PLC原理及应用第一章 绪 论第一章 绪论 低压电器与控制电路 可编程序控制器的历史与发展趋势 可编程序控制器的基本功能与特点 可编程序控制器的应用范围 1.1 1.1 低压电器与控制电路低压电器与控制电路1 常用低压电器2 基本控制电路1 按钮(手动切换电器)(b) 结构按钮常用于接通和断开控制电路。按钮的外形图和结构如图所示。按钮开关的外形和符号(a) 外形图常闭触点常开触点常开触点1.1.11.1.1 常用低压电器常用低压电器复位弹簧 支柱连杆常闭静触头桥式静触头常开静触头 外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮 (停止按钮)常开按钮 (起动按钮)复合按钮1234123按钮帽交流接触器的外形与结构交流接触器的外形与结构2 2 接触器接触器用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。(a) (a) 外形外形(b) (b) 结构结构2 2 接触器接触器M 3线圈辅助触点铁心衔铁电源电源电机电机主触点常闭常开弹簧符号符号线圈线圈KMKM用于主电路用于主电路 流流 过的大电流过的大电流 ( (需需 加灭弧加灭弧 装置装置) )用于控制电路流用于控制电路流 过的小电流过的小电流 ( (无无 需加灭弧装置需加灭弧装置) )KMKM动合动合( (常开常开) )辅助触点辅助触点动断动断( (常闭常闭) )辅助触点辅助触点KMKM属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。动合动合( (常开常开) )主触点主触点KMKM常用的交流接触器有常用的交流接触器有CJ10CJ10、CJ12CJ12、CJ20CJ20和和3TB3TB等系列。等系列。如如CJ10CJ10系列主触点额定电流系列主触点额定电流5 5、1010、2020、4040、7575、 120A120A等数种；额定工作电压通常是等数种；额定工作电压通常是220V220V或或380V380V。3 3 继电器继电器继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。 主要区别在于：主要区别在于：接触器的主触点可以通过大电流；接触器的主触点可以通过大电流；继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只 能通过能通过小电流小电流。所以，继电器一般用于。所以，继电器一般用于控制电路控制电路中。中。(1). (1). 中间继电器中间继电器中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控制线路中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控制线路 。通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可 直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。(b) (b) 符号符号KAKA 线圈线圈常开触头常开触头KAKA常闭触头常闭触头KAKA(a) (a) 外形外形中间继电器外形与符号中间继电器外形与符号(2). (2). 时间继电器时间继电器是从得到输入信号是从得到输入信号( (线圈线圈 通电或断电通电或断电) )起，经过一段时起，经过一段时 间延时后才动作的继电器。间延时后才动作的继电器。 适用于定时控制适用于定时控制+直流电磁式结构图直流电磁式结构图阻尼铜套阻尼铜套衔铁工作原理：工作原理：当衔铁未吸合当衔铁未吸合 时，磁路气隙大，线圈电时，磁路气隙大，线圈电 感小，通电后激磁电流很感小，通电后激磁电流很 快建立，将衔铁吸合，继快建立，将衔铁吸合，继 电器触点立即改变状态。电器触点立即改变状态。 而当线圈断电时，铁心中而当线圈断电时，铁心中 的磁通将衰减，磁通的变的磁通将衰减，磁通的变 化将在铜套中产生感应电化将在铜套中产生感应电 动势，并产生感应电流，动势，并产生感应电流， 阻止磁通衰减，当磁通下阻止磁通衰减，当磁通下 降到一定程度时，衔铁才降到一定程度时，衔铁才 能释放，触头改变状态。能释放，触头改变状态。 因此继电器吸合时是瞬时因此继电器吸合时是瞬时 动作，而释放时是延时的动作，而释放时是延时的 ，故称为断电延时。，故称为断电延时。(A)(A)直流电磁式直流电磁式 时间继电器时间继电器a) a) 通电延时继电器通电延时继电器b) b) 断电延时继电器断电延时继电器KTKT 线圈线圈通电延时闭合通电延时闭合常开触点常开触点KTKT通电延时断开通电延时断开常闭触点常闭触点KTKTKTKT 线圈线圈(b)(b)符号符号断电延时断开断电延时断开常开触点常开触点KTKT断电延时闭合断电延时闭合常闭触点常闭触点KTKT延时继电器的外形与结构延时继电器的外形与结构(a) (a) 外形外形(B) (B) 空气式延时继电器空气式延时继电器(3). (3). 热继电器热继电器 用于电动机的过载保护。用于电动机的过载保护。热继电器外形与结构热继电器外形与结构(a) (a) 外形外形(b) (b) 结构结构发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其 向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。发热元件杠杆(3). (3). 热继电器热继电器工作原理工作原理结构原理图结构原理图双金属片常闭触头4 4 熔断器熔断器符号FU 熔断器额定电流IF的选择 (1) 电灯、电炉等电阻性负载 IF IL(3) 频繁起动的电机(2) 单台电机用于低压线路中的短路保护。用于低压线路中的短路保护。常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断 器、管式熔断器和有填料式熔断器。用于自动往复控制或限位保护等。用于自动往复控制或限位保护等。5 5 行程开关行程开关(限位开关)(b)(b)示意图示意图结构与按钮类似，但 其动作要由机械撞击。未撞击未撞击撞击撞击(a)(a)外形图外形图STST常开触点常闭触点STST(c) (c) 符号符号行程开关的外形符号行程开关的外形符号可实现短路、过载、失压保护。可实现短路、过载、失压保护。6 6自动空气断路器自动空气断路器(自动开关)外形图外形图可实现短路、过载、失压保护。可实现短路、过载、失压保护。6 6自动空气断路器自动空气断路器(自动开关)锁钩主触点 手动闭合过流脱扣器欠压脱扣器衔铁释放自动空气断路器原理图自动空气断路器原理图连杆装置释放弹簧熔断器熔断器FUFU 交流接触器交流接触器KMKM组合开关组合开关QQ按扭按扭SBSB SB1SB23 35热继电器热继电器FRFRMM3 34211.1.21.1.2 基本控制电路基本控制电路1 1 电动机直接起动电动机直接起动(a)(a)结构图结构图主 电 路控制电路(1)(1) 电路电路SB1KMSB2FRKM F RKMFUQ3M.保险丝热继电器 发热元件开关接触器 主触点起动按钮停止按钮接触器 线圈接触器 辅助触点热继电器 动断触点(b)(b)原理图原理图控制电路控制电路电动机的保护电动机的保护SB1KMSBSB2 2FRFRKMF F R RKMKMFUFUQQ3M.热继电器热继电器 过载保护过载保护保险丝保险丝 短路保护短路保护接触器接触器 零压、欠压保护零压、欠压保护热继电器热继电器 动断触点动断触点主主 电电 路路控制电路控制电路电动机的保护电动机的保护短路保护短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘是因短路电流会引起电器设备绝缘 损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产 生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通通 常采用熔断器常采用熔断器 FUFU和过流继电器和过流继电器等。等。欠压欠压是指电动机工作时，引起电流增加甚至是指电动机工作时，引起电流增加甚至 使电动机停转，使电动机停转，失压失压( (零压零压) )是指电源电压消失而是指电源电压消失而 使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能 自动重新起动自动重新起动( (亦称自起动亦称自起动) )，易造成人身或设备，易造成人身或设备 故障。故障。常用的失压和欠压保护有：对接触器实行常用的失压和欠压保护有：对接触器实行 自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。过载保护过载保护是为防止三相电动机在运行中电流是为防止三相电动机在运行中电流 超过额定值而设置的保护。超过额定值而设置的保护。常采用热继电器常采用热继电器FRFR 保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。KMKMFRFRKMKM.KMKMSBSB1 1SBSB2 2控制电路控制电路合上开关Q起动起动(2)(2) 控制原理控制原理-1-1KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2 , KM线圈通电， KM主触点闭合， 电动机运转。通电转动KM主主 电电 路路F F R R3MFUFUQQ Q合上开关Q(2)(2) 控制原理控制原理-2-2FRFRKMKM.KMKMSBSB1 1SBSB2 2控制电路控制电路KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2 , KM线圈通电， KM主触点闭合， 电动机运转。通电起动起动KM转动主主 电电 路路F F R R3MFUFUQQ Q松开起动按钮松开起动按钮SBSB2 2利用自身辅助触点，维利用自身辅助触点，维 持线圈通电的作用称自锁持线圈通电的作用称自锁自锁(2)(2) 控制原理控制原理-3-3FRFRKMKM.KMKMSBSB1 1SBSB2 2控制电路控制电路通电主主 电电 路路F F R RFUFUQQ3MQ转动KM自锁停车停车 按下停止按钮按下停止按钮SBSB1 1 ,KM线圈断电 KM主触点断开, 电动机停转。 KM辅助触点断开，取消自锁。(2)(2)控制原理控制原理-4-4转动停车停车 按下停止按钮按下停止按钮SBSB1 1 ,KM线圈断电 KM主触点断开, 电动机停转。 KM辅助触点断开，取消自锁。停转停转FRFRKMKM.KMKMSBSB1 1SBSB2 2控制电路控制电路通电主主 电电 路路F F R RFUFUQQ3MQ断电断电KMKM去掉去掉KMKM辅助触点辅助触点, , 实现点动控制。实现点动控制。KMKM1 1FUFUQKM2MM1 1MM2 23333.SBSBSBSB1 1KMKM1 1KM1SBSB2 2KMKM2 2KMKM2 2按按SBSB1 1通电通电闭合闭合再按再按SBSB2 2闭合闭合通电通电闭闭合合闭合闭合1. 1. 控制顺序：控制顺序：MM1 1起动后起动后MM2 2才能起动。才能起动。 MM2 2既不能单独起动，也不能单独停车既不能单独起动，也不能单独停车 。MM1 1转动转动2 2 电机的顺序控制电机的顺序控制MM2 2转动转动 .M1 3这样的顺序控 制是否合理？两电机各自两电机各自 要有独立的要有独立的 电源；这样电源；这样 接，主触头接，主触头 (KM1)(KM1)的负的负 荷过重。荷过重。KM1KM1KM2KM2M2 3思考3 3 行程控制电路行程控制电路自动往返运动：自动往返运动： 1. 1. 能正向运行也能能正向运行也能反向运行反向运行 2. 2. 到位后能自动返到位后能自动返回回行程控制：行程控制：控制某些机械的行控制某些机械的行 程，当运动部件到达程，当运动部件到达 一定行程位置时利用一定行程位置时利用 行程开关进行控制。行程开关进行控制。STaSTb电机正程正程限位开关STSTa aSTSTb b逆程逆程STSTa aSTSTb b前进前进( (正转）正转）后退后退12按按SBSBF F时时 KMKMF F通电通电( (其常闭断开，其常闭断开