力劲压铸机电器原理

第三节 可编程序控制器的原理及应用
教学目的：了解可编程序控制器的概况、结构、工 作原理、工作方式以及编程语言。 教学重点：1、掌握可编程序控制器的结构及工作原 理； 2、掌握可编程序控制器的工作方式； 3、了解可编程序控制器的编程语言。
一、可编程序控制器的概述
可编程序控制器全英文称为(Programmable Logic Controller)，简称PLC，是以微处理器为基础，综合 了计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的 一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小，功能 强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等一系列的 优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环 境的能力，更是得到用户的好评。成为现代工业控制 的三大支柱之一（PLC、机器人、和CAD/CAM）。 PLC在压铸成型机上的应用也日益广泛，使压铸成型 机电气控制系统线路简便，工作可靠，维修方便，使 压铸成型机自动化控制程度达到更高的阶段。
1-3：程序设计简单，易学易懂。 PLC是一种新型的工业自动化控 制装置，其主要的使用的对象是广大 的电气技术人员。PLC生产厂家一般不 采用微机所用的编程语言，而是用与 继电器控制原理图非常相似的梯形图 语言，编程时十分简便。这是PLC能迅 速普及和推广的原因之一。
1-4：采用先进的模块化结构，系 统组合灵活方便。 PLC采用模块化设计，如：电 源模块、CPU模块、I/O模块、模 拟量模块、高速计数模块、通讯模 块等，通过机架和电缆将各模块连 接起来。用户根据设计功能的需要 进行组合。
U
N
1
S
S
4-2-4：星-三角形降压起动一 般适用于低压电动机，起动电 流、起动转矩小，设备简单， 价廉。但电动机有6个接线头。
4-3、液压泵电机星-三角形降压起动
电气原理图。如图1-2所示。
图1-2 液压泵电机星-三角形起动
QF0 80A L1 3\N\PE L2 AC380V L3 50Hz N PE
4-6：液压泵电机星-三角形降压起动转换 过程中主要参数的变化 当KM1、KM2线圈得电时，液压泵电机 的定子线圈绕组接成星形。如图1-3所示。
使电机每一相定子线圈绕组承受的电压 为电源额定电压的 倍。待电机起动一定时 间后再转换成三角形运行。如图1-4所示。使 电机在电源额定电压下运行。这样在起动过 程中就会减少电流对电网电压的冲击。
I>
1L1 1L2
QF13 10A
I>
操作箱急停
操作箱停止
I>
1L3
1B12A-1
1B11A-2
1B0
1B12B-2
1B12B-1
电箱停止
手动
U1 V1 W1 KM2
操作箱起动
控制电路
1B11B-1
L22
1B11A-1 电箱起动
KM2
LR1 50A
KA2 L23 KM3 L30 U2 V2 W2 KT1 KT1
1、液压泵电机类型：液压泵电机一般用三相鼠笼式 异步电动机。 2、液压泵电机的起动方式： 2-1：直接起动（也称全压起动）。当电机绕组直接 加上额定电压即全部电源电压而起动称为直接起动 （或全压起动）。 2-2：降压起动。降压起动有：定子串电阻降压起动、 定子串电抗降压起动、星-三角形降压起动、自耦变 压器降压起动。 在压铸成型机中液压泵电机起动都是空载起动， 负载轻，所以一般都采用星-三角形降压起动。
1-5：系统设计周期短 由于系统硬件的设计任务 仅仅是依据对象的要求配置适当 的模块，如同点菜一样方便，大 大缩短了整个设计所花费的时间， 加快了整个工程的进度。
1-6：安装简便，调试方便，维护工作量小。 PLC安装在普遍的机柜内就可以在各种工业环境下 直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的 I/O端相连，系统便可以投入运行，安装接线工作量比 继电器控制系统少得多。PLC软件的设计和调试工作可 以在实验室进行，用模拟实验开关代替输入信号，其输 出状态可以观察PLC上相应的发光二极管，也可以接输 出模拟实验板。调试好后，再到控制现场进行连机调试， 既节省时间又方便。 由于PLC可靠性高，又有完善的自诊断能力和显示 功能，一旦发生故障时，可以通过PLC上的发光二极管 或编程器提供的报警信息，很快就能查故障原因。
0V
急停
主电路
电机起动确认
电机起动
电机停止
KM3
L21
ST6-2
FU1-FU3 125A
ST6-1
1B11B-2
1B12A-2
0V
4-4：液压泵电机星-三角形降 压起动的工作原理 分析过程说明： 起动电机前先将总电源开 关QF0和控制电源QF13合上
急 停 ST6 停 止 按 钮 1B12A 停 止 按 钮 1B12B
1-2：通用性强，使用方便。 现在的PLC产品都已系列化和模 块化，PLC配备了各种各样的I/O模块、 特殊功能模块和配套部件供用户使用， 可以很方便配置且能满足不同控制要 求的控制系统。用户不再需要自已设 计和制作硬件装置。在确定了PLC的硬 件配置和I/O外部接线后，用户所做的 工作只是程序设计。
3、液压泵电机直接起动 3-1：液压泵电机直接起动的电气图。 如图1-1所示。
图1-1 液压泵电机直接起动
QF0 50A 总电源开关
I>
3\N\PE AC380V 50Hz
L1 L2 L3 N PE
1L1 1L2 1L3
QF13 10A
控制电源开关
操作箱急停
I>
ST6-1
I>
L20 KA2
FU1-FU3 63A
供电电源
L21
操作箱停止
U1 V1 W1 KM1
2B15-2
L23
操作箱起动
1B0-2
KM1
主电路
L30 控制电路
LR1 30-40A
KM1
U2 V2 W2 380V 15kW 4P PE PE
N
U1 V1 W1
M1
3
油泵电机
LR1
N1
由 PLC输 出
3-2：液压泵电机直接起动工作原理
分析过程说明： 起动电机前先将总电源开关QF0和控制 电源QF13合上。
3e
U
2e
I 4-6-5：三角形连接时电机的电流：
e1
3Ie2
3
U 3e Z

3
U 2e Z
M 4-6-6：三角形连接时电机的转矩：
kU
2 3e
kU
2 2e
二、交直流电源部分
1、交流电源部分 交流电源主要是按照国标（GB 5226.1-2002）要求采用三相五线制 动力电源，电压AC380V、频率是 50Hz的交流电源。用“L1、L2、L3” 表示三相相线；用“N”表示零线； 用“PE”表示保护接地线。
2、控制电路电源部分 压铸成型机的控制电路电源主要采用单相 AC220V和DC24V。 2-1：单相AC220V控制电路电源。单相 AC220V控制电路电源的获得有两种方法： 方法一是由隔离变压器提供。将AC380V 的电压降为AC220V的电压或AC220V通过隔 离变压器仍输出AC220V电压，增加隔离变 压器的作用是提高控制电路的抗干扰能力。
I e1 U2 I e2 U 2e U 3e V2
W2
4-6-1：星形连接时电机的电压：U
I 4-6-2：星形连接时电机的电流：
1e

1 3
U
2e
Y1
IY 2
U 1e Z

1 U 3
2e
Z
4-6-3：星形连接时电机的转矩：
M
Y
kU 1 e
2
1 3
kU
2 2e
U 4-6-4：三角形连接时电机的电压 ：
4-1：采用降压起动的条件：
I st IN 3 4 PS 4 PN
式中： Ist--- 电动机起动电流（A）； IN---电动机的额定电流（A）； Ps---电源容量（kVA）； PN---电动机的额定功率（kW）。
4-2：采用星-三角形降压起动的特点
4-2-1：电动机起动电压= 3 （UN---电动机额定电压） 1 4-2-2：电动机起动电流= 3 I （IS---电动机直接起动电流） 1 4-2-3：电动机起动转矩= 3 T （TS---电动机直接起动转矩）
按 起 动 按 钮 1B11A或 1B11B
中 间 继 电 器 KA2（ 由 PLC输 出 控 制 ）
中 继 KA2触 点 热 继 LR1 时 间 制 KT1常 闭 触 点 KM3常 闭 触 点
交 流 接 触 器 线 圈 KM1 交 流 接 触 器 线 圈 KM2
KM2辅 助 常 开 触 点 时 间 制 KT1开 始 延 时 KM1辅 助 常 闭 触 点 KM1常 开 主 触 点 KM2常 开 主 触 点
KM3辅 助 常 闭 触 点 KM3常 开 主 触 点
防 止 KM1线 圈 得 电 而 引 起 短 路 (与 KM2联 锁 )。 液 压 泵 电 机 M1作 三 角 形 运 行 液 压 泵 电 机 M1完 成 星 -三 角 形 降 压 起 动 过 程
电路图
KM2常 开 主 触 点
4-5：液压泵电机起动完成的作用 液压泵电机起动完成后通过 KM3辅助触点将信号输入至PLC输 入端，PLC输出端才能控制相应动 作的油阀线圈工作。
压铸机电气原理
目录
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 电气符号 压铸机强电控制电路 可编程序控制器的原理及应用 八路开关放大板原理 比例压力流量放大板原理
第一节
电动机
电气符号
整流器
变压器
电阻器
传感器
电位器
常闭触点
常开触点
延时闭合触点
限位开关常闭触点
限位开关常开触点
延时断开触点
旋转开关
热敏开关
电路图
3-3：液压泵电机的停止 按下ST6-1急停开关或按 下2B15-2电机停止按钮均能使 KM1线圈断电，从而使液压泵 电机停止运转。
4、液压泵电机星-三角形降压起动 考滤到大功率的电机以及用 户电网变压器的容量的原因，电 机起动时的起动电流很大（起动 电流约为额定电流的4至7倍）， 所以对功率较大的液压泵电机采 取星-三角形降压起动。
1-7：对生产工艺改变适应性强， 可进行柔性生产。 PLC是一种工业控制计算 机，其控制操作的功能是通过软 件编程来确定的。当生产工艺发 生变化时，不必改变PLC硬件设 备，只需改变PLC中的程序。
2：PLC的应用 根据PLC的特点，可以将其应用形 式归纳为如下几种类型。 2-1：开关逻辑控制。 开关逻辑控制是PLC的最基本最广 泛的应用领域。PLC具有强大的逻辑运 算功能，可以实现各种简单和复杂的 逻辑控制。
按钮开关
熔断器
热继电器触点
接触器主触点
熔断器式开关
接触器主触点
热ຫໍສະໝຸດ Baidu电器驱动器件
指示灯
线圈
蜂鸣器
热电偶
第二节
压铸机强电控制电路
教学目的：掌握液压泵电机的星—三角形 降压起动的工作原理及交流和直流电源 供应。 教学重点： 掌握液压泵电机的星—三角形降压起 动的工作原理。
一、液压泵电机主回路及控制电路
方法二是取任一条相线的 相电压（相线与零线之间的电 压）作为控制电路的电压。采 用此方法在设计、装配和维护 都比较简便，但抗干扰能力较 差。
2-2：直流电源系统。直流电源一般 采用开关电源提供，主要是将单相交 流220V输入电压变为直流24V恒定电 压，提供给PLC的各工作模块以及液 压各油阀工作。 2-3：接地保护。接地保护是整机安 全保障的重要措施之一，压铸成型机 对电压大于50的人体易接触到的金属 部件均有接地保护装置，以保证整机 任何部位的操作都绝对的安全。
+24V O32
380V 37kW 4P
M1 3 PE W2 U2 V2 PE W3 U3 V3 KM2
L31 L33 KM1 KM3 L32 L34 KM3 KM1
电机起动控制
KM1 LR1 L20
N1
N 供电电源 总电源开关 Y 油泵电机 急停开关 油泵电机起动 Y
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KA2
+24V
U1 V1 W1
二、可编程序控制器的特点和应用
1、PLC的主要特点 1-1：可靠性高，抗干扰能力强。 可靠性和抗干扰能力是用户关心的首要问题。为了满 足PLC专为工业环境下应用设计的要求，PLC采用了硬件和 软件的措施。 1-1-1：光电耦合隔离和R-C滤波器，有效的防止了干扰信 号的进入。 1-1-2：内部采用电磁屏蔽，防止辐射干扰。 1-1-3：采用良好的开关电源，防止电源线引入的干扰。 1-1-4：具有良好的自诊断功能。可以对CPU等内部电路 进行检测，一旦出错，立即报警。 1-1-5：采用后备电池对RAM区的程序和有关数据进行保 护，一旦断电或运行停止，有关状态及信息不会丢失。
并自锁
液 压 泵 电 机 M1作 星 形 起 动
防 止 KM3线 圈 得 电 而 引 起 短 路 (与 KM3联 锁 )。
时 间 制 KT1设 定 时 间 到
时 间 制 KT1常 开 触 点 时 间 制 KT1常 闭 触 点
交 流 接 触 器 线 圈 KM1
KM1辅 助 常 闭 触 点
交 流 接 触 器 线 圈 KM3