统程序的阅读分析能力和电气控制系统的设计能力。的设计能力。教学要求教学要求 Study Object熟悉常用的电气控制电器的结构原理、熟悉常用的电气控制电器的结构原理、用途及型号,达到能正确使用和选用的目用途及型号,达到能正确使用和选用的目的。熟练掌握电气控制的基本线路,具有的。熟
3、练掌握电气控制的基本线路,具有对一般电气控制线路的独立分析能力。掌对一般电气控制线路的独立分析能力。掌握可编程序控制器的基本原理及应用发展握可编程序控制器的基本原理及应用发展情况,做到能根据电气控制系统要求正确情况,做到能根据电气控制系统要求正确选用选用PLC、设计电气控制系统、编制用户程、设计电气控制系统、编制用户程序。序。使使 用用 教教 材材 Teaching Material 胡国文等胡国文等主编电气控制与主编电气控制与PLC西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社2016年年12月第月第1版版 教学内容教学内容 Study Content 绪论绪论 第第1章章 电气控制系统常用低
4、压电器和图形及文字符号电气控制系统常用低压电器和图形及文字符号 第第2章章 电气控制常用继电接触控制线路与典型控制系统分析电气控制常用继电接触控制线路与典型控制系统分析 第第3章章 可编程序控制器(可编程序控制器(PLC)的组成及工作原理)的组成及工作原理 第第4章章 三菱三菱FX系列小型系列小型PLC及编程方法及编程方法 第第5章章 三菱三菱FX系列系列PLC的步进顺序控制和数据控制功能的步进顺序控制和数据控制功能 第第6章章 西门子西门子S7-200系列系列 PLC及编程方法及编程方法 第第7章章 西门子西门子S7-200系列系列PLC的步进顺序控制和数据控制功能的步进顺序控制和数据控制功
5、能 第第8章章 西门子西门子S7-300系列系列 PLC及编程方法及编程方法 第第9章章 PLC可编程控制器的联网及通信技术可编程控制器的联网及通信技术 第第10章章 PLC可编程控制器在工业电气控制系统中的应用与分析可编程控制器在工业电气控制系统中的应用与分析 第第11章章 工业电气自动化设备的电气控制系统设计工业电气自动化设备的电气控制系统设计绪绪 论论 Introduction 1.电气控制技术的发展概况电气控制技术的发展概况(1)电力拖动系统的发展概况)电力拖动系统的发展概况 图图1 单机成组电力拖动电气控制系统单机成组电力拖动电气控制系统绪绪 论论 Introduction图图2 多
6、电动机电力拖动电气控制系统多电动机电力拖动电气控制系统 绪绪 论论 Introduction(2)电气控制系统和控制技术发展概况)电气控制系统和控制技术发展概况在电力拖动系统的发展过程中,在电力拖动系统的发展过程中,电气控制系统随着电气控制技术电气控制系统随着电气控制技术的不断进步也得到了不断发展。的不断进步也得到了不断发展。电气控制系统由最初的继电接触电气控制系统由最初的继电接触器控制发展到今天的器控制发展到今天的PLC可编程可编程序控制器控制和系统计算机控制;序控制器控制和系统计算机控制;由过去的硬件和硬接线控制发展由过去的硬件和硬接线控制发展到今天的软接线和软件程序控制;到今天的软接线和
7、软件程序控制;由过去的手动控制进入到自动控由过去的手动控制进入到自动控 图图3电气控制技术的发展概况电气控制技术的发展概况制阶段。制阶段。绪绪 论论 Introduction (3)电气控制系统和控制技术发展概况)电气控制系统和控制技术发展概况图图3电气控制技术的发展概况电气控制技术的发展概况绪绪 论论 Introduction(4)电气控制系统和控制技术发展趋势)电气控制系统和控制技术发展趋势 目前电气工程与自动化领域随着工业自动化、智目前电气工程与自动化领域随着工业自动化、智能化、制造业自动化和智能化、制造业向智能制造能化、制造业自动化和智能化、制造业向智能制造方向的转形升级、工业方向的转
8、形升级、工业4.0和中国和中国2025的形势发展,的形势发展,PLC可编程序控制器将会成为关键性控制元件和控可编程序控制器将会成为关键性控制元件和控制系统。制系统。绪绪 论论 Introduction 2.2.本课程的性质和任务本课程的性质和任务 The Property 本课程的性质:本课程的性质:本课程是一门实用性很强的专业课,是电气工程及其自动化、自动化等专业的核本课程是一门实用性很强的专业课,是电气工程及其自动化、自动化等专业的核心课程。心课程。本课程的基本任务是:本课程的基本任务是:(1)熟悉常用的电气控制电器元件的结构原理、用途及型号,达到正确使用和选)熟悉常用的电气控制电器元件的
9、结构原理、用途及型号,达到正确使用和选用的目的;用的目的;(2)熟练掌握电气继电接触器控制系统的基本环节,具备阅读和分析电气继电接触)熟练掌握电气继电接触器控制系统的基本环节,具备阅读和分析电气继电接触器控制系统的能力,能设计电气继电接触器控制系统的控制电路;器控制系统的能力,能设计电气继电接触器控制系统的控制电路;(3)熟悉常用)熟悉常用PLC的基本工作原理及应用发展概况;的基本工作原理及应用发展概况;(4)熟练掌握常用)熟练掌握常用PLC的基本指令系统和典型电路的编程,掌握常用的基本指令系统和典型电路的编程,掌握常用PLC的程序设计的程序设计方法;方法;(5)能够根据电气设备的过程控制要求
10、进行系统设计,编制应用程序,设计相应电)能够根据电气设备的过程控制要求进行系统设计,编制应用程序,设计相应电气控制系统。气控制系统。可编程序控制器(可编程序控制器(PLC)可编程可编程序控制器(序控制器(PLC)第第1章章 电气控制系统常用低压电器和电气控制系统常用低压电器和图形及文字符号图形及文字符号 本章以工业电气设备中常用的低压电器为主线,本章以工业电气设备中常用的低压电器为主线,主要介绍各种常用的低压电器的结构、工作原理、主要介绍各种常用的低压电器的结构、工作原理、主要技术参数、选择方法等。以产品图片方式介主要技术参数、选择方法等。以产品图片方式介绍工业电气设备中常用的低压电器的结构及
11、工作绍工业电气设备中常用的低压电器的结构及工作原理。同时介绍电气设备中常用的低压电器的图原理。同时介绍电气设备中常用的低压电器的图形及文字符号。形及文字符号。第第1章章 电气控制系统常用低压电电气控制系统常用低压电器和图形及文字符号器和图形及文字符号 1.1电气控制系统常用低压电器的分类和电器的基本知识电气控制系统常用低压电器的分类和电器的基本知识 1.2电气控制系统常用低压开关电器的结构原理和选择电气控制系统常用低压开关电器的结构原理和选择 1.3电气控制系统常用低压熔断器的结构原理和选择电气控制系统常用低压熔断器的结构原理和选择 1.4电气控制系统常用主令电器电气控制系统常用主令电器 1.
12、5电气控制系统常用接触器电气控制系统常用接触器 1.6电气控制系统常用控制继电器电气控制系统常用控制继电器 1.7 电气控制系统常用其他低压电器电气控制系统常用其他低压电器 1.8电气控制系统元件的图形符号和文字符号电气控制系统元件的图形符号和文字符号1.1电气控制系统常用低压电器的分类和电气控制系统常用低压电器的分类和电器的基本知识电器的基本知识 1.1.1 常用低压电器的定义和分类常用低压电器的定义和分类 1.常用低压电器的定义常用低压电器的定义凡是自动或手动接通和断开电路,以及能实现对电路或非电对象切凡是自动或手动接通和断开电路,以及能实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调
13、节目的电气元件统称为电器。换、控制、保护、检测、变换和调节目的电气元件统称为电器。低压电器是指额定电压等级在交流低压电器是指额定电压等级在交流1200V、直流、直流1500V以下的电器。以下的电器。2.建筑电气常用低压电器的分类建筑电气常用低压电器的分类(1)按动作原理分类)按动作原理分类:1)手动电器、)手动电器、2)自动电器;)自动电器;(2)按用途分类:)按用途分类:1)控制电器、)控制电器、2)主令电器)主令电器、3)保护电器、)保护电器、4)执行电器)执行电器、5)配电电器)配电电器 ;(3)按工作原理分类:)按工作原理分类:1)电磁式电器、)电磁式电器、2)非电量控制电器;)非电量
14、控制电器;(4)按触点类型分类:)按触点类型分类:1)有触点电器、)有触点电器、2)无触点电器。)无触点电器。1.1.2 常用低压电器的基本知识常用低压电器的基本知识 1.电磁式电器的工作原理与结构特点电磁式电器的工作原理与结构特点 电磁式电器由两个主要部分组成电磁式电器由两个主要部分组成:感测部分感测部分电磁机构电磁机构,执行部分执行部分触头系统。触头系统。(1)电磁机构)电磁机构:由吸引线圈、铁心、衔铁等几部分组成。由吸引线圈、铁心、衔铁等几部分组成。(1)电磁机构电磁机构 电磁机构是电磁式电器的感测部分,它的主要作用是将电磁能量转电磁机构是电磁式电器的感测部分,它的主要作用是将电磁能量转
15、换为机械能量换为机械能量;带动触头动作,从而完成接通或分断电路。带动触头动作,从而完成接通或分断电路。电磁机构由吸引线圈、铁心、衔铁等几部分组成。电磁机构由吸引线圈、铁心、衔铁等几部分组成。(2)吸引线圈吸引线圈 吸引线圈的作用是将电能转换成磁场能量。按通人电吸引线圈的作用是将电能转换成磁场能量。按通人电流种类不同,可分为直流和交流线圈。流种类不同,可分为直流和交流线圈。对于对于直流电磁铁直流电磁铁,因其铁心不发热,只有线圈发热,因其铁心不发热,只有线圈发热,所以直流电磁铁的吸引线圈做成高而薄的瘦长型,且所以直流电磁铁的吸引线圈做成高而薄的瘦长型,且不设线圈骨架,使线圈与铁心直接接触,易于散热
16、。不设线圈骨架,使线圈与铁心直接接触,易于散热。对于对于交流电磁铁交流电磁铁,由于其铁心存在磁滞和涡流损耗,由于其铁心存在磁滞和涡流损耗,这样线圈和铁心都发热,所以交流电磁铁的吸引线圈这样线圈和铁心都发热,所以交流电磁铁的吸引线圈设有骨架,使铁心与线圈隔离并将线圈制成短而厚的设有骨架,使铁心与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型,这样做有利于铁心和线圈的散热。矮胖型,这样做有利于铁心和线圈的散热。电磁吸力与吸力特性电磁吸力与吸力特性 电磁铁的吸力可按下式求得电磁铁的吸力可按下式求得:SBFat27810式中:式中:Fat电磁吸力,单位为电磁吸力,单位为N;B 气隙中磁感应强度,单位为气隙中磁感应
17、强度,单位为T;S 磁极截面积,单位为磁极截面积,单位为m2。B=BmsintFatm=F0-F0cos2t交流电磁铁的电磁吸力是随时间交流电磁铁的电磁吸力是随时间变化而变化的。变化而变化的。2.电器的触头系统和电弧电器的触头系统和电弧(1)电磁式电器的触头系统)电磁式电器的触头系统 触头是电器的执行部分,起接通和分断触头是电器的执行部分,起接通和分断电路的作用。因此,要求触头导电、导电路的作用。因此,要求触头导电、导热性能良好,通常用铜制成。热性能良好,通常用铜制成。触头的主要结构型式触头的主要结构型式 桥式触头桥式触头 指形触头指形触头 a)a)点接触式桥型触头;点接触式桥型触头;b)b)
18、面接触式桥型触头;面接触式桥型触头;c)c)指形触头指形触头电弧的产生及灭弧方法电弧的产生及灭弧方法 (2)电弧的产生)电弧的产生 在大气中断开电路时,如果被断开电路的电流在大气中断开电路时,如果被断开电路的电流超过某一数值,断开后加在触头间隙两端电压超过某一数值,断开后加在触头间隙两端电压超过某一数值超过某一数值(在在1220V之间之间)时,则触头间隙时,则触头间隙中就会产生电弧中就会产生电弧。(3)常用的灭弧方法)常用的灭弧方法 电动力灭弧电动力灭弧 磁吹灭弧磁吹灭弧(3)常用的灭弧方法)常用的灭弧方法 窄缝灭弧窄缝灭弧 栅片灭弧栅片灭弧 1.2电气控制系统常用低压开关电器电气控制系统常用
19、低压开关电器的结构原理和选择的结构原理和选择开关电器广泛应用于配电线路作电源的隔离、开关电器广泛应用于配电线路作电源的隔离、保护与控制。保护与控制。常用开关电器的类型常用开关电器的类型 刀开关刀开关 转换开关转换开关 断路器断路器 漏电保护断路器漏电保护断路器1.2.1低压刀开关的结构原理和选择低压刀开关的结构原理和选择方法方法 刀开关刀开关 在低压电路中,刀开关作为不频繁接通和分在低压电路中,刀开关作为不频繁接通和分断电路用,或用来将电路与电源隔离。断电路用,或用来将电路与电源隔离。刀开关由刀开关由操作手柄操作手柄、触刀触刀、静插座静插座和和绝缘底绝缘底板板组成。依靠手动来实现触刀插入插座与
20、脱组成。依靠手动来实现触刀插入插座与脱离插座的控制。按刀数可分为单极、双极和离插座的控制。按刀数可分为单极、双极和三极。三极。1.2.1低压刀开关的结构原理和选低压刀开关的结构原理和选择方法择方法 刀开关的主要技术参数刀开关的主要技术参数 额定电压额定电压 额定电流额定电流 通断能力通断能力 是指在规定条件下,能在额定电压下接通和分断的是指在规定条件下,能在额定电压下接通和分断的电流值。电流值。动稳定电流动稳定电流 热稳定电流热稳定电流1.2.1低压刀开关的结构原理和选低压刀开关的结构原理和选择方法择方法 刀开关刀开关 刀开关的选择刀开关的选择 刀开关的使用注意事项刀开关的使用注意事项 刀开关
21、的主要类型刀开关的主要类型 大电流刀开关大电流刀开关 负荷开关负荷开关 熔断器式刀开关。熔断器式刀开关。图图1-6 刀开关的典型结构刀开关的典型结构 刀开关的典型结构如图刀开关的典型结构如图1-6所示。所示。1.2.1低压刀开关的结构原理低压刀开关的结构原理和选择方法和选择方法1、HD型单投刀开关型单投刀开关 示意图及图形符号如图示意图及图形符号如图1-7。其中图其中图1-7(a)为直接手动操作,()为直接手动操作,(b)为)为手柄操作,(手柄操作,(c)()(h)为刀开关的图形)为刀开关的图形符号和文字符号。其中图符号和文字符号。其中图1-7(c)为一般图)为一般图形符号,(形符号,(d)为
22、手动符号,()为手动符号,(e)为三极)为三极单投刀开关符号;当刀开关用作隔离开关单投刀开关符号;当刀开关用作隔离开关时,其图形符号上加有一横杠,如图时,其图形符号上加有一横杠,如图1-7(f)、图)、图1-7(g)、图)、图1-7(h)所示。)所示。1.2.1低压刀开关的结构原理低压刀开关的结构原理和选择方法和选择方法 2、HS型双投刀开关型双投刀开关HS型双投刀开关也称转换型双投刀开关也称转换开关,其作用和单投刀开开关,其作用和单投刀开关类似,常用于双电源的关类似,常用于双电源的切换或双供电线路的切换切换或双供电线路的切换等,其示意图及图形符号等,其示意图及图形符号如图如图1-9所示。所示
23、。操作杆传动杆接线端接线端接线端静触头动触头QS图图1-9 HS1-9 HS型双投刀开关示意图及图形符号型双投刀开关示意图及图形符号1.2.1低压刀开关的结构原理低压刀开关的结构原理和选择方法和选择方法3、HR型熔断器式刀开关型熔断器式刀开关HR型熔断器式刀开关也称刀型熔断器式刀开关也称刀熔开关,它实际上是将刀开熔开关,它实际上是将刀开关和熔断器组合成一体的电关和熔断器组合成一体的电器。刀熔开关操作方便,并器。刀熔开关操作方便,并简化了供电线路,在供配电简化了供电线路,在供配电线路上应用很广泛,其工作线路上应用很广泛,其工作示意图及图形符号如图示意图及图形符号如图 1-10所示。所示。操作杆传
24、动杆接线端接线端静触头静触头熔断器QS图图1-10 HR型熔断器式刀开关示意图及图形符号型熔断器式刀开关示意图及图形符号1.2.1低压刀开关的结构原理低压刀开关的结构原理和选择方法和选择方法4、HK型开启式负荷开关型开启式负荷开关HK型开启式负荷开关俗称闸刀或型开启式负荷开关俗称闸刀或胶壳刀开关,主要用作电气照明电胶壳刀开关,主要用作电气照明电路和电热电路、小容量电动机电路路和电热电路、小容量电动机电路的不频繁控制开关,也可用作分支的不频繁控制开关,也可用作分支电路的配电开关。胶底瓷盖刀开关电路的配电开关。胶底瓷盖刀开关由熔丝、触刀、触点座和底座组成,由熔丝、触刀、触点座和底座组成,如图如图1
25、-11所示。此种刀开关装有熔所示。此种刀开关装有熔丝,可起短路保护作用。丝,可起短路保护作用。图图1-11 1-11 开启式负荷开关开启式负荷开关11上胶盖上胶盖 2下胶盖下胶盖 3插座插座4触刀触刀 5操作手柄操作手柄 6固定螺固定螺母母7进线端进线端 8熔丝熔丝 9触点座触点座10底座底座11出线端出线端 1.2.1低压刀开关的结构原理低压刀开关的结构原理和选择方法和选择方法5、HH型铁壳封闭式负荷开关型铁壳封闭式负荷开关HH型封闭式负荷开关俗称铁壳开关,型封闭式负荷开关俗称铁壳开关,主要由铁壳或钢板外壳、触刀开关、主要由铁壳或钢板外壳、触刀开关、操作机构、熔断器等组成,如图操作机构、熔断
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