PLC电气控制技术第02章

电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路第一节电气图的基本知识电气图：用电气图形符号绘制的工程图，是电气工程领域中提供信息的最主要方式，提供的信息内容可以是功能、位置、设备制造及接线等。电气图的命名：根据其所表达信息的类型和表达方式确定，包括系统图与框图、电路图、接线图与接线表、功能表图、逻辑图、位置图等。电气控制系统图：根据国家电气制图标准规定的图形符号、文字符号以及规定的画法，用工程图的形式，将电气设备及电气元件按照一定的控制要求连接，表达设备电气控制系统的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等技术要求等。电气控制系统图内容及类型：电路图（电气原理图）电气接线图电器元件布置图电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路电气图形符号：符号要素限定符号一般符号非电操作动作符号电气文字符号：基本文字符号●表示电气设备、装置和元器件的类型、特性等。辅助文字符号●表示电气设备、装置和元器件的功能、状态和特征等。图形符号组合示例电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号一般三极电源开关低压断路器常开触点常闭触点复合触点限位开关QKQFSQ熔断器常开常闭复合按钮FUSB线圈主触点常开辅助触点常闭辅助触点接触器KM线圈常开延时闭合触点常闭延时打开触点常开延时打开触点常闭延时闭合触点时间继电器KT电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号常开触点常闭触点速度继电器热元件常闭触点热继电器线圈常开触点常闭触点中间继电器KVFRKA电磁铁YA线圈常开触点常闭触点电压继电器KU线圈常开触点常闭触点电流继电器KI信号灯HL直流电动机M变压器三相异步电动机M转换开关SA电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路电气原理图：根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式绘制的电气图。方法：不按电器元件实际布置绘制，而是根据电器元件在电路中所起的作用画在不同的部位上。作用：用于分析研究系统的组成和工作原理，为寻找电气故障提供帮助，同时也是编制电气接线图的依据。特点：结构简单，层次分明。主电路：设备的驱动电路，包括从电源到用电设备的电路，是强电流通过的部分。控制电路：由按钮、接触器和继电器的线圈、各种电器的常开、常闭触点等组合构成的控制逻辑电路，实现所需要的控制功能，是弱电流通过的部分。信号指示电路保护电路主电路用粗实线，控制电路和辅助的信号指示及保护电路用细实线。电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路水平布置：电源线垂直画，其他电路水平画，控制电路中的耗能元件（如接触器的线圈）画在电路的最右端。垂直布置：电源线水平画，其他电路垂直画，控制电路的耗能元件画在电路的最下端。电器元件不画出实际的外形图，采用电气图形符号和文字符号表示。同一电器的各个部件可画在不同的地方，用相同的文字符号标注。多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号加以区分。电器元件的可动部分以非激励或不工作的状态和位置的形式表示：●继电器和接触器的线圈在非激励状态；●断路器和隔离开关在断开位置；●零位操作的手动控制开关在零位状态，不带零位的手动控制开关在图中规定的位置；●机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力状态；●保护类元器件处在设备正常工作状态，特别情况加以说明。元器件的数据和型号，用小号字体标注在电器元件符号的附近，需要标注的元器件的数量比较多时，可以采用设备表的形式统一给出。电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路电器元件布置图：表明电气设备上所有电器和用电设备的实际位置，是电气控制设备制造、装配、调试和维护必不可少的技术文件。电气控制柜与操作台（箱）内部布置图电气控制柜与操作台（箱）面板布置图控制柜与操作台（箱）外形轮廓用细实线绘出电器元件及设备，用粗实线绘出外形轮廓，标明实际的安装位置电器元件及设备代号与有关电路图和设备清单上所用的代号一致电气接线图：表示电气设备或装置连接关系的简图，用于电气设备安装接线、电路检查、电路维修和故障处理。根据电气原理图和电器元件布置图编制与电气原理图和电器元件布置图配合使用表示出电气设备和电器元件的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线类型、导线截面积、屏蔽和导线绞合等情况电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路第二节电气图纸规范图幅尺寸(mm)图幅尺寸选择：电气图的规模与复杂程度；能够清晰地反映电气图的细节；整套图纸的幅面尽量保持一致；便于装订和管理；CAD绘制时，输出设备（打印机、绘图仪等）对于输出幅面的限制。幅面A0A1A2A3A4长1189841594420297宽841594420297210幅面A3×3A3×4A4×3A4×4A4×5长89111896308411051宽420420297297297电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路图框线：根据图纸是否需要装订以及图纸幅面的大小确定。需要装订的图纸的图框线A0、A1、A2：a＝25mm，c＝10mm其它：a＝25mm，c＝5mm不需要装订的图纸的图框线A0、A1：e＝20mm其它：e＝15mm电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路图幅分区：对各种幅面的图纸进行分区表示电气图中各个组成部分在图上的位置，便于直观反映绘图的范围及确定相互之间的关系。分区数一般为偶数，每一分区的长度为25~75mm，分区在水平和垂直两个方向的长度可以不同；分区的编号，水平方向用阿拉伯数字，垂直方向用大写英文字母。编号从图纸的左上角开始，分区代号用行与列两个编号组合而成。电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路标题栏：画在图框的右下角，绘制方向应该与看图方向一致。标准A3图纸，标题栏可以绘制成通长的格式。内容：设计单位名称、用户单位名称、专业名、设计阶段、比例尺、设计人、审核人、图纸名称、图纸编号、日期、页次等。标题栏格式式样电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路图线：线型：粗实线、细实线、虚线、点划线、双点划线、加粗实线、较细实线、波浪线、双折线等。线宽：0.25mm、0.35mm、0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.4mm。常用图线上加限定符号或文字符号可表示用途，形成新的图线符号。同一套图纸绘制时，应事先确定2~3种线宽及平行线距，平行线距不小于粗线宽的两倍，且不小于0.7mm。电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路字体：汉字、字母及数字，书写端正、清楚，排列整齐，间距均匀。汉字推荐用长仿宋简化汉字字体、斜体（右倾与水平线成75°角）等。字母、数字用直体。字体大小视幅面大小而定。字高：20mm、14mm、10mm、7mm、5mm、3.5mm、2.5mm等。字宽为字高的2/3。汉字字粗为字高的1/5，数字及字母的字粗为字高的1/10。尺寸标记：设备制造加工和工程施工的重要依据，包括尺寸线、尺寸界限、尺寸起止点（实心箭头或45°斜短划线构成）及尺寸数字。比例：所绘图形与实物大小的比值。设备布置图、平面图、结构详图按比例绘制。电气图多不按比例画出。比例号：前面的数字通常为1，后面的数字为实物尺寸与图形尺寸的比例倍数。平面图常用比例：1:10、1:20、1:50、1:100、1:200、1:500等电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路注释：图示不够清楚时的补充解释。两种方式：直接放在说明对象附近；加标记，注释放在图面的适当位置。详图：表示装置中的部分结构、做法、安装措施的单独局部放大图，被放大部分加以索引标志，置于被放大部分的原图上。技术数据：元器件、设备等的技术参数。三种形式：标注在图形侧；标注在图形内；加序号以表格的形式列出。电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路第三节三相异步电动机基本控制电路(a)开关直接控制熔断器FU：短路保护开关Q：闸刀开关、铁壳开关等。Q选电动机保护用断路器，可实现过载保护，可不用熔断器FU。适用于不频繁起动的小容量电动机，不能远距离、自动控制。(b)按钮、接触器控制熔断器FU：短路保护开关Q：分断电源（同上）。热继电器FR：过载保护合Q，按下SB2，KM线圈得电，主触点闭合，电动机通电起动；自锁触点KM闭合，松开SB2，KM线圈继续得电，保证电动机工作。按SB1，KM线圈断电，主触点断开，电动机停止，辅助触点断开解除自锁。失压、欠压保护：意外断电或电源电压跌落太大时，接触器释放，自锁解除。电源电压恢复正常后，电动机不会自动投入工作。直接起动控制电路电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路减压起动控制电路：星--三角变换减压起动：全压工作时为三角形接法的电动机，起动时将其定子绕组接成星形，降低电动机的绕组相电压，进而限制起动电流。当反映起动过程结束的定时器发出指令时再将电动机的定子绕组改接成三角形接法实现全压工作。定子串电阻或电抗器减压起动：电动机起动时在三相定子电路中串接电阻可降低绕组电压，以限制起动电流；起动后再将电阻短路，电动机即可在全压下运行。这种起动方式由于不受电动机接线方式的限制，设备简单，因而得到广泛应用。在机械设备做点动调整时也常采用这种限流方法以减轻对电网的冲击。自耦变压器减压起动延边三角形减压起动电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路星--三角变换减压起动控制电路（1）：KM1、KM2、KM3、KT主电路(a)：KM2与KM3的主触点同时闭合，会造成电源短路，控制电路必须能够避免这种情况发生。控制电路(b)：时间继电器KT的延时动断触点和延时动合触点似乎不会使KM3和KM2的线圈同时得电，但是，接触器的吸合时间和释放时间的离散性使得电路的工作状态存在不确定性。电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路控制电路(b)不确定性：存在电磁时间常数和机械时间常数，继电器和接触器从线圈得电或失电到触点完成动作需要时间，即吸合时间和释放时间（继电器：十几到几十ms，接触器：几十到数百ms）。假设KM2吸合时间是15ms，KM3释放时间是25ms，时间继电器KT的延时动断触点和延时动合触点同时动作，星--三角变换时，KM3和KM2的主触点有约10ms的时间同时接通。控制电路(c)：改进控制电路(b)，避免短路，节约电能将KM3的动断辅助触点串联在KM2的线圈控制电路中，只有当KM3的衔铁及触点释放完毕（动断辅助触点接通）后才允许KM2得电。将KM2的动断辅助触点串联在KM3的线圈控制电路中，只有当KM2的衔铁及触点释放完毕（动断辅助触点接通）后才允许KM3得电，保证电路工作可靠。起动完成后时间继电器KT已无得电的必要，将KM2的动断辅助触点串联在KT的线圈控制电路中，KT断电，节约能源。控制电路(b)控制电路(c)电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路星--三角变换减压起动控制电路（2）：KM1、KM2、KTKM2断电时，电动机绕组由KM2的动断辅助触点连接成星形起动。KM2通电后，电动机绕组由KM2动合主触点连接成三角形正常运行。辅助触点容量较小，4~13kW的电动机可采用该控制电路。考虑KM1的主触点承担分断时的大电流，KM2的辅助动断触点只在空载或小电流的情况下断开，避免电弧的烧蚀缩短辅助触点寿命。电气控制与可编程序控制器第二章电气图及电气控制基本控制电路星--三角变换减压起动控制电路（2）工作流程：按下按钮SB2后电动机先进行星形起动。起动完成时，时间继电器动作，电动机进行星--三角变换、运行：●第一阶段：KT延时动断触点首先使KM1线圈失电，KM1的主触点断开，KM1的主触点分断电流，KM2动断辅助触点无电弧。●第二阶段：KM2线圈得电，主电路进