PLC原理及應(yīng)用課件

PLC原理及應(yīng)用

21常用低壓電器

本章主要通過(guò)介紹電氣控制領(lǐng)域中常用低壓電器的工作原理、用途、型號(hào)、規(guī)格及符號(hào)等知識(shí)，電器控制線(xiàn)路的基本環(huán)節(jié)，學(xué)會(huì)正確選擇和合理使用常用電器、學(xué)會(huì)分析和設(shè)計(jì)電氣控制線(xiàn)路的基本方法，為後繼章節(jié)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。在PLC出現(xiàn)以前，控制作用由繼電器和接觸器組成的線(xiàn)路來(lái)實(shí)現(xiàn)，這常稱(chēng)為繼電接觸器控制系統(tǒng)，下麵介紹繼電接觸器控制系統(tǒng)。31.1電器的基本知識(shí)

一、低壓電器定義定義：交流1200V以下、直流1500V以下為低壓。所謂低壓電器指工作在交流1200V、直流1500V額定電壓以下的電路中，能根據(jù)外界信號(hào)(機(jī)械力、電動(dòng)力或其他物理量)，自動(dòng)或手動(dòng)接通和斷開(kāi)電路的電器，在此電壓範(fàn)圍內(nèi)使用的電器元件，統(tǒng)稱(chēng)低壓電器。作用：是實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象的切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)和調(diào)節(jié)。分類(lèi)：低壓電器可分為手動(dòng)低壓電器和自動(dòng)低壓電器。發(fā)展方向：小體積、高可靠性、使用方便、功能可組合性方向發(fā)展。4

電器：是接通和斷開(kāi)電路或調(diào)節(jié)、控制和保護(hù)電路及電氣設(shè)備用的電工器具。

電器控制系統(tǒng)：完成由控制電器組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，稱(chēng)為繼電器—接觸器控制系統(tǒng)。

電器的用途廣泛，功能多樣，種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)各異。下麵是幾種常用的電器分類(lèi)。1．按工作電壓等級(jí)分類(lèi)（1）高壓電器用於交流電壓1200V、直流電壓1500V及以上電路中的電器。例如高壓斷路器、高壓隔離開(kāi)關(guān)、高壓熔斷器等。（2）低壓電器用於交流50Hz(或60Hz)，額定電壓為1200V以下；直流額定電壓1500V及以下的電路中的電器。例如接觸器、繼電器等。

二、電器的分類(lèi)52．按動(dòng)作原理分類(lèi)（1）手動(dòng)電器用手或依靠機(jī)械力進(jìn)行操作的電器，如手動(dòng)開(kāi)關(guān)、控制按鈕、行程開(kāi)關(guān)等主令電器。（2）自動(dòng)電器借助於電磁力或某個(gè)物理量的變化自動(dòng)進(jìn)行操作的電器，如接觸器、各種類(lèi)型的繼電器、電磁閥等。3．按用途分類(lèi)（1）控制電器用於各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器，例如接觸器、繼電器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等。（2）主令電器用於自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)送動(dòng)作指令的電器，例如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等。（3）保護(hù)電器用於保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器，如熔斷器、熱繼電器、各種保護(hù)繼電器、避雷器等。6（4）執(zhí)行電器指用於完成某種動(dòng)作或傳動(dòng)功能的電器，如電磁鐵、電磁離合器等。（5）配電電器用於電能的輸送和分配的電器，例如高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、刀開(kāi)關(guān)、自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)等。4．按工作原理分類(lèi)（1）電磁式電器依據(jù)電磁感應(yīng)原理來(lái)工作，如接觸器、各種類(lèi)型的電磁式繼電器等。（2）非電量控制電器依靠外力或某種非電物理量的變化而動(dòng)作的電器，如刀開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、按鈕、速度繼電器、溫度繼電器等。7

作用：

低壓電器能夠依據(jù)操作信號(hào)或外界現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的要求，自動(dòng)或手動(dòng)改變電路的狀態(tài)、參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或被控對(duì)象的控制、保護(hù)、測(cè)量、指示、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換。注意：

對(duì)低壓配電電器，要求是滅弧能力強(qiáng)、分?jǐn)嗄芰?，熱穩(wěn)定性能好、限流準(zhǔn)確等。對(duì)低壓控制電器，則要求其動(dòng)作可靠、操作頻率高、壽命長(zhǎng)並具有一定的負(fù)載能力。三、電器的作用8電磁式電器構(gòu)成：電磁機(jī)構(gòu)+執(zhí)行機(jī)構(gòu)+滅弧裝置（一）電磁機(jī)構(gòu)

1.結(jié)構(gòu)：固定鐵心，銜鐵，電磁線(xiàn)圈。

2.分類(lèi)：直動(dòng)式，拍合式。

3.原理：電磁線(xiàn)圈通電後，電磁吸力大於彈性力，使銜鐵閉合。1.2常用低壓電器

一、電磁式低壓電器9（二）執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成：一般由主觸點(diǎn)及其滅弧裝置組成。電弧的產(chǎn)生與滅弧裝置電弧的產(chǎn)生：當(dāng)斷路器或接觸器觸點(diǎn)切斷電路時(shí)，如電路中電壓超過(guò)10-20V和電流超過(guò)80-100mA，在拉開(kāi)的兩個(gè)觸點(diǎn)之間將出現(xiàn)強(qiáng)烈火花，這實(shí)際上是一種氣體放電的現(xiàn)象，通常稱(chēng)為“電弧”。電弧種類(lèi)：交流電?。ń涣麟娀〈嬖诮涣鬟^(guò)零點(diǎn)，電弧易熄滅）和直流電弧。10如何熄滅電?。焊鶕?jù)上述電弧產(chǎn)生的物理過(guò)程可知，欲使電弧熄滅，應(yīng)設(shè)法降低電弧溫度和電場(chǎng)強(qiáng)度，以加強(qiáng)消電離作用。當(dāng)電離速度低於消電離速度，則電弧熄滅。滅弧裝置用途：用於熄滅觸頭分?jǐn)嘭?fù)載電流時(shí)產(chǎn)生的電弧。滅弧原理：①迅速拉長(zhǎng)電?。虎诶鋮s和去游離法。根據(jù)上述滅弧原則，常用的滅弧裝置有如下幾種。1）磁吹式滅弧裝置2）滅弧柵3）滅弧罩4）多中斷點(diǎn)滅弧11接觸器的功能作用：1.自動(dòng)接通或斷開(kāi)大電流電路的電器。它可以頻繁地接通或分?jǐn)嘟恢绷麟娐罚瑏K可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。2.具有低電壓釋放保護(hù)功能，接觸器具有控制容量大、超載能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、設(shè)備簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，是電力拖動(dòng)自動(dòng)控制線(xiàn)路中使用最廣泛的電器元件。控制對(duì)象：其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用於電熱設(shè)備、電焊機(jī)、電容器組等其他負(fù)載。接觸器的分類(lèi)：接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器兩大類(lèi)。二、接觸器12觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭

常開(kāi)觸頭（動(dòng)合觸頭）常閉觸頭（動(dòng)斷觸頭）電磁系統(tǒng)：動(dòng)、靜鐵芯，吸引線(xiàn)圈和反作用彈簧滅弧系統(tǒng)：滅弧罩及滅弧柵片滅弧1．結(jié)構(gòu)

一）交流接觸器

13142．工作原理

①線(xiàn)圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開(kāi)，常開(kāi)觸頭閉合；②線(xiàn)圈電壓消失，觸頭恢復(fù)常態(tài)。③為防止鐵心振動(dòng)，需加短路環(huán)。15用途：遠(yuǎn)距離通斷直流電路或控制直流電動(dòng)機(jī)的頻繁起停。結(jié)構(gòu)：電磁機(jī)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。二）直流接觸器

16KM常閉輔助觸點(diǎn)線(xiàn)圈KM主觸點(diǎn)KM常開(kāi)輔助觸點(diǎn)KM三）接觸器的符號(hào)

17額定電壓

交流接觸器：127、220、380、500V直流接觸器：110、220、440V交流接觸器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A直流接觸器：40、80、100、150、250、400、600A額定電流

吸引線(xiàn)圈額定電壓交流接觸器：36、110（127）、220、380V直流接觸器：24、48、220、440V四）接觸器的主要技術(shù)指標(biāo)

18

根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類(lèi)選擇接觸器的類(lèi)型；接觸器的額定電壓應(yīng)大於或等於負(fù)載回路的額定電壓；吸引線(xiàn)圈的額定電壓應(yīng)與所接控制電路的額定電壓等級(jí)一致；

額定電流應(yīng)大於或等於被控主回路的額定電流。四）接觸器的使用選擇原則

19作用：根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化，接通或斷開(kāi)控制電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和保護(hù)電力裝置的自動(dòng)電器。（控制、放大、聯(lián)鎖、保護(hù)和調(diào)節(jié)作用）分類(lèi)：按用途分：控制和保護(hù)繼電器（熱繼電器）

按動(dòng)作原理分：電磁式、感應(yīng)式、電動(dòng)式、電子式、機(jī)械式

按輸入量分：電流、電壓、時(shí)間、速度、壓力按動(dòng)作時(shí)間分：暫態(tài)、延時(shí)繼電器

特點(diǎn)：額定電流不大於5A三、繼電器20一）電流繼電器特點(diǎn)：線(xiàn)圈串接於電路中，導(dǎo)線(xiàn)粗、匝數(shù)少、阻抗小。分類(lèi)：過(guò)電流繼電器、欠電流繼電器過(guò)流電流繼電器欠流電流繼電器欠電流繼電器KAI<KAKA過(guò)電流繼電器>IKAKAKA21特點(diǎn)：線(xiàn)圈並聯(lián)在電路中，匝數(shù)多，導(dǎo)線(xiàn)細(xì)分類(lèi)：過(guò)電壓繼電器和欠電壓繼電器結(jié)構(gòu)原理：與電流繼電器類(lèi)似欠電壓繼電器KAU<KAKA過(guò)電壓繼電器>UKAKAKA二）電壓繼電器22

中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電器，結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相同。但它的觸點(diǎn)數(shù)量較多，在電路中主要是擴(kuò)展觸點(diǎn)的數(shù)量。另外其觸頭的額定電流較大。

三）中間繼電器23作用：電動(dòng)機(jī)的超載保護(hù)利用雙金屬片受熱彎曲去推動(dòng)杠桿使觸頭動(dòng)作利用電阻值隨溫度變化而變化的特性製成利用超載電流發(fā)熱使易熔合金熔化而使繼電器動(dòng)作四）熱繼電器型式：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(dòng)作機(jī)構(gòu)等部分組成。241-1.接線(xiàn)端子2-主雙金屬片3-熱元件4-推動(dòng)導(dǎo)板5-補(bǔ)償雙金屬片

6-常閉觸頭7-常開(kāi)觸頭8-複位調(diào)節(jié)螺釘9-動(dòng)觸頭

10-複位按鈕11-偏心輪12-支撐件13-彈簧

四）熱繼電器（續(xù)）雙金屬片式熱繼電器原理示意圖25四）熱繼電器（續(xù)）26使用與選擇使用：作為電動(dòng)機(jī)的超載保護(hù)，注意與熔斷器的配合。選擇：ＩeR

≥Ｉed

ＩeR：熱繼電器熱元件的額定電流；Ｉed：電動(dòng)機(jī)的額定電流。四）熱繼電器（續(xù)）27作用：按整定時(shí)間長(zhǎng)短通斷電路分類(lèi)：按構(gòu)成原理分：電磁式電動(dòng)式空氣阻尼式電晶體式數(shù)字式按延時(shí)方式分：通電延時(shí)型

斷電延時(shí)型

五）時(shí)間繼電器28(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)線(xiàn)圈一般符號(hào)(b)通電延時(shí)線(xiàn)圈(c)斷電延時(shí)線(xiàn)圈(d)通電延時(shí)閉合動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)(e)通電延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（f）斷電延時(shí)斷開(kāi)動(dòng)合（常開(kāi)）觸點(diǎn)（g）斷電延時(shí)閉合動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)（h）瞬動(dòng)觸點(diǎn)五）時(shí)間繼電器（續(xù)）符號(hào)29五）時(shí)間繼電器（續(xù)）30五）時(shí)間繼電器（續(xù)）31作用：根據(jù)速度的大小通斷電路結(jié)構(gòu)：定子、轉(zhuǎn)子和觸頭原理：與非同步電動(dòng)機(jī)類(lèi)似參數(shù)：動(dòng)作轉(zhuǎn)速：>120rpm

複位轉(zhuǎn)速：<100rpm六）速度繼電器32定子---由矽鋼片迭成籠型空心圓環(huán)套在轉(zhuǎn)子上，裝有鼠籠型短路繞組。符號(hào)六）速度繼電器（續(xù)）轉(zhuǎn)子---圓柱形永久磁鐵，與電動(dòng)機(jī)同軸連接。33六）速度繼電器（續(xù)）34壓力繼電器光電繼電器溫度繼電器七）其他繼電器35四、刀開(kāi)關(guān)（自己看書(shū)）

作用：隔離電源，不頻繁通斷電路

1.開(kāi)關(guān)板用刀開(kāi)關(guān)（不帶熔斷器式刀開(kāi)關(guān)）

作用：不頻繁地手動(dòng)接通、斷開(kāi)電路和隔離電源用。

結(jié)構(gòu)圖和符號(hào)：QS362.帶熔斷器式刀開(kāi)關(guān)——用作電源開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)和應(yīng)急開(kāi)關(guān)，並作電路保護(hù)用。373.負(fù)荷開(kāi)關(guān)用途：作不頻繁帶負(fù)荷操作和短路保護(hù)用。38

功能：

低壓斷路器也稱(chēng)為自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，可用來(lái)接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來(lái)控制不頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。它功能相當(dāng)於閘刀開(kāi)關(guān)、過(guò)電流繼電器、失壓繼電器、熱繼電器及漏電保護(hù)器等電器部分或全部的功能總和，是低壓配電網(wǎng)中一種重要的保護(hù)電器。低壓斷路器具有多種保護(hù)功能(超載、短路、欠電壓保護(hù)等)、動(dòng)作值可調(diào)、分?jǐn)嗄芰Ω?、操作方便、安全等?yōu)點(diǎn)，所以目前被廣泛應(yīng)用。

特點(diǎn)：操作安全，分?jǐn)嗄芰^高。

分類(lèi)：框架式（萬(wàn)能式）和塑殼式（裝置式）

結(jié)構(gòu)：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、脫扣機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。五、低壓斷路器3940塑殼式低壓斷路器原理圖1．主觸頭2．自由脫扣器3．過(guò)電流脫扣器4．分勵(lì)脫扣器5．熱脫扣器6．失壓脫扣器

7．按鈕線(xiàn)路短路或嚴(yán)重超載保護(hù)遠(yuǎn)距離跳閘，對(duì)電路不起保護(hù)作用線(xiàn)路超載保護(hù)電動(dòng)機(jī)的失壓保護(hù)41低壓斷路器工作原理圖42作用：短路和嚴(yán)重超載保護(hù)應(yīng)用：串接於被保護(hù)電路的首端優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格便宜，體小量輕分類(lèi)：

六、熔斷器瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT無(wú)填料密封式RM快速熔斷器RS自恢復(fù)熔斷器43瓷插式熔斷器螺旋式熔斷器44有填料式熔斷器無(wú)填料密封式熔斷器45快速熔斷器自恢復(fù)熔斷器46作用：發(fā)送控制命令或信號(hào)的電器分類(lèi)：控制按鈕萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)主令控制器

行程開(kāi)關(guān)接近開(kāi)關(guān)七、主令電器47控制按鈕48萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)49主令控制器50行程開(kāi)關(guān)51滾輪式行程開(kāi)關(guān)52微動(dòng)行程開(kāi)關(guān)53l-1交流接觸器在銜鐵吸合前的瞬間，為什麼線(xiàn)上圈中產(chǎn)生很大的衝擊電流?直流接觸器會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象?為什麼?l-2交流電磁線(xiàn)圈誤接入直流電源，直流電磁線(xiàn)圈誤接入交流電源，會(huì)發(fā)生什麼問(wèn)題?為什麼?l-3在接觸器標(biāo)淮中規(guī)定其適用工作制有什麼意義?l-4交流接觸器在運(yùn)行中有時(shí)線(xiàn)上圈斷電後，銜鐵仍掉不下來(lái)，電動(dòng)機(jī)不能停止，這時(shí)應(yīng)如何處理?故障原因在哪里?應(yīng)如何排除?l-5繼電器和接觸器有何區(qū)別?l-6電壓、電流繼電器各在電路中起什麼作用?它們的線(xiàn)圈和觸點(diǎn)各接於什麼電路中?如何調(diào)節(jié)電壓(電流)繼電器的返回係數(shù)?習(xí)題與思考題54

電器控制線(xiàn)路：根據(jù)電路通過(guò)的電流大小可分為主電路和控制電路。

主電路：包括從電源到電動(dòng)機(jī)的電路，是強(qiáng)電流通過(guò)的部分，用粗線(xiàn)條畫(huà)在原理圖的左邊。

控制電路：是通過(guò)弱電流的電路，一般由按鈕、電器元件的線(xiàn)圈、接觸器的輔助觸點(diǎn)、繼電器的觸點(diǎn)等組成，用細(xì)線(xiàn)條畫(huà)在原理圖的右邊。

採(cǎi)用電器元件展開(kāi)圖的畫(huà)法：同一電器元件的各部件可以不畫(huà)在一起，但需用同一文字符號(hào)標(biāo)出。若有多個(gè)同類(lèi)電器，可在文字符號(hào)後加上數(shù)字序號(hào)，如KM1、KM2等。

注意：所有按鈕、觸點(diǎn)均按沒(méi)有外力作用和沒(méi)有通電時(shí)的原始狀態(tài)畫(huà)出。控制電路的分支線(xiàn)路，原則上按照動(dòng)作先後順序排列，兩線(xiàn)交叉連接時(shí)的電氣連接點(diǎn)須用黑點(diǎn)標(biāo)出。551.1電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)、繪製及分析

一、電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)概述（一）設(shè)計(jì)的基本原則

滿(mǎn)足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求，操作、維修方便的基本要求。通過(guò)優(yōu)選器件，提高可靠性，延長(zhǎng)壽命，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。（二）設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

1.擬訂設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)。

2.選擇拖動(dòng)方案和控制方式。

3.設(shè)計(jì)電氣原理圖及合理選擇元件（原理設(shè)計(jì)）。

4.繪製電氣安裝接線(xiàn)圖（工藝設(shè)計(jì)）。

5.匯總資料，編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。561.選用典型環(huán)節(jié)。2.合理設(shè)計(jì)電路：必要時(shí)，可以使用邏輯代數(shù)化簡(jiǎn)電路，優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)。①設(shè)計(jì)電氣原理圖時(shí)，還要考慮工程施工的要求。圖2-1控制電路例如（雙控）圖2-1b與圖2-1a相比，具有節(jié)省連接導(dǎo)線(xiàn)，可靠性高。（三）設(shè)計(jì)的一般規(guī)律57②減少控制觸點(diǎn)，提高可靠性（a） （b）圖2-2控制電路例如:圖2-2a電路中，繼電器線(xiàn)圈電流需要依次流過(guò)多個(gè)觸點(diǎn)。圖2-2b的控制電路每一個(gè)繼電器線(xiàn)圈電流僅流過(guò)一個(gè)觸點(diǎn)，可靠性得到提高。58③防止競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象圖2-3反身自停電路例如:圖2-3a為反身自停電路，存在電氣導(dǎo)通的競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。圖2-3b為無(wú)競(jìng)爭(zhēng)的反身自停電路。結(jié)論：繼電、接觸器控制電路不得用自身觸點(diǎn)切斷線(xiàn)圈的導(dǎo)電電路。59（四）設(shè)計(jì)的基本方法

電氣控制原理設(shè)計(jì)方法有兩種，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)法。

1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法

電氣控制設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括主電路、控制電路和輔助電路的設(shè)計(jì)。（1）電氣控制設(shè)計(jì)步驟①主電路→②控制電路→③輔助電路→④反復(fù)審核。（2）常用的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

①根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求，選用典型環(huán)節(jié)，將它們有機(jī)的組合起來(lái)，並加以補(bǔ)充修改，綜合成所需的控制電路。

②沒(méi)有典型環(huán)節(jié)，可以根據(jù)工藝要求自行設(shè)計(jì)，採(cǎi)用邊分析邊畫(huà)圖的方法，不斷增加電器元件和控制觸點(diǎn)，以滿(mǎn)足給定的工作條件和要求。（3）經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

①設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單易於掌握，使用廣泛。

②要求設(shè)計(jì)者有一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，需要反復(fù)修改圖紙，設(shè)計(jì)速度較慢。

③設(shè)計(jì)程式不固定，一般需要進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。

④不宜獲得最佳設(shè)計(jì)方案。602.邏輯設(shè)計(jì)法

利用邏輯代數(shù)，從生產(chǎn)工藝出發(fā)，考慮控制電路中邏輯變數(shù)關(guān)係，在狀態(tài)波形圖的基礎(chǔ)上，按照一定的設(shè)計(jì)方法和步驟，設(shè)計(jì)出符合要求的控制電路。

該方法設(shè)計(jì)出的電路較為合理、精練可靠，特別在複雜電路設(shè)計(jì)時(shí)，可以顯示出邏輯設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)。61注意：理論部分同學(xué)們自學(xué)，實(shí)際繪製與分析，邊設(shè)計(jì)分析邊講解！二、電氣控制線(xiàn)路的繪製與分析三、電氣控制原則注意：時(shí)間原則、速度原則、電流原則、與行程原則，在下節(jié)實(shí)例講解！四、電動(dòng)機(jī)保護(hù)環(huán)節(jié)注意：短路保護(hù)；超載保護(hù)；欠、失電壓保護(hù)；接地保護(hù)等。五、電氣控制電路的連鎖環(huán)節(jié)注意：電氣聯(lián)鎖、機(jī)械聯(lián)鎖。622.2基本電氣控制線(xiàn)路

一、直接起動(dòng)控制線(xiàn)路?直接起動(dòng)：在電源容量足夠大時(shí)，小容量籠型電動(dòng)機(jī)可直接起動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)：是電氣設(shè)備少，線(xiàn)路簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：是起動(dòng)電流大，引起供電系統(tǒng)電壓波動(dòng)，干擾其他用電設(shè)備的正常工作。（一）點(diǎn)動(dòng)控制

注意：根據(jù)控制要求，分析需要的電氣器件。

主電路：由刀開(kāi)關(guān)QS、熔斷器FU、交流接觸器的主觸點(diǎn)KM、熱繼電器FR、籠型電動(dòng)機(jī)M和接地保護(hù)PE組成；

控制電路：由起動(dòng)按鈕SB和交流接觸器線(xiàn)圈KM組成。63圖2-4實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)的控制線(xiàn)路（一）點(diǎn)動(dòng)控制最簡(jiǎn)單的點(diǎn)動(dòng)控制：適合小功率電動(dòng)機(jī)控制起動(dòng)過(guò)程：先合上刀開(kāi)關(guān)QS→按下起動(dòng)按鈕SB→接觸器線(xiàn)圈KM通電→接觸器主觸點(diǎn)KM閉合→電動(dòng)機(jī)M通電直接起動(dòng)。停機(jī)過(guò)程：鬆開(kāi)起動(dòng)按鈕SB→接觸器線(xiàn)圈KM斷電→接觸器主觸點(diǎn)KM斷開(kāi)→電動(dòng)機(jī)M停電停轉(zhuǎn)。點(diǎn)動(dòng)控制：按下按鈕，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，鬆開(kāi)按鈕，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，這種控制就叫點(diǎn)動(dòng)控制，它能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)短時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，常用於機(jī)床的對(duì)刀調(diào)整和電動(dòng)葫蘆等。保護(hù)環(huán)節(jié)：短路保護(hù)FU；超載保護(hù)FR；欠、失電壓保護(hù)KM；接地保護(hù)PE。64（二）長(zhǎng)動(dòng)（連續(xù)）控制長(zhǎng)動(dòng)控制：在實(shí)際生產(chǎn)中往往要求電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，即所謂長(zhǎng)動(dòng)控制。根據(jù)控制要求，分析需要的電氣器件。主電路：由刀開(kāi)關(guān)QS、熔斷器FU、接觸器的主觸點(diǎn)KM

、熱繼電器發(fā)熱元件FR、電動(dòng)機(jī)M和接地保護(hù)PE組成；控制電路：由停止按鈕SB2、起動(dòng)按鈕SB1、接觸器的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)和線(xiàn)圈KM

、熱繼電器的常閉觸點(diǎn)FR組成。65起動(dòng)過(guò)程：合上刀開(kāi)關(guān)QS→按下起動(dòng)按鈕SB2→接觸器線(xiàn)圈KM通電→接觸器主觸點(diǎn)KM閉合和常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合→電動(dòng)機(jī)M接通電源運(yùn)轉(zhuǎn)；鬆開(kāi)起動(dòng)按鈕SB2，利用接通的接觸器常開(kāi)輔助觸點(diǎn)KM自鎖、電動(dòng)機(jī)M連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。自鎖概念：這種依靠接觸器自身輔助常開(kāi)觸點(diǎn)的閉合而使線(xiàn)圈保持通電的控制方式，稱(chēng)自鎖或自保。（二）長(zhǎng)動(dòng)（連續(xù)）控制長(zhǎng)動(dòng)控制：適合長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制停機(jī)過(guò)程：按下停止按鈕SB1→接觸器線(xiàn)圈KM斷電→接觸器主觸點(diǎn)KM和輔助常開(kāi)觸點(diǎn)KM斷開(kāi)→電動(dòng)機(jī)M斷電停轉(zhuǎn)。保護(hù)環(huán)節(jié)：短路保護(hù)FU；超載保護(hù)FR；欠、失電壓保護(hù)KM；接地保護(hù)PE。圖2-5長(zhǎng)動(dòng)控制線(xiàn)路66工作原理（演示）本控制線(xiàn)路具有如下三點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）防止電源電壓嚴(yán)重下降時(shí)電動(dòng)機(jī)欠電壓運(yùn)行。2）防止電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)而造成設(shè)備和人身事故。3）避免多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)造成電網(wǎng)電壓的嚴(yán)重下降。67（三）點(diǎn)動(dòng)和長(zhǎng)動(dòng)混合控制

在生產(chǎn)實(shí)踐中，機(jī)床調(diào)整完畢後，需要連續(xù)進(jìn)行切削加工，則要求電動(dòng)機(jī)既能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)又能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)動(dòng)。圖2-6點(diǎn)動(dòng)和長(zhǎng)動(dòng)結(jié)合的控制線(xiàn)路68開(kāi)關(guān)切換點(diǎn)動(dòng)控制：SA斷開(kāi)FU1KMM3～FRQL1L3L2主電路FU2SB1KMKMFRSB2SA控制電路（三）點(diǎn)動(dòng)和長(zhǎng)動(dòng)混合控制圖2-6a的線(xiàn)路比較簡(jiǎn)單，採(cǎi)用鈕子開(kāi)關(guān)SA實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)和長(zhǎng)動(dòng)控制。連續(xù)控制：SA閉合

69採(cǎi)用鈕子開(kāi)關(guān)SA實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)和長(zhǎng)動(dòng)控制70按鈕切換工作原理：連續(xù)控制：按下按鈕SB1點(diǎn)動(dòng)控制：按下按鈕SB3FU1KMM3～FRQL1L3L2主電路FU2SB1KMKMFRSB2SB3控制電路（三）點(diǎn)動(dòng)和長(zhǎng)動(dòng)混合控制圖2-6b的線(xiàn)路採(cǎi)用複合按鈕SB3實(shí)現(xiàn)控制。71採(cǎi)用複合按鈕SB3實(shí)現(xiàn)控制72中間繼電器KA控制工作原理：連續(xù)控制：按下按鈕SB3點(diǎn)動(dòng)控制：按下按鈕SB2（三）點(diǎn)動(dòng)和長(zhǎng)動(dòng)混合控制圖2-6c的線(xiàn)路採(cǎi)用中間繼電器KA實(shí)現(xiàn)控制。73採(cǎi)用中間繼電器KA實(shí)現(xiàn)控制74以下控制電路能否實(shí)現(xiàn)即能點(diǎn)動(dòng)、又能連續(xù)運(yùn)行

思考不能點(diǎn)動(dòng)！KMSB1KMSB2FRSB75概述：在實(shí)際應(yīng)用中，往往要求生產(chǎn)機(jī)械改變運(yùn)動(dòng)方向，如工作臺(tái)前進(jìn)、後退；電梯的上升、下降等，這就要求電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)：對(duì)於三相非同步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，可通過(guò)兩個(gè)接觸器來(lái)改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源相序來(lái)實(shí)現(xiàn)。二、可逆旋轉(zhuǎn)（正反轉(zhuǎn)）控制線(xiàn)路電路形式:電動(dòng)機(jī)原理：改變電動(dòng)機(jī)三相電源的相序，可改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向按鈕、接觸器控制位置控制76按鈕、接觸器控制正反轉(zhuǎn)控制電路（續(xù)）主電路：KM2FU1KM1M3～FRQL1L3L2主電路控制電路：控制電路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2正轉(zhuǎn)按鈕反轉(zhuǎn)按鈕工作原理：基本控制電路缺點(diǎn)：77控制電路：工作原理：接觸器聯(lián)鎖控制聯(lián)鎖接觸器聯(lián)鎖(電氣互鎖)按鈕聯(lián)鎖(機(jī)械互鎖)控制電路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2KM2KM1接觸器聯(lián)鎖新名詞：電氣互鎖按鈕、接觸器控制正反轉(zhuǎn)控制電路（續(xù)）優(yōu)點(diǎn)：工作安全可靠缺點(diǎn)：操作不便78正反轉(zhuǎn)（電氣互鎖控制）79按鈕、接觸器控制正反轉(zhuǎn)控制電路（續(xù)）控制電路：工作原理：優(yōu)點(diǎn)：按鈕聯(lián)鎖控制操作方便控制電路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2SB1SB2缺點(diǎn)：易產(chǎn)生故障聯(lián)鎖接觸器聯(lián)鎖(電氣互鎖)按鈕聯(lián)鎖(機(jī)械互鎖)新名詞：機(jī)械互鎖80按鈕、接觸器控制正反轉(zhuǎn)控制電路（續(xù)）控制電路：工作原理：優(yōu)點(diǎn)：接觸器、按鈕雙重聯(lián)鎖控制安全可靠，操作方便FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2SB1SB2KM2KM1控制電路圖81正反轉(zhuǎn)（電氣機(jī)械互鎖控制)演示82a） b） c） 作業(yè)：分析下列a、b、c控制工作過(guò)程？解：圖a、b、c是電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線(xiàn)路

a)無(wú)互鎖控制電路

b)具有電氣互鎖的控制電路

c)具有複合互鎖的控制電路（完美）83正反轉(zhuǎn)（行程開(kāi)關(guān)控制）84三、三相非同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制線(xiàn)路

1.雙速電機(jī)控制（按鈕控制）852.雙速電機(jī)控制（開(kāi)關(guān)控制）86四、三相非同步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制線(xiàn)路原因：三相非同步電動(dòng)機(jī)從切除電源到完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)。由於慣性的關(guān)係，總要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，這往往不能適應(yīng)某些生產(chǎn)機(jī)械工藝的要求。如萬(wàn)能銑床、臥式鏜床、電梯等，為提高生產(chǎn)效率及準(zhǔn)確停位，要求電動(dòng)機(jī)能迅速停車(chē)，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)控制。方法：制動(dòng)方法一般有兩大類(lèi)

1.機(jī)械制動(dòng)

2.電氣制動(dòng)

①反接制動(dòng)

②能耗制動(dòng)87反接制動(dòng)控制線(xiàn)路88例1：如果圖10-17的控制電路接成如圖所示的那樣，會(huì)有什麼後果？89解：圖（a）電路中，KM的輔助常開(kāi)觸頭不僅鎖住了SB2，而且也鎖住了SB1。因此，在按下SB2使接觸器KM線(xiàn)圈通電，其常開(kāi)觸頭KM實(shí)現(xiàn)自鎖作用後，再按下SB1時(shí)，線(xiàn)圈KM不會(huì)斷電，即起動(dòng)電動(dòng)機(jī)後就無(wú)法用按鈕SB1使它停轉(zhuǎn)，停止按鈕SB1失去了作用。圖（c）電路中，接觸器KM的常開(kāi)觸頭與線(xiàn)圈並聯(lián)，按下SB2時(shí)接觸器線(xiàn)圈通電，其常開(kāi)觸頭閉合，造成短路，會(huì)燒斷熔斷器中的熔體。圖（d）電路中，用一個(gè)按鈕SB1的常開(kāi)和常閉兩個(gè)觸頭替代原電路中的起動(dòng)和停止兩個(gè)按鈕。當(dāng)按下按鈕SB1時(shí)，由於按鈕的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)通常是常閉觸頭先斷開(kāi)，常開(kāi)觸頭後閉合，因此無(wú)法使接觸器線(xiàn)圈通電，電動(dòng)機(jī)也就無(wú)法起動(dòng)。90例2：如圖所示的電路中用了兩個(gè)起動(dòng)按鈕SB2和SB3，試分析說(shuō)明這個(gè)電路的工作原理。91解：電路中兩個(gè)起動(dòng)按鈕是有區(qū)別的。SB3是常開(kāi)常閉組合按鈕，它的常閉觸頭串聯(lián)在自鎖電路中，因此在按下SB3時(shí)，先切斷自鎖電路，使接觸器KM不能自鎖，故SB3只能起點(diǎn)動(dòng)控制作用。而SB2則是普通的起動(dòng)按鈕，在按下SB2時(shí)，自鎖電路能起作用。由此可見(jiàn)，本電路是既可點(diǎn)動(dòng)又可使電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行的控制電路。92二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）點(diǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)：不接KM的自鎖觸點(diǎn)，按SB2。（2）直接啟動(dòng)及停車(chē)試驗(yàn)：接上KM的自鎖觸點(diǎn)，啟動(dòng)按SB2，停車(chē)按SB1。（3）欠壓保護(hù)實(shí)驗(yàn)：電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)後，拉開(kāi)實(shí)驗(yàn)裝置上的三相開(kāi)關(guān)QS，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，然後重新合上實(shí)驗(yàn)裝置上的三相開(kāi)關(guān)QS，不按SB2按鈕，觀(guān)察電動(dòng)機(jī)是否會(huì)自行啟動(dòng)。（4）電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)：拉開(kāi)實(shí)驗(yàn)裝置上的三相開(kāi)關(guān)QS，將電動(dòng)機(jī)定子繞組的三根電源線(xiàn)中任意兩根的一頭對(duì)調(diào)，再合上實(shí)驗(yàn)裝置上的三相開(kāi)關(guān)QS，重新啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，觀(guān)察電動(dòng)機(jī)是否改變了轉(zhuǎn)向。9394五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容1．畫(huà)出實(shí)驗(yàn)步驟中的線(xiàn)路圖。2．寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)的操作步驟。3．寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)心得。六、思考題1．線(xiàn)路是如何實(shí)現(xiàn)電氣互鎖的？2．主回路只串聯(lián)兩只發(fā)熱元件？以星行連接的負(fù)載為例，沒(méi)有串聯(lián)發(fā)熱元件的一項(xiàng)發(fā)生超載時(shí)，是否也能得到保護(hù)？3．熱繼電器是否也能起到短路保護(hù)？4．零壓保護(hù)是如何實(shí)現(xiàn)的？5．若在實(shí)驗(yàn)中發(fā)生故障，畫(huà)出故障線(xiàn)路，分析故障原因。95圖3-1電磁式接觸器及其電動(dòng)機(jī)起保?？刂凭€(xiàn)路示意圖96圖3-2簡(jiǎn)單的起、保、停電氣控制線(xiàn)路97簡(jiǎn)單的起、保、停電氣控制線(xiàn)路演示98二、電動(dòng)機(jī)多地點(diǎn)控制線(xiàn)路（例：三地控制的線(xiàn)路）99三地控制的線(xiàn)路演示1001.主電路實(shí)現(xiàn)順序控制2.控制電路實(shí)現(xiàn)順序控制

要求幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)或停止按一定的先後順序來(lái)完成的控制方式三、順序、連鎖控制線(xiàn)路順序啟動(dòng)同時(shí)停止控制順序啟動(dòng)逆序停止控制例如機(jī)床中要求潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)起動(dòng)後，主軸電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)101＃1電機(jī)M1控制要求：

1.M1(油泵)起動(dòng)後，M2(主軸電機(jī))才能起動(dòng)

2.M2可單獨(dú)停＃2電機(jī)M2順序、連鎖控制102主電路實(shí)現(xiàn)順序控制103控制電路實(shí)現(xiàn)順序控制（1）：兩電機(jī)只保證起動(dòng)的先後順序，沒(méi)有延時(shí)要求。

FUKM2FR2ABCFUM3~ABCKM1FR1M3~主電路控制電路KM2SB3SB4FR2KM2KM1SB1SB2FR1KM1KM1104控制電路實(shí)現(xiàn)順序控制(2)：M1起動(dòng)後，M2延時(shí)起動(dòng)。SB2

KM1

KT

KM2

延時(shí)

KM2

M1起動(dòng)KT

M2起動(dòng)主電路同前控制電路KTKM2FRKM1SB1SB2KM1KM2KTKM2105順序啟動(dòng)同時(shí)停止控制或M2單獨(dú)停止特點(diǎn):電氣原理圖：FU1KM1M13～FR1QL1L3L2KM2M23～FR2主電路控制電路KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1106

順序控制演示107順序啟動(dòng)逆序停止控制FU1KM1M3～FR1QL1L3L2KM2M3～FR2KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2電氣原理圖：特點(diǎn):主電路控制電路108四、起動(dòng)控制電路

（一）籠型非同步電動(dòng)機(jī)手動(dòng)開(kāi)關(guān)直接起動(dòng)控制線(xiàn)路對(duì)容量較小，並且工作要求簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)，如小型臺(tái)鑽、砂輪機(jī)、冷卻泵的電動(dòng)機(jī)，可用手動(dòng)開(kāi)關(guān)在動(dòng)力電路中接通電源直接起動(dòng)。109

一般中小型機(jī)床的主電動(dòng)機(jī)採(cǎi)用接觸器直接起動(dòng)用接觸器直接起動(dòng)控制線(xiàn)路圖110（二）籠型非同步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制線(xiàn)路原因：容量大於10kW的籠型非同步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)衝擊電流為額定值的4～7倍，故一般均需採(cǎi)用相應(yīng)措施降低電壓，即減小與電壓成正比的電樞電流，從而在電路中不至於產(chǎn)生過(guò)大的電壓降。方法：常用的降壓起動(dòng)方式有定子電路串電阻降壓起動(dòng)、星形—三角形(Y-△)降壓起動(dòng)和自耦變壓器降壓起動(dòng)。降壓原理：丫一?形的降壓起動(dòng)方法是，起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組結(jié)成丫形，這時(shí)加在電動(dòng)機(jī)每相繞組上的電壓為電源電壓額定值的1/3，而其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為?形連接直接起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的1/3。起動(dòng)電流降為?形連接直接起動(dòng)電流的1／3，作用:減小了起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響。優(yōu)點(diǎn)：在於星形起動(dòng)電流只是原來(lái)三角形接法的1/3，起動(dòng)電流特性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低。缺點(diǎn)：是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為原來(lái)三角形接法的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差，因而本線(xiàn)路適用於電網(wǎng)電壓380V，額定電壓660V/380V，Y／?接法的電動(dòng)機(jī)輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。111圖3-7星形—三角形降壓起動(dòng)控制電路112星形—三角形降壓起動(dòng)控制電路演示113(三)定子串電阻降壓起動(dòng)控制電路(1)114(三)定子串電阻降壓起動(dòng)控制電路(2)115原因：三相非同步電動(dòng)機(jī)從切除電源到完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)。由於慣性的關(guān)係，總要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，這往往不能適應(yīng)某些生產(chǎn)機(jī)械工藝的要求。如萬(wàn)能銑床、臥式鏜床、電梯等，為提高生產(chǎn)效率及準(zhǔn)確停位，要求電動(dòng)機(jī)能迅速停車(chē)，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)控制。五、制動(dòng)控制電路方法：制動(dòng)方法一般有兩大類(lèi)

1.機(jī)械制動(dòng)

2.電氣制動(dòng)

①反接制動(dòng)

②能耗制動(dòng)116工作原理：改變非同步電動(dòng)機(jī)定子繞組中的三相電源相序，使定子繞組產(chǎn)生方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。反接制動(dòng)要求在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)及時(shí)切斷反相序的電源，以防止電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)。（一）反接制動(dòng)控制線(xiàn)路工作過(guò)程：當(dāng)想要停車(chē)時(shí)，首先將三相電源切換，然後當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，再將三相電源切除?？刂凭€(xiàn)路就是要實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。注意：電動(dòng)機(jī)正在正方向運(yùn)行時(shí)，如果把電源反接，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將由正轉(zhuǎn)急速下降到零。如果反接電源不及時(shí)切除，則電動(dòng)機(jī)又要從零速反向起動(dòng)運(yùn)行。如圖3-10(a)、圖3-10(b)所示為反接制動(dòng)的控制線(xiàn)路。117（a）（b）圖3-10反接制動(dòng)控制線(xiàn)路

118圖3-10(a)圖有這樣一個(gè)問(wèn)題：在停車(chē)期間，如果為了調(diào)整工件，需要用手轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)床主軸時(shí)，速度繼電器的轉(zhuǎn)子也將隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，KM2通電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)接通電源發(fā)生制動(dòng)作用，不利於調(diào)整工作。存在問(wèn)題與解決方案圖3-10(b)圖的反接制動(dòng)線(xiàn)路解決了這個(gè)問(wèn)題：控制線(xiàn)路中停止按鈕使用了複合按鈕SB1，並在其常開(kāi)觸點(diǎn)上並聯(lián)了KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)，使KM2能自鎖。這樣在用手轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，雖然KS的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，但只要不按複合按鈕SB1，KM2就不會(huì)通電，電動(dòng)機(jī)也就不會(huì)反接於電源，只有按下SB1，KM2才能通電，制動(dòng)電路才能接通。注意：因電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)電流很大，故在主回路中串入電阻R，可防止制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組過(guò)熱。119反接制動(dòng)控制線(xiàn)路演示120能耗制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨電動(dòng)機(jī)的慣性轉(zhuǎn)速下降而減小，因而制動(dòng)平穩(wěn)。這種制動(dòng)方法將轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，又消耗在轉(zhuǎn)子的制動(dòng)上，所以稱(chēng)為能耗制動(dòng)。能耗制動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小與通入直流電流的大小與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n有關(guān)，同樣轉(zhuǎn)速，電流大，制動(dòng)作用強(qiáng)。一般接入的直流電流為電動(dòng)機(jī)空載電流的3~5倍，過(guò)大會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)的定子繞組。電路採(cǎi)用在直流電源回路中串接可調(diào)電阻的方法，調(diào)節(jié)制動(dòng)電流的大小。工作原理：

在三相電動(dòng)機(jī)停車(chē)切斷三相交流電源的同時(shí)，將一直流電源引入定子繞組，產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子由於慣性仍沿原方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則轉(zhuǎn)子在靜止磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn)，產(chǎn)生一個(gè)與慣性轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子的制動(dòng)。設(shè)計(jì)方案：1.單向運(yùn)行能耗制動(dòng)控制線(xiàn)路

①按時(shí)間原則控制線(xiàn)路；

②按速度原則控制線(xiàn)路。

2.可逆運(yùn)行能耗制動(dòng)控制線(xiàn)路

3.單管能耗制動(dòng)控制線(xiàn)路（二）能耗制動(dòng)控制線(xiàn)路1211.單向運(yùn)行能耗制動(dòng)控制線(xiàn)路

(1)按時(shí)間原則控制線(xiàn)路。122(2)按速度原則控制線(xiàn)路。123單向能耗制動(dòng)線(xiàn)路演示124能耗制動(dòng)與反接制動(dòng)比較

反接制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電流很大，因此制動(dòng)力矩大，制動(dòng)效果顯著，但在制動(dòng)時(shí)有衝擊，制動(dòng)不平穩(wěn)且能量消耗大。能耗制動(dòng)與反接制動(dòng)相比，制動(dòng)平穩(wěn)，準(zhǔn)確，能量消耗少，但制動(dòng)力矩較弱，特別在低速時(shí)制動(dòng)效果差，並且還需提供直流電源。

在實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的工作要求選用合適的制動(dòng)方法。125六、行程控制實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制線(xiàn)路分析：（一）工作：1.合刀開(kāi)關(guān)QS；2.按下啟動(dòng)按鈕SB1；接觸器線(xiàn)圈KM1上電，進(jìn)給，到SQ1切換狀態(tài)，KM2得電，KM1失電複位；返回，到SQ2切換，循環(huán)往復(fù)。（二）保護(hù)：1.短路保護(hù)FU；2.超載保護(hù)FR；3.自鎖、互鎖保護(hù)；4.PE接地保護(hù)；5.欠壓保護(hù)（接觸器）。126行程控制實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)控制線(xiàn)路127行程、時(shí)間控制實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭滑臺(tái)鑽孔加工自動(dòng)迴圈電器控制線(xiàn)路

分析：（一）工作：1.合刀開(kāi)關(guān)QS；2.按下啟動(dòng)按鈕SB1；接觸器線(xiàn)圈KM1上電，進(jìn)給加工開(kāi)始，到SQ2切換狀態(tài)，時(shí)間繼電器KT得電延時(shí)開(kāi)始即進(jìn)行無(wú)進(jìn)給切削；同時(shí)KM1失電複位；KT時(shí)間到觸點(diǎn)切換，KM2得電，返回，到SQ1切換，KM2失電，釋放;KM1得電,重複前面的過(guò)程.（二）保護(hù)：1.短路保護(hù)FU；2.超載保護(hù)FR；3.自鎖、互鎖保護(hù)；4.PE接地保護(hù)；5.欠壓保護(hù)（接觸器）。128行程、時(shí)間控制實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭滑臺(tái)鑽孔加工的電器控制線(xiàn)路

(對(duì)前面進(jìn)行改造)分析：（一）工作：1.合刀開(kāi)關(guān)QS；2.按下啟動(dòng)按鈕SB1；接觸器線(xiàn)圈KM1上電，進(jìn)給加工開(kāi)始，到SQ2切換狀態(tài)，時(shí)間繼電器KT得電延時(shí)開(kāi)始即進(jìn)行無(wú)進(jìn)給切削；同時(shí)KM1失電複位；KT時(shí)間到觸點(diǎn)切換，KM2得電，返回，到SQ1切換，KM2失電，釋放。（二）保護(hù)：1.短路保護(hù)FU；2.超載保護(hù)FR；3.自鎖、互鎖保護(hù)；4.PE接地保護(hù)；5.欠壓保護(hù)（接觸器）。129補(bǔ)充：電流控制橫樑自動(dòng)夾緊的線(xiàn)路在龍門(mén)刨床上裝有橫樑機(jī)構(gòu)，刀架裝在橫樑上，隨加工件大小不同橫樑需要沿立柱上下移動(dòng)，在加工過(guò)程中，橫粱又需要保證夾緊在立柱上不允許鬆動(dòng)。橫樑升降電動(dòng)機(jī)安裝在龍門(mén)項(xiàng)上，通過(guò)渦輪傳動(dòng)，使立柱上的絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)螺母使橫樑上下移動(dòng)。橫樑的夾緊與放鬆由夾緊電動(dòng)機(jī)完成。橫粱夾緊電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)夾緊螺桿，通過(guò)杠桿作用使壓塊將橫樑夾緊或放鬆。130橫粱夾緊裝置示意圖131橫樑的狀態(tài)：橫樑在靜止時(shí)，是被機(jī)械杠桿機(jī)構(gòu)央緊在龍門(mén)刨床的立柱上的，要求橫樑運(yùn)動(dòng)時(shí)必須首先放鬆橫樑。而在橫樑運(yùn)動(dòng)結(jié)束後，自動(dòng)夾緊在立柱上。反映橫樑放鬆的參量：採(cǎi)用行程開(kāi)關(guān)SQ來(lái)檢測(cè)和控制。反映橫樑夾緊程度的參量：用夾緊電動(dòng)機(jī)的電流來(lái)反映夾緊力的大小，因?yàn)楫a(chǎn)生夾緊力後，夾緊力要增大，電流也增大，電流參量反映橫樑夾緊程度，我們使用電流繼電器來(lái)檢測(cè)夾緊電動(dòng)機(jī)的電流值，當(dāng)電流到達(dá)預(yù)定值時(shí)，標(biāo)誌夾緊到位，電流繼電器的觸點(diǎn)動(dòng)作，切換電路，夾緊停止，達(dá)到控制目的。132橫粱自動(dòng)夾緊控制線(xiàn)路133橫粱自動(dòng)夾緊控制工作分析：按橫樑運(yùn)動(dòng)按鈕SBl後（橫樑運(yùn)行電動(dòng)機(jī)和控制線(xiàn)路末畫(huà)出），中間繼電器K通電，其常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，KM2吸合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)機(jī)械杠桿機(jī)構(gòu)使橫樑放鬆，放鬆一定程度後行程開(kāi)關(guān)SQ按壓合，其常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，KM2釋放，橫樑放鬆完畢。SQ常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，為橫粱夾緊作準(zhǔn)備。當(dāng)不用要橫樑運(yùn)動(dòng)時(shí)，可鬆開(kāi)按鈕SBl，中間繼電器K釋放，其常閉觸點(diǎn)閉合，接觸器KM1動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，開(kāi)始夾緊。此時(shí)行程開(kāi)關(guān)SQ釋放，但KM1通過(guò)中間繼電器K及自鎖觸點(diǎn)仍然通電，繼續(xù)夾緊。隨著夾緊電動(dòng)機(jī)電流越來(lái)越大，大到一定值時(shí)，電流繼電器KA動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，KM1失電，夾緊停止。134分析下列a、b、c控制工作過(guò)程？圖2-7兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)控制線(xiàn)路圖2-7a所示控制線(xiàn)路的特點(diǎn)是：KM2的線(xiàn)圈接在KM1自鎖觸頭後面，這就保證了M1起動(dòng)後，M2才能起動(dòng)的順序控制要求。圖2-7b所示控制電路的特點(diǎn)是：在KM2的線(xiàn)圈回路中串接了KM1的常開(kāi)觸頭。顯然，KM1不吸合，即使按下SB2，KM2也不能吸合，這就保證了只有M1電機(jī)起動(dòng)後，M2電機(jī)才能起動(dòng)。停止按鈕SB3控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)停止，停止按鈕SB4控制M2電動(dòng)機(jī)的單獨(dú)停止。圖2-7c所示控制電路的特點(diǎn)：在圖2-7b中的SB3按鈕兩端並聯(lián)了KM2的常開(kāi)觸頭，從而實(shí)現(xiàn)了M1起動(dòng)後，M2才能起動(dòng)，而M2停止後，M1才能停止的控制要求，即M1、M2是順序起動(dòng)，逆序停止。135習(xí)題與思考題3-1如何決定籠型非同步電動(dòng)機(jī)是否可採(cǎi)用直接起動(dòng)法？3-2長(zhǎng)動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)的區(qū)別是什麼？3-3籠型非同步電動(dòng)機(jī)是如何改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向的？3-4什麼叫能耗制動(dòng)？什麼叫反接制動(dòng)？各有什麼特點(diǎn)及適用場(chǎng)合？3-5什麼是自鎖？什麼是互鎖？試舉例說(shuō)明各自的作用。3-6畫(huà)出帶有熱繼電器超載保護(hù)的籠型非同步電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制線(xiàn)路。3-7畫(huà)出具有雙重互鎖的非同步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線(xiàn)路。3-8某三相籠型非同步電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，要求起動(dòng)電流不能過(guò)大，制動(dòng)時(shí)要快速停車(chē)。試設(shè)計(jì)主電路和控制電路，並要求有必要的保護(hù)。3-9某三相籠型非同步電動(dòng)機(jī)可正反轉(zhuǎn)，要求降壓起動(dòng)，快速停車(chē)。試設(shè)計(jì)主電路和控制電路，並要求有必要的保護(hù)。3-10星形—三角形降壓起動(dòng)方法有什麼特點(diǎn)並說(shuō)明其使用場(chǎng)合？1363-11試設(shè)計(jì)一個(gè)採(cǎi)取兩地操作的點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電路圖。3-12試設(shè)計(jì)一控制電路，要求：按下按鈕SB，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)；鬆開(kāi)SB，M反轉(zhuǎn)，1min後M自動(dòng)停止，畫(huà)出其控制線(xiàn)路。3-13試設(shè)計(jì)兩臺(tái)籠型電動(dòng)機(jī)M1、M2的順序起動(dòng)停止的控制線(xiàn)路。(1)M1、M2能順序起動(dòng)，並能同時(shí)或分別停止。(2)M1起動(dòng)後M2起動(dòng)，M1可點(diǎn)動(dòng)，M2可單獨(dú)停止。3-14設(shè)計(jì)一個(gè)控制電路，要求第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)10s以後，第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)。運(yùn)行5s後，第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)停止，同時(shí)第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)；運(yùn)行15s後，全部電動(dòng)機(jī)停止。3-15設(shè)計(jì)一控制電路，控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，要求：(1)可正反轉(zhuǎn)；(2)兩處起?？刂?；(3)可反接制動(dòng)；(4)有短路和超載保護(hù)。137?繼電器控制系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)

(主要是線(xiàn)路複雜)：1.繼電器控制線(xiàn)路是接線(xiàn)開(kāi)關(guān)電路，實(shí)現(xiàn)控制的程式就線(xiàn)上路接法的本身，線(xiàn)路一旦確定，難以調(diào)整和更改，不能適應(yīng)當(dāng)前快速的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品更新的要求。2.輸出回應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，不能適應(yīng)生產(chǎn)自動(dòng)化程度不斷提高的要求。3.控制要求複雜時(shí)，繼電器控制系統(tǒng)將變得十分龐大笨重，難以實(shí)現(xiàn)。因此隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)诓粩嗵角笾鴮?shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量控制的新途徑。4.1PLC的由來(lái)一、產(chǎn)生138?PLC控制系統(tǒng)比電氣控制系統(tǒng)好得多①控制方法上：硬：軟②工作方式上：

並行工作方式：串行工作方式③控制速度上：

速度慢：快

④定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上：

精度低：高

⑤可靠性和可維護(hù)性上：可靠性低：高1391968年美國(guó)通用汽車(chē)公司GM：適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)的不斷更新；生產(chǎn)工藝不斷變化的需要；小批量、多品種生產(chǎn)。盡可能減少重新設(shè)計(jì)；盡可能減少更換繼電器控制系統(tǒng)及接線(xiàn)；降低成本，縮短週期。PLC產(chǎn)生的背景1401968年，GM公司提出十項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)——招標(biāo)：編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程式；維護(hù)方便，採(cǎi)用插件式結(jié)構(gòu)；可靠性高於繼電器控制櫃；體積小於繼電器控制櫃；成本可與繼電器控制櫃競(jìng)爭(zhēng)；可將數(shù)據(jù)直接送入電腦；可直接使用115V交流輸入電壓；輸出採(cǎi)用115V交流電壓，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器等；通用性強(qiáng)，擴(kuò)展方便;能存儲(chǔ)程式，記憶體容量可以擴(kuò)展到4KB。141這次招標(biāo)引起了工業(yè)界的密切注視，吸引了不少大公司前來(lái)投標(biāo)，最後DEC公司(美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司)一舉中標(biāo)，並於1969年研製成功第一臺(tái)PC，當(dāng)時(shí)命名為PC(ProgrammableController)。這臺(tái)PLC投運(yùn)到汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)後，取得了極為滿(mǎn)意的效果，引發(fā)了效仿的熱潮，從此PLC技術(shù)得以迅猛的發(fā)展。142

嚴(yán)格地講，至今對(duì)PLC沒(méi)有最終的定義。

國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）1985年在可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案（第二稿）中作了如下的定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境條件下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它採(cǎi)用可編程序的記憶體，用來(lái)在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，並通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備都應(yīng)按易於使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易於擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?/p>

美國(guó)電氣製造協(xié)會(huì)（NEMA）1987年作的定義如下：“它是一種帶有指令記憶體、數(shù)字或模擬I/O介面，以位運(yùn)算為主，能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能，用於控制機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制裝置?！?/p>

IEC(國(guó)際電工委員會(huì))在標(biāo)準(zhǔn)草案中，將這種裝置定義為可編程序控制器(ProgrammableController)，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。為了避免同個(gè)人電腦混淆，現(xiàn)在一般將可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC（ProgrammableLogicController）。二、定義143①可編程控制器與微機(jī)的比較學(xué)習(xí)難易程度不同

PLC繼承了繼電器系統(tǒng)的基本格式和習(xí)慣，對(duì)於有繼電器控制經(jīng)驗(yàn)的人，學(xué)習(xí)起來(lái)容易。微機(jī)需要更多的知識(shí)儲(chǔ)備。通用性不同

PLC一般是由電氣控制器的製造廠(chǎng)家研製生產(chǎn)，各廠(chǎng)家的產(chǎn)品不通用。微機(jī)是由通用電腦推廣應(yīng)用發(fā)展起來(lái)的，標(biāo)準(zhǔn)化程式高，相容性強(qiáng)。運(yùn)行方式不同

PLC不能直接使用微機(jī)的許多軟體。PLC一般具有模組結(jié)構(gòu)，可針對(duì)不同對(duì)象進(jìn)行組合和擴(kuò)展。微機(jī)可使用通用微機(jī)的各種編程語(yǔ)言，對(duì)要求快速，即時(shí)性強(qiáng)、模型複雜的工業(yè)對(duì)象的控制佔(zhàn)有優(yōu)勢(shì)，但它要求使用者具有一定電腦專(zhuān)業(yè)知識(shí)。相同點(diǎn)：PLC和微機(jī)都是專(zhuān)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì)的，都具有很高的可靠性。三、關(guān)於PLC的幾個(gè)比較144②可編程控制與繼電接觸器控制的比較◆控制邏輯不同

PLC為“軟接線(xiàn)”技術(shù)，繼電為硬接線(xiàn)邏輯。◆控制邏輯方面

PLC：同一個(gè)器件的線(xiàn)圈和它的各觸點(diǎn)動(dòng)作不同時(shí)發(fā)生。繼電：同一繼電器的所有觸點(diǎn)與線(xiàn)圈通電或斷電同時(shí)發(fā)生◆控制速度

PLC：速度極快；繼電：速度慢◆定時(shí)/計(jì)數(shù)

PLC定時(shí)精度高，範(fàn)圍大，有計(jì)數(shù)功能，繼電：定時(shí)精度不高，範(fàn)圍小，無(wú)計(jì)數(shù)功能◆設(shè)計(jì)與施工

PLC：現(xiàn)場(chǎng)施工與程式設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，週期短，調(diào)試和維修方便。繼電：設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長(zhǎng)，而且修改困難◆可靠性和維護(hù)性

PLC連線(xiàn)少，使用方便，並具有自診斷作用等◆價(jià)格

PLC：貴（長(zhǎng)遠(yuǎn)利益）繼電：便宜（短期利益）145③繼電-接觸器控制與PLC控制原理圖的比較主電路原理圖相同PLC控制原理圖原理圖

繼電-接觸器控制原理圖

146繼電-接觸器控制線(xiàn)路PLC控制線(xiàn)路（梯形圖）④繼電-接觸器控制與PLC控制控制圖的比較147⑤繼電-接觸器控制與PLC控制實(shí)際控制的比較

繼電-接觸器控制直接控制（起保停）148⑤繼電-接觸器控制與PLC控制實(shí)際控制的比較

PLC控制連續(xù)控制（起保停）149⑤繼電-接觸器控制與PLC控制實(shí)際控制的比較繼電-接觸器控制正反轉(zhuǎn)控制電路150⑤繼電-接觸器控制與PLC控制實(shí)際控制的比較PLC控制正反轉(zhuǎn)控制電路151點(diǎn)數(shù)(I/OPoints)：指能夠輸入/輸出開(kāi)關(guān)量、模擬量的總個(gè)數(shù)。一般是4或8的倍數(shù)。四、常用術(shù)語(yǔ)掃描週期：是指PLC執(zhí)行系統(tǒng)監(jiān)控程序、用戶(hù)程式、I/O刷新一次所用的時(shí)間。它直接反映PLC的回應(yīng)速度，因此是PLC的重要指標(biāo)之一，其單位是ms/kw(kb)。梯形圖：梯形圖是PLC用戶(hù)編程時(shí)最常用的一種圖形編程方法，是表示I/O點(diǎn)之間邏輯關(guān)係的一種圖。它實(shí)質(zhì)上是變相的繼電器控制邏輯圖，形式和規(guī)範(fàn)非常相似，其目的是為了讓工廠(chǎng)技術(shù)人員不必懂電腦，就可使用(設(shè)計(jì)、閱讀)它。1524.2PLC的功能、特點(diǎn)與分類(lèi)

一、主要功能1.開(kāi)關(guān)邏輯和順序控制這是PLC應(yīng)用最廣泛、最基本的場(chǎng)合。它的主要功能是完成開(kāi)關(guān)邏輯運(yùn)算和進(jìn)行順序邏輯控制，從而可以實(shí)現(xiàn)各種控制要求。2.模擬控制（A/D和D/A控制）

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，許多連續(xù)變化的需要進(jìn)行控制的物理量，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬於模擬量。過(guò)去，PLC長(zhǎng)於邏輯運(yùn)算控制，對(duì)於模擬量的控制主要靠?jī)x錶或分佈式控制系統(tǒng)，目前大部分PLC產(chǎn)品都具備處理這類(lèi)模擬量的功能，而且編程和使用方便。3.定時(shí)/計(jì)數(shù)控制

PLC具有很強(qiáng)的定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，它可以為用戶(hù)提供數(shù)十甚至上百個(gè)定時(shí)器與計(jì)數(shù)器。對(duì)於定時(shí)器，定時(shí)間隔可以由用戶(hù)加以設(shè)定；對(duì)於計(jì)數(shù)器，如果需要對(duì)頻率較高的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，則可以選擇高速計(jì)數(shù)器。1534.步進(jìn)控制

PLC為用戶(hù)提供了一定數(shù)量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步進(jìn)控制功能。5.運(yùn)動(dòng)控制

在機(jī)械加工行業(yè)，可編程序控制器與電腦數(shù)控（CNC）集成在一起，用以完成機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制。6.數(shù)據(jù)處理大部分PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理能力，它不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送，而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示列印等操作，有些PLC還可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算和函數(shù)運(yùn)算。7.通信聯(lián)網(wǎng)

PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位電腦以及其他智能設(shè)備之間能夠交換資訊，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。154二、可編程控制器的特點(diǎn)編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高通用性強(qiáng)，控制程式可變硬體配套齊全．用戶(hù)使用方便。（適應(yīng)性強(qiáng)）可靠性高。（抗干擾能力強(qiáng)：硬體、軟體）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少維護(hù)工作量小，維修方便體積小，能耗低成本低，水準(zhǔn)高155可編程序控制器採(cǎi)取了一系列硬體和軟體抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用於有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。硬體抗干擾措施：（1）常規(guī)手段：選用優(yōu)質(zhì)元器件，設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)施加固使其易於抗衝擊，印製板的設(shè)計(jì)加工和焊接工藝嚴(yán)格規(guī)範(fàn)。（2）隔離：所有I/O電路一律採(cǎi)用光電器件進(jìn)行隔離，使內(nèi)外無(wú)電氣回路的聯(lián)接點(diǎn)(電浮空)，這樣可以抗電干擾。（3）濾波：對(duì)供電系統(tǒng)及輸入回路採(cǎi)用模擬量濾波(如LC、π型濾波網(wǎng)路)，再加上數(shù)字濾波，以消除或抑制高頻干擾。（4）遮罩：採(cǎi)用導(dǎo)電、導(dǎo)磁性能良好的材料進(jìn)行遮罩，以防電磁波輻射的干擾。（5）增強(qiáng)電源的適應(yīng)性：PLC的供電系統(tǒng)(內(nèi)部為DC)採(cǎi)用開(kāi)關(guān)電源，並用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，使之適應(yīng)電網(wǎng)電壓較寬範(fàn)圍的波動(dòng)。（6）採(cǎi)用模組式結(jié)構(gòu)：一旦某模組有故障，能迅速更換，使系統(tǒng)停用時(shí)間減到最低程度。156軟體抗干擾措施：（1）設(shè)置警戒時(shí)鐘WDT(看門(mén)狗)：PLC在正常的運(yùn)行程式中對(duì)WDT定時(shí)複位，若超過(guò)了WDT規(guī)定的時(shí)間，WDT會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，並強(qiáng)制系統(tǒng)CPU複位，使之走入正常的運(yùn)行程式。（2）系統(tǒng)軟體對(duì)用戶(hù)軟體自動(dòng)進(jìn)行檢查：能對(duì)用戶(hù)程式進(jìn)行查錯(cuò)、報(bào)錯(cuò)，使用戶(hù)程式無(wú)語(yǔ)法、結(jié)構(gòu)性錯(cuò)誤，錯(cuò)誤的程式或參數(shù)得不到運(yùn)行。（3）掉電保護(hù)：對(duì)RAM區(qū)用後備電池或蓄能電容，掉電時(shí)使RAM繼續(xù)有電，保證用戶(hù)程式運(yùn)行的狀態(tài)資訊和中間數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。（4）自檢：系統(tǒng)程式中有對(duì)CPU及週邊器件自動(dòng)檢測(cè)的功能，一旦出錯(cuò)，立即報(bào)警。157按I/O點(diǎn)數(shù)分小型PLC

I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下的為小型PLC

（其中I/O點(diǎn)數(shù)小於64點(diǎn)的為超小型或微型PLC）中型PLC

I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以上、2048點(diǎn)以下的為中型PLC大型PLC

I/O點(diǎn)數(shù)為2048以上的為大型PLC

（其中I/O點(diǎn)數(shù)超過(guò)8192點(diǎn)的為超大型PLC）三、可編程控制器的類(lèi)型目前PLC的種類(lèi)非常多，型號(hào)和規(guī)格也不統(tǒng)一，瞭解PLC的分類(lèi)有助於PLC的選型和應(yīng)用。158按結(jié)構(gòu)形式分整體式PLC

將電源、CPU、I/O介面等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低等特點(diǎn)。模組式PLC

將PLC各組成部分分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模組，如CPU模組、I/O模組、電源模組（有的含在CPU模組中）以及各種功能模組。緊湊式PLC

還有一些PLC將整體式和模組式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。模組式PLC

將PLC各組成部分分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模組，如CPU模組、I/O模組、電源模組（有的含在CPU模組中）以及各種功能模組。緊湊式PLC

還有一些PLC將整體式和模組式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。整體式PLC

將電源、CPU、I/O介面等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低等特點(diǎn)。159按功能分低檔PLC

具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。中檔PLC

具有低檔PLC功能外，增加模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、副程式、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、PID控制等功能。

高檔PLC

具有中檔機(jī)功能外，增加帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)運(yùn)算、製錶及表格傳送等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能。

1604.3PLC的應(yīng)用狀況和發(fā)展趨勢(shì)

一、應(yīng)用狀況

PLC自問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)30多年的發(fā)展，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家(如美、日、德等)已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一，生產(chǎn)廠(chǎng)家不斷湧現(xiàn)，PLC的品種多達(dá)幾百種。國(guó)內(nèi)應(yīng)用始於80年代。一些大中型工程專(zhuān)案引進(jìn)的生產(chǎn)流水線(xiàn)上採(cǎi)用了PLC控制系統(tǒng)，使用後取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，從而促進(jìn)了國(guó)內(nèi)PLC的發(fā)展和應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)PLC的應(yīng)用已取得了許多成功的經(jīng)驗(yàn)和成果，證明了PLC是大有發(fā)展前途的工業(yè)控制裝置，它與DCS、SCADA、電腦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相互集成、互相補(bǔ)充而形成的綜合系統(tǒng)將得到更加廣泛的應(yīng)用。161

我國(guó)PLC的生產(chǎn)廠(chǎng)家主要是80年代湧現(xiàn)出來(lái)的，靠技術(shù)引進(jìn)、轉(zhuǎn)讓、合資等方式進(jìn)行生產(chǎn)，目前約有十幾家表4-1我國(guó)PLC的生產(chǎn)廠(chǎng)家及生產(chǎn)的PLC型號(hào)（不全）生產(chǎn)廠(chǎng)家PLC型號(hào)生產(chǎn)廠(chǎng)家PLC型號(hào)天津中環(huán)自動(dòng)化儀錶公司DJK-84無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司KCK系列上海東屋電器有限公司CF系列蘇州機(jī)床電器廠(chǎng)CYK系列杭州機(jī)床電器廠(chǎng)DKK、D系列上海電力電子設(shè)備廠(chǎng)KKI-IC大連組合機(jī)床研究所S系列機(jī)械部北京自動(dòng)化所MPC、KB系列上海國(guó)際程式控制公司E、EM、H系列上海工業(yè)自動(dòng)化研究所TCMS-300/D杭州通靈控制電腦公司HZK系列蘇州電子電腦廠(chǎng)YZ系列162日本：立石(OMRON)、三菱、日立、夏普、松下、東芝、富士、安川、橫河、光洋(Koyo)等公司。美國(guó)：AB(AllenBradley)、GM(GouldModicon)、GE(GE-Fanuc)、SquareD、西屋(WestingHouse)、TI儀器(Texas,Instruments德洲儀器)等公司。德國(guó)：西門(mén)子（Siemens）、BBC、AEG等公司。法國(guó)：TE(Telemecanique)公司等。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還有韓國(guó)、臺(tái)灣等PLC產(chǎn)品國(guó)內(nèi)流行的PLC多是國(guó)外產(chǎn)品，主要有：163

其中美國(guó)的A-B、GE-Fanuc、Modicon，德國(guó)的西門(mén)子(Siemens)，法國(guó)的TE(Telemecanique)，日本的三菱、立石(OMRON)等7家公司，在所有PLC製造廠(chǎng)中佔(zhàn)有主導(dǎo)地位。這7家公司佔(zhàn)有著全世界PLC市場(chǎng)80%以上的份額，他們的系列產(chǎn)品有其技術(shù)廣度和深度，從售價(jià)為100美元左右的微型PLC到有數(shù)千個(gè)I/O點(diǎn)的大型PLC應(yīng)有盡有。

小型PLC日本各廠(chǎng)家佔(zhàn)領(lǐng)的市場(chǎng)份額最大，其結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點(diǎn)也較為突出，故其他國(guó)家小型PLC的結(jié)構(gòu)形式也都向日本看齊。大、中型PLC市場(chǎng)份額的90%一直被美、日、歐三家佔(zhàn)領(lǐng)，具有三足鼎立之勢(shì)，近年來(lái)日本稍有頹勢(shì)。164165166167圖例：ABSLC500168二、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域：

目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械製造、電力、汽車(chē)、輕工、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)，隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從PLC應(yīng)用類(lèi)型看，大致可歸納為以下幾個(gè)方面：開(kāi)關(guān)量邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制（PID閉環(huán)控制）、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)（構(gòu)成DCS、FCS系統(tǒng)）。

PLC的應(yīng)用範(fàn)圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械的自動(dòng)控制，擴(kuò)展到以下應(yīng)用領(lǐng)域：中小型過(guò)程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活相關(guān)的機(jī)器、與環(huán)境相關(guān)的機(jī)器，而且有急速的上升趨勢(shì)。注：DCS：集散控制系統(tǒng)；FCS：現(xiàn)場(chǎng)匯流排控制系統(tǒng)169170傳送帶生產(chǎn)線(xiàn)控制灌裝及包裝機(jī)械木材加工電梯控制空調(diào)控制紡織機(jī)械印刷機(jī)械171172173174175176177178179180

隨著PLC技術(shù)的推廣、應(yīng)用，PLC將向兩個(gè)方面發(fā)展：一方面向著大型化的方向發(fā)展，另一方面則向著小型化的方向發(fā)展。

PLC向大型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在大中型PLC高功能、大容量、智能化、網(wǎng)路化發(fā)展，使之能與電腦組成集成控制系統(tǒng)，對(duì)大規(guī)模、複雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合的自動(dòng)控制。

PLC向小型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：為了減小體積、降低成本，向高性能的整體型發(fā)展；在提高系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來(lái)越小，功能越來(lái)越強(qiáng)；應(yīng)用的專(zhuān)業(yè)性，使得控制品質(zhì)大大提高。三、發(fā)展趨勢(shì)181高性能、高速度、大容量方向發(fā)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的回應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前，有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。在存儲(chǔ)容量方面，有的PLC最高可達(dá)幾十兆位元組。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡記憶體或硬碟。

182向小型化和大型化兩個(gè)方向發(fā)展小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模組化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場(chǎng)需要已開(kāi)發(fā)了各種簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)的超小型微型PLC，最小配置的I/O點(diǎn)數(shù)為8～16點(diǎn)，以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要。大型化是指大中型PLC向大容量、智能化和網(wǎng)路化發(fā)展，使之能與電腦組成集成控制系統(tǒng)，對(duì)大規(guī)模、複雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動(dòng)控制。現(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU並行工作和大容量記憶體，功能強(qiáng)。183大力開(kāi)發(fā)智能模組，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)與通信能力為滿(mǎn)足各種控制系統(tǒng)的要求，不斷開(kāi)發(fā)出許多功能模組，如高速計(jì)數(shù)模組、溫度控制模組、遠(yuǎn)程I/O模組、通信和人機(jī)介面模組等。PLC的聯(lián)網(wǎng)與通信有兩類(lèi)：①PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家都有自己的專(zhuān)有聯(lián)網(wǎng)手段；②PLC與電腦之間的聯(lián)網(wǎng)通信。為了加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)與和通信能力，PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)路系統(tǒng)。

184增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O介面占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線(xiàn)路占5%。前二項(xiàng)共20%故障屬於PLC的內(nèi)部故障，它可通過(guò)PLC本身的軟、硬體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理。而其餘80%的故障屬於PLC的外部故障。PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家都致力於研製、發(fā)展用於檢測(cè)外部故障的專(zhuān)用智能模組，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。

185編程語(yǔ)言多樣化在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)，PLC的編程語(yǔ)言也越來(lái)越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖、語(yǔ)句表語(yǔ)言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語(yǔ)言、面向過(guò)程控制的流程圖語(yǔ)言、與電腦相容的高級(jí)語(yǔ)言（BASIC、C語(yǔ)言等）等。多種編程語(yǔ)言並存、互補(bǔ)與發(fā)展是PLC進(jìn)步的一種趨勢(shì)。1865.1PLC硬體結(jié)構(gòu)組成PLC由三個(gè)基本部分組成：輸入部分、邏輯處理部分、輸出部分?；窘Y(jié)構(gòu)示意圖參見(jiàn)圖5-1所示。圖5-1PLC的基本組成框圖輸入部分輸出部分187輸入部分：是指各類(lèi)按鈕、行程開(kāi)關(guān)、感測(cè)器等介面電路，它收集並保存來(lái)自被控對(duì)象的各種開(kāi)關(guān)量、模擬量資訊和來(lái)自操作臺(tái)的命令資訊等。邏輯處理部分：用於處理輸入部分取得的資訊，按一定的邏輯關(guān)係進(jìn)行運(yùn)算，並把運(yùn)算結(jié)果以某種形式輸出。輸出部分：是指驅(qū)動(dòng)各種電磁線(xiàn)圈、交/直流接觸器、信號(hào)指示燈等執(zhí)行元件的介面電路，它向被控對(duì)象提供動(dòng)作資訊。

為了使用方便，PLC還常配套有編程器等外部設(shè)備，它們可以通過(guò)匯流排或標(biāo)準(zhǔn)介面與PLC連接。不同廠(chǎng)家不同類(lèi)型的PLC指令系統(tǒng)的指令符號(hào)、指令內(nèi)容、指令條數(shù)也是不同；關(guān)於軟器件和I/O口的相應(yīng)規(guī)定也不一樣。雖然PLC方方面面都有很多不同，但是這種裝置都稱(chēng)為可編程序控制器，它們?cè)诨緝?nèi)涵上一定同多異少。188PLC硬體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成外部設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)用戶(hù)輸出設(shè)備微處理器（CPU）運(yùn)算器控制器輸出部件輸入部件系統(tǒng)存儲(chǔ)器用戶(hù)存儲(chǔ)器I/O擴(kuò)展接口通訊及編程接口編程設(shè)備電腦印表機(jī)等感測(cè)器按鈕、開(kāi)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電磁閥中間繼電器執(zhí)行器現(xiàn)場(chǎng)用戶(hù)輸入設(shè)備擴(kuò)展設(shè)備擴(kuò)展單元通訊模組功能模組電源變換器～110V/220V市電PLC基本單元PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖189主ＣＰＵ單元(10/20/30/40/60)擴(kuò)展單元（特殊功能,通訊.)數(shù)字量輸入輸出單元

:Max2模擬量輸入輸出單元

:Max2通訊單元