相异步电动机的控制电路.ppt

烟台工程职业技术学院,自测题,项目四 三相异步电动机控制电路,烟台工程职业技术学院,教学导航,返回,烟台工程职业技术学院,实物图,返回,三相异步电动机接触器联锁的正反转控制线路是工业生产中常见的的电机运行方式。由交流接触器、电源开关、熔断器、热继电器和按钮组成，按动按钮不同位置可实现三相异步电动机正反转控制。,烟台工程职业技术学院,器材与原件,返回,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,4.1三相异步电动机控制电路常用低压电器,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,4.1.1 手动电器,1刀开关,刀开关外形如图4-1-1所示、结构如图4-1-2所示。刀开关主要由动触刀、静夹座、操作手柄和绝缘底座组成。靠手动来实现触刀与夹座的接触或分离，以便实现对电路的接通与分断的控制。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,刀开关按刀的极数可分为单极、双极和三极。刀开关在电路图中的符号如图4-1-3所示，其文字符号为QS。刀开关一般用于接通或分断小负荷电路。主要用于照明、电热设备及小容量电动机控制电路中。供手动不频繁地接通和分断电路用，或用于电源侧作隔离开关（不带负载操作）。,提示！,安装时刀开关应垂直放置，保证开关分断时，动触刀自然垂落在下方。电源进线接上面进线座，负载接下面出线座。以保证操作时人身安全。,刀开关又称开启式负荷开关，其型号及含义为:,HK/,开启式负荷开关 极数 设计序号 额定电流,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,2组合开关,组合开关又叫转换开关，它触点对数多，接线方式灵活，体积小，操作方便，开关内部装有扭簧储能机构，能快速闭合与分断。图4-1-4是三极组合开关外形图。图4-1-5为组合开关结构图，三极组合开关有6个静触点和三个动触片，三个动触片装在绝缘板上并套在方轴上，手柄带动方轴作90度正反向转动，使动触片与静触点接通或分断。其图形符号如图4-1-6，文字符号是QS。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,组合开关可作为电源隔离开关，也可不频繁地直接接通或分断小负荷电路，比如控制小容量（5KW以下）异步电动机的启动，正反转和停止。组合开关型号及含义为:,HZ 10,组合开关 极数设计序号 开关专门用途代号 额定电流,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,3按钮,按钮也起接通或分断电路的作用，但它触点面积小，不能用来控制大电流的主电路，其额定电流不能超过5A，只能短时接通和分断小电流的控制电路，以发出指令。所以又称主令电器。其外形如图4-1-7所示，结构图如图4-1-8所示，图形符号如图4-1-9所示，其文字符号为SB。,图4-1-7 按钮外形图,按钮一般由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、静触点、支柱连杆及外壳等部分组成。如图41-8所示。按钮按静态（不受外力作用）时触点的分合状态，可分为常开按钮（启动按钮）、常闭按钮（停止按钮）和复合按钮。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,常开按钮在常态下触点是断开的，当按下按钮帽时，触点闭合；松开后，按钮在复位弹簧作用下按钮自动复位。常闭按钮在常态下其触点是闭合的，当按下按钮帽时，触点断开；松开后，在复位弹簧作用下按钮自动复位。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,复合按钮是将常开和常闭按钮组合为一体，当按下复合按钮时，常闭触点先断开，常开触点后闭合，当按钮释放后，在复位弹簧作用下按钮复原，复原过程中常开触点先恢复断开，常闭触点后恢复闭合。,按钮的型号及含义为：,L A 主令电器 结构形式代号 按钮 常闭触点数 设计序号 常开触点数,提示！,所谓常开触点、常闭触点是指电器在不受外力或电力作用时触点所处的状态。在很多电器上都存在常开触点、常闭触点组成的复合触点，当电器受外力或电力作用时，常闭触点先分断，常开触点后闭合；当电器失去外力或电力时，常开触点先分断，常闭触点后闭合。这种动作顺序对分析电路控制原理非常重要。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,4、行程开关,行程开关也是主令电器的一种，通常行程开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定的位置或行程实现自动停止，反向运动，变速运动或自动往返运动等。图4-1-10为各类行程开关的外形图。,图4-1-10 行程开关的外形,从结构上来看，行程开关可分为三个部分，触点系统、操作机构和外壳。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,图4-1-11为单轮式形成开关结构示意图。当运动部件的挡铁碰压行程开关的滚轮时，杠杆与转轴一起转动，使凸轮推动撞块，当撞块被压到一定位置时，推动微动开关快速动作，使其常闭触点断开，常开触点闭合。当滚轮上的挡铁移开后，复位弹簧就使行程开关各部分恢复原始位置，,图4-1-11行程开关结构示意图,行程开关在电路图中的符号如图4-1-12所示，其文字符号为SQ。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,行程开关有LX19和JLXK1系列。型号含义为：,J L X K 1 机床电器 派生代号主令电器 常闭触点数行程开关 常开触点数 快速 1单轮；2双轮；3直动无轮设计序号 4直动带轮：5万向型,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,5接近开关,接近开关又叫无触点行程开关，当物体与之接近到一定距离时就发出动作信号。接近开关也可作为检测装置使用，用于高速计数、测速、检测金属等。接近开关按工作原理可分为高频振荡型、电容型、磁感应式接近开关和非磁性金属接近开关几种。接近开关在电路图中的符号如图4-1-13所示，其文字符号为SQ。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,4.1.2 自动控制电器,1交流接触器,接触器是一种自动的电磁式开关。适用于远距离频繁地接通或断开交直流主电路。可分为交流接触器和直流接触器两类，二者结构相似。本书只介绍交流接触器。图4-1-14为交流接触器外形。（a）图为CJ10系列交流接触器，（b）图为CJ20系列交流接触器。,（a）（b）图4-1-14 交流接触器的外形（a）CJ10系列交流接触器（b）CJ20系列交流接触器,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,图4-1-15为CJ10-20型交流接触器的结构示意图。它主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置及辅助部件四部分组成。电磁机构由电磁线圈、静铁心和衔铁三部分组成。当电磁线圈通电或断电时，衔铁和铁心吸合或释放，从而带动动触点与静触点闭合或分断，来实现接通或分断电路。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,触点系统分为主触点和辅助触点。主触点用于通断电流较大的主电路，一般由三对常开触点组成；辅助触点用以通断电流较小的控制电路，通常由两对常开和两对常闭触点组成，起电气连锁或控制作用。,交流接触器在电路图中的符号如图4-1-16所示。其文字符号是KM。交流接触器的型号及含义为:,CJ T1 交流接触器 额定电流 设计代号,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,2.中间继电器,中间继电器的结构和工作原理与接触器基本相同。只是中间继电器的触点容量较小，且没有主、辅之分。但触点数量多，一般在控制电路中当其它触点数量不够时，作为补充触点以控制更多元件或回路。中间继电器的文字符号是KA,其线圈、触点的图形符号与接触器相同。,（a）（b）（c）图4-1-17 时间继电器的外形a）空气阻尼式时间继电器 b）电子式时间继电器 c）电动式时间继电器,3时间继电器,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,时间继电器也是利用电磁原理控制触点的闭合或分断。但其一部分触点自线圈得电或断电时，延迟一段时间再动作。故称时间继电器。它的种类很多，按动作原理分，有电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等，本书只介绍空气阻尼式时间继电器。,空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器，是利用空气阻尼的原理获得延时的。图4-1-18为通电延时型空气阻尼式时间继电器原理示意图。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,当线圈通电后，铁心产生吸力，衔铁吸合，带动推板立即动作，使瞬动触点受压其触点瞬时动作，同时活塞杆在宝塔形弹簧的作用下向上移动，带动活塞及橡皮膜向上移动，运动速度受进气孔进气速度的限制，这时橡皮膜下方气室的空气稀薄，与橡皮膜上方的空气形成压力差（形成负压），对活塞的移动产生阻尼作用，所以活塞杆只能缓慢地向上移动，经过一段时间后，活塞才能完成全部行程而压动行程开关，使延时常闭触点断开，常开触点闭合，达到通电延时的目的。这种时间继电器延时时间的长短取决于进气孔的大小，可通过调节螺钉进行调整。当线圈断电时，衔铁在反力弹簧的作用下释放，并通过活塞杆将活塞推向下端，这时橡皮膜下方气室内的空气通过橡皮膜和活塞的局部所形成的单向阀迅速从橡皮膜上方的气室缝隙中排掉，使瞬动触点15和延时触点16各对触点迅速复位。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,空气阻尼式时间继电器的优点：结构简单，延时范围大（0.4180S）、寿命长、价格低。其缺点是：延时误差大，不能精确地整定延时值。因此，适合应用于延时精度要求不高的场合。图4-1-19为空气阻尼式时间继电器的线圈及触点的图形符号，其文字符号是KT。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,提示！,时间继电器分为通电延时型和断电延时型。通电延时时间继电器当其线圈通电以后延时触点延时动作，当线圈断电时延时触点瞬时动作；断电延时时间继电器当其线圈通电时延时触点瞬时动作，在线圈断电时延时触点延时动作。将通电延时时间继电器的电磁线圈倒转180度即可转换成断电延时时间继电器（空气阻尼式时间继电器）。,空气阻尼式时间继电器的型号及含义：J S 7 A继电器 结构设计有改动 时间 规格代号设计序号,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,4.1.3 保护电器,为保证三相异步电机安全可靠运行，需要采取一些保护措施。最常用的是短路和过载保护。熔断器和热继电器可起到这些保护作用。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,1.熔断器,熔断器用于配电电路的短路保护。有RL系列螺旋式熔断器、RC系列插入式熔断器、管式熔断器。如图4-1-20（a）（b）所示。熔断器主要有熔体、熔管和熔座三部分组成。熔体的材料有两种，一种是由铅、铅锡合金或锌等熔点较低的材料制成，多用于小电流电路；另一种是由银或铜等熔点较高的材料制成，主要用于大电流电路。熔体的形状多制成片状、丝状或栅状。熔体串联于电路中，当电路发生短路事故熔体快速熔断，保护电源和电机。熔断器的主要技术数据是额定电压、额定电流和熔体额定电流。选用时应该使熔断器的额定电压大于或等于电路额定电压，熔断器的额定电流大于或等于熔体额定电流，熔体额定电流根据负载及其电流大小来确定。图4-1-20(c)为熔断器的图形符号，其文字符号是FU。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,2热继电器,图4-1-21 热继电器的外形,图4-1-21 热继电器的外形热继电器是利用流过继电器的电流所产生的热效应原理而动作的继电器。它主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其它电气设备发热状态的控制。热继电器的外形如图4-1-21,热继电器的工作原理如图4-1-22所示。热元件串接在电动机定子绕组中，常闭触点串接在控制电路的接触线圈回路中。当电动机过载时，通过热元件的电流超过热继电器的整定电流，双金属片受热向左弯曲，推动导板向左移动。经过一定时间后，双金属片推动导板使热继电器触点动作。使接触器线圈断电，进而切断主电路，起到保护作用。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,电源切除后，双金属片逐渐冷却恢复原位，动触点在弓簧的作用下自动复位。热继电器在电路图中的图形符号，如图4-1-23所示，其文字符号是FR.。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,提示,对电机负载，熔断器不能替代热继电器起过载保护作用。因为电机起动电流大，熔体额定电流要按起动电流选取；同样热继电器不能替代熔断器起短路保护作用，因为热继电器热元件动作需要经历一段时间，积累一定热量。,3低压断路器,低压断路器亦称空气开关或空气断路器。它集控制和多种保护功能于一体。既可作为手动开关，用于电路的通断控制；又可进行短路保护、过载保护、欠电压和过电压保护等。图4-1-24为低压断路器的外形，低压断路器在电路图中的符号如图4-1-25所示，其文字符号为QF。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,4.2三相异步电动机基本控制电路,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,电气识图常识,三相异步电动机控制电路由主电路和控制电路两部分组成：主电路：电机与电源连接的部分电路。其工作电流大，取决于电机容量。控制电路：控制电器组成的部分电路，其工作电流小。电气控制电路图有以下几个特征：（1）一般主电路画在左侧，控制电路画在右侧。（2）同一电器的各部件（如线圈和触点）一般不画在一起，但文字符号相同。（3）接触器、继电器的各触点为不通电时状态（常态）；各种刀开关为没有合闸状态、按钮、行程开关的触点为没有操作时状态（常态）。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,三相异步电动机起动控制电路,三相异步电动机起动有直接起动和降压起动两种方式。在变压器容量允许的情况下，笼型异步电动机应尽可能采用全电压直接起动，这样一方面可以提高控制电路的可靠性，另一方面也可减小电气的维修工作量。,1三相异步电动机全压起动控制电路,1）.点动控制线路 图4-2-1为电动机点动控制线路的电气原理图，由主电路和控制电路两部分组成。主电路中电源开关QS起隔离电源的作用；熔断器FU1对主电路进行短路保护，主电路的接通和分断是由接触器KM的三相主,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,触点完成的。由于点动控制，电动机运行的时间短，所以不设置过载保护。,控制电路中熔断器FU2做短路保护；常开按钮SB控制KM电磁线圈的通断。电路的工作原理分析 起动：合上电源开关QS，引入三相电源，按下常开按钮SB，交流接触器KM的线圈得电，使衔铁吸合，同时带动KM的三对主触点闭合，电动机M接通电源起动运转。停止：当需要电动机停转时，松开按钮SB，其常开触点恢复断开，交流接触器KM的线圈失电，衔铁恢复断开，同时通过连动支架带动KM的三对主触点恢复断开，电动机M失电停转。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,2）.连续运行控制线路 图4-2-2为三相笼型异步电动机连续运行控制线路。电路在点动控制电路的基础上，在启动按钮两端并联接触器辅助常开触点，串入停止常闭按钮，另外增设热继电器。电路可以实现连续运行的原理是：合上组合开关QS，然后按下启动按钮SB2，交流接触器KM的线圈得电，接触器,KM的三对主触点闭合，电动机M便接通电源直接启动运转。与此同时与SB2并联的接触器常开辅助触点KM闭合。这样，即使松开按钮SB2时，接触器KM的线圈仍可通过KM触点通电，从而保持电动机的连续运行。如需停止，按下停止按钮,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,SB1，将接触器线圈回路切断，这时接触器KM断电释放，KM的三相常开主触点恢复断开切断三相电源，电动机M失电停止运转,提示！,图4-2-2电路中与起动按钮并联的KM辅助常开触点，在松开启动按钮SB2后，仍使接触器KM线圈保持通电的控制方式叫做“自锁”，辅助常开辅助触点叫自锁触点。,知识拓展,图4-2-2电路中有如下一些保护措施：熔断器FU起短路保护作用；热继电器FR具有过载保护作用；交流接触器起失压（或零压）和欠压保护作用。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,失压保护是指电动机在正常运行中，由于某种原因引起突然断电时，能自动切断电动机电源，当重新供电时，保证电动机不能自行启动的一种保护。以保证人身和设备的安全。接触器可实现失压保护，因为接触器自锁触点和主触点在电源断电时已经断开，在电源恢复供电时，只要不按动按钮，电动机就不会自行启动运转。欠压保护是指电路电压低于电动机应加的额定电压。下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源停转，避免电动机在电压不足的状态下长期运行，因定子电流过大损坏电机。接触器可避免电动机欠压运行，因为当电路电压下降到一定值（一般指低于额定电压85%以下）时，接触器线圈两端的电压也同样下降到此值，从而使接触器线圈磁通减弱，产生的电磁吸力减小。当电磁吸力减小到小于反作用弹簧的拉力时，动铁心被迫释放，主触点、自锁触点同时分断，自动切断主电路和控制电路，电动机失电停转，达到了欠压保护的目的。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,思考？,图4-2-3（a）电路既可点动也可连续运行，图4-2-3(b)是两地控制电路，你能分析出它们的工作原理吗？,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,2三相异步电动机降压起动控制电路,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,通常情况下，容量超过15KW的笼型异步电动机需采用降压启动。下面分析一个Y降压启动电路。如图4-2-4，主电路采用两个接触器KMY和KM，分别控制电机三相绕组作星形和三角形连接。控制电路有KMY和KM接触器，KM接触器，还有时间继电器KT。先合上电源开关QS，按下启动按钮SB2，时间继电器KT和接触器KMY通电吸合，KMY常开触点动作使接触器KM也通电吸合并自锁，电动机M接成星形降压启动，当电动机M转速上升到一定值时，KT延时结束，其常闭触点断开，使接触器KMY、时间继电3器KT断电释放，与KM串联的KMY常闭触点恢复闭合，KM通电吸合，电动机M接成三角形全压运行。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,提示,思考？,提示图4-2-4电路中KM辅助常闭触点和KMY辅助常闭触点的作用是保证KMY 和KM的线圈不能同时得电，防止主电路造成电路短路。这种控制方法称为“联锁”或“互锁”。,图4-2-4电路中有自锁环节吗？图4-2-4电路中KMY辅助常开触点除了使接触器KM通电吸合外还有什么作用？,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,三相异步电动机正反转控制电路,在生产加工过程中，往往要求电动机能够实现可逆运行。如机床工作台的前进与后退；主轴的正转与反转；起重机的上升与下降等等；这就要求电动机可以正反转。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,由电动机的原理可知，若改变通入电动机定子绕组的三相电源相序，即把接入电动机三相电源进线中的任意两根对调接线时，电动机就可以反转。所以可逆运行控制电路实质上是两个方向相反的单向运行电路，图4-2-5为接触器联锁的正反转控制电路。电路中采用两个接触器，即正转用的KM1和反转用的KM2。它们分别由正转按钮SB2和反转按钮SB3控制。电路的工作原理如下：先合上电源开关QS 正转启动：按下按钮SB2，接触器KM1线圈得电，根据接触器触点的动作顺序可知，其常闭辅助触点先断开，切断KM2线圈回路，起到联锁作用，然后KM1自锁触点闭合，自锁KM1主触点闭合，电动机M启动正转运行。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,反转启动：先按下停止按钮SB1，KM1线圈失电，KM1的常开主触点断开，电动机M失电停转，KM1的常开辅助触点断开；解除自锁，KM1的常闭辅助触点恢复闭合，解除对KM2的联锁。后再按下启动按钮SB3，KM2线圈得电，KM2的常闭辅助触点断开对KM1联锁，KM2的常开主触点闭合，电动机M启动反转运行，KM2的常开辅助触点闭合自锁，电动机M启动反转运行。需要停止时，按下停止按钮SB1，控制电路失电，KM1（或KM2）主触点断开，电动机M失电停转。,思考？,中为什么要对KM1、KM2进行联锁？如果不对KM1、KM2进行联锁，会出现什么后果？,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,三相异步电动机自动往返控制电路,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,在生产加工过程中，往往要求电动机能够拖动生产机械在指定范围内作往复运动，提高生产效率。自动往返行程控制电路是在正反转控制电路的基础上产生的。图4-2-6为三相异步电动机自动往返行程控制电路。为了使电动机的正反转控制与工作台的左右运动相配合，在控制电路中设置了四个位置开关，SQ1、SQ2、SQ3、SQ4并把它们安装在工作台需限位的地方。其中SQ1、SQ2被用来自动换接电动机正反转控制电路，实现工作台的自动往返行程控制；SQ3、SQ4被用来作终端保护，以防止SQ1、SQ2失灵，工作台越过限定位置而造成事故。在工作台的T型槽中装有两块挡铁，挡铁1只能和SQ1、SQ3相碰撞，挡铁2只能和SQ2、SQ4相碰撞。当工作台运动到需要位置时，挡铁碰撞行程开关，使其触点动作，自动换接电动机正反转电路，通过机械传动机构使工作台自动往返运动。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,电路的工作原理如下：合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，KM1线圈得电，KM1联锁触点和自锁触点分别断开和闭合，起到联锁和自锁保护作用，KM1主触点闭合，电动机正转，拖动工作台右移，当右移到限定位置时，挡铁2碰撞行程开关SQ2，SQ2常闭触点先分断，KM1主触点分断，电动机失电停转，工作台停止右移，KM1联锁触点恢复闭合，为KM2线圈得电作好准备，SQ2常开触点后闭合，接通KM2线圈回路，KM2主触点闭合，电动机反转，拖动工作台左移，此时，SQ2触点复位，当工作台左移至限定位置时，挡铁1碰撞行程开关SQ1.SQ1常闭触点先分断，KM2线圈失电，KM2主触点分断，电动机停止反转，工作台停止左移，SQ1常开触点后闭合，KM1线圈又得电，电动机又正转，重复上述过程。工作台就在限定的行程内自动往返运动。停止时，按下停止按钮SB1，整个控制电路失电,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,知识拓展,可编程控制器简介,1PLC的产生及概念,前面所学的三相异步电动机控制电路是采用继电器、接触器控制系统，具有结构简单、价格低廉、容易操作、技术难度较小等优点。但这种系统也存在着缺点，电路需导线连接，控制功能单一，更改困难；设备体积庞大；故障率高，可靠性降低；系统的动作速度较慢等。因此继电器、接触器控制系统愈来愈不能满足现代化生产的控制要求。1969年美国数字设备公司DEC（DIGTAL），首先研制出了世界上第一台可编程控制器PDP-14。由于这种新型工业控制装置可以通过编程改变控制方案，所以人们称这种新的工业控制装置为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称为PLC。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,1985年1月，国际电工委员会（IEC）对PLC作了明确的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入和输出接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。,2PLC的组成,PLC是以微处理器为核心的计算机控制系统，由硬件系统和软件系统组成。PLC的硬件系统一般主要由中央处理单元CPU、输入/输出接口、I0扩展接、编程器接口、编程器、电源等几个部分组成，如图4-2-10所示.可编程控制器由硬件系统组成，由软件系统支持，硬件和软件共同构成了可编程控制器系统。PLC的软件系统可分为系统程序和用户程序两大部分。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,3PLC的工作方式,PLC则采用循环扫描工作方式，整个工作过程可分为五个阶段：自诊断，通讯处理，扫描输入，执行程序，刷新输出，其工作过程示意图如图4-2-11所示。,PLC与继电接触器控制的重要区别之一就是工作方式不同。继电接触器是按“并行”方式工作的，也就是说是按同时执行的方式工作的，只要形成电流通路，就可能有几个电器同时动作。而PLC是以反复扫描的方式工作的，它是循环地连续逐条执行程序，任一时刻它只能执行一条指令，这就是说PLC是以“串行”方式工作的。这种串行工作方式可以避免继电接触器控制的触点竞争和时序失配问题。总之，采用循环扫描的工作方式也是PLC区别于微机的最大特点，使用者应特别注意。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,4PLC的工作原理,提示PLC内部有许多电子单元电路，它们具有电磁类继电器的功能。这种电子单元电路又称“软”继电器，它有两种工作状态，输出高电平，呈1状态；输出低电平，呈0状态。1状态相当于电磁线圈通电，常闭触点断开、常开触点闭合。0状态相当于电磁线圈断电，常闭触点闭合、常开触点断开。“软”继电器可以反复使用，使用次数不限，触点数量很多，方便使用。电磁类继电器、PLC“软”继电器比较见表4-2-2。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,提示！,“软”继电器触点不同时动作，而是按“串行”扫描方式从左到右 从上向下执行动作。,5梯形图,PLC编程语言有梯形图、指令语句和逻辑块。其中梯形图是依据继电器、接触器控制系统原理图演变而来。具有直观、易于掌握的优点。被广泛应用。继电器、接触器控制系统转换为PLC控制系统。例：4-2-1将三相异步电动机连续运行控制线路转换成PLC控制系统控制方式。PLC控制系统主电路与图4-2-13主电路相同。图4-2-14所示，PLC输入端，SB1接编号为I0.0 的PLC继电器，SB2接编号为I0.1的PLC继电器，FR接编号为I0.2的PLC继电器，由直流电源供电。PLC输出端，KM线圈接编号为Q0.0的PLC继电器，由交流220V电源供电。PLC控制系统梯形图，如图4-2-15所示。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,PLC梯形图表达的电路工作原理，PLC上电，I0.1、I0.2输入端口为ON，其常开触点闭合，按下SB1，Q0.0输出继电器通电，接触器KM线圈通电，电动机启动，Q0.0常开触点为I0.0常开触点自锁，电动机连续运行。按下SB2或FR动作，I0.1常开输入继电器或I0.2常开输入继电器断电，Q0.0输出继电器断电，KM线圈断电，电动机停转。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,提示！,1PLC中的软输出继电器只有常开触点和常闭触点。2梯形图不是由导线连接的，只是控制程序，梯形图中的连线表达了与继电器控制系统相似的控制关系。3如果接于PLC输入端的按钮是常闭触点，则输入软继电器的常开触点处于闭合状态常闭触点处于断开状态。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,例4-2-2将三相异步电动机正反转控制电路转换为PLC控制系统控制方式。继电器、接触器控制系统控制电路，如图4-2-13所示。PLC控制系统主电路与图4-2-13主电路相同。PLC接线图如图4-2-14，PLC控制系统梯形图如图4-2-15所示。,烟台工程职业技术学院,背景知识,返回,4.1,4.2,提示！,虽然PLC系统中加入了联锁保护（Q0.0与Q0.1），但是为了安全，接触器线圈仍需要联锁保护（KM1与KM2）。图4-2-17中没有标出，请注意。,烟台工程职业技术学院,操作指导,返回,1.检测电器元件,（1）用万用表检测电器元件线圈、触点直流电阻。手动检查电器动作是否灵活。（2）列出元件明细表，将元件的型号、规格、质量检查结果及有关测量值记入附表中。,烟台工程职业技术学院,操作指导,返回,2.画出电器元件布置图,（1）电器元件外形用简单几何图形表示；（2）电器元件安装位置按主电路电流方向从上向下安 排；（3）根据三相异步电动机接触器联锁的正反转控制线路原理图，如图4-2-16，画出电器元件及线槽布置图，如图4-2-17所示。,3画出接线图,根据电路原理图及电器元件布置图画出接线图，如图4-2-18所示。接线图中主电路的三根导线采用线束来表示，到达接线端子板或电器元件连接点时再分别画出。如控制电路中的单根导线走向相同的也可以合并，用线束来表示。,烟台工程职业技术学院,操作指导,返回,烟台工程职业技术学院,操作指导,返回,烟台工程职业技术学院,操作指导,返回,4.安装电器元件,（1）按照布置图安装电器元件及线槽，要求横平竖直、间距合理、整齐美观并便于接线（2）电器元件安装要牢靠，按钮和电动机安装在网板外；（3）电动机要安放平稳，防止运行时发生滚动,5.安装接线,（1）安装配电板上的控制电路；（2）安装配电板上的主电路；（3）安装按钮上的控制线路；（4）将配电板上的控制电路与按钮上的控制线路连接；（5）将电动机与配电板连接；（6）连接电源线。,烟台工程职业技术学院,操作指导,返回,6.通电试车,（1）根据电路原理图检查控制板接线的正确性；（2）检查线路并测量电路的绝缘电阻；（3）经教师检查后通电试车。,烟台工程职业技术学院,考核要求,返回,1、元件布置整齐、匀称、合理2、元件安装紧固，无漏装木螺钉3、走槽线安装符合要求4、无损坏元件5、按电路图布线6、接点无松动、无漏铜、压绝缘层、反圈等7、布线中无损伤导线绝缘或线芯8、无漏套或错套编码套管9、主、控电路熔体规格不能配错10、通电试车成功11、安全文明生产,烟台工程职业技术学院,自测题,返回,自测题,一、问答题1刀开关与组合开关有何异同？其图形符号及文字符号分别是什么样的？2按钮在控制电路中起什么作用？有什么特点？其图形符号及文字符号分别是什么样的？操纵按钮时，其常开触点、常闭触点动作顺序是什么样的？3接触器也起接通或分断电路的作用，它与刀开关有什么区别？其电磁线圈、主触点、辅助常开触点、辅助常闭触点的图形符号分别是什么样的？4时间继电器主要分几种？空气阻尼式时间继电器分哪两种？其瞬动触点、延时触点图形符号分别是什么？5三相异步电机运行线路中一般有哪几种保护措施？分别由那种电器保护？6熔断器与热继电器能否互用？为什么？,烟台工程职业技术学院,自测题,返回,7在三相异步电机控制电路中何为自锁？何为互锁？分别起什么作用？8什么是主电路？什么是控制电路？二者有什么区别？9图4-2-2电路中都有哪些保护措施？10图4-2-4中，若KMY、KM主触点同时闭合，会出现什么后果？,二、分析题,1、题图电路是某人设计的点动和连续运行的控制电路。问电路是否合理。,烟台工程职业技术学院,自测题,返回,2、题图电路是两电机顺序起动电路，分析其控制原理。,3、画出点动控制正反转控制电路。,烟台工程职业技术学院,自测题,返回,4、题图电路是具有双重互锁的正反转控制电路，分析其控制原理。,烟台工程职业技术学院,自测题,返回,5、题图电路为三相异步电动机定子绕组串阻抗降压启动控制电路，试分析电路工作原理。,烟台工程职业技术学院,自测题,返回,6、题图电路为Y降压启动电路，试分析其 控制原理。,7PLC工作方式与继电器、接触器的工作方式有何不同？8将图4-2-3（a）、（b）图转换为PLC梯形图。,Thanks!,