第1章 电气控制基础
电气控制与plc原理及应用教学设计
电气控制与 PLC 原理及应用教学设计前言电气控制技术是现代自动化技术中最为重要的基础之一。
PLC（可编程控制器）作为电气控制技术中应用广泛的核心设备，已成为自动化控制领域中不可或缺的工具。
本文将介绍电气控制与 PLC 原理及应用的教学设计，以帮助教师更好地开展相关课程的教学工作，让学生更好地理解和掌握相关知识和技能。
课程目标本课程旨在通过对电气控制和 PLC 原理及应用的讲解和实践，让学生掌握以下知识和能力：1.理解电气控制的基本原理和概念；2.掌握电气控制系统的组成和工作原理；3.熟悉 PLC 的基本功能和特点；4.学会使用 PLC 进行简单的控制程序设计；5.掌握常见的电气控制元件和设备的使用方法；6.能够进行电气控制系统的安装、调试和维护工作。
课程大纲第一章电气控制基础1.1 电气控制的概念和分类1.2 电气控制系统的组成和工作原理1.3 电气控制元件和设备的基本原理1.4 电气控制线路及其符号1.5 安全电气操作规范第二章 PLC 基础2.1 PLC 的概念和分类2.2 PLC 的基本架构和功能模块2.3 PLC 的输入输出点的基本特性2.4 PLC编程环境和编程语言第三章 PLC 程序设计3.1 PLC 程序设计的基本原理和方法3.2 PLC 程序设计的常用指令3.3 PLC 程序设计的布局方法3.4 PLC 程序的测试和调试方法第四章电气控制实践4.1 简单电路的组装和调试4.2 电气控制设备的使用和操作4.3 PLC 控制程序设计和测试第五章电气控制设备的安装与调试5.1 电气控制设备的安装与维护要点5.2 电气控制设备的调试方法和技巧5.3 常见故障分析和排除方法授课方法本课程主要采用理论授课和实验操作相结合的方式进行教学。
理论授课阶段主要讲解理论知识，强调基本概念、原理和应用技能，详细介绍 PLC 设备的组成和功能，以及 PLC 程序设计的操作流程和技巧。
实验操作阶段则通过仿真软件和实际使用 PLC 设备的方式进行操作，巩固理论知识，训练学生的操作能力。
第一章 电气控制基本知识
§1-2 常用低压电器
（二）继电器的种类及其特点 1、电磁式继电器 结构与接触器类似，有电流继电器、电压继电器、中间继电器三种。 1）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
§1-2 常用低压电器
2）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
熔断器的典型产品
主要由外壳和 熔体构成
螺旋式熔断器
瓷插式熔断器
有填料封闭管式熔断器
§1-2 常用低压电器
四、主令电器 作用：发送控制命令或信号的电器，常用于接通或断开控制电路。 再通过接触器、继电器间接控制主电路的接通或断开。
分类：控制按钮、行程开关、接近开关等。
（一）控制按钮
数控机床上的按钮站
轴 9-反作用弹簧 10-辅助触头
§1-2 常用低压电器
（1）触点形式 根据允许通过电流的大小分为：点接触、线接触、面接触。
点接触——允许通过电流小。 线接触——允许通过电流中。 面接触——允许通过电流大。 a) 点接触 b）线接触 c) 面接触
§1-2 常用低压电器
（2）触点种类 1）主触点： 容量大，用于通断高电压、大电流电路。 常开触点较多见，常闭触点较少见 2）辅助触点：容量小，用于通断低电压、小电流电路。
§1-2 常用低压电器
3、时间继电器 指继电器通电（断电）到其触点动作有一些延时，不是同步，主要 有以下四种形式 电磁式（铜套阻尼式）、空气阻尼式、电动机式、半导体式 4、舌簧继电器 触点容量小、动作快，灵敏度高、用永磁体驱动可反映非电信号。 5、热继电器 结构类似于由热原件驱动的小开关。作过载保护用，控制量为过载 电流。 6、速度继电器 结构类似于小电动机驱动的小开关，控制量为速度，动作有方向性
S7-1200 PLC应用基础课件第1章 电气控制与PLC基本知识
常用低压电器
第一部分
开关电器
第二部分
熔断器
第三部分
接触器
第四部分
继电器
第五部分
主令电器
5. 主令电器
主令电器
定义
主令电器是自动控制系统中用于发送控制指令的电器。
分类
常用的主令电器有控制按钮、行程开关、接近开关、 光电开关等
5. 主令电器
控制按钮及指示灯
定义：控制按钮是发出控制指令和信号的电器，是一种手动而 且一般可以自动复位的主令电器。
分类
普通控制按钮：用于通常的启动、停止等。
旋转式控制钮：用于选择工作方式。
钥匙式控制钮：为了安全起见，需用钥匙插入方可操作。
紧急式控制钮：控制钮装有突出的蘑菇形钮帽，以便于 紧急操作。
指示灯式控制钮：在透明的按钮内装入指示灯，用作信 号指示等。
5. 主令电器——控制按钮及指示灯
结构和工作原理
控制按钮的结构由钮帽、复位弹簧、 动触点、动断静触点、动合静触点和 外壳等组成。
常用的开关电器有刀开关和低压断路器。
HK2系列刀开关的结构和外形图
刀开关图形及文字符号
1. 开关电器
低压断路器
定义
又称自动空气断路器或称自动空气开关,是一种既有手动开 关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。
分类
单极、双极、三极、四极4种 。
作用
可用于电源电路、照明电路、电动机主电路的分合及保护等 。
常用低压电器
第一部分
开关电器
第二部分
熔断器
第三部分
接触器
第四部分
继电器
第五部分
主令电器
4. 继电器
继电器
定义
《电气控制与PLC》教案
《电气控制与PLC》教案第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、原理和分类。
解释电气控制系统的组成和作用。
1.2 低压电器介绍低压电器的分类和功能。
讲解常用低压电器的结构和工作原理。
1.3 电气控制线路分析简单的电气控制线路实例。
介绍电气控制线路的设计方法和步骤。
第二章：可编程逻辑控制器（PLC）基础2.1 PLC概述介绍PLC的定义、功能和应用领域。
解释PLC的工作原理和基本结构。
2.2 PLC编程语言介绍PLC编程语言的种类和特点。
讲解PLC编程的基本规则和方法。
2.3 PLC的硬件组成介绍PLC的硬件组成部分及其功能。
讲解PLC的输入输出接口和通信接口。
第三章：PLC编程与应用3.1 基本指令讲解PLC基本指令的功能和用法。
通过实例讲解基本指令的应用。
3.2 功能指令介绍PLC功能指令的分类和功能。
讲解常用功能指令的用法和应用。
3.3 PLC控制系统设计介绍PLC控制系统设计的基本原则和方法。
通过实例讲解PLC控制系统的设计过程。
第四章：电气控制与PLC在工业应用案例分析4.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制电路的工作原理。
讲解如何使用PLC实现电动机的控制。
4.2 案例二：conveyor传送带的控制分析conveyor传送带控制电路的工作原理。
讲解如何使用PLC实现conveyor传送带的控制。
第五章：PLC的故障诊断与维护5.1 PLC故障诊断方法介绍PLC故障诊断的基本方法和技巧。
讲解如何进行PLC故障诊断和排除。
5.2 PLC的维护与保养介绍PLC的维护保养内容和注意事项。
讲解PLC的日常维护和故障预防措施。
第六章：PLC在工业自动化中的应用案例6.1 案例三：温度控制系统的应用分析温度控制系统的工作原理和需求。
讲解如何使用PLC实现温度控制系统的自动化控制。
6.2 案例四：液体自动控制系统中的应用分析液体自动控制系统的工作原理和需求。
讲解如何使用PLC实现液体自动控制系统的控制。
电气控制基础知识
没有进线与出线之分
手动电器2:按钮
手动电器2：按钮
图1-6 控制按钮
手动电器3：刀开关
刀开关主要用来手动接通或断开交、直流电路， 也可用于不频繁动作的负载。 刀开关分为：单极、双极和三极
图1-7 刀开关
D
C
B
A
接触器
继电器
各类传感器
自动空气开关
E
软启动器
F
变频器
什么是自动控制电器？
自动器件：自动空气开关
软件启动器（Soft Starter）是一种用于电动启动时降低启动电压保护电机的电子装置。它实际上是一个晶闸管交流调压器。改变晶闸管的触发角，就可调节晶闸管调压电路的输出电压。在整个起动过程中，软起动器的输出是一个平滑的升压过程（且可具有限流功能），直到晶闸管全导通，电机在额定电压下工作。
工厂常用电器分类 工厂常用电器结构 工厂常用电器工作原理
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1.2 工厂常用电器
按适用的电压范围:低压电器和高压电器。
低压电器按所控制的对象: 低压配电电器和低压控制电器。
按所起作用:控制电器和保护电器。
按动作性质:自动控制电器和非自动控制电器。
按与控制器连接方式:输入电器、输出电器或 输入输出电器
光电开关用于产品计数动画。
（续）传感器：光电开关
（续）传感器：光电开关
纸箱标签检测 漫射型光电开关应用
PCB板定位孔检测 反射型光电开关应用
（续）传感器：光电开关
产品计数 对射型光电开关应用
IC上印字检测 光纤型光电开关应用
传感器：行程开关
行程开关定义： 用于检测工作机械的位置，反馈位置信息以控制其运行方向或行程长短的电器 行程开关又称为限位开关或终点开关 行程开关的分类： 按接点结构分：机械式、电子式（接近开关）、通常称机械式为行程开关 按结构分：直动式（LX1、JLXK1）、滚轮式（LX2、JLXK2）和微动式（LX2-11、JLXK1-11）
教案电气控制与PLC应用
电气控制与PLC应用第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、分类和应用领域解释电气控制系统的组成和作用1.2 常用低压电器介绍开关、接触器、继电器、保护器等低压电器的结构和原理分析各种低压电器在电气控制系统中的应用和选择方法1.3 电气控制电路图的识读解释电气控制电路图的符号和表示方法指导学生识读简单的电气控制电路图，理解其工作原理第二章：可编程逻辑控制器（PLC）概述2.1 PLC的基本概念介绍PLC的定义、发展和应用领域解释PLC与传统继电器控制系统的区别和优势2.2 PLC的组成与工作原理介绍PLC的硬件组成，包括中央处理单元、输入/输出模块、电源模块等解释PLC的工作原理，包括扫描周期、输入输出处理、程序执行等2.3 PLC编程软件的使用介绍PLC编程软件的功能和界面指导学生使用编程软件进行简单的程序编写和仿真调试第三章：基本指令及其应用3.1 基本指令介绍解释PLC基本指令的分类和作用介绍常用的逻辑运算指令、定时器指令、计数器指令等3.2 基本指令的应用实例通过实际案例分析，展示基本指令在电气控制系统中的应用和实现方法指导学生编写简单的PLC程序，实现特定的控制功能3.3 编程规则与技巧介绍PLC编程的基本规则和技巧分析常见的编程错误和问题，并提供解决方法第四章：功能指令及其应用4.1 功能指令概述介绍PLC功能指令的分类和作用解释功能指令的使用条件和限制4.2 常用功能指令的应用实例通过实际案例分析，展示功能指令在电气控制系统中的应用和实现方法指导学生编写复杂的PLC程序，实现高级控制功能4.3 功能指令编程实例提供具体的编程实例，指导学生运用功能指令解决实际问题分析编程实例中的关键步骤和注意事项第五章：电气控制与PLC应用案例分析5.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制系统的需求和功能设计PLC程序，实现电动机的启动、停止、正反转等控制功能5.2 案例二：工业控制介绍工业的基本原理和结构分析工业控制系统的需求，设计PLC程序，实现的运动控制和任务执行5.3 案例三：自动化生产线控制分析自动化生产线的工艺流程和控制需求设计PLC程序，实现生产线的自动化控制，包括物料传送、装配、检测等功能5.4 案例四：楼宇自动化系统控制介绍楼宇自动化系统的组成部分和功能分析楼宇自动化系统的控制需求，设计PLC程序，实现照明控制、空调控制、安防等功能5.5 案例五：环保设备控制分析环保设备的工作原理和控制要求设计PLC程序，实现环保设备的精密控制，包括排放监测、故障诊断等功能第六章：PLC编程技术进阶6.1 顺序功能图（SFC）编程介绍顺序功能图的概念和基本组成指导学生如何使用SFC描述复杂控制过程分析SFC到PLC程序的转换方法6.2 功能块图（FB）和顺序控制图（SO）编程解释功能块图和顺序控制图的概念和用途展示如何使用功能块图和顺序控制图编写PLC程序讨论在实际应用中选择这些编程方法的优缺点第七章：PLC通信技术7.1 PLC通信基础介绍工业通信的标准和协议，如Modbus、Profibus、Ethernet/IP 等解释PLC通信网络的拓扑结构和通信介质讨论通信故障的诊断和解决方法7.2 PLC网络配置与调试指导学生如何配置PLC网络，包括选择合适的通信协议和设置参数展示如何进行PLC网络的调试和测试分析网络通信在实际应用中的问题和解决方案第八章：人机界面（HMI）与PLC应用8.1 HMI基础介绍人机界面的功能、类型和基本组成解释HMI与PLC的连接方式和数据交换机制讨论HMI在工业自动化中的应用和优势8.2 HMI编程与组态指导学生如何使用HMI编程软件进行界面设计和程序编写展示如何配置HMI与PLC的数据连接和通讯参数分析在实际项目中，如何根据需求设计HMI界面第九章：电气控制与PLC系统的维护与故障诊断9.1 电气控制系统的维护介绍电气控制系统维护的基本内容和注意事项讨论维护过程中常用的工具和技术分析维护过程中常见的问题和解决方法9.2 PLC系统的维护与故障诊断解释PLC系统维护的重要性，包括硬件和软件的维护指导学生如何进行PLC系统的故障诊断，包括故障排查和修复分析不同故障类型及其原因，提供相应的解决策略第十章：电气控制与PLC应用案例实操10.1 PLC控制系统的设计与实施分析实际项目需求，指导学生进行PLC控制系统的设计讨论控制系统实施过程中的注意事项和技术要点分析项目实施过程中可能遇到的问题和解决方案10.2 PLC控制系统的调试与优化介绍PLC控制系统调试的基本方法和流程指导学生如何对控制系统进行优化，提高性能和稳定性分析调试和优化过程中，如何根据实际情况调整参数和程序第十一章：高级PLC应用技术11.1 运动控制与PLC介绍PLC在运动控制中的应用，包括步进电机、伺服电机控制解释运动控制相关的PLC指令和功能模块分析运动控制程序的设计方法和实例11.2 数据处理与PLC讲解PLC在数据处理方面的应用，如数据采集、处理、存储等介绍PLC的数据处理指令和功能模块探讨数据处理在工业自动化中的应用实例第十二章：PLC在特殊应用领域的应用12.1 PLC在过程控制中的应用介绍PLC在工业过程控制中的应用，如温度、压力、流量控制解释过程控制相关的PLC指令和功能模块分析过程控制程序的设计方法和实例12.2 PLC在分布式控制系统中的应用讲解PLC在分布式控制系统（DCS）中的应用介绍PLC在DCS中的角色和功能分析DCS系统中PLC程序的设计和实施方法第十三章：PLC与工业网络13.1 PLC在工业网络中的作用介绍PLC在工业网络中的地位和作用解释工业网络的基本结构和通信协议分析工业网络中PLC的通信和数据交换方法13.2 PLC网络的安全性与可靠性讲解PLC网络的安全性和可靠性重要性介绍提高PLC网络安全性和可靠性的方法和技术分析PLC网络在工业自动化中的挑战和解决方案第十四章：PLC编程软件的高级应用14.1 编程软件的高级功能介绍PLC编程软件的高级功能，如仿真、调试、维护等讲解如何利用编程软件进行高级编程和项目管理的技巧分析高级功能在实际项目中的应用实例14.2 编程软件的二次开发讲解如何进行PLC编程软件的二次开发，以扩展软件功能介绍常用的编程语言和开发工具分析二次开发在特定应用场景中的优势和挑战第十五章：电气控制与PLC应用综合案例实操15.1 PLC控制系统的设计与实施实例分析一个综合性的PLC控制系统项目需求指导学生进行控制系统的设计和实施，包括硬件选择、编程、调试等分析项目实施过程中的关键步骤和经验教训15.2 PLC控制系统的性能优化讲解如何对PLC控制系统进行性能优化指导学生对控制系统进行调试和优化，提高性能和稳定性分析优化过程中遇到的问题和解决方案重点和难点解析本文主要介绍了电气控制与PLC应用的教学教案，涵盖了基础概念、硬件组成、编程技术、通信技术、人机界面、系统维护与故障诊断等多个方面，并通过案例实操进行了深入的讲解。
《电气控制与PLC》教案
《电气控制与PLC》教案第一章：电气控制基础1.1 电气控制系统简介了解电气控制系统的概念、组成及分类掌握电气控制系统的图形符号和文字符号1.2 低压电器熟悉常用的低压电器元件及其功能掌握低压电器的图形符号和文字符号1.3 电气控制电路图的识读与分析学习电气控制电路图的识读方法练习分析简单的电气控制电路第二章：PLC基本原理2.1 PLC简介了解PLC的概念、发展历程及分类掌握PLC的组成、工作原理及应用领域2.2 PLC编程软件的使用学习PLC编程软件的安装、启动及操作界面掌握编程软件的基本功能及使用方法2.3 PLC编程基础熟悉PLC编程的基本规则和方法掌握PLC编程的基本语句和功能指令第三章：PLC控制系统设计与应用3.1 PLC控制系统设计步骤学习PLC控制系统设计的基本步骤和方法了解PLC控制系统设计中的注意事项3.2 PLC控制系统的应用案例分析实际应用案例，了解PLC控制系统在各个领域的应用掌握案例中PLC控制系统的原理、编程及调试方法3.3 PLC控制系统的设计与仿真学习PLC控制系统的设计与仿真方法练习使用PLC仿真软件进行控制系统的设计与调试第四章：电气控制与PLC控制系统的设计与实施4.1 电气控制与PLC控制系统的设计结合具体项目，进行电气控制与PLC控制系统的设计掌握设计过程中各环节的关键技术4.2 电气控制与PLC控制系统的实施学习电气控制与PLC控制系统的实施方法了解实施过程中的注意事项及故障处理方法4.3 电气控制与PLC控制系统的设计与实施案例分析实际案例，了解电气控制与PLC控制系统的设计与实施过程掌握案例中控制系统的设计、编程、调试及运行维护方法第五章：电气控制与PLC控制系统的设计与优化5.1 电气控制与PLC控制系统的设计优化学习电气控制与PLC控制系统设计优化的方法掌握设计优化过程中各环节的关键技术5.2 电气控制与PLC控制系统的性能评估与改进了解电气控制与PLC控制系统性能评估的方法学习控制系统性能改进的方法和技巧5.3 电气控制与PLC控制系统的设计与优化案例分析实际案例，了解电气控制与PLC控制系统设计与优化过程掌握案例中控制系统的设计、编程、调试及运行维护方法第六章：电气控制与PLC控制系统的安全与保护6.1 电气控制与PLC控制系统安全技术学习电气控制与PLC控制系统安全技术的基本知识了解常见的安全保护装置及其功能6.2 电气控制与PLC控制系统故障诊断与保护掌握电气控制与PLC控制系统故障诊断的基本方法学习故障保护措施及实施方法6.3 电气控制与PLC控制系统在恶劣环境下的应用探讨电气控制与PLC控制系统在恶劣环境下的应用问题学习相应的防护措施和技术第七章：电气控制与PLC控制系统在工业自动化中的应用7.1 工业自动化与电气控制的关系理解工业自动化的概念及其与电气控制的关系熟悉工业自动化系统的分类和组成7.2 PLC在工业自动化中的应用案例分析实际案例，了解PLC在工业自动化中的应用掌握案例中PLC控制系统的原理、编程及调试方法7.3 电气控制与PLC控制系统在自动化生产线中的应用学习电气控制与PLC控制系统在自动化生产线中的应用了解自动化生产线的构成、工作原理及运行维护第八章：电气控制与PLC控制系统在交通运输领域的应用8.1 交通运输领域电气控制与PLC控制系统概述了解交通运输领域电气控制与PLC控制系统的基本应用掌握相关系统的组成和功能8.2 PLC在交通运输领域的应用案例分析实际案例，了解PLC在交通运输领域的应用掌握案例中PLC控制系统的原理、编程及调试方法8.3 电气控制与PLC控制系统在交通运输领域的技术创新与发展探讨电气控制与PLC控制系统在交通运输领域的技术创新学习新技术在相关领域中的应用和前景第九章：电气控制与PLC控制系统在楼宇自动化中的应用9.1 楼宇自动化与电气控制的关系理解楼宇自动化的概念及其与电气控制的关系熟悉楼宇自动化系统的分类和组成9.2 PLC在楼宇自动化中的应用案例分析实际案例，了解PLC在楼宇自动化中的应用掌握案例中PLC控制系统的原理、编程及调试方法9.3 电气控制与PLC控制系统在智能楼宇中的应用学习电气控制与PLC控制系统在智能楼宇中的应用了解智能楼宇的构成、工作原理及运行维护第十章：电气控制与PLC控制系统在未来发展趋势中的角色10.1 新能源与电气控制的关系探讨新能源领域电气控制的重要性及其应用学习新能源领域电气控制的技术特点和发展趋势10.2 PLC在新能源领域的应用案例分析实际案例，了解PLC在新能源领域的应用掌握案例中PLC控制系统的原理、编程及调试方法10.3 电气控制与PLC控制系统在未来发展趋势中的挑战与机遇探讨电气控制与PLC控制系统在未来发展趋势中所面临的挑战分析未来的机遇以及如何应对挑战，保持技术的持续发展。
电气控制基础培训课程PPT(共 44张)
第一节 控制电器
信以致远捷行弘毅
常见的控制电器
Wang yan弘毅
刀开关
刀开关是一种手动电器，由操作手柄、 触刀、静插座和绝缘地板组成；按刀数可分 为单极、双极和三极。
刀开关是一种手动配电电器。 它主要用来隔离电源、手动接通或断开 交直流电路，也可用于不频繁的接通与分断 额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉 等。
Wang yang
第一节 控制电器
信以致远捷行弘毅
控制电器分类：
（一）按用途分 1） 控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。如：接触器，各种控 制继电器等。 2）主令电器：用于自动控制系统中发送控制指令的电器。如：控制按钮、主 令开关、行程开关、转换开关等。 3）保护电器：用于保护电设备的电器。如：熔断器、热继电器、避雷器等。 4）执行电器：指用于完成某种动作或传动功能的电器。如：电磁铁、电磁阀 等。 （二）按工作原理分 1） 电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的电器。如：交直流接触器、各 种电磁式继电器等。 2） 非电量控制电器：靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。如： 刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。
Wang yang
Wang yang
1.7 编码器
信以致远捷行弘毅
编码器
它是一种将旋转位移转换成一 串数字脉冲信号的旋转式传感器， 这些脉冲能用来控制角位移，如果 编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在 一起，也可用于测量直线位移。
KM
KM
a)
b)
c)
接触器的符号 a) 线圈 b) 常开触头 c) 常闭触头
1.5 接触器
信以致远捷行弘毅
Wang yang
Wang yang
电气控制技术_第一章
F I
F f ( )
I f ( )
0
1
2
直流电磁机构的吸力特性
结论：直流电磁机构的电磁吸力在衔铁闭合前后变化很大； 直流电磁机构中的流过线圈的电流在衔铁闭合前后不变。
交流电磁机构的吸力特性
假设线圈电压不变，则有：
U E 4.44 f N U 4.44 fN
当频率、匝数和电压都为常数时，磁通为常数时：
2）电弧的危害
烧灼触点，降低电器的寿命和电器工作的可靠性。
使触点的分断时间延长，严重的会产生事故。
灭弧装臵
灭弧措施：降低电弧温度和电场强度。 常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和电弧分段 常用的灭弧装臵： 1）磁吹式灭弧装臵（广泛应用于直流接触器中） 磁吹灭弧装臵：利用电弧电流本身灭弧，电弧电流愈大，吹弧能力也 越强。由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式 灭弧装臵灭弧。
综上：①衔铁动作与否取决于线圈两端的电压。 ②直流电磁机构的衔铁动作不改变线圈电流。 ③交流电磁机构的衔铁动作改变线圈电流。
说明：衔铁卡住不能吸合，或者频繁动作，交流电
压线圈可能烧毁。
对于可靠性要求高，或频繁动作的控制系统 采用直流电磁机构，而不采用交流电磁机构。
反力特性：指电磁机构反作用力（阻力）与气隙的关 系曲线。 电磁机构的反力：作用弹簧、摩擦阻力和衔铁的重量。 电磁机构的反力特性如图：F
2、工作原理：
线圈通电，衔铁吸合，常闭触头断开，常 开触头闭合；线圈断电，衔铁释放，触头恢复 常态，常开触头断开，常闭触头闭合。 为防止铁心振动，需加短路环。 交流接触器：线圈通以交流电，主触点接 通、切断交流主电路。
接触器的结构及工作原理
如图所示，交流接触器主
郭艳萍电气控制与PLC教案
郭艳萍电气控制与PLC教案第一章：电气控制基础1.1 电气控制系统概述1.1.1 电气控制系统的组成与分类1.1.2 电气控制系统的应用领域1.2 低压电器1.2.1 开关与保护电器1.2.2 接触器与继电器1.2.3 变频器与软启动器1.3 电气控制电路1.3.1 基本控制电路1.3.2 电动机控制电路1.3.3 电气控制线路的设计与调试第二章：可编程逻辑控制器（PLC）基础2.1 PLC概述2.1.1 PLC的定义与功能2.1.2 PLC的组成与工作原理2.1.3 PLC的分类与性能指标2.2 PLC编程语言2.2.1 指令系统2.2.2 程序组织与编程方法2.2.3 编程软件的使用2.3 PLC的硬件系统2.3.1 PLC的模块组成2.3.2 PLC的输入/输出接口2.3.3 PLC的电源模块与扩展模块第三章：PLC控制系统设计与应用3.1 PLC控制系统设计步骤3.1.1 需求分析3.1.2 PLC选型与I/O配置3.1.3 程序设计与调试3.2 PLC在电气控制中的应用案例3.2.1 案例一：三相异步电动机的控制3.2.2 案例二：复杂的电气控制线路改造3.2.3 案例三：自动化生产线的控制3.3 PLC的通信与网络3.3.1 PLC的通信方式与协议3.3.2 PLC网络结构与设备3.3.3 PLC在工业现场的应用案例第四章：PLC编程技术提升4.1 功能指令及其应用4.1.1 常用功能指令介绍4.1.2 功能指令的应用实例4.2 顺序控制与状态控制4.2.1 顺序控制程序设计4.2.2 状态控制程序设计4.3 高级编程技术4.3.1 批量生产与流水线控制4.3.2 PLC与人机界面（HMI）的编程与集成4.3.3 PLC与上位机的数据交换与控制第五章：电气控制与PLC课程实践项目5.1 实践项目一：简单电气控制电路的设计与搭建5.1.1 项目目标5.1.2 项目步骤与要求5.1.3 项目评价5.2 实践项目二：PLC控制的三相异步电动机启停系统5.2.1 项目目标5.2.2 项目步骤与要求5.2.3 项目评价5.3 实践项目三：PLC控制的自动化生产线模型5.3.1 项目目标5.3.2 项目步骤与要求5.3.3 项目评价5.4 实践项目四：PLC与HMI集成控制系统设计5.4.1 项目目标5.4.2 项目步骤与要求5.4.3 项目评价5.5 实践项目五：电气控制与PLC技术应用综合训练5.5.1 项目目标5.5.2 项目步骤与要求5.5.3 项目评价第六章：PLC在工业自动化中的应用案例分析6.1 案例分析一：自动化装配线控制系统设计6.1.1 项目背景及需求分析6.1.2 PLC选型与I/O配置6.1.3 控制程序设计及调试6.2 案例分析二：注塑机控制系统设计6.2.1 项目背景及需求分析6.2.2 PLC选型与I/O配置6.2.3 控制程序设计及调试6.3 案例分析三：锅炉自动控制系统设计6.3.1 项目背景及需求分析6.3.2 PLC选型与I/O配置6.3.3 控制程序设计及调试第七章：PLC在特殊环境中的应用7.1 防爆型PLC及其应用7.1.1 防爆型PLC的原理与结构7.1.2 防爆型PLC在危险环境中的应用案例7.2 耐高温型PLC及其应用7.2.1 耐高温型PLC的原理与结构7.2.2 耐高温型PLC在高温环境中的应用案例7.3 防水型PLC及其应用7.3.1 防水型PLC的原理与结构7.3.2 防水型PLC在潮湿环境中的应用案例第八章：PLC的故障诊断与维护8.1 PLC故障诊断的基本方法8.1.1 观察法8.1.2 信号检测法8.1.3 程序诊断法8.2 PLC故障诊断的常用工具8.2.1 逻辑测试仪8.2.2 编程器8.2.3 仿真器8.3 PLC的维护与保养8.3.1 PLC的日常维护8.3.2 PLC的定期保养8.3.3 PLC故障预防策略第九章：PLC技术在现代工业领域的拓展应用9.1 PLC在工业中的应用9.1.1 工业的基本组成与工作原理9.1.2 PLC在工业控制中的应用案例9.2 PLC在数控机床中的应用9.2.1 数控机床的基本组成与工作原理9.2.2 PLC在数控机床控制中的应用案例9.3 PLC在新能源领域的应用9.3.1 新能源领域的基本概况9.3.2 PLC在新能领域中的应用案例第十章：电气控制与PLC技术的未来发展趋势10.1 工业4.0与PLC技术10.1.1 工业4.0的基本概念10.1.2 PLC技术在工业4.0中的作用10.2 PLC与物联网技术的融合10.2.1 物联网的基本概念10.2.2 PLC在物联网中的应用案例10.3 智能PLC及其发展趋势10.3.1 智能PLC的基本概念10.3.2 智能PLC的发展趋势与挑战重点和难点解析一、电气控制基础中的1.3节电气控制电路设计与调试：此环节涉及到电气控制线路的实际设计与调试，是理解和应用电气控制理论的关键。
电气控制基础知识详解
1．按照用途分类
（1）控制电器 （2）配电电器
2．按照工作条件分类
（1）一般工业电器 （2）矿用电器 （3）航空电器 （4）船用电器 （5）化工电器 （6）牵引电器
3．按照操作方法分类
（1）自动电器 （2）手动电器
4．按照工作原理分类
（1）电磁式电器 （2）非电量控制电器
此外，还有其他的分类方法。
④ 接通：由于电器的闭合，而使电路 内电流导通的操作。 ⑤ 分断：由于电器的断开，而使电路 内电流被截止的操作。
⑥ 控制：使电器设备的工作状态适应 于变化运动要求。
⑦ 使用类别：与开关电器或熔断器完 成功能条件有关的、表示使用特点的若干 规定要求。对于开关电器而言，是指有关 工作条件的组合，通常用额定电流和额定 电压的倍数，相应的功率因素和时间常数， 表征电器额定接通和分断能力的类别。
⑧ 最小分断电流：在规定的使用和性 能条件下，熔断体能分断规定电压下的预 期最低值。
⑨ 电流整定值：继电器或者脱扣器所 调整到的动作电流值，这个值与动作特性 有关，并按照此值确定了继电器或脱扣器 动作的主电路电流值。
⑩ 额定工作电压：在规定条件下，保 证电器正常工作的工作电压值。
3．技术性能
防止触电事故，既要有技术措施，又 要有组织管理措施，归纳起来有以下几个 方面。
① 防止接触带电部件 常见的安全措施有绝缘、屏护和安全 间距。
绝缘：即用不导电的绝缘材料把带 电体封闭起来，这是防止直接触电的基本 保持措施。
屏护：即采用遮拦、护罩、护盖、 箱闸等把带电体同外界隔离开来。
间距：为防止身体触及或接近带电 体，防止车辆等物体碰撞或过分接近带电 体，在带电体与带电体、带电体与地面、 带电体与其他设备以及设施之间，皆应保 持一定的安全距离。
低压电器的工作原理详细教程
高于线圈额定电压的 70% （5）吸引线圈额定电压 接触器正常工作时，吸引线圈上所加的电压值。一般该电压数值以及线圈的匝数、线径等数据均标于线包上，而不是
按钮
限位开关4Fra bibliotek主令电器
微动开关
主要用于发布命令或程序控制
接近开关
万能转换开关
5
接触器
交流接触器 直流接触器
主要用于远距离频繁控制负荷，切断带负荷电路
磁力起动器
6
起动器
星三起动器 自耦减压起动器
主要用于电动机的起动
7
控制器
凸轮控制器 平面控制器
主要用于控制回路的切换
电流继电器
8
继电器
电压继电器 时间继电器 中间继电器
定电流为 9～630A。 （四）接触器的选用 交流接触器的选用，应根据负荷的类型和工作参数合理选用。具体分为以下步骤： 1．选择接触器的类型 交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类，分别记为 AC1 、AC2 、AC3 和 AC4 。一类交流接触器对应的控制对象是无感或微感 负荷，如白炽灯、电阻炉等；二类交流接触器用于绕线式异步电动机的起动和停止；三类交流接触器的典型用途是鼠笼型异步电动机的运转和 运行中分断；四类交流接触器用于笼型异步电动机的起动、反接制动、反转和点动。 2．选择接触器的额定参数 根据被控对象和工作参数如电压、电流、功率、频率及工作制等确定接触器的额定参数。 1）接触器的线圈电压，一般应低一些为好，这样对接触器的绝缘要求可以降低，使用时也较安全。但为了方便和减少设备，常按实际电网电压
第章电气控制线路基础abc(1)
第章电气控制线路基础abc(1)第章电气控制线路基础abc一、基本定义电气控制线路是指由电路、电器设备、控制系统组成，以实现机械设备运行、分离、停止及其它系统相应动作的电气系统。
二、控制线路的分类控制线路可以按电路功能和电器设备分类。
1. 按电路功能分类：控制线路可分为开关控制回路和步进控制回路两种。
2. 按电器设备分类：有直流电器控制回路和交流电器控制回路两种三、控制信号控制信号是指用于控制线路中传递的电信号，它有三种形式：1. 接点信号：电气接点完成机械设备控制的最简单信号，常用于控制临时开始、停止和转向等。
2. 电气气压信号：电气气压信号由电磁阀、电磁推动装置等元件完成。
常以符号或文字表示，可控制气流在压力继电器、气缸和其他被控制装置之间传递。
3. 电流电压信号：这种信号可以用数字技术和模拟技术实现。
在控制回路中，它通常用来传递指令，直接控制电器设备。
四、控制电气元件电气元件是指在控制线路中起作用的各种电器，可分为主要元件和辅助元件。
1. 主要元件：控制回路中最常用的主要元件是接触器、继电器、按钮、指示灯等。
2. 辅助元件：辅助元件通常包括各种开关、控制器、定位器、速度调节器、限位器等电气设备。
五、控制识图的基本方法控制识图是指以上述方式将控制回路中各种元件的类型、连接方式及控制逻辑图形化展示的技术。
电气控制回路必须注重正确使用和维护，严禁将非控制回路元件加入到控制回路中，以免对设备造成损害。
通过对控制回路电路的认真分析和优化，可以提高设备的生产效率和可靠性。
PLC概念工作原理和硬件结构
输输
Q16Q.116.1
出出
过过
程程 映映 像像
··
·· ··
输输 出出
锁锁 ·· 存存 ·· 器器 ··
输输
出出
端端 子子
· · ·
·输 ··出
输 出
区区
Q24Q.524.5
读输入模块阶段 读输入模块阶段
程程序序执执行行阶阶段段
一个扫描周期 一个扫描周期
写输出模块阶段 写输出模块阶段
1971年，日本从美国引进了这项新技术， 2 很快研制出了日本第一台PLC。
1973年，西欧国家也研制出它们的第一台 3 PLC。
我国从1974年开始研制，1977年开始应用 4 于工业。
第1讲 电气控制及PLC概述
20世纪60年代
20世纪70年代
20世纪80年代中、后期
早 期 的 PLC 一
微处理器的出
继电器
并行的工作方式
微机
串行工作方式是
分指时某操个作瞬的间 串只 能行处工理作方式
一个事件。
集中采样、集中输出、 PLC
周期性循环扫描的串行工作方式
第1讲 电气控制及PLC概述
2、可编程控制器的扫描周期
PLC循环扫描工作方式 RUN 的5个阶段：
内部处理 STOP
通信服务
读输入模块
程序执行
写输出模块
I/O 点数 1024 1024 1024 1024 1024 1024 1792 1024
第1讲 电气控制及PLC概述
部分大型PLC的技术指标
公司
PLC机型
美国 Modicon
日本富士
日本 Omron
德国西门子
984A 984B F200 C2000H CV2000 S7-400
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低压电器:常指用于交流额定电压1200v,直流额 低压电器:常指用于交流额定电压1200v, 1200v 定电压1500v及以下的电路中的电器产品 定电压1500v及以下的电路中的电器产品 1500v 博学 求是 明德
电力明德
电磁式电器
1.组成
触点系统 电磁机构 灭弧装置
特点
其线圈的匝数多 线径细. 其线圈的匝数多而线径细.
分类:按线圈电流的种类可以分为交流和直流电压继 分类: 电器,按吸合电压大小又可以分为过电压, 电器,按吸合电压大小又可以分为过电压,欠电压和 零电压继电器. 零电压继电器.
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继电器-中间断电器
中间继电器的作用是增加被控制线路的数量或加大触 中间继电器的作用是增加被控制线路的数量或加大触 增加被控制线路的数量 点允许的断开容量 断开容量, 点允许的断开容量,以达到分配控制信号和功率放大 的目的. 的目的. 中间继电器有交,直流两种.中间继电器的特点是触 中间继电器有交,直流两种. 点数目较多,一般在3 4对以上, 点数目较多,一般在3~4对以上,触点形式常采用桥 形触点(与接触器辅助触点相同). 形触点(与接触器辅助触点相同). 动作功率较大的中间继电器与小型接触器的结构相同. 动作功率较大的中间继电器与小型接触器的结构相同.
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电磁式电器工作原理图
107 2 F= B S 8π
(a)线圈通以直流电的电磁机构 I与δ无关
I= U R
F
φ2
2 Gm
1
δ2
b)线圈通以交流电
U = 4.44 fφN
电磁式电器工作原理示意图
1—铁芯 2—线圈 3—衔铁 4—静触点 5—动触点 6—触点弹簧 7—释放弹簧
φ=
U 4.44 fN
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继电器-分类
按输入量的物理性质 , 继电器可以分为电压 , 电 按输入量的物理性质, 继电器可以分为电压, 速度,时间,温度,压力,热继电器等. 流,速度,时间,温度,压力,热继电器等. 最常用的是电磁式继电器 , 它是根据吸引线圈中 最常用的是电磁式继电器, 的电流量的大小来动作的. 的电流量的大小来动作的. 电磁式继电器分 直流和 交流 两大类 , 它们的主要 电磁式继电器分直流 和 交流两大类 两大类, 直流 结构和工作原理与接触器基本相同, 结构和工作原理与接触器基本相同 , 它们各自又 可分为电流,电压,时间,中间继电器等. 可分为电流,电压,时间,中间继电器等. 吸引线圈采用 直流控制的叫直流继电器 ; 吸引线 吸引线圈采用直流控制的叫 直流继电器 直流控制的叫 直流继电器; 圈采用交流控制的叫交流继电器. 交流控制的叫交流继电器 圈采用交流控制的叫交流继电器.
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第一章 工厂电气控制基础
1-1 1-2
常用低压电器 电气控制电路基本环节
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1.1常用低压电器
什么是电器
电器是一种能根据外界的信号 机械力, (机械力,电动力和其它物理 ),自动或手动接通和断开 量),自动或手动接通和断开 电路, 电路,从而断续或连续地改变 电路参数或状态, 电路参数或状态,实现对电路 或非电对象的切换,控制, 或非电对象的切换,控制,保 护,检测和调节用的电气元件 或设备. 或设备.
可编程序控制器 原理及应用
制作: 制作: 江苏大学电气信息工程学院
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目
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
录
工厂电气控制基础 PLC概述 PLC概述 PLC的基本组成和工作原理 PLC的基本组成和工作原理 S7S7-200 PLC的系统配置 PLC的系统配置 S7PLC的指令系统 S7-200 PLC的指令系统 PLC控制系统设计 PLC控制系统设计
吸力特性与反力特性的配合: 在衔铁吸合过程中,其吸力特性 必须始终处于反力特性上方,即 吸力要大于反力; 反之衔铁释放时,吸力特性必须 位于反力特性下方,即反力要大 于吸力(此时的吸力是由剩磁产 生的). 在吸合过程中还须注意吸力特性 位于反力特性上方不能太高,否 则会影响到电磁机构寿命.
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电磁式接触器分类
按主触头所在动力回路的电流种类分: 按主触头所在动力回路的电流种类分: 交流, 交流, 直流 按主触头对数分: 按主触头对数分: 单极(一对主触头),多极(二至四对主触头) ),多极 单极(一对主触头),多极(二至四对主触头) 按电磁线圈回路(通常叫做控制回路) 按电磁线圈回路(通常叫做控制回路)的电流种 类分: 类分: 交流操作 , 直流操作 按主回路电压等级分: 按主回路电压等级分: 低压 , 高压 按铁心结构形式分:转动式(或称角移式) 按铁心结构形式分:转动式(或称角移式)和直 动式
常用的灭弧方法有电动力灭弧,磁吹灭 常用的灭弧方法有电动力灭弧, 栅片灭弧, 弧,栅片灭弧,灭弧罩几种
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二.接触器
定义: 接触器是用于远距离频繁地接通和 分断主电路或大容量控制电路,主 要用于控制电动机,也可用于控制 其他电力负载. 接触器的种类按工作原理可以分为: 电磁式, 气动式, 液压式
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继电器-中间断电器
适用于交流500V以下的控制线路,线圈电压 适用于交流500V以下的控制线路, 500V以下的控制线路 为交流12V 36V,127V,220V及380V五种 12V, 五种. 为交流12V,36V,127V,220V及380V五种. 继电器有八对触点,额定电流为5A 5A, 继电器有八对触点,额定电流为5A,最高操 作频率为1200 /h. 1200次 作频率为1200次/h. 适用于直流110V以下的控制电路,线圈额定 适用于直流110V以下的控制电路, 110V以下的控制电路 电压为直流12V 24V,48V,110V四种 12V, 四种, 电压为直流12V,24V,48V,110V四种,线圈 消耗功率不大于3W 3W, 消耗功率不大于3W,继电器具有带公共触点 的三常开,三常闭触点,触点额定电流为3A 3A. 的三常开,三常闭触点,触点额定电流为3A.
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接触器结构简图
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接触器的图形符号,文字符号
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接触器的主要技术参数-额定电压
接触器铭牌上的额定电压是指主触头的 额定电压. 额定电压.
交流接触器的额定电压一般为220V,380V, 交流接触器的额定电压一般为220V,380V, 220V 660V及1140V; 660V及1140V; 直流接触器一般为220V,440V及660V. 直流接触器一般为220V,440V及660V. 220V 辅助触头的常用额定电压:交流380V;直流 辅助触头的常用额定电压:交流380V; 380V 220V. 220V.
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继电器-电流继电器
2)电流继电器 触点的动作和线圈的动作电流大小有关的继电器叫电 流继电器,使用时电流继电器的线圈与负载串联. 流继电器,使用时电流继电器的线圈与负载串联.
特点
其线圈的匝数少而粗. 其线圈的匝数少而粗.
分类:按线圈电流的种类可以分为交流和直流电流继电器, 分类:按线圈电流的种类可以分为交流和直流电流继电器, 按吸合电流大小又可以分为过电流和低电流继电器. 按吸合电流大小又可以分为过电流和低电流继电器.
(2) 交流电磁机构上短路环的作用
B = Bm sin ωt 10 7 10 7 2 2 1 cos 2ωt F= SBm sin 2 ωt = SBm 8π 8π 2 7
10 2 Fmax = SBm 8π
交流电磁铁的短路环 1—衔铁 2—铁芯 3—线圈 4—短路环
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(3)触点系统
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继电器-分类
按动作原理,继电器可以分 按动作原理, 电磁式, 电磁式, 感应式, 感应式, 电子式, 电子式, 热效应式, 热效应式, 气动式, 气动式, 电动式等; 电动式等; 按动作时间,继电器可以分 按动作时间, 瞬时动作和延时动作(也叫时间继电器) 瞬时动作和延时动作(也叫时间继电器)等;
触点是电器的执行机构,它在衔铁的带动下起 接通和分断电路的作用. 结构形式: 桥式触点和指形触点 点接触,线接触和面接触 触点的接触形式: 触点的分类: 按触点的运动情况:动触点和静触点 按触点的职能分:主触点和辅助触点 按触点的状态可分为:常开触点和常闭触点
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3. 灭弧系统
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继电器-时间继电器
时间继电器的特点是当得到控制信号后(如继电器线圈接通或 时间继电器的特点是当得到控制信号后( 断开电源),其触点状态并不立即改变 ),其触点状态并不立即改变, 断开电源),其触点状态并不立即改变,而是经过一段时间的 延迟之间,触点才闭合或断开, 延迟之间,触点才闭合或断开,因此这种继电器又称为延时继 电器. 电器. 接通延 时型 断开延 时型
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接触器的主要技术参数-额定电流
接触器的额定工作电流系指主触头的额 定电流. 定电流.
接触器电流等级为:6A,10A,16A,25A,40A, 接触器电流等级为: 10A 16A 25A 40A 60A 100A 160A 250A 400A 600A 1000A 60A,100A,160A,250A,400A,600A,1000A, 1600A 2500A 4000A 1600A,2500A及4000A.
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继电器—继电器特性曲线
K=x1/x2称为继电器的返回系数 称为继电器的返回系数
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继电器-电压继电器
1)电压继电器 触点的动作和线圈的动作电压大小有关的继电器叫电压继电器, 触点的动作和线圈的动作电压大小有关的继电器叫电压继电器,
它用于电力拖动系统的电压保护和控制,使用时电压继电器的 它用于电力拖动系统的电压保护和控制,使用时电压继电器的 电力拖动系统的电压保护 线圈与负载并联. 线圈与负载并联. 并联