1、紅河學院電氣控制與plc技術教案第一章 常用低壓電器授課章節0 緒論1-1 低壓電器的作用與分類 1-2低壓開關 周次第1周 總第1次課教學目的和要求1、明確本課程研究的對象和內容，及其在培養高級工程技術人才全局中的地位、任務和作用；對控制工程學科的發展現狀有所了解。2、掌握低壓電器在工程中的作用與分類；掌握低壓開關的選擇原則和使用方法重點難點掌握本課程研究的對象及內容，熟練掌握低壓電器在工程中的作用與低壓開關的選擇原則和使用方法。教學手段多媒體課堂教學，利用多媒體動畫，并結合實際問題講解教學時數2學時教學過程和教學內容備注0 緒論一.課程的性質與任務本課程是一門實踐性很強的專業必修課，本課程

2、是在學習電機原理、電力拖動基礎之后，并進行了電工基本技能技能實踐的基礎上進行講授的，以使學生具有較牢固的基礎理論知識和較強的感性認識。本課程的基本任務是：1、熟悉常用控制電器的基本結構、工作原理、用途及型號意義，達到正確使用和選用的目的。2、熟練掌握電氣控制線路的基本環節，具有對一般電氣控制線路的分析能力。3、熟悉典型生產設備電氣控制系統，具有從事電氣設備安裝、調試、運行維護、處理故障的能力。4、具有設計和改進一般生產設備電氣控制線路的能力。5、掌握可編程控制器的基本原理，能根據工藝過程和控制要求正確選用可編程控制器并完成程序設計，經調試用于生產過程的控制。二、電氣控制與plc技術課程研究的內

3、容第一編 電氣控制技術 第一章 常用低壓電器（4學時）； 第二章 電氣控制線路的基本控制（810學時）； 第三章 電氣控制系統分析（810學時）； 第四章 電氣控制系統的設計（68學時）。 第二編 plc控制技術 第五章 可編程控制器概述（2學時）； 第六章 三菱fx2n可編程控制器及其基本指令的應用（810學時）； 第七章 fx2n可編程控制器步進指令及狀態編程（8學時）； 第八章 fx2n可編程控制器應用指令及其編程（1012學時）；第九章控制系統設計與cc-link工控網絡技術（6學時）；第十章 omron可編程控制器及應用（4學時）；第三編 電氣控制與plc控制器技術實驗與實訓 第十一

4、章 電氣控制實驗與實訓（8學時）；第十二章plc控制系統設計與仿真實驗（8學時）；研究在進行具體的控制任務時電氣設備的選型、組合、實現控制任務的系統控制方案的設計等問題?？偫閮蓚€方面：（1）傳統的電氣控制：介紹設備選用、單元控制電路、工廠典型電氣控制分析與設計方法。（2）現代plc控制：學習工控領域新的主流控制技術，探索根據工控需求從事電氣控制設計的途徑。三、如何進行本課程的學習1、掌握本課程的特點本課程集傳統繼電控制技術與現代plc控制及工業網絡技術為一體，電氣控制中的多種技術的綜合應用，充分表現了控制技術“強弱結合、軟件硬件結合”的新思想、新理念。本課程而不是一些所學內容的簡單重復和堆砌

5、，要引導學生如何應用所學的控制方法解決工程實際中所遇到的問題。所以本課程的學習不同于理論課程的學習，也不同于其他專業課，而具有一定的理論系統性及邏輯性和較強的工程實踐性的特點。課程特點：理論性（注重理解和運用、）實踐性（多觀察分析、注意動腦和動手）綜合性（注意內在聯系、掌握規律、訓練技能）因此，在學習本課程時應注意掌握基本的概念、原理及設計的分析與綜合的方法。2、注重理論聯系實際本課程著重研究一般生產機械或生產過程控制的共性問題，即應用控制理論和方法分析和解決工程問題，課程的基本理論和方法是緊密為工程實際服務的。在學習中，以繼電接觸器控制為基礎，提高plc程序設計和plc技術應用能力及其系統設

6、計能力。了解目前工業自動化技術及plc控制技術的發展動態，培養學生在工業自動化控制技術領域的分析能力和解決實際問題的設計能力，尤其是應用plc的新技術對復雜的繼電接觸器系統實施改造的技術革新思想，可培養學生的創新意識和創新精神，為適應工業控制技術的發展和從事實際工作打下良好的基礎。因此，在本課程的學習過程中，一方面要注意這些理論和方法在理論上建立和推演的嚴密性和邏輯性，另一方面更要注意這些理論和方法如何在工程實際中的應用。此外還應隨時留意日常生活和生產中遇到的各種電氣設備及應用，以豐富自己的感性認識；并用所學到的理論和方法認識分析這些電氣設備、生產機械的工作原理及控制過程，以加深理解，使理論和

7、實踐相互促進。另外，實際工程控制問題都是涉及多方面的因素，其控制方法及控制原理圖的設計可采用多種方法，其控制方案不是唯一的。這就要求設計者具有分析、判斷、決策的能力，要養成綜合分析、全面考慮問題的習慣和科學嚴謹、一絲不茍的工作作風。3、學習要求：課前預習、課堂作好筆記、課后復習總結；（注意多媒體的特點）課堂討論、積極發言；作業及實驗獨立完成，根據其認真和完成程度評定成績；利用答疑或其它形式主動提問，師生交流；總成績的評定。四、工業自動控制的主流技術工廠電氣設備各式各樣，大多由電力拖動，且采用各種控制裝置來實現對它的控制。按控制系統分，有斷續控制、連續控制和計算機控制系統。本課以前兩種控制系統及

8、其設備為主，對在集成電路、計算機技術的基礎上發展起來的新型工業自動控制裝置plc控制技術、軟起動技術、變頻調速技術等設備作了詳盡的介紹。 工業設備控制的起源：從人類使用電能開始，控制技術相伴而生。 （1820年以前的化學電能，1830年單相發電、1860年的二相制、1888年提出三相制，真正解決了動力問題，機械化和規?；纳a方式才得以實現并迅速得到發展。）隨著機械化和生產方式規模化的發展與成熟，控制技術也得到了相應的發展和提升。實現工業自動控制的主流技術五、電氣控制技術的發展 19世紀末，在生產機械的拖動系統中，電動機替代了蒸汽機，出現了電力拖動。在其初期，常以一臺電動機拖動多臺設備，或使一

9、臺機床的多個動作由一臺電動機拖動，稱為集中拖動。隨著生產發展的需要，20世紀20年代電力拖動方式由集中拖動發展為單獨拖動。為了進一步簡化機械傳動機構，更好地滿足大型機械和精密機械的各部分對機械特性的不同要求，在30年代出現了多電動機拖動方式，機械的各部分分別采用不同的電動機拖動。這種多電動機拖動不僅簡化了機械結構，使機械性能日趨完善，而且也為機械的自動化控制創造了良好的條件。此外，在生產過程中，要求對影響產品質量的各種參數能自動調整，這些都促使電氣自動控制技術迅速發展。 在電力拖動方式的演變過程中，電力拖動的控制方式由手動控制逐步向自動控制方向發展。最初的自動控制是用數量不多的繼電器、接觸器及

10、保護元件組成的繼電接觸器控制系統。這種控制具有使用的單一性，即一臺控制裝置只能針對某一種固定程序的設備，一旦程序有所變動，就得重新配線。而且這種控制的輸入、輸出信號只有通和斷兩種狀態，因而這種控制是斷續的，不能連續反映信號的變化，故稱為斷續控制。 為了使控制系統獲得更好的靜態和動態特性，完成更復雜的控制任務，常采用反饋控制系統。反饋控制系統是由連續控制元件組成，它不僅能反映信號的通和斷，而且能反映信號的大小變化，這種由連續控制元件組成的反饋控制系統稱為連續控制系統。用作連續控制的元件，以前普遍采用電機擴大機和磁放大器，隨著半導體器件和晶閘管的發展，現在越來越多地采用晶閘管作為控制元件的晶閘管控

11、制系統。60年代出現了一種能根據生產需要，方便地改變控制程序的順序控制器。它是通過組合邏輯元件的插接或編程來實現繼電接觸器控制線路的裝置，能滿足程序經常改變的控制要求，使控制系統具有較大的靈活性，但仍使用硬件來實現且裝置體積大，功能也受到一定的限制。70年代出現了用軟件來實現實現各種控制功能以微處理器為核心的新型工業控制器可編程控制器。它不僅充分利用微處理器的優點來滿足各種工業領域的實時控制要求，同時也照顧到現場電氣操作維護人員的技能和習慣，摒棄了微機常用的計算機編程語言的表達形式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化的軟件結構，使用戶程序的編制清晰直觀，方便易學，且調

12、試和查錯容易。它不僅取代了繼電器、接觸器為主的順序控制器，而且廣泛應用于大規模的生產過程控制，具有通用性強，程序可能性變，編程容易，可靠性高，使用維護方便等優點，故目前世界各國已作為一種標準化通用設備普遍應用于工業控制。 由于數控技術的發展和計算機技術的應用，電力拖動自動控制發展到了一個新水平，正向著生產過程自動化的方向發展。第一章 常用低壓電器用來分合電路，以達到控制、調節和保護目的的電氣設備稱為電器。電器的種類繁多，通?？煞譃榉亲詣与娖骱妥詣与娖鲀深?。非自動電器是由工作人員手動操作的，又稱手動電器，如：刀開關、按鈕、控制器等；自動電器是按照信號或某物理量的變化自動動作的，如：接觸器、繼電器

13、、各種控制儀表等。本章介紹用于電力拖動自動控制的500v以下的常用低壓電器，重點是常用低壓電器的基本結構、工作原理、正確選擇及合理使用、運行中的正確維護。1-1 低壓電器的作用與分類低壓電器：電氣工程上用于交流1200v、直流1500v級以下的電路中起通斷、保護、控制或調節作用的電器產品。 高壓電器：交流1200v以上、直流1500v以上。一、電力拖動系統組成及作用主電路：由電動機、（接通、斷開、控制電動機的）接觸器主觸點等電器元件組成，電流大?？刂齐娐罚河山佑|器線圈、繼電器等電器元件組成，電流小。任務：根據給定的指令，依照自動控制系統的規律和具體的工藝要求對主電路進行控制。二、分類1、按操作

14、方式分 手動電器：刀開關、按鈕、轉換開關以及不具備伺服電機操作的控制器。自動電器：低壓斷路器、接觸器、繼電器 2、按用途分低壓配電電器：刀開關、低壓斷路器、熔斷器等低壓控制電路：接觸器、繼電器、控制器、按鈕等。1-2 低壓開關一、刀開關 1、概述 功能（作用）：用在低壓成套配電裝置中，作為不頻繁地手動接通和分斷交直流電路或作隔離開關作用。組成：手柄、觸刀、靜插座、底板 分：單極、雙極、三極 或：直接手柄、杠桿、電動操作 種類如下圖所示：工作原理（動畫演示:flash多媒體教學資源庫）：2、常用的刀開關3、膠蓋刀開關4、熔斷式刀開關5、刀開關的及圖形、文字符號文字符號：qs6、刀開關的選擇與使用

15、1）、功能：用于接通或切斷帶有負載的小容量交、直流主電路的手動切換電器；在大容量的主電路中，刀開關只起負載與電源間的隔離作用。通常5kw以下的負載刀開關可以直接拉合閘，負載容量大于5kw時刀開關不允許帶負荷拉合閘。2）、規格：分單極、雙極、三極（多極）幾種額定電壓：ue250v，500v，1000v額定電流：ie（5，10）15，30，60，100，200，400， 600，1000，1500a3）、三相交流異步電動機刀開關的經驗選擇通常三相異步電動機的額定電流可按2a1kw估算；三相電阻器及三相照明負載線路電流可按1.5a1kw估算；單相電器負載線路電流可按4.5a1kw估算；則刀開關的容量

16、選擇可按下列口決選擇：選開關，很簡單，額定電流237、導線的規格及選擇銅導線規格：1，1.5,2.5,4,6,10,16,25,35,50,70,95,120mm2 鋁導線規格：1.5,2.5,4,6,10,16,25,35,50,70,95,120,150,185,240mm2 導線的選擇與使用：交流電動機拖動控制電路中，380v電壓的供電半徑為50m范圍內時，導線的規格可按下列口決選擇：選導線，也不難，電機容量去一半（鋁導線選擇時可直接按電機容量選擇） 本課程研究的對象和內容，了解學什么，做什么？由課程名稱引入控制工程用圖表的方式說明本課程在專業、學科中的地位主要研究和講授的具體內容由機器

17、設備的復雜程度引入相應的控制方法新的控制理論控制方法出現，老的控制方法并不消亡。生產自動化種類無限，但組成控制的基本方法種類有限。高壓、低壓（電器）如何區分？刀開關不允許帶負荷拉合閘！隔離開關作用！掌握經驗估算與選用第一章 常用低壓電器授課章節1-2低壓開關 1-3熔斷器 1-4主令電器周次第1周 總第2次課教學目的和要求1、掌握低壓開關、熔斷器、主令電器的選擇原則和使用方法、使用場合；2、掌握幾種低壓電器的圖形符號、文字符號及含義；重點難點熟練掌握低壓斷路器、熔斷器在工程中的作用及選擇原則和使用方法。教學手段多媒體課堂教學，利用多媒體動畫，并結合實際問題講解教學時數2學時教學過程和教學內容備

18、注1-2 低壓開關二、 組合開關（即萬能轉換開關、轉換開關）功能：是一種多檔式且能對電路進行多種轉換 的主令電器。也是一種刀開關。分：單極、雙極、三極 組成：操作機構、面板、手柄、觸點座等工作原理：三、 低壓斷路器又稱：自動空氣開關、自動空氣斷路器 用于低壓動力線路中。相當于刀開關、熔斷器、 熱繼電器、欠壓繼電器的組合，是一種自動切斷 電路故障的保護電器。1、 低壓斷路器的工作原理（動畫演示:flash多媒體教學資源庫）：組成：觸點系統、操作機構、保護元件主觸點：由耐弧合金制成，采用滅弧柵滅弧操作機構：用手柄或電磁機構操作通、斷 故障時：自動脫扣 2、 低壓斷路器的主要技術參數和典型產品介紹

19、低壓斷路器的主要技術參數：1）、額定電壓：額定工作電壓、額定絕緣電壓、 額定脈沖電壓 2）、額定電流：指過電流脫扣器的額定電流 3）、通斷能力：在規定條件下，能在給定的電壓下接通和分斷的最大電流值。 4）、分斷時間：指切斷故障電流所需的時間。 低壓斷路器的保護特性：過載、過電流、欠電壓等保護。3、低壓斷路器典型產品介紹 分：框架式、塑料外殼式、直流快速、限流式 1）、框架式低壓斷路器 即萬能式低壓斷路器，用于40-100kw電動機,有dw10、dw15系列 2）、塑料外殼式低壓斷路器 又稱：裝置式低壓斷路器、塑殼式低壓斷路器 用作配電線路的保護開關，以及電動機和照明線 路的控制開關等。種類如下

20、圖所示：有dz5、dz10、dx10、dz12、dz15、dzx19、 dz20等系列。 dz20系列型號及意義：p203）、斷路器圖形符號和文字符號：qf4、 低壓斷路器的選用與維護 1）、斷路器的選用：主電路額定工作電流、過載脫扣整定電流、額定通斷能力、欠電壓脫扣額定電壓、類型的選擇等。 2）、斷路器的維護 1-3 熔斷器熔斷器：主體是低熔點金屬絲或技術薄片制成的熔體，串聯在被保護的電路中。 一、熔斷器的結構及保護特性 組成：熔體、絕緣底座 二、熔斷器的主要技術參數的意義 1、額定電壓：應大于等于電氣設備的額定電壓。 2、額定電流：長期工作時各部件溫升不超過規定值所能承受的電流。 3、極限

21、分斷能力：在規定的額定電壓和功率因數的條件下，能分斷的最大短路電流值。4、熔斷器功能：對電路進行短路保護。對小型設備選擇恰當時也可作為過載保護。5、熔斷器電流熔斷器額定電流：指持續通過熔斷器而不使熔件熔斷的最大電流。三、熔斷器具體主要技術參數 熔斷器分為： rc瓷插式，rl螺旋式，rs快速熔斷式，rm無填料式，rto有填料式幾種。規格分為熔器和熔件。熔器（具）： 250v 15， 25， 35， 45a 500v 60， 100， 250， 350a 1000v 450，600，1000a熔件：6，10，15，25，30，35，45，50，60，80，100，125，160，200，250，3

22、00，350，400，450，500，600，700，800，1000a四、常用的熔斷器 1、瓷插式熔斷器 有rc1a系列 2、rm10系列無填料封閉管式熔斷器 3、有填料封閉管式熔斷器有：rt12、rt15、rt14、rt19、rt18系列 4、螺旋式熔斷器 有rl6系列 5、半導體器件保護用熔斷器 6、nt型低壓高分析能力熔斷器 7、自復式熔斷器 8、熔斷器圖形符號和文字符號：fu 五、熔斷器的選擇與維護 1、熔斷器電流計算與熔件選擇照明等線路： ifu =i電動機負載：電動機能夠正常起動，其沖擊電流不大時可選用較小的熔件；而機械負載較重電機難以起動，起動電流較大或頻繁起動的電動機則選用較

23、大的熔件。一般按下式計算：熔件電流 ifu（1.52.5）in 多臺電動機：分支電路中主干線上熔斷器的選擇：一般以計算電流ijs為熔斷器熔件的最大電流值（額定電流）。按電機容量最大的一臺的起動電流與其余電機的額定電流的總和來考慮。計算電流 ifu=ijs（1.52.5）inmax+in 式中，inmax為容量最大的一臺電機的額定電流，in為其余電動機額定電流的總和。單臺電動機負載熔斷器經驗選擇：選保險，也簡單，額定電流432、熔斷器在使用維護方面應注意的事項1-4 主令電器功能：對電路（設備）的控制實施動作指令，即開停，升降，快慢，進退等。有：控制按鈕、行程開關、接近開關、主令控制器、萬能轉換

24、開關等 一、行程開關：又名限位開關和終端開關。沒有線圈，屬機械觸點的聯鎖控制，靠機械碰撞完成控制動作。主要用于限位控制和終端保護控制。一般常用：lx1lx19,22,33等多種型號。電氣符號：工作原理（動畫演示:flash多媒體教學資源庫）： 功能：依據生產機械的行程發出命令以控制其運行方向或行程長短的主令電器 種類：操作方式分：瞬動型、蠕動型 結構分：直動、滾動直動、杠桿單輪、雙輪等 二、控制按鈕：功能：發出控制指令和信號的電器開關，是一種手動且一般自動復位的主令電器。常用la1la19等多種型號，有旋式、鑰匙式按鈕，la19是有指示燈型。電氣符號：工作原理（動畫演示:flash多媒體教學資

25、源庫）：3、接近開關 定義：是一種無接觸式物體檢測裝置。又稱：無觸點行程開關 圖形符號及文字符號： 4、光電開關 又稱無觸點檢測和控制開關 各種開關外型圖：隔離開關作用！低壓動力線路中的總開關，隔離和保護作用，可帶負載通斷電路電氣控制中的功能：對電路進行短路保護！控制實施動作指令開關第一章 常用低壓電器授課章節1-5接觸器 1-6繼電器 周次第2周 總第3次課教學目的和要求1、了解各類繼電器接觸器的基本結構、工作原理、使用與維護方法；了解新技術、新產品及其應用的發展趨勢。2、掌握繼電器接觸器在工程中應用的選擇原則和使用方法。重點難點常用繼電器接觸器范圍廣、產品種類多、信息量大，教學內容需按“電

26、氣控制”認真精選；熟練掌握低壓電器在工程中的作用與正確選擇原則和使用方法。教學手段多媒體課堂教學，利用多媒體動畫，并結合實際問題講解教學時數2學時教學過程和教學內容備注1-5 接觸器功能：用來自動地接通或斷開大電流電路的電器。有：交流接觸器、直流接觸器兩種 一、交流接觸器 組成：觸點系統、電磁機構、滅弧裝置 1、觸點系統：采用雙斷點的橋式觸點 主觸點：通斷主電路 輔助觸點：通斷控制回路2、電磁機構：將電能轉化為機械能，操縱觸點的閉合或斷開。 3、滅弧裝置： 10a以下采用雙斷觸點和電動力滅弧，容量較大（20a以上）采用滅弧柵滅弧。工作原理（動畫演示:flash多媒體教學資源庫）： 1-動觸頭

27、2-靜觸頭 3-銜鐵 4-緩沖彈簧5-電磁線圈 6-鐵心 7-墊 8-觸頭彈簧 9-滅弧罩 10-觸頭壓力彈片 4、短路環問題線圈加額定電壓，銜鐵吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；線圈電壓消失，觸頭恢復常態。為防止鐵心振動，需加短路環。5、接觸器的主要技術參數及常用的接觸器 （1）、接觸器主要技術參數 額定電壓、電流：指主觸點的額定工作電壓和主觸點的額定電流直流接觸器：24v、48v、110v、220v、440v 40、80、100、150、250、400、600a 交流接觸器：36v、110（127）v、220v、380v、500v5、10、20、40、60、100、150、250、400、

28、600a （2）、機械壽命（1000萬次以上）與電氣壽命（100萬次以上） （3）、操作頻率：每小時的操作次數 ;一般：300次/h、 600次/h、 1200次/h （4）、接通與分斷能力：可靠接通和分斷的電流值。 接通時：主觸點不應發生熔焊 分斷時：主觸點不應發生長時間燃弧三、接觸器的選用 1、類型的選擇：直流或交流接觸器 2、主觸點額定電壓的選擇：大于等于負載額定電壓 3、主觸點額定電流的選擇 要求額定電流大于計算值：（單臺電機選擇）：主觸點額定電流=電動機額定電流 電壓選擇：交流：線路簡單，線圈電壓380v或220v與電路電壓一致；線路復雜，線圈電壓127v、36v等與電路電壓一致。直

29、流：線圈電壓與直流控制電路電壓一致。 四、接觸器的使用和維護 1-6 繼電器繼電器是一種根據某種輸入信號的變化，接通或斷開控制電路，實現自動控制和保護電力拖動裝置的電器。其輸入量可以是電壓、電流等電量，也可以是溫度、壓力、時間、速度等非電量。繼電器種類很多，按用途可分為控制電器、保護電器；按工作原理可分為電磁式繼電器、感應式繼電器、電動式繼電器、熱力式繼電器、電子式繼電器；按動作信號可分為電流繼電器、電壓繼電器、時間繼電器、速度繼電器、溫度繼電器、壓力繼電器；按輸出方式可分為有觸點電器、無觸點電器. 作用：控制、放大、聯鎖、保護和調節分類：按用途分 ：控制和保護繼電器按動作原理分：電磁式、感應式、