可编程逻辑控制器 PLC课件2

1第二节电器控制方法2.1控制电路的基本逻辑概念1控制电路的基本组成2控制电器的状态和值3基本逻辑电路的类型2.2三相交流异步电动机基本控制电路1鼠笼型电动机直接起动控制电路2鼠笼型电动机降压起动控制电路3绕线型异步电动机起动控制电路4异步电动机的制动控制电路22.1控制电路的基本逻辑概念电气控制电路根据逻辑关系可以分成三个组成部分：输入元件是控制电路的输入逻辑变量，用于对电路的控制，可分为主令元件和检测元件。主令元件是人向控制电路发布控制指令的元件、如按钮、开关等。检测元件是电路和电气控制设备本身向控制电路发布控制指令的元件，用于对电路和电气控制设备的某些物理量(如行程距离、温度、转速、压力、电流等)的检测。常用的检测元件有行程开关、接近开关、热继电器、电流继电器、速度继电器等。中间逻辑元件是控制电路的中间逻辑变量,用于对电路中变量的逻辑变换和记忆等作用，常用的中间逻辑元件有中间继电器、通用继电器、时间继电器及计数器等。输出执行元件用于对电路控制结果的执行。是控制电路的输出逻辑变量。可分为有记忆功能和无记忆功能两种，有记忆功能的输出执行元件常用的有接触器、继电器等。无记忆功能的输出执行元件常用的有信号灯、报警器、电磁铁、电磁阀、电动机等。控制电路的基本组成3控制电器的状态和值对于输入元件：（1）开关电器未受外力的原始状态为0状态，开关电器受外力而动作的状态为1状态，开关、接点在断开时的值为0，闭合时的值为1。（2）在未受外力的原始状态下处于断开状态时的开关(接点)，称为常开开关(接点)，处于接通状态时的开关(接点)，称为常闭开关(接点)。常开开关(接点)在原始状态下时的值为0。常闭开关(接点)在原始状态下时的值为1。（3）对于中间逻辑元件和输出执行元件也有两种状态，一种是失电状态，一种是得电动作状态。元件在失电状态下的值为0，对于有记忆元件常开接点的值为0，常闭接点的值为1。元件在得电状态下的值为1，对于有记忆元件常开接点的值为1，常闭接点的值为0。4基本逻辑电路的类型逻辑电路根据控制逻辑的特点可分为组合电路和时序电路。1、组合电路组合电路的控制结果只和输入变量的状态有关。可以用布尔代数(也称开关代数或逻辑代数)通过计算而得出。在组合电路中，也是由输入变量、中间逻辑变量和输出逻辑变量三者构成的，但不含有记忆元件。中间逻辑变量也可以根椐逻辑关系将其消除。C=A×BH=C×DH=A×B×D=(A＋B)×DHDBBCCAHDA→中间逻辑变量的消除52、时序电路时序电路也称记忆电路，记忆电路中包含有记忆元件，时序电路的控制结果不仅和输入变量的状态有关，也和记忆元件的状态有关。时序电路的控制结果是和输入变量、中间逻辑变量和输出逻辑变量三者都有关系。继电器、接触器是最基本的记忆元件，在电气控制电路中，记忆电路主要用于对短时通断信号(如按钮、位置开关等)的记忆。KMSB1SB2KMKMSB1SB2KM(b)起动优先电路(a)停止优先电路SB1SB2KMSB1SB2KM010101010101基本记忆电路及时序图62.2笼型异步电动机基本控制电路1、笼型异步电动机的单方向全电压点动和起动单向直接起动控制电路(1)电路的控制原理(2)电路的保护环节①短路保护：②过载保护：③失压与欠压保护7L1L2L3QSUVWU11V11W11FU1KMFRU21V21W21M3~U1V1W1FU212FR3SB14SB2KM545SB2KM1KMSB245SB3KM6SB2KA1SB3KA11KA1KM4561、点动2、长动3、点动＋长动81点动控制2全压起动(长动)控制用电器自触点为自线圈供电的环节称作“自锁”环节。自锁除能实现长动之外，还兼有欠压和失压保护的作用。3点动加长动控制点动与长动控制的区别在于点动不要自锁，而长动必须有自锁9接点竞争在开关电路中，一个开关原变量由0变为1或由1变为0时，其反变量则由1变为0或由0变为1有一个过渡过程。过渡过程的快慢将对时序电路的影响称为接点竞争。1234512345SB3SB3SB3SB3KM12345SB3SB3KMΔt1Δt2Δt3Δt4Δt1Δt2Δt3Δt4102、异步电动机的可逆运行控制QSL1L2L3UVWU11V11W11FU1KM1KM2U21V21W21FRU1V1W1M3~FU221异步电动机的正反转可逆控制线路1FR3SB14KM1KM2SB2SB356KM1KM211KM1和KM2同时通电吸合，造成电源进线直接经两接触器触点短路QSL1L2L3UVWU11V11W11FU1KM1KM2U21V21W21FRU1V1W1M~FU221异步电动机的可逆控制线路2FR3SB14KM1KM2SB2SB35768910KM2KM1KM1KM2互锁12（1）互锁控制常用的互锁有输入互锁和输出互锁。互锁主要用于控制电路中有二路或多路输出时保证只有其中一路输出。KM2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB1SB2KM2KM1(a)输入互锁(b)输出互锁(c)输入、输出互锁SB1SB213互锁接点的另外两种作用一是减少或消除主触点在正反转互换时产生的电弧对触点的损坏。二是可以防止主触点因电弧而熔焊在一起时再反向起动时正反转主触点同时闭合而造成短路。14多路输出互锁控制SB2KM1SB3KM3SB1KM2KM3KM1KM2SB4KM2KM3KM3KM1KM2KM1(a)三互锁电路SB2KM1SB3SB1KM2KM1KM2SB4KM2KM3KM3KM1KM2KM3(b)变形的三互锁电路三路输出互锁控制电路15互锁控制举例：自动往返循环控制QSL1L2L3UVWU11V11W11FU1KM1KM2U21V21W21FRU31V31W31M3~FU221工作台自动往返SB1FR34KM1KM2SB25768910KM2KM1SB3SQ2SQ1SQ3SQ41112KM1KM2前进(正转)后退(反转)←→SQ3SQ1SQ2SQ4挡块电动机M拖动的工作台16（2）顺序联锁控制控制要求：电动机M2必须在M1起动之后才能起动。顺序联锁:在后动电器线圈电路中串入前动电器的常开触点17QSL1L2L3UVWU11V11W11FU1KM1KM2U21V21W21FR1U1V1W1M13~FU221M23~FR2U32V32W32U2V2W2两台电动机的顺序联锁控制SB2KM2FR13SB14KM156SB3FR2SB478KM1KM2182鼠笼型电动机降压起动控制电路三相鼠笼型异步电动机能否直接起动主要取决于电源变压器的容量和电动机的容量。当鼠笼型电动机不满足直接起动条件时应采用降压起动控制。起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，减少对线路电压的影响，起动后再将电压恢复到额定电压。常用的降压起动控制电路有：定子串电阻(或电抗)、星形—三角形换接、自耦变压器延边三角形起动。19改接线降压起动控制电路常见的改接线降压起动控制电路有：星形-三角形降压起动、沿边三角形-三角形降压起动、星形-沿边三角-三角形降压起动控制电路等。改接线降压起动控制电路一般只能用于正常工作为三角形接线的电动机。一般功率在4千瓦以上的电动机均为三角形接线，由于这种降压起动方式只需改变电动机绕组的接线，无需专门的降压设备。220V380V3～380V3～380V3～380V(a)星形接线(b)三角形接线(c)延边三角形接线图2-18电动机三相绕组接线形式20QSL1L2L3UVWU11V11W11FU1U31V31W31FRU1V1W1M3~异步电动机的Y-Δ降压起动U21V21W21KM1KM2KM36FU221FR3SB14KM3SB257KM1KM2KTKT8KM2KM3KM1KM169213绕线型异步电动机起动控制电路三相绕线型异步电动机的转子回路可以通过滑环外串接可变电阻来减小起动电流，以达到提高转子电路功率因数和起动转矩的目的。在一般要求起动转矩较高的场合下。调节转子回路电阻的方法很多，有分段调节和连续调节两种。分段调节有时间原则调节，电流原则调节，速度原则调节以及综合原则调节等。连续调节有频敏变阻器、变阻器、水电阻器调节等多种方式。22绕线转子异步电动机转子绕组串附加电阻起动控制实现方案一:时间控制，利用时间继电器延时，将附加电阻逐段切除二：利用起动过程中电流的变化，用电流继电器逐段将附加电阻切除。23时间原则转子回路串接电阻起动控制电路(b)控制电路UVR1WR2MR3KM2KM3KM2L1KM3L2(a)主电路L3KM4KM2KM3KM1QSFUFRKM4KM4KM1KM1SB1SB2FRKT1KT2KT3KT1KT2KT3KM4KM2KM3KM4KM2KM3KM4KM2KM3KM4时间原则转子回路串接电阻起动控制电路24电流原则转子回路串接电阻起动控制电路电流原则转子回路串接电阻起动控制电路QSL1L2L3UVWU11V11W11FU1U31V31W31FRU1V1W1M3~FU221绕线转子异步电动机转子绕组中串附加电阻起动控制线路U21V21W21KM1IIKA3KA2R1R2KM3KM2IR3KM4KA4FR3SB14SB25KM1KM1KM49KM36KA1KM2KA1KA278KA3KA410KM1时间继电器KA1作用相当于此处254异步电动机的制动控制电路交流异步电动机的制动方法有机械制动和电气制动两种。机械制动是利用机械装置使电动机迅速停转。常用的机械制动装置有电磁抱闸制动、电液闸制动、带式制动和盘式制动等。电气制动是在电动机上产生一个与原转子转动方向相反的制动转距，迫使电动机迅速停转。电气制动方法有反接制动、能耗制动、阻容制动、发电制动等。26电磁抱闸制动控制电路UVWL1L2L3KM1FUQSFRMYBKMSB1SB2KMUVWL1L2L3KM1FUQSFRMYBSB1SB2KM1KM1KM2KM2KM1(a)电磁制动器断电制动控制(b)电磁制动器通电制动控制电磁抱闸制动控制电路27反接制动是在电动机停止时向定子绕组中通入反向序的电压，给转子一个反向转矩，使电动机产生一个向反方向旋转的力，使电动机转速迅速下降到零，当转速下降至接近零时及时将电源切除，以防电动机反向起动。单向反接制动控制电路单向反接制动控制电路2FR3SB14KA3SB2568KA4KM27KA3KA3KM11211KA1KM1KA11314nSR-1nSR-218KA319KA1正转及反接制动起制动时串电阻KA3KM1910KA4KM2KA1KA2KM31QSL1L2L3UVWU11V11W11FU1U21V21W21U1V1W1M3~FU21SRKM1KM2FRKM3R228具有反接制动电阻的正反向反接制动控制电路UVWML1L2L3KM1KM2QSFUFRKM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB3FRKM2(a)主电路nnSVKM1KM2KM1KM2KM1SB1SB2SB3FRKM2nnKM1KM2(b)控制电路之一(C)控制电路之二KM3RKM3KM3正转正转正转反转反转反转SV-正SV-正SV-反SV-反制动制动29能耗制动控制电路能耗制动是在电动机脱离三相交流电源之后在定子绕组上加一个直流电压，即通入的直流电流在定子绕组中产生一个静止磁场，由于转子的惯性而旋转切割磁力线，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。根据能耗制动时间控制原则，可用时间继电器进行控制，也可以根据能耗制动速度原则，用速度继电器进行控制。30单向能耗制动控制电路UVWML1L2L3KM1QSFUFRTCKM2KM1FRKM1KM2KM1SB1SB2KM2(c)时间原则能耗制动控制电路KTKTKM2KM2KM2UUVWML1L2L3KM1QSFUFRNRVKM2(b)无变压器单管能耗制动控制主电路(a)能耗制动控制主电路31主电路：粗线，绘在左或上部控制线路：细线，绘在右或下部控制线路的电