电气控制技术及原理图分析
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电气控制技术 及原理图分析
路机自控所 王动勤
目录
一． 基础知识
常用低压电器 常用电子元件 可编程序控制器 电路分析的基础理论
二． 控制系统
逻辑控制系统 开环控制系统 闭环控制系统
三． 应用
电器控制系统分析方法 车载电器控制系统 万用表的使用
品质改变世界
核心价值观：先做人，后做事，品质改变
世界。
接触器
分为交流接触器和直流接触器
功能：适用于远距离、频繁操作的交直流电路的 自动控制。
原理： 利用电磁原理通过电磁线圈控制可动衔 铁的运动带动触头控制电路通断。
结构： 由磁系统、触头系统、灭弧系统、释放 弹簧机构、辅助触头、机座组成。
型号命名：CJ20-40 CZ0-100/220
刀开关
晶Hale Waihona Puke Baidu二极管
文字符号：D 图形符号：
普通型二极管： 发 光 二 极 管： 光 敏 二 极 管： 实物上有白色环 一端是负极而另一端就是正极。 实物上发光二极管的上较长的引线是正极、短的引 线是负极。 用万用电表测量晶体二极管时，测得电阻值较小时 黑表棒连接的那一端是正极，红表棒连接的那一端 是负极。
以 CPU 为 核 心的各种功 能控制器的 开发（如： SYMC 控 制 器）
基础知识
常用低压电器
高压电器：用于交流电压1200V、直流电压 1500V及以上电路中的电器。例如高压断路器、 高压隔离开关、高压熔断器等。
低压电器：用于交流50Hz(或60Hz)，额定电压 为1200V以下；直流额定电压1500V及以下的电 路中的电器。例如接触器、继电器等。
常用主令电器分类：控制按纽、行程开关、接近 开关、转换开关、主令控制器、指示灯。
执行电器、成套电器
常用执行电器：电磁铁、电磁阀、电磁离合器、 电磁抱闸、液压阀、步进电机等。
常用成套电器：低压控制屏、动力配电箱、照明 配电箱、变频器直流调速装置等
基础知识
常用电子元件
电阻器 电容器 电感器 晶体二极管 晶体三极管 集成电路 压电陶瓷片 继电器
晶体三极管
文字符号：Q 图形符号：
实物晶体三极管E、B、C脚的识别
集成电路
文字符号：IC 图形符号：
压电陶瓷
文字符号：X 图形符号：
继电器
文字符号：J 图形符号：
系统框图
基础知识
可编程序控制器
输出接口
通
电
讯 中央处理器
源
接
输入接口
口
可编程序控制器的特点
1. 可靠性高、抗干扰能力强； 2. 适应性强、应用灵活； 3. 编程方便、易于使用； 4. 系统设计、安装、调试方便； 5. 维修方便； 6. 功能完善。
原理：利用各种物理量的变化，将电量或非电量 信号转化为电磁力（有触头式）或使输出状态发 生阶跃变化（无触头式），促使其他电器动作的 控制元件。
结构：感应机构、执行机构。 常用典型继电器：电磁式继电器、时间继电器、
热继电器、电流继电器、温度继电器、固态继电 器、可编程逻辑继电器
主令电器
功能：发送或转换控制指令的电器，是一种用于 辅助电路的控制电器。
电阻器
文字符号：R 图形符号：
色环电阻的表示方法和读识
0123 4567 89
第一环 表示电阻器 第一位数
2
第四环
表示电阻器 的误差
第三环 表示电阻器
第二环
前二位数后
表示电阻器 第二位数
7
零的个数
3个0
电容器
文字符号：C 图形符号：
无极电容器 电解电容器 可变电容器
电感器
文字符号：L 图形符号：
PLC工作过程
上
电源ON
电
处 理
内部处理
输入采样处理
通讯服务（外设、总线）
STOP
CPU运 行方式
扫
RUN
描
过
执行程序
程
输出处理
CPU强制为STOP
Y
N
致命
错误
出
错
处
理
存放自诊断错误结果
Y PLC正常
基础知识
电路分析的基础理论
基尔霍夫定律： 任一结点所流出的电流的代数和等于零； 任一回路所有支路电压的代数和等于零。
基础知识
常用低压电器
按用途分类： 1. 低压断路器 2. 接触器 3. 刀开关 4. 熔断器 5. 继电器 6. 主令电器 7. 执行电器 8. 成套电器
三相异步电动机全压起停原理图
低压断路器
俗称自动空气开关 功能: 对不频繁操作的低压线路作电源开关使用,
并对线路电器发生的过流、过载、短路、断相、 漏电等故障时，自动切断线路，起到保护作用。 结构： 1）触头和灭弧系统 2） 具有各种保护 功能的脱扣器 3） 自由脱扣操作机构 型号命名：DZ20-250/330
经营理念：用高新技术改造传统产业。
电气技术的作用：
➢ 设备的大脑和神经网络；
➢ 用更多的知识提升其智能化水平；
➢ 用更好质量的器件、生产手段、更好
的设计技术来提升大脑的健康水平。
三一重工的电气研发体系
体系结构：
以 PLC 为 主 要工具的应 用开发（如： 泵车、摊铺 机的电气控 制系统）
以工控机 +PLC 为 主 要 工具的应用 开发（如： 混凝土搅拌 站控制系统）
功能：将电器系统从电网 中脱开并隔离。一般属无 载或小负载操作电器。
型号命名：HD11-400/39
熔断器
原理：当电流超过规定值一定时间后，以本身产 生的热量使熔断体熔化而分断电路，是一种电流 保护电器。
功能：作短路和过流保护。 结构：熔断管（或座）、熔断体、填料、导电部
件组成。
继电器
点动控制原理图
互锁电气原理图
联锁电器原理图
自锁、互锁、联锁的普遍规律
1. 要求通过点动按钮实现甲接触器的持久闭合， 则需将甲接触器的常开辅助触头并联在开关上。
2. 要求甲接触器动作时，乙接触器不能动作，则 需将甲的常闭串联在乙的线圈回路中。
3. 要求甲接触器动作后乙才能动作，则需甲的常 开串联在乙的线圈回路中。
3
三相电路
三相电路由三相电源、 三相负载、三相输电线 路组成。
三相星形电源、三相三 角形电源
三相星形负载、三相三 角形负载
P= 3 Uab*Ia
负载串联、并联阻抗计算
电阻的串并联计算： 电容的串并联计算： 电感的串并联计算：
控制系统
逻辑控制
基本分类：开关逻辑控制和运动控制。 基本逻辑：与、或、非。 三相异步电动机的基本控制环节。 1. 起停、自锁、点动控制 2. 可逆、互锁控制 3. 联锁、互锁控制 4. 自锁、互锁和联锁的逻辑关系
路机自控所 王动勤
目录
一． 基础知识
常用低压电器 常用电子元件 可编程序控制器 电路分析的基础理论
二． 控制系统
逻辑控制系统 开环控制系统 闭环控制系统
三． 应用
电器控制系统分析方法 车载电器控制系统 万用表的使用
品质改变世界
核心价值观：先做人，后做事，品质改变
世界。
接触器
分为交流接触器和直流接触器
功能：适用于远距离、频繁操作的交直流电路的 自动控制。
原理： 利用电磁原理通过电磁线圈控制可动衔 铁的运动带动触头控制电路通断。
结构： 由磁系统、触头系统、灭弧系统、释放 弹簧机构、辅助触头、机座组成。
型号命名：CJ20-40 CZ0-100/220
刀开关
晶Hale Waihona Puke Baidu二极管
文字符号：D 图形符号：
普通型二极管： 发 光 二 极 管： 光 敏 二 极 管： 实物上有白色环 一端是负极而另一端就是正极。 实物上发光二极管的上较长的引线是正极、短的引 线是负极。 用万用电表测量晶体二极管时，测得电阻值较小时 黑表棒连接的那一端是正极，红表棒连接的那一端 是负极。
以 CPU 为 核 心的各种功 能控制器的 开发（如： SYMC 控 制 器）
基础知识
常用低压电器
高压电器：用于交流电压1200V、直流电压 1500V及以上电路中的电器。例如高压断路器、 高压隔离开关、高压熔断器等。
低压电器：用于交流50Hz(或60Hz)，额定电压 为1200V以下；直流额定电压1500V及以下的电 路中的电器。例如接触器、继电器等。
常用主令电器分类：控制按纽、行程开关、接近 开关、转换开关、主令控制器、指示灯。
执行电器、成套电器
常用执行电器：电磁铁、电磁阀、电磁离合器、 电磁抱闸、液压阀、步进电机等。
常用成套电器：低压控制屏、动力配电箱、照明 配电箱、变频器直流调速装置等
基础知识
常用电子元件
电阻器 电容器 电感器 晶体二极管 晶体三极管 集成电路 压电陶瓷片 继电器
晶体三极管
文字符号：Q 图形符号：
实物晶体三极管E、B、C脚的识别
集成电路
文字符号：IC 图形符号：
压电陶瓷
文字符号：X 图形符号：
继电器
文字符号：J 图形符号：
系统框图
基础知识
可编程序控制器
输出接口
通
电
讯 中央处理器
源
接
输入接口
口
可编程序控制器的特点
1. 可靠性高、抗干扰能力强； 2. 适应性强、应用灵活； 3. 编程方便、易于使用； 4. 系统设计、安装、调试方便； 5. 维修方便； 6. 功能完善。
原理：利用各种物理量的变化，将电量或非电量 信号转化为电磁力（有触头式）或使输出状态发 生阶跃变化（无触头式），促使其他电器动作的 控制元件。
结构：感应机构、执行机构。 常用典型继电器：电磁式继电器、时间继电器、
热继电器、电流继电器、温度继电器、固态继电 器、可编程逻辑继电器
主令电器
功能：发送或转换控制指令的电器，是一种用于 辅助电路的控制电器。
电阻器
文字符号：R 图形符号：
色环电阻的表示方法和读识
0123 4567 89
第一环 表示电阻器 第一位数
2
第四环
表示电阻器 的误差
第三环 表示电阻器
第二环
前二位数后
表示电阻器 第二位数
7
零的个数
3个0
电容器
文字符号：C 图形符号：
无极电容器 电解电容器 可变电容器
电感器
文字符号：L 图形符号：
PLC工作过程
上
电源ON
电
处 理
内部处理
输入采样处理
通讯服务（外设、总线）
STOP
CPU运 行方式
扫
RUN
描
过
执行程序
程
输出处理
CPU强制为STOP
Y
N
致命
错误
出
错
处
理
存放自诊断错误结果
Y PLC正常
基础知识
电路分析的基础理论
基尔霍夫定律： 任一结点所流出的电流的代数和等于零； 任一回路所有支路电压的代数和等于零。
基础知识
常用低压电器
按用途分类： 1. 低压断路器 2. 接触器 3. 刀开关 4. 熔断器 5. 继电器 6. 主令电器 7. 执行电器 8. 成套电器
三相异步电动机全压起停原理图
低压断路器
俗称自动空气开关 功能: 对不频繁操作的低压线路作电源开关使用,
并对线路电器发生的过流、过载、短路、断相、 漏电等故障时，自动切断线路，起到保护作用。 结构： 1）触头和灭弧系统 2） 具有各种保护 功能的脱扣器 3） 自由脱扣操作机构 型号命名：DZ20-250/330
经营理念：用高新技术改造传统产业。
电气技术的作用：
➢ 设备的大脑和神经网络；
➢ 用更多的知识提升其智能化水平；
➢ 用更好质量的器件、生产手段、更好
的设计技术来提升大脑的健康水平。
三一重工的电气研发体系
体系结构：
以 PLC 为 主 要工具的应 用开发（如： 泵车、摊铺 机的电气控 制系统）
以工控机 +PLC 为 主 要 工具的应用 开发（如： 混凝土搅拌 站控制系统）
功能：将电器系统从电网 中脱开并隔离。一般属无 载或小负载操作电器。
型号命名：HD11-400/39
熔断器
原理：当电流超过规定值一定时间后，以本身产 生的热量使熔断体熔化而分断电路，是一种电流 保护电器。
功能：作短路和过流保护。 结构：熔断管（或座）、熔断体、填料、导电部
件组成。
继电器
点动控制原理图
互锁电气原理图
联锁电器原理图
自锁、互锁、联锁的普遍规律
1. 要求通过点动按钮实现甲接触器的持久闭合， 则需将甲接触器的常开辅助触头并联在开关上。
2. 要求甲接触器动作时，乙接触器不能动作，则 需将甲的常闭串联在乙的线圈回路中。
3. 要求甲接触器动作后乙才能动作，则需甲的常 开串联在乙的线圈回路中。
3
三相电路
三相电路由三相电源、 三相负载、三相输电线 路组成。
三相星形电源、三相三 角形电源
三相星形负载、三相三 角形负载
P= 3 Uab*Ia
负载串联、并联阻抗计算
电阻的串并联计算： 电容的串并联计算： 电感的串并联计算：
控制系统
逻辑控制
基本分类：开关逻辑控制和运动控制。 基本逻辑：与、或、非。 三相异步电动机的基本控制环节。 1. 起停、自锁、点动控制 2. 可逆、互锁控制 3. 联锁、互锁控制 4. 自锁、互锁和联锁的逻辑关系