电气控制与PLC原理

电气控制与plc原理及应用电气控制与PLC原理及应用电气控制是指通过使用电力来控制机械运动和工业过程的过程。

在现代工业中，电气控制系统被广泛应用于各种自动化设备中，其中PLC（可编程逻辑控制器）是最常见和重要的控制设备之一。

本文将介绍电气控制与PLC的基本原理以及在工业中的应用。

一、电气控制的基本原理电气控制是通过使用电力来控制机械设备的运动和工业过程的过程。

它包括使用电流、电压和电阻等电学元件来控制电机、阀门和其他执行器的运动。

电气控制系统通常由以下几个基本组成部分组成：1. 电源：提供电能给电气控制系统。

2. 控制器：接收输入信号并产生输出信号，以控制执行器的运动。

3. 传感器：接收来自被控制对象的信息，并将其转换为电信号，以供控制器使用。

4. 执行器：根据控制器的输出信号来执行相应的动作，如驱动电机转动、开关阀门等。

二、PLC的基本原理PLC是一种专门用于工业自动化控制的可编程控制器。

它具有高可靠性、灵活性和可编程性的特点，广泛应用于各种自动化设备中。

PLC的基本原理是通过接收输入信号、进行逻辑运算、产生输出信号来控制机械设备的运动。

PLC通常由以下几个主要组成部分组成：1. 中央处理器（CPU）：负责执行用户编写的程序，并控制输入输出模块之间的数据交换。

2. 输入模块：接收来自传感器的信号，并将其转换为数字信号，供CPU使用。

3. 输出模块：根据CPU的控制信号，将数字信号转换为控制信号，控制执行器的运动。

4. 编程设备：用于编写、修改和下载PLC程序的设备，如编程器、计算机等。

三、PLC在工业中的应用PLC在工业中的应用非常广泛，涵盖了各个行业和领域。

以下是一些常见的应用领域：1. 制造业：PLC广泛应用于制造业中的生产线自动化控制。

它可以控制机械设备的运动、监测生产过程中的参数，并实现自动化生产。

2. 汽车工业：PLC被广泛应用于汽车工业中的生产线控制。

它可以控制汽车装配线上的机器人、传送带和其他设备，实现自动化生产。

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第二节：PLC主要部件功能
一、CPU 通用微处理器 单片微处理器 位片式微处理器
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二、存储器
系统程序存储器 用户程序存储器 数据表存储器 (I/O映像存储器) 高速暂存储器
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PLC的I/O部分，因用户的需求不同有各种不同的组合方式
开关量I/O模块 模拟量I/O模块 数字量I/O模块 高速计数模块 精确定时模块 快速响应模块
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参考书目：
5. 可编程序控制器原理及程序设计 崔亚军 等编 电子工业出版社
2. 电器控制 李 仁 主编 机械工业出版社
1. 现代电气控制技术 郑 萍 主编 重庆大学出版社
3. 可编程序控制器应用技术 廖常初 等编 重庆大学出版社
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ *
八． 成本低、水平高
PLC功能强大，使得控制系统的费用大量降低。 PLC具有易修改性、高可靠性、易扩展性、易维护性，降低了日常运行的检修、维修工作量。 PLC安装调试方便，开发、调试周期短，从而降低了设计、开发、安装、调试的工作量。 PLC靠软件编程实现控制功能，硬件及其备件均具有通用性，也减少了采购的时间和费用。 体积小、功能强，所以占地少、耗电小，每年节省的电费就可将投资收回。 PLC是一种专用工控计算机，实现了智能控制，从而使得控制水平上了新台阶，并且具有联网功能，很易构成综合控制系统。
*
GE公司公开招标的十大指标：
①. 编程简单，可在现场改程序； ②. 维护方便，最好是插件式 ； ③. 可靠性高于继电器控制柜； ④. 体积小于继电器控制柜； ⑤. 成本低于继电器控制柜；
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⑥. 可将数据直接输入计算机 ； ⑦. 输入可以是市电(AC110v)； ⑧. 控制程序容量 ≥ 4KB； ⑨. 输出可驱动市电2A以下的负荷， 能直接驱动电磁阀 ； ⑩. 扩展时，原有的系统仅作少许更改。

可编程控制器实验指导书（实验不分先后顺序，每位老师可根据实际情况选择。

）实验一可编程控制器基本指令编程练习一、实验目的熟悉PLC实验装置，西门子编程控制器S7-200、S7-1200系列的外部接线方法,了解编程软件STEP7 V4.0 SP9及STEP7 TIA(博途)的编程环境，软件的使用方法。

掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。

完成与或非功能的实验,在基本指令的编程练习单元完成本实验。

二、实验说明首先应根据参考程序，判断Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4的输出状态，在拨动输入开关I0.1、I0.3，观察输出指示灯Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4是否符合与、或、非逻辑的正确结果。

三、实验步骤1、输入输出接线。

2、打开主机电源将程序下载到主机中。

3、启动并运行程序观察实验现象。

四、梯形图参考程序程序见具体软件包。

五、实验报告1、学习基本指令的编程。

2、实现基本的点动和自锁的逻辑关系控制。

3、将梯形图绘制到实验报告上。

1可编程控制器实验指导书2实验二 舞台灯光的模拟控制一、实验目的用PLC 二、实验内容1.控制要求L1、L2、L9→L1、L5、L8→L1、L4、L7→L1、L3、L6→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L6→L1、L3、L7→L1、L4、L8→L1、L5、L9→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L9→L1、L5、L8……循环下去。

方式一、1200主机接线方式：可编程控制器实验指导书3 L7 Q0.6 L8 Q0.7 L9 Q1.02、舞台灯光的模拟控制接线图如下图所示：3．实验步骤（1）按照电气原理图把实验接线接好，确认无接线错误。

（2）将实验程序下载到PLC中，运行PLC。

（3）按下SB1启动程序，观察实验运行现象。

（4）按下SB2停止实验。

三、舞台灯光部分控制梯形图程序见具体软件包。

四、实验报告1、学习基本指令的编程。

10点
10点
点
态
一般状态 S20～S127， S20～S999， S20～S499， 用于SFC的中间
108点
980点
480点
状态
掉电保持 S0～S127， S0～S999， S500～S899， 用于保持停电前
状态
128点
1000点
400点
状态
信号报警 状态
-----
-----
S900～S999， 用作报警元件 100点
FNC120～FNC129[浮点运算2] FNC130～FNC139[浮点运算3] FNC140～FNC149[数据处理2] FNC150～FNC159[定位] FNC160～FNC169[时钟运算] FNC170～FNC179[格雷码变换] FNC220～FNC249[触点比较指令]
•
• [S﹒]叫做源操作数，其内容不随指令执行而变
2.7 PLC工作原理
• 1. 循环扫描 • PLC有运行（RUN）与停止（STOP）两种基本的
工作模式。
• PLC采用循环扫描工作方式，这个工作过程一般包
括五个阶段：内部处理、与编程器等的通信处理、 输入扫描、用户程序执行、输出处理，其工作过 程如图2.7所示。
• 图2.7中当PLC方式开关置于RUN（运行）时，执
Q0.0
CPU 212
RUN
I0.1
Q0.1
STOP
I0.2
Q0.2
I0.3
Q0.3
I0.4
Q0.4
I0.5
Q0.5
I0.6
I0.7
SIMATIC
S7-200
ATIC PG SIMATIC PC
SIEMENS PG 740

电气控制和PLC的原理和应用1. 电气控制的原理•电气控制是指利用电气信号来控制设备或系统的运行。

其原理主要基于以下几个方面：–电路原理：电气控制是通过电路来实现的，通常包括开关、继电器、接触器、变压器等器件的组合连接。

–信号传输：电气控制信号通过导线或电缆传输，通过合适的连接方式将不同设备、传感器或执行器连接在一起。

–逻辑控制：利用逻辑电路来处理和判断输入信号，并产生相应的输出信号，实现对设备或系统的控制。

2. PLC的原理•PLC（可编程逻辑控制器）是一种电气控制设备，其原理基于以下几个方面：–输入/输出：PLC通过输入模块接收外部信号，通过输出模块发送控制信号给设备或系统。

–中央处理器：PLC内部有一台中央处理器（CPU），负责处理输入信号、处理逻辑和控制输出信号。

–存储器：PLC内部有存储器，用于存储程序和数据，程序可以通过编程软件进行编写和修改。

–通讯接口：PLC可以通过通信接口与其他设备或系统进行数据交换和通讯。

3. 电气控制和PLC的应用•电气控制和PLC在工业自动化领域有广泛应用，下面列举了一些常见的应用场景：1.自动化生产线控制–将不同设备和工作站连接起来，通过PLC进行控制和协调，实现整条生产线的自动化运行。

–可以通过传感器来监测生产状态和产品质量，根据需要进行自动调整和控制。

2.工业机械控制–电气控制和PLC可以应用于各种工业机械设备，如机床、搬运设备、包装机器等。

–可以通过PLC实现对机器运行状态的监控和控制，包括速度、压力、温度等参数的调节。

3.智能建筑控制–电气控制和PLC可以应用于智能建筑系统，如楼宇自动化、照明控制、空调控制等。

–可以通过PLC实现对建筑设备的集中控制和监测，提高能源利用效率和系统运行稳定性。

4.环境控制系统–电气控制和PLC可以应用于环境控制系统，如污水处理、水处理、空气处理等。

–可以通过PLC实现对水泵、风机、阀门等设备的控制和调节，实现对环境参数的监测和控制。

第8章 PLC控制系统设计
(3) 系统实施。系统实施包括以下两方面： ① 根据图纸进行继电器系统、控制柜(台)等硬件实施及 现场施工。 ② PLC应用程序及应用软件组态的实现。
第8章 PLC控制系统设计
(4) 联机调试。联机调试是最后的调试阶段。把PLC安装 在控制现场，控制程序按功能分成几部分进行调试。为安全起 见，先连接控制电路的输入、输出及相应电源，在确保传感器、 执行器和硬接线，以及PLC的外部接线图和梯形图程序设计等 方面的问题都解决后，再接通主电路电源，进行总体调试。
③ 对PLC的I/O信号进行定义。画出PLC的I/O点与输入/输 出设备的连接图或对应关系表。
第8章 PLC控制系统设计
④ 电气设计(硬件设计)，包括继电器控制部分和PLC控制 部分的电气控制原理图、控制柜和操作面板电器布置图及安装 接线图、控制系统各部分的电气互连图。
⑤ 供电系统和接地系统设计，系统可靠性设计。 ⑥ PLC应用程序及上位组态软件的设计。
2．模拟量I/O 模拟量I/O接口是用来传输传感器产生的信号的。这些接 口能测量流量、温度和压力等模拟量的数值，并用于控制电压 或电流输出设备。 3．特殊功能I/O 在选择一台PLC时，用户可能会面临需要一些特殊类型且 不能用标准I/O实现(如快速输入、频率等)的情况。
第8章 PLC控制系统设计
4．智能型I/O 当前，PLC的生产厂家相继推出了一些智能型的I/O模块。 所谓智能型I/O模块，就是本身带有处理器，对输入/输出信号 可作预先规定的处理，再将处理结果送入CPU或直接输出，这 样可提高PLC的处理速度和节省存储器的容量。
第8章 PLC控制系统设计 图8-2 双通道I/O 配置的冗余系统
第8章 PLC控制系统设计

《电气控制与PLC》教案第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、原理和分类。

解释电气控制系统的组成和作用。

1.2 低压电器介绍低压电器的分类和功能。

讲解常用低压电器的结构和工作原理。

1.3 电气控制线路分析简单的电气控制线路实例。

介绍电气控制线路的设计方法和步骤。

第二章：可编程逻辑控制器（PLC）基础2.1 PLC概述介绍PLC的定义、功能和应用领域。

解释PLC的工作原理和基本结构。

2.2 PLC编程语言介绍PLC编程语言的种类和特点。

讲解PLC编程的基本规则和方法。

2.3 PLC的硬件组成介绍PLC的硬件组成部分及其功能。

讲解PLC的输入输出接口和通信接口。

第三章：PLC编程与应用3.1 基本指令讲解PLC基本指令的功能和用法。

通过实例讲解基本指令的应用。

3.2 功能指令介绍PLC功能指令的分类和功能。

讲解常用功能指令的用法和应用。

3.3 PLC控制系统设计介绍PLC控制系统设计的基本原则和方法。

通过实例讲解PLC控制系统的设计过程。

第四章：电气控制与PLC在工业应用案例分析4.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制电路的工作原理。

讲解如何使用PLC实现电动机的控制。

4.2 案例二：conveyor传送带的控制分析conveyor传送带控制电路的工作原理。

讲解如何使用PLC实现conveyor传送带的控制。

第五章：PLC的故障诊断与维护5.1 PLC故障诊断方法介绍PLC故障诊断的基本方法和技巧。

讲解如何进行PLC故障诊断和排除。

5.2 PLC的维护与保养介绍PLC的维护保养内容和注意事项。

讲解PLC的日常维护和故障预防措施。

第六章：PLC在工业自动化中的应用案例6.1 案例三：温度控制系统的应用分析温度控制系统的工作原理和需求。

讲解如何使用PLC实现温度控制系统的自动化控制。

6.2 案例四：液体自动控制系统中的应用分析液体自动控制系统的工作原理和需求。

讲解如何使用PLC实现液体自动控制系统的控制。

案例丨S7-1200PLC的HSC应用实例高速计数器寻址CPU 将每个高速计数器的测量值，存储在输入过程映像区内，数据类型为32 位双整型有符号数，用户可以在设备组态中修改这些存储地址，在程序中可直接访问这些地址，但由于过程映像区受扫描周期影响，读取到的值并不是当前时刻的实际值，在一个扫描周期内，此数值不会发生变化，但计数器中的实际值有可能会在一个周期内变化，用户无法读到此变化。

用户可通过读取外设地址的方式，读取到当前时刻的实际值。

以ID1000 为例，其外设地址为“ID1000：P”。

表1. 所示为高速计数器寻址列表。

表1.高速计数器寻址中断功能S7-1200 在高速计数器中提供了中断功能，用以处理某些特定条件下触发的程序共有3 种中断事件：1、当前值等于预置值2、使用外部信号复位3、带有外部方向控制时，计数方向发生改变频率测量S7-1200 除了提供计数功能外，还提供了频率测量功能，有 3 种不同的频率测量周期：1.0 秒，0.1 秒和0.01 秒。

频率测量周期是这样定义的：计算并返回新的频率值的时间间隔。

返回的频率值为上一个测量周期中所有测量值的平均，无论测量周期如何选择，测量出的频率值总是以Hz (每秒脉冲数)为单位。

高速计数器指令块高速计数器指令块，需要使用指定背景数据块用于存储参数，如图１所示。

图1.高速计数器指令块表2.高速计数器参数说明表3.STATUS 错误代码假设在旋转机械上有单相增量编码器作为反馈，接入到S7-1200 CPU,要求在计数25个脉冲时，计数器复位，置位M0.5，并设定新预置值为50个脉冲，当计满50个脉冲后复位M0.5，并将预置值再设为25，周而复始执行此功能。

针对此应用，选择CPU 1214C，高速计数器为：HSC1。

模式为：单相计数，内部方向控制，无外部复位。

据此，脉冲输入应接入I0.0，使用HSC1的预置值中断（CV=RV）功能实现此应用。

组态步骤先在设备与组态中，选择CPU，单击属性，激活高速计数器，并设置相关参数。

第1章习题答案1.1 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。

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，可在电器设备、装置和元器件上或其近旁使用，是用以表明电器设备、装置和元器件种类的字母代码和功能字母代码。

图形符号由符号要素、限定符号、一般符号以及常用的非电气操作控制的动作（如机械控制符号等），根据不同的具体器件情况构成。

文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。

1.2 电气原理图是说明电气设备工作原理的线路图。

表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置。

电气互连图是用来表明电气设备各单元之间的接线关系的。

电气原理图中不考虑电气元件的实际安装位置和实际连线情况，只是把各元件按接线顺序用符号展开在平面图上，用直线将各元件连接起来。

电气设备安装图提供电气设备各个单元的布局和安装工作所需数据的图样。

电气互连图一般不包括单元内部的连接，着重表明电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接。

1.3 接触器主触点被卡住、触点熔焊在一起可能引起动铁心不能释放。

应立即切断电源。

1.4 中间继电器触点因为通过控制电路的电流容量较小，所以不需加装灭弧装置。

当被控电动机启动电流小于中间继电器触点的额定电流时。

1.5 电动机启动时的启动电流很大，启动时热继电器不会动作。

因为电动机启动时间短，热继电器来不及动作。

1.6 JS7－A型时间继电器电磁机构翻转180°安装后，通电延时型可以改换成断电延时型，那么这种时间继电器就具有四种类型的触点：延时闭合动合触点；延时断开动断触点；延时断开动合触点；延时闭合动断触点。

1.7 按钮互锁正、反转控制线路存在的主要问题是容易产生短路事故。

电动机正转接触器主触点因弹簧老化或剩磁的原因而延迟释放时，或者被卡住而不能释放时，如按下反转按钮，则反转接触器又得电使其主触点闭合，电源会在主电路短路。

1.10 正转和反转。

2．运动控制 越来越多的生产设备对定位机构提出了位置、速度和轨迹 控制的要求，针对这一需求，PLC产品都有专门的运动控制模 块，可以实现单轴/双轴/多轴的位置、速度控制和轨迹规划， 将运动控制和顺序控制有机地结合起来，从而将PLC的应用领 域拓展到许多精密机械加工、生产制造设备的控制中。
第5章 可编程控制器概述
第5章 可编程控制器概述
(5) 定时与计数功能不同。继电接触器控制系统采用的定 时器体积大、精度低、调整困难，一般不具备计数功能；PLC 则有大量的软定时器和计数器，精度高、范围宽、调整 方便。
(6) 设计与调试方式不同。继电接触器系统设计方法有限， 对于复杂继电接触器系统缺少通用的解决办法，设计完成的线 路硬件元件和连线众多，施工工作量大，调试过程中发现问题 所需修改周期长。
3．闭环过程控制 目前，PLC都具有模拟量输入/输出功能及PID控制功能， 可以对温度、压力、流量等模拟量实现闭环控制。解决方案也 非常灵活，既可以采用软件PID指令实现控制功能，也可以采 用硬件PID模块，后者通过增加硬件成本减轻了软件设计工作 量，实时性好，更适合对象比较复杂的生产设备。
第5章 可编程控制器概述
另外，在数字量I/O点数、模拟量I/O点数及各类模块的数 量上都朝着大容量发展，如西门子S7-400可扩展到32 KB DI/DO。由于控制系统规模上去了，用户程序量必然也会增加， 所以PLC大型化也包含存储容量的增加。
第5章 可编程控制器概述
2．微型化、多功能化趋势 大型化是为了拓展PLC的应用领域，而在PLC的强项——小 型设备的控制上，则需要在降低成本、提高速度、改善结构方 面作出努力。微型化、多功能化可以使控制系统体积减小、成 本下降、结构趋于模块化，配置灵活，易于改造。目前，超小 型PLC的I/O点数少则几个，多则数百个，甚至个别的超小型 PLC可以扩展到上千个。如此规模即便是复杂对象也能胜任。

X0
M1
Y1
X1
X2
M2
Y2
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M3
Y3
X4
选择分支
M4
Y4
X5
M5
M6
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X7
M8
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X10
选择合并
选择序列的分支编程方式 选择序列的合并编程方式
M8
X10 M1 M2
M0
M8002
Y0
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M0
X0
M1
M0
X2
M2
M1
X1
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M3
M3
M1
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M3
M2
Y2
M4
M3
Y3
3) 并行序列的编程方式
2) 选择序列的编程方式
选择序列的分支编程方式 选择序列的合并编程方式
3) 并行序列的编程方式
并行序列的分支编程方式 并行序列的合并编程方式
M8002
M0
Y0
X0
M1
Y1
X1
M3
Y3

M8
Y10
X10
X2
M2
Y2
X3
M6
Y6
X6
M7
2) 选择序列的编程方式
M8002
M0
Y0
4) ‘小闭环’问题
M2
X3
X2
M3 X4
M4
T0
M10
T0
X3
M2 X2
M3
X4 M4
M2
X2 M2 M4
M3
M3
2. 使用起保停电路的编程方式
1) 单序列的编程方式
液体A Y0

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.b 250A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、工作触头与气室三部分组成,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与断相保护,以防止电动机过热而烧毁的保护电器.l. 热继电器的结构与工作原理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1.2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,同时有许多电动机与其他用电设备自行起动也会引起不允许的过电流与瞬间网络电压下降.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,与时切断电源,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与反接制动接触器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与反接制动接触器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与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注意小容量与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.3 PLC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4 PLC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.电气控制与PLC课程总结__B120204__B12020303__王贵斌。

PLC电气控制技术PLC电气控制技术是应用于各种工业自动化领域的高端控制技术。

在现代工业生产中，PLC技术已经成为了控制和监控的主要方式。

本文将重点介绍PLC控制技术的原理、构成以及应用。

一、PLC控制技术的原理PLC即Programmable Logic Controller，即可编程控制器。

其原理是基于传统的模拟控制技术和数字电路设计的结合。

PLC 的核心是中央处理器（CPU），它通过输入端口、输出端口和I/O接口与外部设备进行数据交换和控制信号的传输。

PLC的控制程序通过PLC的编程语言编写，这些语言包括梯形图、指令表和函数块图。

这些语言具有非常强的灵活性和逻辑性，可以实现各种复杂的逻辑运算。

同时，PLC还可以进行多任务处理，使得多个程序同时运行成为可能，提高了控制系统的处理能力。

二、PLC控制技术的构成PLC控制技术的构成主要由以下几个部分组成：1、中央处理器（CPU）中央处理器（CPU）是PLC的核心，控制程序和数据都在其中运行。

CPU通常包括一个微处理器、存储器、时钟和输入/输出口。

CPU是接收输入信号、处理控制程序、发出输出信号的中心部件。

2、输入/输出模块（I/O模块）输入输出模块是将外部信号转化成PLC可以处理的数字信号，或将PLC输出的数字信号转化成可以控制的外部信号的设备。

输入模块接收外部设备的输入信号，输出模块向外部设备传输出信号。

I/O模块可以是数字型的、模拟型的，甚至是专门用于特定设备的模块。

3、内存内存是存储PLC控制程序和数据的地方。

常用的内存包括RAM（随机存储器）和ROM（只读存储器）。

ROM中存储的是程序和数据，一旦存储进去就不能再更改；RAM可以读取和写入数据，读取的数据通常是I/O模块中的数据。

4、通信模块通信模块是可选的组成部分。

通过通信模块，PLC可以连接到其他PLC或者计算机，从而实现网络控制。

可以通过网络模块来实现PLC的网络化，以便进行远程监控和控制。

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电工技术（电工学Ⅰ） 第8章 电气控制与PLC的基础知识
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8.1.1 常用低压控制电器中的输入设备
按下按钮帽时，动断触点分断（常闭触头断开），动 合触点接通（常开触头闭合）。放开按钮帽时，在弹簧的 作用下，动触点复位（恢复到常态）。
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8.1.2 常用低压控制电器中的输出设备
（4）接触器选择的基本原则 1）接触器极数和电流种类的确定； 2）根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接 触器； 3）根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级； 4） 根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触 器的额定电压； 5）接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定； 6）接触器触头数和种类应满足主电路和控制电路的要求。
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8.1.1 常用低压控制电器中的输入设备
２. 刀开关（QS） 刀开关是低压配电中应用最广的电器，主要用来隔离
电源。它的结构简单，主要由刀片（动触头）和刀座（静 触头）组成。在电流不大的线路里可以直接用它接通和断 开电源，适合额定电压在交流380V或直流440V以下、额 定电流1500A以下的场合。
第8章 电气控制与PLC的基础知识
§8.1 常用低压控制电器 §8.2 继电-接触器控制系统的基本电路 §8.3 可编程序控制器的原理及应用
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电工技术（电工学Ⅰ） 第8章 电气控制与PLC的基础知识
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§8.1 常用低压控制电器
继电-接触控制系统即电气控制系统，按其功能可 分为四个部分：输入设备、输出设备、保护设备、继电 -接触控制线路和被控生产机械或生产过程。

第7章 可编程控制器程序设计方法
7.3 顺序控制梯形图编程技术
7.3.1 使用启-保-停电路的编程方式 1．单序列的编程方式 图7-9左边的单序列结构的基本单元由三步Mi-1、Mi、Mi+1
组成，下面分析步Mi的启动电路和停止电路。
第7章 可编程控制器程序设计方法 图7-9 启-保-停电路单序列编程结构
第7章 可编程控制器程序设计方法
7.2.1 顺序控制设计法概念 顺序控制设计法是按照特定设计规则设计PLC程序的。程
序中使用的编程元件一般为状态寄存器S或辅助继电器M。其实 质是在输入信号与输出信号之间增加中间编程元件，用以代表 生产工艺中的各个阶段。
第7章 可编程控制器程序设计方法
顺序功能图(Sequence Function Chart)也称功能表图， 是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，是顺序 控制设计法基本思想的图形化表示。它起源于法国TE公司的 GRAFCET，并被IEC在1994年公布的可编程控制器标准IEC 61131中确定为可编程控制器的首选编程语言。
第7章 可编程控制器程序设计方法
4．循环和子步 循环结构实质上就是选择序列的变形，如图7-8(a)左图中， 若步4为活动步，且转换条件f为真，则步2成为活动步，从而 构成了步2、3、4的循环运行，在循环分支中也可以有步及相 应的动作，如图7-8(a)中右图的结构。 子步的概念类似于计算机高级语言编程中的子程序。如图 7-8(b)所示，使用子步便于描述系统的总体结构，在制定软件 方案时非常有意义，利于问题分解，逐一解决。
(5) 进行离线调试，利用PLC开发系统提供的编程环境， 根据被控设备的生产工艺运行程序，检查是否满足要求并进行 修改。
第7章 可编程控制器程序设计方法

1、控制直流电动机时的选用 2、控制直流电磁铁时的选用
二、电磁式控制继电器的选用
（一）类型的选用 （二）使用环境的选用
（三）使用类别的选用
第四章
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第四章
三、控制变压器的选用 选择控制变压器的原则：
1）一、二次侧应与电源、控制电路等电压相符 2）控制变压器二次侧的电磁器件起动时能可靠吸合 3）温升不应超过允许温升
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第四章
4、列写中间记忆元件开关逻辑函数式及执行元件动 作逻辑函数式，进而画出相应的电路结构图。
5、对画出的电路进行检查、化简和完善。
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第四章
三、电气控制原理图设计中的一般要求
电气控制原理图设计应满足以下要求： 1．电气控制电路满足生产工艺要求
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三、电气接线图的绘制
第四章 昆明学院
★ 接线安装常用配线方式：板前、板后、行线槽 。
★ 接线图绘图步骤：
①在原理图中标明线号
②画出安装位置示意图
③画出各电器元件（用虚线框住）及外接的端子等
④进行布线连接
⑤新增线号或端子，应补充画出并标明代号。
4）控制变压器容量近似计算公式：
S≥0.6∑S1+0.25 ∑S2+0.125 ∑KS3
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第四章
第五节 电气控制工艺设计
一、电气设备总体配置设计 二、元件布置图的设计 三、电气部件接线图的绘制 四、电气箱及非标准零件图的设计 五、各类元器件及材料清单的汇总 六、编写设计说明书及使用说明书