電氣控制與PLC知識點

第 一 節(jié) 低 壓 電 器 概 述一、電器：高壓電器：低壓電器：二、低壓電器的分類1．按用途方式1）低壓配電電器低壓配電電器主要用于低壓供電系統(tǒng)。分斷能力強、限流效果好，動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性能好。刀開關(guān)、自動開關(guān)、隔離開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。2）低壓控制電器低壓控制電器主要用于電力拖動控制系統(tǒng)。有一定的通斷能力、操作頻率高，電氣和機械壽命長。接觸器、繼電器、控制器等。3）低壓主令器用于發(fā)送控制指令的電器。操作頻率高，抗沖擊，電氣和機械壽命長。按鈕、主令開關(guān)、行程開關(guān)、萬能開關(guān)等。4）低壓保護電器熔斷器、熱繼電器、電壓繼電器、電流繼電器等。2．按操作方式1）手動電器：刀開關(guān)、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)2）自動電器：低壓斷路器、接觸器、繼電器三、電磁式電器組成1.電磁機構(gòu)組成：鐵芯，銜鐵，線圈原理：線圈通入電流，產(chǎn)生磁場，經(jīng)鐵芯、銜鐵和氣隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。總結(jié)：

a.銜鐵動作與否取決于線圈兩端的電壓。b.直流電磁機構(gòu)的銜鐵動作不改變線圈電流。c.交流電磁機構(gòu)的銜鐵動作改變線圈電流。U

型電磁鐵：6～7

倍E

型電磁鐵：10～15

倍銜鐵卡住不能吸合，或者頻繁動作，交流電壓線圈可能燒毀。對于可靠性要求高，或頻繁動作的控制系統(tǒng)采用直流電磁機構(gòu)，而不采用交流電磁機構(gòu)。2.觸點系統(tǒng)1)觸點（執(zhí)行元件）作用：分斷和接通電路的作用。2)觸點接觸形式：點接觸、

線接觸、面接觸3．滅弧裝置 滅弧措施： 降低電弧溫度和電場強度電弧電流愈大，吹弧能力也越強。滅弧柵

（常用作交流滅弧裝置）滅弧罩

采用一個用陶土和石棉水泥做的耐高溫的滅弧罩，用以降溫和隔弧。電動力吹弧第二節(jié) 接觸器一、交流接觸器1．結(jié)構(gòu)觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭常開觸頭（動合觸頭）常閉觸頭（動斷觸頭）電磁系統(tǒng)：動、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅弧2．工作原理

：線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復常態(tài)。為防止鐵心振動，需加短路環(huán)。二、直流接觸器用途：遠距離通斷直流電路或控制直流電動機的頻繁起停。結(jié)構(gòu)：電磁機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置。工作原理：與交流接觸器基本相同。交流接觸器與直流接觸器的區(qū)別交流接觸器： 鐵心用硅鋼片沖壓而成，減少鐵損；線圈繞在骨架上，短而粗的圓筒狀，便于散熱；鐵心端面上安裝銅制短路環(huán)，防止震動和噪聲；常用滅弧罩和滅弧柵；直流接觸器： 鐵心不發(fā)熱，用整塊鋼制成；線圈散熱：長而薄的圓筒狀；常用磁吹滅弧裝置；三、接觸器的圖形符號和文字代號第三節(jié) 其他低壓電器熱繼電器作用：電動機的過載保護型式：雙金屬片式

熱敏電阻式

易熔合金式結(jié)構(gòu)：由發(fā)熱元件、雙金屬片和觸頭及動作機構(gòu)等部分組成

。熱繼電器的圖形和文字符號速度繼電器的文字和圖形符號熔斷器

作用：短路和嚴重過載保護（供電線路和電氣設(shè)備）

應(yīng)用：串接于被保護電路的首端

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，價格便宜，體小量輕控制按鈕1．結(jié)構(gòu)：按鈕帽、復位彈簧、動觸點、靜觸點2．種類：

1）顏色：紅—停止、急停 綠—起動 黑—點動 黑白（白色、灰色）—啟動、停止交替動作 藍色-復位2）結(jié)構(gòu)：蘑菇—急停 指示燈式—指示 鑰匙—安全 平鈕—一般3.圖形和文字符號行程開關(guān)繼電器接觸器控制系統(tǒng)組成：按鈕、繼電器、接觸器等低壓電器。特點：具有線路簡單、維護方便、便于操作、價格低廉等許多優(yōu)點。第一節(jié) 電氣控制線路的繪制電氣圖：表達設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)的組成、分析控制系統(tǒng)工作原理以及安裝、調(diào)試、檢修控制系統(tǒng)。一、電氣原理圖二、電器元件布置圖表明電氣原理圖中所有電器元件、電器設(shè)備的實際位置，為電氣控制設(shè)備的制造、安裝提供必要的資料。三、電氣接線圖第二節(jié) 鼠籠電動機簡單的起停電氣控制線路降壓起動：起動時減少加在定子繞組上的電壓，以限制起動電流；在起動完成后再將定子電壓恢復至額定值。線路的保護環(huán)節(jié)1）過載保護：FR2）短路保護：FU3）失壓、欠壓保護：自鎖觸點（接觸器）欠壓和失（零）壓保護的優(yōu)點：1、防止電動機低壓運行。2、避免多臺電動機同時起動造成的電網(wǎng)電壓波動。3、防止在電源恢復時，電動機突然起動運行而造成設(shè)備和人身事故。電器控制中：按鈕 → 發(fā)布命令信號接觸器 → 實現(xiàn)對控制對象的控制繼電器 → 根據(jù)控制過程中各個量的變化發(fā)出相應(yīng)的控制信號。第三節(jié) 電氣控制基本線路一、正反轉(zhuǎn)的控制線路實現(xiàn)方法：對調(diào)交流電動機的任意兩相電源相序。a.接觸器互鎖正/反轉(zhuǎn)控制電路

b.按鈕和接觸器雙重互鎖控制電路接觸器互鎖正/反轉(zhuǎn)控制電路工作過程: 問題：KMl、KM2

同時閉合，造成相間短路。電氣互鎖：利用接觸器（繼電器）的常閉觸點串接在對方線圈回路中而形成的相互制約的控制。按鈕和接觸器雙重互鎖控制電路僅有按鈕互鎖控制電路可以嗎？機械互鎖：利用復合按鈕的常閉觸點串接在對方線圈回路中而形成的相互制約的控制。（方便操作）存在問題：若出現(xiàn)熔焊或銜鐵卡在吸合狀態(tài)的故障時，雖然線圈已失電但是其主觸點無法斷開。此時另一接觸器一旦得電動作，主電路就會發(fā)生短路。解決：為保證工作的可靠和操作的方便可采用按鈕和接觸器雙重互鎖。此時若出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象，則接觸器的互鎖常閉觸點必然將另一接觸器的控制電路切斷，避免另一接觸器線圈得電。結(jié)論：復合按鈕不能代替聯(lián)鎖觸點的作用。二、按順序工作的聯(lián)鎖控制四、點動控制電路1、基本的點動控制電路2、點動/長動控制電路五、多點起、停與多條件控制電路第四節(jié) 三相異步電動機的降壓起動控制線路起動方式:

a.直接起動(全壓起動)缺點：起動電流大(額定電流的

5～7

倍)。過大的起動電流將會造成線路的電壓下降，影響到電動機的起動轉(zhuǎn)矩，嚴重時，會導致電動機本身無法起動。直接起動只能用于電源容量較電動機容量大得多的情況。

定子串電阻降壓起動

定子串自耦變壓器降壓起動第五節(jié) 三相異步電動機的制動控制線路制動目的：準確、迅速停車；工作安全制動分類：機械制動：機械抱閘電氣制動：反接制動、能耗制動、回饋制動1、反接制動2、能耗制動：特點：能耗小，需直流電源，設(shè)備費用高。第三章

可編程序控制器工作原理3.1 PLC

的基本概念國際電工委員會（IEC）在

1985

年的

PLC

標準草案第

3

稿中，對

PLC

作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。3.2

PLC

的基本結(jié)構(gòu)PLC

主要由

CPU

CPU

模塊主要由微處理器（CPU

芯片）和存儲器組成。CPU

模塊功能：接收、存儲有編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。檢查、校驗用戶程序。接收、調(diào)用現(xiàn)場信息，執(zhí)行用戶程序。驅(qū)動

PLC

外部的負載。故障診斷。存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)，根據(jù)工作原理，存儲空間一般包括三個區(qū)：系統(tǒng)程序存儲區(qū)用戶程序存儲區(qū)：用戶程序區(qū)、系統(tǒng)區(qū)。工作數(shù)據(jù)存儲區(qū) RAMPLC

的硬件結(jié)構(gòu)整體式

PLC體積小，價格低，小型

PLC

一般采用這種結(jié)構(gòu)；將

CPU

模塊、I/O

模塊和電源裝在一個箱形機殼內(nèi)；通常將此整體稱為

CPU

模塊；配有許多專用的特殊功能模塊，使PLC

的功能得到擴展，如模擬量I/O

模塊、通信模塊等。模塊式

PLC大、中型的，較復雜的，要求較高的系統(tǒng)一般選用模塊式結(jié)構(gòu)的

PLC；由機架和模塊組成；模塊插在模塊插座上，模塊插座焊在機架中的總線連接板上，有不同槽數(shù)的機架供用戶選用，還有擴展機架；組態(tài)方便靈活：用戶可以選用不同檔次的CPU

模塊、品種繁多的I/O

模塊和特殊功能模塊，對硬件配置的選擇余地較大，維修時更換模塊也很方便。3.3 PLC

的工作原理一、

用觸點和線圈實現(xiàn)邏輯運算在數(shù)字量控制系統(tǒng)中，變量僅有兩種相反的工作狀態(tài)，如高電平和低電平、繼電器線圈的通電和斷電、觸點的接通和斷開，可以用邏輯代數(shù)中的

1

和

0

來表示，一般在波形圖中，用高電平表示

1

狀態(tài)，用低電平表示

0

狀態(tài)。1、讀取輸入；2、執(zhí)行用戶程序；

程序執(zhí)行階段，輸入值固定，系統(tǒng)運行穩(wěn)定?？梢蕴岣叱绦虻膱?zhí)行速度。靈活。3、通信處理；4、CPU

自診斷測試；5、改寫輸出；6、中斷程序的處理；7、立即

I/O

處理；PLC

與計算機的異同對電源要求不高，允許電壓波動范圍較寬。PLC

與繼電接觸器的異同相同點：

圖形結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系相同。 邏輯運算（2）工作方式不同：串行第

4

章 S7-200

可編程控制器組成第一節(jié) S7-200

PLC

系統(tǒng)組成?

S7-200PLC

系統(tǒng)配置?

S7-200PLC

主機?

S7-200PLC

接口模塊?

S7-200PLC

擴展和系統(tǒng)配置1

S7-200PLC

的系統(tǒng)配置2 基本單元第一代：CPU

21X，主機都可進行擴展。第二代：CPU

22XCPU

221

222，CPU

224

和

CPU

226，除

CPU

221

之外，其他都可加擴展模塊。S7-200

CPU最大

I/O

配置的預算?

主機允許帶擴展模塊的數(shù)量?

映像寄存器數(shù)量?

電流提供?

模塊電流?

電流預算規(guī)則?

I/O

點數(shù)擴展和編址第

4

章 PLC

程序設(shè)計基礎(chǔ)4.1 PLC

的編程語言4.2 存儲器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式4.3 位邏輯指令4.4 定時器與計數(shù)器指令4.5 應(yīng)用舉例4.1 PLC

的編程語言與程序結(jié)構(gòu)4.1.1

PLC

編程語言的國際標準IEC61131-3

是

PLC

的編程語言標準

5

或

LAD）功能塊圖（FBD）指令表（IL）結(jié)構(gòu)文本（ST）4.2 存儲器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式4.2.1 CPU

的存儲區(qū)1、輸入過程映像寄存器（I）S7-200

PLC

編址范圍（I0.0～I15.7）外部輸入電路接通時，對應(yīng)的輸入映像寄存器為

ON（1

OFF（0

狀態(tài)）。可以多次使用同一個輸入位的常開觸點和常閉觸點。2、輸出過程映像寄存器（Q）梯形圖中輸出映像寄存器

Q0.0

的線圈“通電”，繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的常開觸點閉合，使接在標號為

0.0

的端子的外部負載工作，反之則外部負載斷電；輸出模塊中的每一個硬件繼電器僅有一對常開觸點，但是在梯形圖中，每一個輸出位的常開觸點和常閉觸點都可以使用多次。3、變量存儲區(qū)（V）是全局存儲器；在程序執(zhí)行過程中用來存放中間結(jié)果，或用來保存與工序或任務(wù)有關(guān)的其他數(shù)據(jù)。4、位存儲區(qū)（M）作為控制繼電器來存儲中間操作狀態(tài)或其他控制信息?？砂次弧⒆止?jié)、字或雙字來存取數(shù)據(jù)。5、定時器存儲區(qū)（T）T0～T255定時器位：用來描述定時器的延時動作的觸點狀態(tài)，定時器位為1

時，梯形圖中對應(yīng)的定時器常開觸點閉合，常閉觸點斷開；為

0

時則觸點的狀態(tài)相反；接通延時、斷開延時、保持型接通延時定時器；三種定時器：1ms,

10sm

和

100ms；6、計數(shù)器存儲區(qū)（C）C0~C255加計數(shù)器、減計數(shù)器和加減計數(shù)器；當計數(shù)器當前值大于等于設(shè)定值時，計數(shù)器位被置

1（為

常開觸點閉合，常閉觸點斷開；為

0

時則觸點的狀態(tài)相反；7、高速計數(shù)器（HC）HC0~HC58、累加器（AC）AC0~AC3

個）是可以象存儲器那樣使用的讀/寫單元，可以用它向子程序傳遞參數(shù)，或從子程序返回參數(shù)，以及用來存放計算的中間結(jié)果；累加器是

32

位的，可以按字節(jié)、字和雙字來存取累加器中的數(shù)據(jù)，存取數(shù)據(jù)的長度根據(jù)所用的指令決定。9、特殊存儲器（SM）提供實現(xiàn)一些特殊的狀態(tài)和控制功能，用于

CPU

與用戶之間交換信息；CPU

224

編址范圍

SM0.0

～SM179.7，共

180

個字節(jié)。其中

SM0.0～SM29.7

的

30

個字節(jié)為只讀型區(qū)域。提供實現(xiàn)一些特殊的狀態(tài)和控制功能，用于

CPU

與用戶之間交換信息；①

SMB0狀態(tài)位字節(jié)，在每次掃描循環(huán)結(jié)尾由

S7-200

CPU

更新SM0.0 RUN

狀態(tài)，該位始終為

1。SM0.1 首次掃描時為

1，用于程序的初始化。SM0.4 輸出一個占空比為

50％的分時鐘脈沖。SM0.5 輸出一個占空比為

50％的秒時鐘脈沖。SM0.6 一個掃描周期為

ON，另一為

OFF

循環(huán)交替。4.3 基本邏輯指令類指令1 裝載指令及輸出指令LD（Load）用于網(wǎng)絡(luò)塊邏輯開始的常開觸點與母線的連接。LDN（Load

Not）用于網(wǎng)絡(luò)塊邏輯運算開始的常閉觸點與母線的連接。=

（Out）與線圈相對應(yīng),驅(qū)動線圈的觸點電路接通時,指定位對應(yīng)的輸出映像寄存器為

1，反之則為

0。取反指令：NOT空操作指令：NOPLAD

形式為：STL

形式為：NOP N （N=0～255）2 觸點串聯(lián)（與）指令A（And）用于單個常開觸點的串聯(lián)連接。AN（And

Not）用于單個常閉觸點的串聯(lián)連接。3 觸點并聯(lián)指令ON（Or

Not）用于單個常閉觸點的并聯(lián)連接。4 串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令OLD（Or

5

并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接指令ALD（And

7 置位、復位指令9 跳變觸點指令EU（Edge

ED（Edge

Down4.4

定