电气控制与plc应用技术第2章PPT课件

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2018年11月16日
电气控制与PLC应用技术王烈准 978-7-111-31203-1 高职高专ppt课件
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电气控制与PLC应用技术
1.1.2 电磁式低压电器基本结构
模块1
电磁式电器是电气控制系统中最常见的低压电器，从其基本结构上看，大部分由电磁机构、触头系统和灭弧装置三个部分组成，如图1-1所示。
触头材料选用电阻系数小的材料，使触头本身的电阻尽量减小；
增加触头的接触压力，一般在动触头上安装触头弹簧；
改善触头表面状况，尽量避免或减小表面氧化膜形成，在使用过程中尽量保持触头清洁。
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电气控制与PLC应用技术
模块1
短路环的作用是消除交流电磁铁吸合时产生的振动和噪声。
图1-4
交流电磁铁的短路环
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电气控制与PLC应用技术
2.触头系统
模块1
在衔铁吸合过程中，其吸力特性必须始终处于反力特性上方，即吸力要大于反力；反之衔铁释放时，吸力特性必须位于反力特性下方，即反力要大于吸力(此时的吸力是由剩磁产生的)。
图1-2 电磁机构反力特性与吸力特性
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（1）触头的接触形式
模块1
图1-5
（a）点接触

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第3章
3.1 PLC概述
可编程序控制器PC （Programmable Controller）又称可编程序逻辑控制器PLC （Programmable Logic Cntroller），是在继电器控制和计算机控制的基础上，逐步发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
PLC用半导体集成电路做定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。
04.03.2021
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第3章
4. 控制的优缺点
继电器接触器控制系统使用电器多，体积大且故障率大。 PLC控制系统结构紧凑，使用电器少，体积小，功耗低。
与工业计算机比较
04.03.2021
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第3章
3.电源 PLC中的电源一般有三类：
+5V、±15V直流电源：供PLC中TTL芯片和集成运放使用。
供输出接口使用的高压大电流的功率电源。锂电池及其充电电源。 4.编程器编程器是PLC重要的外部设备，是人机对话的窗口，它可
04.03.2021
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第3章
2.输入/输出接口
是CPU连接工业现场设备的桥梁。分数字I/O接口和模拟I/O接口。
数字I/O接口： CPU模块与外部开关量信号之间的接口，
它完成诸如电平转换、电气隔离、串/并型数据转换以及对外提供一定的驱动能力等工作。模拟I/O接口：其输入部分主要完成阻抗匹配、信号放大、信号滤波、I/V变换、V/F变换或者A/D变换等工作，以便将来自受控对象的仿真量转换成PLC能够处理的数字量，其输出部分主要实现阻抗匹配、功率放大、波形校正等功能。

电气控制与PLC应用技术_完整精ppt精选课件

28
1.3.4 三相绕线转子异步电动机降压启动控制电路
转子绕线式异步电动机可以通过电刷在转子绕组中串接外加电阻减小启动电流，根据交流电动机的运转特性，当增大转子电路电阻时，其机械特性变软，在一定的负载转矩下转速下降，这样可以在一定范围内调节电动机的转速，而且在减小启动电流的同时可以获得较大的启动转矩。
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（5）接触器控制电动机单向运转的电路
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控制原理：
(1)合上电源开关QS：接通电源；
(2)启动控制：按下启动按钮SB2
接触器KM电磁线圈得电吸合
KM主触点闭合电动机M得电启动运转
KM辅助动合触点闭合自锁控制
(3)停止控制：
按下停止按钮SB1
接触器KM电磁线圈断电释放
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5
1.2三相异步电动机直接启动控制电路
1.2.1三相异步电动机的启动问题
三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入电网开始转动时起，到达额定转速为止这一段过程。
三相异步电动机在启动时启动转矩并不大，但定子绕组中的电流增大为额定电流的4～7倍。这么大的启动电流将带来下述不良后果。
（1）电力拖动自动控制系统的组成（2）电气控制技术的发展
ppt精选版
2
2.可编程控制器（PLC）的产生与发展
由于继电器——接触器控制系统的结构特点制约着它的发展，在1968年，美国通用汽车（GM）公司率先提出了研制新型工业控制器的设想。一年后，由美国数据设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程控制器，即是早期的工业电脑（PLC）。
（1）启动时，将手柄向上扳至“起动”位置，图中左右两组(各三个)触点闭合，电动机定子绕组接入自耦变压器降压启动。

PLC2

3．中间继电器
中间继电器实质上是电压继电器的一种，其主要用途是当其他继电器的触点数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或触点容量，起到中间转换的作用。
（二）时间继电器
时间继电器是一种用来实现触点延时接通或断开的控制电器，按其动作原理与构造不同，可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和晶休管式等类型。 1．空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼作用获得延时的，有通电延时和断电延时两种类型。优点：结构简单、寿命长、价格低廉，还附有不延时的触点，所以应用较为广泛。缺点：准确度低、延时误差大（士10％～士20％），因此在要求延时精度高的场合不宜采用。
一、低压断路器结构和工作原理
二、典型低压断路器简介
1.万能框架式断路器
用于低压配电网络中,分配电能和作为供电线路及电源设备的过载、欠电压和短路保护。
2.塑料外壳式断路器
用于低压配电柜中，作配电线路、电动机、照明线路等设备的电源开关和保护。
3.小型断路器
通常装于线路末端，对有关用电设备进行配电、控制和保护。
第六节
熔断器
熔断器是一种广泛应用的最简单有效的保护电器，作短路和过电流保护。通常与被保护电路串联，当电路短路或严重过电流时快速自动熔断，切断电源电路。
2.熔断器的工作原理
熔断器最小熔化电流熔断器熔化系数熔断器截断电流
3.熔断器的技术参数
二、常用典型熔断器简介·
1. 插入式熔断器
四、功能表图
功能表图是一种用来全面描述控制系统的控制过程、功能和特性的表图，它不仅适用于电气控制系统，也可用于气动、液压和机械等非电控制系统或系统的某些部分。在功能表图中，把一个过程循环分解成若干个清晰的连续的阶段，称为“步”。步用矩形框表示，为便于识别，步必须加数字标号。

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交通工具
飞机、汽车、船舶等交通工具的电气控制系统。
电气控制系统的基本组成
输入设备
控制元件
执行机构
控制系统
传感器、开关、按钮等，用于采集被控对象的参
数和状态信息。
继电器、接触器等，用于实现电路的通断控制。
电动机、电磁阀等，用于实现被控对象的动作。
由控制器（如PLC）、编程软件等组成，用于实现控制逻辑和算法。
根据被控对象的控制要求，选择满足控制点数、控制精度、控制顺序等要求的PLC。
选择具有良好扩展性的PLC，以便未来增加或减少I/O模块。
考虑性能和可靠性
考虑成本因素
选择性能稳定、可靠性高的PLC，以确保长期稳定运行。
在满足控制要求的前提下，选择性价比高的PLC。
PLC的硬件配置
主控单元
包括中央处理器、存储器、电源等核心部件。
运动控制
总结词
PLC能够实现高精度的运动控制，如伺服电机、步进电机等。
详细描述
在自动化生产线中，需要实现高精度的运动控制，如切割、装配等。通过与伺服电机、步进电机等运动控制设备的配合，PLC能够实现精确的位置控制和速度控制，提高生产效率和产品质量。
过程控制
总结词
PLC能够对工业生产过程中的各种参数进行监控和调节，实现自动化过程控制。
案例分析
以某高层建筑中的电梯为例，介绍PLC如何实现对电梯的自动化控制和安全保护。
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电气控制与PLC应用技术-完整课件
目录
• 电气控制技术概述 • PLC基础知识 • PLC在电气控制中的应用 • PLC的选型与配置 • PLC的通信与网络技术 • PLC应用案例分析

电气控制与PLC应用(第2版)[陈建明]第2章

GB6988—1987《电气制图》
GB7159—1987《电气技术中的文字符号制订通则》规定从1990年1月1日起，电器控制线路中的图形和文字符号必须符合最新的国家标准。
2.1.1 电器控制线路常用的图形、文字符号

国家标准GB7159—1987《电气技术中的文字符号制订通则》规定了电气工程图中的文字符号、它分为基本文字符号和辅助文字符号。
→电动机M全压投入运行
→KM2常闭辅助触头断开 —
→KM1断电 →KT断电
2.2.2 三相笼型电动机减压起动控制
2. 星-三角形减压起动控制电动机绕组接成三角形时，每相绕组所承受的电压是电源的线电压（380V）；而接成星形时，每相绕组所承受的电压是电源的相电压（220V）。 1 对于正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，控制线路也是按时间原则实现控制。起动时将电动机定子绕组联结成星形，加在电动机每相绕组上的电压为额定电压的1/ 3 ，从而减小了起动电流。待起动后按预先整定的时间把电动机换成三角形联结，使电动机在额定电压下运行。控制线路如图2-10所示。
电气控制与PLC应用（第二章）
主
编：陈建明
副主编：巫付专朱晓东熊军华
第2章
电器控制线路的基本原则和基本环节
学习目标：

掌握阅读电气原理图的方法，培养读图能力并通过读图分析各种典型控制环节的工作原理，为电气控制线路的设计、安装、调试、维护打下良好基础。
第2章
电器控制线路的基本原则和基本环节

在供使用、维修的技术文件（如说明书）中，有时需要对某一元件或器件作注释和说明，为了找到图中相应的元器件的图形符号，也需要注明这些符号在图上的位置；

电气控制与PLC第2章PPT精品文档78页

第二章电气线路的基本控制原则和控制环节
第二章电气线路的基本控制原则和基本控制环节
第一节第二节
第三节第四节第五节第六节第七节第八节
电气控制系统图的类型及有关标准三相笼型异步电动机全压起动和正反转控制
三相笼型异步电动机的降压起动控制三相绕线转子异步电动机起动控制三相异步电动机的制动控制三相笼型异步电动机的有级调速控制直流电动机的控制电气控制系统的保护环节
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第二章电气线路的基本控制原则和控制环节
对继电器，上述表示法各栏的含义如下：
左栏辅助常开触头所在图区号
右栏辅助常闭触头
所在图区号
例图中 KM1线圈下方的 KM1
26 2 2
是接触器KM相应触头的索引。
8
第二章电气线路的基本控制原则和控制环节
（二）电器元件布置图电器元件布置图是用来表明电气设备上所有电机、电器的实际位置，为电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的档案资料。
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第二章电气线路的基本控制原则和控制环节
在原理图中相应线圈的下方，给出触头的文字符号，并在其下面注明相应触头的索引代号，对未使用的触头用“×”表明，有时也可采用上述省去触头的表示法。
对接触器，上述表示法中各栏的含义如下：
右栏主触头所在图区号
中栏
左栏
辅助常开触头辅助常闭触头
所在图区号所在图区号
某机床的电器元件布置图
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第二章电气线路的基本控制原则和控制环节
（三）电气安装接线图电气安装接线图是用规定的图形符号，按各电器元件相对位置绘制的实际接线图。安装接线图是实际接线安装的准则和依据，它清楚地表示各电器元件的相对位置和它们之间的电气连接，安装接线图不仅要把同一个电器的各个部件画在一起，而且各个部件的布置要尽可能符合该电器的实际情况。各电器元件的表示要与原理图一致，以便核对。同一控制柜中的各电器元件之间的连接可以直接进行，不在同一个控制柜内的各电器元件之间的导线连接，必须通过接线端子进行。安装接线图中，分支导线必须在各电器元件接线端上引出。还应该详细标明导线和所穿管子的型号、规格等。

电气控制与PLC原理及应用(第二版)周亚军章 (2)

第2章电气控制线路基础
但此线路尚存在下述缺点，反向时，必先按停止按钮SB，不能直接按反向按钮SB2，故操作不太方便。造成此缺点的基本原因在于按SB2时，不能断开正向接触器KM1的常闭触头，继续互锁保护。因此，需采用复合按钮，接成如图2-7(c)所示的线路。此线路是一个较完整的正反转自动控制线路，生产机械中用得很多。
第2章电气控制线路基础
第2章电气控制线路基础
2.1 电气控制线路图基础知识 2.2 继电接触器控制线路基本环节 2.3 三相笼型异步电动机的基本控制电路 2.4 典型生产机械设备电气电路分析思考与习题
第2章电气控制线路基础
2.1 电气控制线路图基础知识
2.1.1 常用电气图的图形符号和文字符号在电气图中，电气设备和电气元件用不同的图形符号和文
第2章电气控制线路基础
绘制电气安装图的原则是： (1) 同一电器的各部件画在一起，其尺寸和比例没有严格要求，各部件的位置尽量符合实际情况。 (2) 各电气元件的图形符号、文字符号和回路标记，均应以原理图为准，并且要保持一致。 (3) 不在同一控制箱内或不是同一块配电屏上的各电气元件之间的连接，必须通过接线端子板进行连接。同一控制箱内的各控制元件之间可以直接连接。安装接线图上所表示的电气连接，一般不表示实际走线的途径，施工时由操作者根据实际情况选择最佳走线方式。
第2章电气控制线路基础图2-1 电气原理图示例
第2章电气控制线路基础图2-1 电气原理图示例
第2章电气控制线路基础
(1) 电气原理图一般分为主电路和辅助电路。主电路是从电源到电动机或线路末端的电路，是强电流通过的部分，画在原理图的左侧或上面。辅助电路是通过小电流的电路，一般是由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触头等组成的控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，画在原理图的右侧。复杂的系统则分图绘制。

电气控制与PLC技术 ppt课件

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1.2 刀开关与自动开关
1.2.1 刀开关
刀开关又称闸刀开关，是结构最简单、应用最广泛的一种手控电器。刀开关在低压电路中用于不频繁地接通和分断电路，或用于隔离电路与电源，故又称“隔离开关”。
1.刀开关的结构和工作原理
刀开关由绝缘底板、静插座、手柄、触刀和铰链支座等组成。如
图1-5所示为其结构简图。
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6
❖ 2 触头系统
触头是电器的执行机构，在衔铁的带动下起接通和分断电路的作用。
由于铜具有良好的导电、导热性能，触头通常用铜制成。铜质表面容易产生氧化膜，使触头的接触电阻增大，从而使触头的损耗也增大。有些小容量电器的触头采用银质材料，与铜质触头相比，银质触头除具有更好地导电、导热性能外，触头的氧化膜电阻率与纯银相比相差无几，而且氧化膜的生成温度很高，所以，银质触头的接触电阻较小，而且较稳定。
❖ (1)机械灭弧通过机械装置将电弧迅速拉长。 ❖ (2)磁吹灭弧在一个与触头串联的磁吹线圈产生的磁场作用下，电弧受
电磁力的作用而拉长，被吹入由固体介质构成的灭弧罩内，与固体介质相接触，电弧被冷却而熄灭。 ❖ (3)窄缝(纵缝)灭弧法在电弧所形成的磁场电动力的作用下，可使电弧拉长并进入灭弧罩的窄(纵)缝中，几条纵缝可将电弧分割成数段且与固体介质相接触，电弧便迅速熄灭。 ❖ (4)栅片灭弧法当触头分开时，产生的电弧在电动力的作用下被推入一组金属栅片中而被分割成数段，彼此绝缘的金属栅片的每一片都相当于一个电极，因而就有许多个阴阳极压降。对交流电弧来说，近阴极处，在电弧过零时就会出现一个150~250V的介质强度，使电弧无法继续维持而熄灭。由于栅片灭弧效应在交流时要比直流时强得多，所以交流电器常常采用栅片灭弧。

现代电气控制及PLC应用技术(第三版)复习材料 ppt课件

④ 每个器件及它们的部件都需用一确定的图形符号表示，且每个器件有一个文字符号。属于同一个器件的各个部件采用同一文字符号表示；
⑤ 同一器件的不同部件，无论在电路图中的位置，均采用同一文字符号标记；
⑥ 一个完整的电路图至少应包括主电路、辅助电路、材料表三个基本组成部分；
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2.1 电气控制线路图的图形、符号及绘制原则
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2.2 基本电气控制线路
综述 1.设备设施可为人们提供各种产品、必需品或各种
方便的机械装置。
间接控制、灵活性
2.设备的构成机、电、气(液)及其组合。最好、易于自动化
3.设备工作状态直为接控满制足、灵用活性户差要、求直稍、接强产控于制机品、控工灵、活艺性等，设备所具备的运行功不能适于：复启杂控动制、调速、延时、制动等等。
压保护功能。
特点：操作安全，分断能力较高。分类：框架式（万能式）和塑壳式（装置式）结构：触点系统、灭弧装置、各种脱扣器。
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小结
一、本章主要内容为低压电器的基本知识；二、熟悉主要低压电器的结构、掌握它们的
工作原理；三、主要低压电器：
接触器、中间继电器、热继电器、低压断路器、行程开关等；四、掌握主要低压电器的电气符号。
⑨ 原理图中应标出下列数据：
ⅰ 各个电源电路的电压值、极性或频率及相数; ⅱ 某些元件的特性(电阻、电容的量值等); ⅲ 万能转换开关等类似器件的触点通断表；
⑩ 图中的全部电机、电器元件的型号、文字符号、用途、数量、技术数据，均应统计列表，并绘制在电路图中。
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2.1 电气控制线路图的图形、符号及绘制原则
列进行； ⅱ辅助电路标记沿前向通道信号流的方向，以自然递增数

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第2章
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
07.08.2020
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电气控制与PLC
第2章
2.1 电气控制线路的绘制
电气控制线路是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等组成的控制线路，其作用是实现对电力拖动系统的启动、反向、制动和调速等运行性能的控制。为了表示电气控制线路的组成、工作原理及安装、调试、维修等技术要求，需要用统一的工程语言，即用工程图的形式表示，这种图就是电气控制系统图。
电气控制与PLC
第2章
第2章电气控制系统的基本电路
2.1 电气控制线路的绘制 2.2 三相异步电动机的控制电路 2.3 生产机械的电气控制系统
2.3.1 C650型卧式车床电气控制电路 2.3.2 Z3040型摇臂钻床电气控制电路
07.08.2020
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电气控制与PLC
常用图形、文字符号见表2.1示（P27）
07.08.2020
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电气控制与PLC
第2章
2.1.2 电气原理图用图形符号和文字符号表示电路各电气元件中导电部件的联接关系和工作原理的图。
1.绘制原则（1）电气原理图中电气元件图形符号、文字符号及标号必须采用最新国家标准。（2）电器元件展开图画法：同一电器元件的各导电部件（如线圈和触点）按电路联接关系画出，用同一文字符号标明。（3）电器元件触头画法：均按“平常”状态绘出。对于接触器、继电器的触点按吸引线圈不通电状态画出，控制器手柄按趋于零位时的状态画出，按钮、行程开关触点按不受外力作用时的状态画出等。
有相应触头所在图中位置的检索代号，检索代号用图面区域号表示。其中左栏为常开触头所在区号，右栏为常闭触头所在区数字。
07.08.2020
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电气控制与PLC
第2章
07.08.2020
接触器 KM触点的索引
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电气控制与PLC
第2章
常用的电气控制系统图有电气原理图、电气布置图与电气安装接线图。
07.08.2020
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电气控制与PLC
第2章
2.1.1 常用电气图形符号和文字符号
1.电气控制系统图中的图形符号图形符号通常是指用于图样或其他文件表示一个设备或概念的图形、标记或字符。图形符号由符号要素、一般符号及限定符号构成。 2.电气控制系统图中的文字符号电气图中的文字符号是用于标明电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特征的，可在电气设备、装置和元器件上使用，以表示电气设备、装置和元器件种类的字母代码和功能字母代码。电气技术中的文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两种。
07.08.2020
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电气控制与PLC
第2章
（4）原理图上应标出各个电源电路的相关参数、元件操作
方式和功能等。
（5）分为主电路和辅助电路。 ➢主电路：从电源到电动机的电路，用粗实线绘在图面左侧或上方； ➢辅助电路：包括控制电路、照明电路、信号电路、保护电路等，用细实线绘在图面右侧或下方。
07.08.2020
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电气控制与PLC
第2章
3.接线端子标记我国电气设备有关标准：GB/T4728—1996~2000《电
气简图用图形符号》、GB/T6988.1~4—2002《电气技术文件的编制》、GB/T6988.6—1993“控制系统功能图表的绘制”、GB/T7159—1987《电气技术中的文字符号制定通则》、GB/T6988—1997“电气制图”要求。
07.08.2020
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电气控制与PLC
第2章
2. 电气原理图图面区域的划分在原理图上方将图分成若干图区域，并表明了每一区域电
路的用途与作用。原理图下方的1、2、3、…数字是图区编号，它是为便于检索电气线路、方便阅读分析而设置的。
3．接触器、继电器触头位置的检索电气原理图中，在接触器、继电器电磁线圈第一张上一张幻灯片下一张幻灯片
电气控制与PLC
第2章
（6）主电路标号：文字符号和数字组成。文字符号标明主电路中元件或线路的主要特征，数字标号区别电路不同线段。（7）控制电路标号：由三位或三位以下数字组成。交流电路以主要压降元件（如线圈）为分界，横排时，左侧用奇数，右侧用偶数；竖排时，上面用奇数，下面用偶数。直流电路电源正极按奇数标号，负极按偶数标号。
07.08.2020
图2-1 CW6132车床电气原理图
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电气控制与PLC
第2章
2.1.3 电气安装图
电气安装图用来表示电气控制系统中各电气元件的实际安装位置和接线情况。
1. 电器元件位置图
用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。
07.08.2020
图2-1 三相异步电动机启动、停止控制线路
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电气控制与PLC
第2章
（8）在原理图中，无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般应按动作顺序和信号流从上到下、从左到右依次排列，可水平布置或者垂直布置，并尽可能减少线条和避免线条交叉。（9）为了便于检索电气电路，方便阅读和分析，在原理图的上方或右方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与作用。（10）在电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点之间的从属关系要加以说明，即在原理图中相应线圈的下方，给出触点的文字符号，并在其下注明相应触点的索引代号。（11）电气原理图绘制要布局合理、层次分明、排列均匀、图面清晰、便于读图。
电器元件的布置应注意以下几方面：
1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。
07.08.2020
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