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2.电磁机构按铁心形状分:
U形E形
3.3.电磁机构按电磁线圈的种类分:
交流线圈、直流线圈(可靠性高或频繁操作)
电磁机构的工作情况:
吸力特性、反力持性表示:
1.吸力特性电磁系统的电磁吸力与气隙的关系曲线称为吸力持性。
即F与气隙δ的关系。
电磁吸力可近似地按下式求得:
F=4×
105×
B2S式中:
F为电磁吸力,B为气隙磁场感应强度,S为铁心截面积。
二)触点触点的结构形式很多,按控制的电路可分:
主触点辅助触点
触点按其原始状态分:
常开触点常闭触点
触点按其结构形式分:
桥形触点指形触点
触头按其接触形式分:
点接触线接触面接触
三)灭弧装置电弧:
当接触器触点切断电路时,如电路中电压超过10~12V和电流超过80~100mA,在拉开的两个触点之间将出现强烈火花,这是一种气体放电的现象,称之为"
电弧”
熄灭电弧:
降低电弧温度、电场强度
常用的灭弧装置:
灭弧罩(耐弧陶土、石棉水泥、耐弧塑料)灭弧栅(耐弧栅片—镀铜薄钢片)
磁吹灭弧装置(触头电路中串一灭弧线圈)
(a)线圈(b)主触头(常开常闭)(c)辅助触头(常开常闭)
四)接触器的工作原理-;
当电磁线圈通电后,线圈电流产生磁场,使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁,并带动触头动作:
常闭触头断开,常开触头闭合,两者是联动的。
当线圈断电时,电磁吸力消失,衔铁在释放弹簧的作用下释放,使触头复原:
常开触头断开,常闭触头闭合。
二、交流接触器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两种。
交流接触器线圈通以交流电,主触头接通、分断交流主电路。
交流接触器结构触头系统:
主触点、辅助触点常开触点(动合触点)常闭触点(动断触点)
电磁系统:
动、静铁芯,吸引线圈和反作用弹簧灭弧系统:
灭弧罩及灭弧栅片灭弧交流接触器的结构特征:
铁心用硅钢片冲压而成;
线圈绕成短而粗的圆筒状,有骨架;
由于交流电源频率的变化,衔铁产生强烈振动和噪声,甚至使铁心松散
三、直流接触器用途:
远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停。
结构:
电磁机构、触头系统和灭弧装置。
工作原理:
与交流接触器基本相同。
直流接触器的结构特征:
铁心用整块钢块;
线圈绕成细而长的圆筒状,无骨架
﹥250A的直流接触器往往采用串联双绕组线圈
1-起动线圈2-保持线圈
直流接触器灭弧较困难,一般采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。
四、接触器的主要技术指标
额定电压:
接触器的额定电压是指主触头的额定电压略≥负载的额定电压。
额定电流:
接触器的额定电流是指主触头的额定电流。
它是在规定工作条件下(额定工作电压、使用类别、额定工作制和操作频率等),保证电器正常工作的电流值
电磁线圈的额定电压:
电磁线圈的额定电压﹦控制回路的电源电压
五、接触器的使用选择原则根据电路中负载电流的种类选择接触器的类型
Ø
接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压
吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致
额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流
第三节继电器作用:
接通或断开小容量的电路,控制、放大、联锁、保护和调节
v分类:
按用途分:
控制和保护继电器
按动作原理分:
电磁式、感应式、电动式、电子式、热继电器机械式
按输入量分:
电流、电压、中间、时间、速度、压力按动作时间分:
瞬时、延时继电器特点:
额定电流不大于5A
电磁式继电器的结构、工作原理与接触器相似
区别继电器:
用于控制电路、电流小,没有灭弧装置,可在电量或非电量的作用下动作。
接触器:
用于主电路、电流大,有灭弧装置,一般只能在电压作用下动作。
电磁式继电器的图形、文字符号
电磁式继电器的特性(继电特性):
继电器的输入-输出特性
X1:
继电器释放值X2:
继电器吸合值k=X1/X2:
返回系数
K值的调节:
①调节释放弹簧的松紧度②调整铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄一般K值:
0.1~0.4
吸合时间和释放时间:
吸合时间:
从线圈接受电信号到衔铁完全吸合所需的时间释放时间:
从线圈失电到衔铁完全释放所需的时间
一、电流继电器特点:
线圈串接于电路中,导线粗、匝数少、阻抗小。
分类:
过电流继电器、欠电流继电器
主要技术指标:
动作电流Iq:
使电流继电器开始动作所需的电流值;
返回电流If:
电流继电器动作后返回原状态时的电流值;
返回系数Kf:
返回值与动作值之比,Kf=If/Iq。
调节Kf的方法:
①调节释放弹簧的松紧程度(拧紧时,Kf增大;
相反减少)②调整铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄(增厚时,Kf增大;
相反减少)
二、电压继电器特点:
线圈并联在电路中,匝数多,导线细
分类:
过电压继电器和欠电压继电器结构原理:
与电流继电器类似
三、中间继电器中间继电器实质上是一种电压继电器,结构和工作原理与接触器相同。
但它的触点数量较多,在电路中主要是扩展触点的数量。
另外其触头的额定电流较大。
四、时间继电器作用:
按整定时间长短通断电路
按工作原理分:
空气阻尼式电动式电子式按延时方式分:
通电延时型断电延时型
四、时间继电器文字符号:
KT
(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合动合(常开)触点(e)通电延时断开动断(常闭)触点(f)断电延时断开动合(常开)触点(g)断电延时闭合动断(常闭)触点(h)瞬动触点
五、热继电器作用:
电动机的过载保护
型式:
双金属片式(利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作)
热敏电阻式(利用电阻值随温度变化而变化的特性制成
易熔合金式(利用过载电流发热使易熔合金熔化而使继电器动作
由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。
五、热继电器
使用与选择
使用:
作为电动机的过载保护,注意与熔断器的配合。
选择:
IeR≥IedIeR:
热继电器热元件的额定电流;
Ied:
电动机的额定电流。
热继电器的图形、文字符号
a)发热元件b)常闭触点
六、速度继电器
作用:
根据速度的大小通断电路结构:
定子、转子和触头
原理:
与异步电动机类似参数:
动作转速:
>
120r/min复位转速:
<
100r/min
转子--圆柱形永久磁铁,与电动机同轴连接。
定子---由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子上,装有鼠笼型短路绕组。
速度继电器图形及文字符号
(a)转子(b)常开触头(c)常闭触头
七、其它继电器光电继电器温度继电器压力继电器
第四节熔断器熔断器组成:
熔体﹑安装熔体的绝缘管(绝缘座)
当电路发生短路故障时,熔体被瞬时熔断而分断电路,起短路保护作用。
v作用:
短路和严重过载保护应用:
串接于被保护电路的首端
v优点:
结构简单,维护方便,价格便宜,体小量轻
瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT无填料密封式RM
快速熔断器RS自恢复熔断器
一.常用熔断器自复熔断器
●原理:
用金属钠作熔体,在常温下具有高电导率。
当电路发生短路故障时,短路电流产生高温使钠迅速汽化,汽态纳呈现高阻态,从而限制了短路电流。
当短路电流消失后,温度下降,金属钠恢复原来的良好导电性能。
●注意:
自复熔断器只能限制短路电流,不能真正分断电路。
三、熔断器的选用
熔断器的选择:
1.熔断器类型的选择(线路的要求﹑使用场合﹑安装条件)2.熔断器额定电压的选择(额定电压≥线路的工作电压)
3.熔断器额定电流的选择(额定电流≥所装熔体的额定电流)
熔断器的图形、文字符号
第五节低压隔离器
隔离电源,不频繁通断电路低压隔离器:
低压刀开关熔断器式刀开组合开关
低压刀开关:
按刀的级数分:
单极、双极和三极;
按灭弧装置分:
带灭弧装置和不带灭弧装置;
按刀的转换方向分为:
单掷和双掷;
按接线方式分为:
板前接线和板后接线;
按操作方式分为:
手柄操作和远距离联杆操作;
按有无熔断器分:
带熔断器和不带熔断器
一、刀开关1.开关板用刀开关(不带熔断器式刀开关)作用:
不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。
结构图和符号:
2.带熔断器式刀开关——用作电源开关、隔离开关和应急开关,并作电路保护用。
刀开关的图形、文字符号
二、组合开关(转换开关)结构:
静触头一端固定在胶木盒内,另一端伸出盒外,与电源或负载相连。
动触片套在绝缘方杆上,绝缘方轴每次作90°
正或反方向的转动,带动静触头通断。
特点:
结构紧凑,安装面积小,操作方便。
用途:
电源的引入开关;
通断小电流电路;
控制5KW以下电动机。
第六节低压断路器
功能:
不频繁通断电路,并能在电路过载、短路及失压时自动分断电路。
特点:
操作安全,分断能力较高。
框架式(万能式)和塑壳式(装置式)结构:
触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构。
低压断路器的类型1.万能式断路器2.塑料外壳式断路器3.快速断路器4.限流断路器
低压断路器的选用1.断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路、设备正常工作电压和工作电流2.断路器的极限通断能力大于或等于电路最大短路电流。
3.欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压4.过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。
低压断路器的图形、文字符号
第七节主令电器作用:
发送控制命令或信号的电器
按钮行程开关﹑接近开关﹑光电开关凸轮控制器与主令控制器万能转换开关
按钮图形、符号位置开关图形、文字符号
a)起动按钮b)停止按钮c)复合按钮
接近开关:
动作物体接近一定距离时,发出信号
光电开关:
一对光的发射和接收部件,其距离:
几cm~几十m
第二章
电器图的基本知识电气图:
用电气图形符号绘制的图
电器控制线路:
低压电器构成的控制线路(有触点控制)
表示电器控制线路的方法:
电气原理图电器元件布置图
GB4728-1984《电气图用图形符号》GB6988-1987《电气制图》
GB7159—1987《电气技术中的文字符号制订通则》
2.电器元件符号符合国家规定的统一标准3.电器元件用展开图的画法
4.按钮、触头按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出
5.控制电路的分支线路,按动作先后顺序排列,两线交叉连接时的电气连接点用黑点标出
标号:
主电路:
文字符号和数字控制电路:
≤三位以下的数字组成交流控制电路:
以主要压降元件(如电器元件线圈)为分界,标号左奇,右偶直流控制电路:
正极(+)奇数标号,负极(-)偶数标号直接起动减压起动
刀开关直接起动适用:
小容量起动不频繁的笼型电动机
点动的作用:
电动机短时转动,常用于机床的对刀调整和电动葫芦
1.控制线路的优点:
防止电源电压严重下降时电动机欠电压运行。
2.防止电源电压恢复时,电动机自行起动而造成设备和人身事故
3.避免多台电动机同时起动造成电网电压的严重下降。
行程控制实质为电机的正反转控制,只是在行程的终端要加限位开关
1.1PLC的产生
传统的生产机械自动控制装置→继电器控制系统;
优点→结构简单、价格低廉、容易操作。
缺点→体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率高、可靠性及灵活性差。
应用→比较适用于工作模式固定,控制逻辑简单等工业应用场合。
对先进自动控制装置提出设想:
把计算机的功能完善、通用、灵活等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,制成一种通用控制装置。
把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化,采用面向控制过程、面向对象的语言编程。
可编程序逻辑控制器的产生;
美国数字设备公司(DEC)根据这一设想,于1969年研制成功了第一台可编程序控制器。
由于当时主要用于顺序控制,只能进行逻辑运算,故称为可编程序逻辑控制器
1.2PLC的定义和分类
PLC的定义经历:
可编程逻辑控制器(PLC)→可编程控制器(PC)
通用叫法:
可编程序控制器(ProgrammableController,PC),是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机。
它具有丰富的输入/输出接口,并且具有较强的驱动能力。
但由于PC容易和个人计算机(PersonalComputer)混淆,所以人们还沿用PLC作为可编程控制器的英文缩写。
国际电工委员会(IEC)对可编程控制器的定义:
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。
”
PLC的分类
一体化紧凑型PLC:
电源、CPU中央处理系统、I/O接口都集成在一个机壳内。
如西门子S7-200系列。
标准模块式结构化PLC:
各种模块相互独立,并安装在固定的机架(导轨)上,构成一个完整的PLC应用系统。
如:
西门子S7-300、S7-400系列。
1.3PLC的功能和特点
PLC的功能1控制功能(逻辑控制,定时控制,计数控制,顺序控制)2数据采集、存储与处理功能(数学运算功能,数据处理,模拟数据处理)3输入/输出接口调理功能(具有A/D、D/A转换功能,通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。
位数和精度可以根据用户要求选择。
具有温度测量接口,直接连接各种热电阻或热电偶。
)
4通信、联网功能5人机界面功能
编程、调试等(使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏,进行编程、调试、监视、试验和记录,并通过打印机打印出程序文件。
)
PLC的特点;
1高可靠性2丰富的I/O接口模块3采用模块化结构4运行速度快5功能完善6编程简单,易于使用7系统设计、安装、调试方便8维修方便,维修工作量小9总价格低
第四章PLC的硬件组成及工作原理4.1PLC的结构和工作过程
PLC的基本结构
PLC的工作过程
PLC的扫描过程
4.2S7-300系统组成模块
1.中央处理单元(CPU)2.电源单元(PS)3.信号模板(SM)4.接口模板(IM)5.功能模板(FM)6.通讯模板(CP)7.特殊模板(SM374仿真器,占位模板DM370)
S7-300CPU模块的分类:
紧凑型CPU(6种)标准型CPU(5种)革新型CPU(5种)户外型CPU(3种)故障安全型CPU(3种)特种型CPU(2种)
S7-300CPU模块操作
1.模式选择开关(1/1)
RUN-P:
可编程运行模式。
在此模式下,CPU不仅可以执行用户程序,在运行的同时,还可以通过编程设备(如装有
STEP7的PG、装有STEP7的计算机等)读出、修改、监控用户程序。
RUN:
运行模式。
在此模式下,CPU执行用户程序,还可以通过编程设备读出、监控用户程序,但不能修改用户程序。
STOP:
停机模式。
此模式下,CPU不执行用户程序,但可通过编程设备(如装有STEP的PG、装有STEP7的计算机等)从CPU中读出或修改用户程序。
此位置可拔出钥匙。
MRES:
存储器复位模式。
该位置不能保持,当开关在此位置释放时将自动返回到STOP位置。
将钥匙从STOP模式切换到MRES模式时,可复位存储器,使CPU回到初始状态。
2.状态及故障显示
SF(红色):
系统出错/故障指示灯。
CPU硬件或软件错误时亮。
BATF(红色):
电池故障指示灯(只有CPU313和314配备)。
当电池失效或未装入时,指示灯亮。
DC5V(绿色):
+5V电源指示灯。
CPU和S7-300总线的5V电源正常时亮。
FRCE(黄色):
强制作业有效指示灯。
至少有一个I/O被强制状态时亮。
RUN(绿色):
运行状态指示灯。
CPU处于“RUN”状态时亮;
LED在“Startup”状态以2Hz频率闪烁;
在“HOLD”状态以0.5Hz频率闪烁。
STOP(黄色):
停止状态指示灯。
CPU处于“STOP”或“HOLD”或“Startup”状态时亮;
在存储器复位时LED以0.5Hz频率闪烁;
在存储器置位时LED以2Hz频率闪烁。
BUSDF(BF)(红色):
总线出错指示灯(只适用于带有DP接口的CPU)。
出错时亮。
SFDP:
DP接口错误指示灯(只适用于带有DP接口的
CPU)。
当DP接口故障时亮。
4.3信号模块(SM)
S7-300模拟量模块地址的确定
第五章
STEP7是S7-300/400系列PLC应用设计软件包,所支持的PLC编程语言非常丰富。
该软件的标准版支持STL(语句表)、LAD(梯形图)及FBD(功能块图)3种基本编程语言,并且在STEP7中可以相互转换。
专业版附加对GRAPH(顺序功能图)、SCL(结构化控制语言)、HiGraph(图形编程语言)、CFC(连续功能图)等编程语言的支持。
不同的编程语言可供
不同知识背景的人员采用。
STL(语句表)是一种类似于计算机汇编语言的一种文本编程语言,由多条语句组成一个程序段。
语句表可供习惯汇编语言的用户使用,在运行时间和要求的存储空间方面最优。
在设计通信、数学运算等高级应用程序时建议使用语句表
LAD(梯形图)是一种图形语言,比较形象直观,容易掌握,用得最多,堪称用户第一编程语言。
梯形图与继电器控制电路图的表达方式极为相似,适合于熟悉继电器控制电路的用户使用,特别适用于数字量逻辑控制。
FBD(功能块图)使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑,一些复杂的功能用指令框表示。
FBD比较适合于有数字电路基础的编程人员使用。
数据类型决定数据的属性,在STEP7中,数据
类型分为三大类:
基本数据类型
复杂数据类型
参数类型
指令是程序的最小独立单位,用户程序是由若干条顺序排列的指令构成。
指令一般由操作码和操作数组成,其中的操作码代表指令所要完成的具体操作(功能),操作数则是该指令操作或运算的对象。
位逻辑指令处理的对象为二进制位信号。
位逻辑指令扫描信号状态“1”和“0”位,并根据布尔逻辑对它们进行组合,所产生的结果(“1”或“0”)称为逻辑运算结果,存储在状态字的“RLO”中
对于常开触点(动合触点),则对“1”扫描相应操作数。
在PLC中规定:
若操作数是“1”则常开触点“动作”,即认为是“闭合”的;
若操作数是“0”,则常开触点“复位”,即触点仍处
于打开的状态。
常开触点所使用的操作数是:
I、Q、M、L、DB、T、C。
输出线圈与继电器控制电路中的线圈一样,如果有电流(信号流)流过线圈(RLO=“1”),则被驱动的操作数置“1”;
如果没有电流流过线圈(RLO=“0”),则被驱动的操作数复位(置“0”)。
输出线圈只能出现在梯形图逻辑串的最右边。
输出线圈等同于STL程序中的赋值指令(用等于号“=”表
示),所使用的操作数可以是:
Q、M、L、DB。
逻辑“与”指令使用的操作数可以是:
有2种指令形式(STL和FBD),用LAD也可以实现逻辑“与”运算。
逻辑“与非”指令使用的操作数可以是:
有2种指令形式(STL和FBD),用LAD也可以实现逻辑“与非”运算。
逻辑“或”指令使用的操作数可以是:
有2种指令形式(STL和FBD),用LAD也可以实现逻辑“或”运算。
逻辑“或非”指令使用的操作数可以是:
有2种指令形式(STL和FBD),用LAD也可以实逻辑“或非”运算。
置位(S)和复位(R)指令根据RLO的值来决定操作数的信号状态是否改变,对于置位指令,一旦RLO为“1”,则操作数的状态置“1”,即使RLO又变为“0”,输出仍保持为“1”;
若RLO为“0”,则操作数的信号状态保持不变。
对于复位操作,一旦RLO为“1”,则操作数的状态置“0”,即使RLO又变为“0”,输出仍保持为“0”;
这一特性又被称为静态的置位和复位,相应地,赋值指
令被称为动态赋值。
●RS触发器为“置位优先”型触发器(当R和S驱动信号同时为“1”时,触发器最终为置位状态);
●SR触发器为“复位优先”型触发器(当R和S驱动信号同时为“1”时,触发器最终为复位状态)。
RS触发器和SR触发器的“位地址”、置位(S)、复(R)及输出(Q)所使用的操作数可以是:
I、Q、M、L、DB。
信号流取反指令的作用就是对逻辑串的RLO值进行取反。
指令格式及示例见下表。
当输入位I0.0和I0.1同时动作时,Q4.0信号状态为“0”;
否则,Q4.0信号状态为“1”。
S7-300的计数器都是16位的,因此每个计数器占用该区域2个字节空间,用来存储计数值。
不同的CPU模板,用于计数器的存储区域也不同,最多允许使用64~512个计数器。
计数
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