电气控制与PLC及变频器技术应用(第二版)教学教案.docx

1电气基本控制电路安装与调试课程名称电气控制与P1.C及变蹂器技术应用授课教师李智明授课班级17机电二学期18-19-2地点实5号307项目一电气基本控制电路安装与调试计划课时48学时教学目标(1)能识刖常用的各种低压电招；<2)能识读基本控制电路图,井框分析说明电路的工作版理：(3)葩检制注本拄制电路的接铁由:(4)会扳前布线，能根里接线图正埼安装和调试基本控制奴路：(5)会检住绿电控制我路第单故厚.教学重点和难点宣求：电t控制电路图的识读：电三控制电路的安装调试.用点：电飞控酎电路的故障检处。教学方法及组织形式蒙中方决：钳投法、演示法.缜限号式：集中评授与分组操作相结合.教学准备1 .学习通炖与谈林：电气设备安装实训室；主委设施：各种依压电t控制设各、实训控制台、多媒体教学以备、常用工具、万用表.2 .今材、课件与就学帙件：PPT、工作贡。教学过程与时间安排项目任务教学内容授课方法时间安排任务1常用低压控IW电器的认知与检利讲授10学时实践2学时任务2电动机单向直接启动电路的安装M试讲授4学时实践2学时任务3电动机正反转控制电路的安装辑武讲授4学时实践4学时任务4电动机降压启动控制电路的安装调试讲授4学时实践4学时任务5电动机制动控制电咯的安装提试湃授8学时实践6学时课外作业项目1在线题目：P53：3任务1常用低压控制电器的认知与检测低出电零是组成低维捽制电路的基本器件,捽制系统的优劣与所用低压电抵性能行直接关系.本任务以常用低JK电器的认知为主线.来学习各种低压控制电器的用途、规格'聪本结构和工作原理，通过学习，可使读者能地本认识常用低压电涔，熟悉常用电器的图形符号和文字符号,会选择、使用和检修低JK电器.>相关知识<一、低压电器的分类低压电器种类很多，分类方法也有很多种，（I）按动作方式分为自动切换和非自动切换电器.（2）按用途和控制对象分为低压配电和低压控制电器.（3）按低压电器的执行机构分为有触点和无触点电器.“）按工作原理分为电磁式电器和非电量控制电器，二、低压开关电器1 .刀开关刀开关是一种手动由SS广泛应用于照明电路及配电设备作聃黑电源用,有时也用作直接启动小容仪（不大于55kW）电动机.2 .低压断路舞低压断路器又称自动空气开关,是低压配电网络和电力搐动系统中常用的一种电涔，它集控制和多种保护功能于一身.正常情况下用于完成不频繁接通和分断电路.（1）低压断W分类低压断路器种类很多，按结构和性能可以分为万能式（又称框架式卜装置式（又称型壳式）、限流式、直流快速式、漏电保护式和灭磁式等.（2）低压斯路号结构和工作原理断跖器主要由触点及灭蛆装汉、操作机构、各种脱拉器及外壳等部分祖成,其中，脱扣器是断路器的核心,每个脱扣装置都有其电流调节装置，可以人为整定动作电流值.断路器的三副主触点串联在被控制的:相电路中,卜:触立依索操作机构介闸.上触点2闭合后，二犍3扣住搭恂4.正常状态下,热脱知器的发热元件13温升不高,不足以使双金属片12弯曲到顶住连杆7的程度：同样，电磁脱扣器6的线想磴吸力不大，不能吸住<4）交流接触器的选用接触器主触头额定电压的选择。接触器主触头的额定电压应不小于主电路工作电接触涔主触头额定电流的选择.接触器控制阳性负我时，主触头的额定电流应等于负载的额定电流，控制电动机时，主触头的额定电流应大于等于电动机的额定电流，接触器吸引战图电压的选择，当控制战略筒单，使用电器较少时，uj选用38OV或22OV的电JK.当线路复杂，使用电器较多时,吸引线圈电压要选低一些,可用36V11RI1.OV电压的线曲.接触器触头数M及类型的选择.接触潞的触头数量、类型应涵足控制t路的要求。2 .电磁式继电器电磁式维电器结构简单、价格低廉、使用维修方便,广泛地用在控制系统中.电磁式继电器的结构和J：作原理与接版器类似,也是由电展机构和触点系统等组成.（八）缗电器外形（b）结构原现示意图（c）图形符号电破式推电器和接触器的主要区别在于：接触器只有在一定的电压信号下才动作，而继电器可对多种辎入盘的变化做出反应：接触器的主触点用来控制大电流电路.辅助触点控制小电流电路，而鼓电器没有主触点，因此只能用来切换小电流的控制电路和保护电路；接触器通常带有灭弧装置，维电器因没有大电流的主触点，所以没有灭孤装置,电磁式继电渊种类很多.这里“介绍中间维电器、电流维电涔和电压维电器.3 .时间继电器时间继电器是根据电感原理或机械动作原理来实现通断电路的电器，时间继电器的种类很多，按结构原理UJ分为空气阻尼式、电子式（又称晶体湃式>、电动式等；按延时方式可分为通电延时型和断电延时鞭两种。<1）空气阻尼式时间继电潺QIBIbitiMi2.热维电器热缚电器是一种利用流过缚电器的电流所产生的热效应原理来切断电路的保护电器。电动机在实际运行中,常常遇到过软情况,但只要过我不严重时间短.绕组温升不超过允许伯.这种情况的过蛟是允许的.但是如果过段情况严理,时间长，会加速电动机绝缘的老化，袄至会烧毁电动机，因此要对电动机iS行必要的过我保护。(1)热舞电暮的结构及工作原理热维电器中热元件、双金属片、触点、复位按钮、导板及推杆等组成.(>外胫用ft(«)!»<»I一电流壑定装置；2一红位按钮；3一烙元件：4一“金胧片;5一导板I6一常用触点J7一推杆热元件由发热电阻丝做成，双金版片由两种热吻张系数不同的金同片压理而成，作为热维电器的将受机构，使用时将热元件事接于电动机的主电路中，在电动机正常运行时，热元件通电后产生的热量，虽旎使双金属片弯曲,但弯曲程我不大.触点不动作.当电动机过教时，流过热元件的电流增大,热元件产生的热JIt使双金展片的弯曲程度超过一定伯时，通过导板推动热鼓电器的触点动作(常闭触点断开)，从而切断电路保护电动机。(2)韩堂电A的型号及含义热维电潺形式多种多样,按极数可分为单极、两椒和三极三种,其中三极的又包括带断相保护奘置的和不带断相保妒装置的.按熨位方式分为自动红位和手动父位.目前常用的有国产的JR1.6、JR20系列，以及引诳国外技术生产的T系列和3UA系列等产品.JR-D热集电器一IIIIM®设计序*J1IIt定电稹<A)GJ筋鲤电叁的主要套数热维电潺的主要参数行热继电渊的额定电压、额定电流.热元件的额定电流,整定电流调节范用等，热鳍电器的颤定电流是指热第电器中,可以安装的热元件的最大整定电流。热元件的额定电流是指热元件的最大整定电流.热继电器的整定电流是指热继电器的热元件能够长期通过又不致引起热继电器动作的最大电流位，(4)褊舞电叁的选用热维电器主要用于电动机的过教保护，选用热继电器根据所保护电动机的救定电流来确定热继电器的规格和热元件的电流等级。V任务描述7/1.r_2三相龙型异步电动机的后动彳!两种方式，即互接启动(或全压启动和降压启动.接启动是一种简单、可舔、经济的启动方法，妓适用于IOkW以下的小容扇电动机的启动°本任务通过电动机单向直接启动电路的安装和调试,学习电气控制电路图的荔本识读图方法,电气控制电路的安奘、布线工2以及电气控制线路故障的检蟋方法,为以后安装网试较为复杂控制电路奠定基础.刃相关知识一、电气图的读图、识图基本知识电气控制系统图般分三种：电气原理图、电器布湿图和电气安装接线图。1 .常用电器的图形符号和文字符号2 .绘制电气原理图应遵德的原则(I)原理图一般分为主电跖和辅助电路两部分.(2)原理图中，各电器元件不画实际的外形，而采用国家规定的统标准符号来画，根据便于阅读的原则,同一电器元件的各部件可不画在一起,但文字符号要相同.(3)所有电零的触点,都应按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出.(4)限理图中，有互接联系的交叉导域的连接点，要用照明点表示，无直接联系的交叉导戏，交叉处不能画界圆戊。(5) Ki理图中接线端子标记。对主电路,三相交流电源引入线用1.、U、1.、N、PE标记：经过电源开关后,在出税端子上按相序依此编号为Uu、V1.1.W11,每羟过一个电涔元件的线桩后，编号要递增.加UI2、V1.2、W1.2,U1JxV13.WU单台三相异步电动机的绕组首相分别用UrVhW1.标记，绕俎末端分别用3、V2,W?标记。对于多台电动机，其三相绕祖接城端标以13、1V.IW1.25、2V1.2W来区别.对控制电路与照明、指示电路.应从上到下、从左到右，逐行用数字依此编号，每经过一个电器元件的接践端子，编号要依此递增。编号的起始数字除控制电路必须从阿拉伯数字1开始外，其他辅助电路依此递增100作起始数字，如照明电路埸号从101开始:信号电路编号从201开始等.二、电动机的点动控制电路所谓点动控制，简单地说就是按卜启动按钮，电动机启动运转，放开后动按钮，电动机停止运转.点动捽制是电动机中的最简单控制方式,其控制电路如图1-32所示.工作原埋如下：当按下点动按钮SB时一接触潞KM践圈通电一KM主触点闭介一电动机M通电启动运行。当手松开按钮SB时一接触涔KM线便断电一KM主触点断开一电动机失电停转.(6)整理和编写技术文件，3. P1.C的选舞P1.C的选择主要应从P1.C的机型、容量、HO模块、电源模块、特殊功能模块和通讯联网能力等方面加以综合考虑.P1.C容"包括1.O点数和用户存储容量两个方面，(OUO点数的选择.通常Uo点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上20%的裕贵来确定的.(2)存储容量的选择，公式如下：存储容取字节)=开关心VO.点Stx1.O+模拟收1.1O通道数XK)O任务实施<一、实施内容根据任务2描述的传送带分段控制要求设计P1.C控制系统.具体内容如下:(1)设计P1.C控制电路图：(2)漏号P1.C控制程序；(3)安装调试控制系统：<4)编制控制系统技术文件及说明书.二、实施步骤1.P1.C控制电路设计(OP1.CI/OJ*。分IB编入输出泊人设缶P1.Cier入点徜出设缶P1.C*出点启动校WVSB1.XO控制电动机I的接触器KMiY1.停止按!HZSBaXi押制电叨机2的接触器/KM：Y2传感器J1.B1.X2拄制电动机3的接做!三KMjY3怙密糊IB2X3传感器MB3X4热布电拨FR1.，FRaFR3X5尾苴（也可按复位指示灯（）Iseo（Ti）（sK-11j>+八下期到）I中I（Y5）（抓工件）匹（IIK室）IWI（T2>（气IK上升>十2（上限到）I由I（13）（气瓜冲出）5（OUR到）I如I（T1）（*uN>-X3（下艇0I*I（Y6）（驿放工件）十抬开）S及I（Y2）（-JKhft>十X2（±g）yI（M）（气瓜缩回）-U（左眼到）（2）状态与状密之间不能直接相连，必续由转移条件将它们隔开。（3）转换与游换之间不能直接相连，必须由状态将它们附开。<4）汇合到分支时,可遹过插入一个空状态符转换分开.4 .绘制SFC的方法和步J1.（I）将整个控制过程按任务要求分解，其中的每一个工序都对应一个状态（即步），并分配状态绰电港.（2）搞清她每个状态的功能、作用，状态的功能是通过P1.C驱动各种负我来完成的，负或可由状态元件内接卵动，也可由其他软触点的逻辑组合联动.（3）找出每个状态的转移条件和方向,即在什么条件下将下一个状态“激活”,状态的转移条件可以是单一的触点，也可以是多个触点的申、井联电路的组合。（4）根据控制要求或工艺要求,值出顺序功能图.5 .状态维电寿FX系列P1.C的状态第电器工业机械手单循环状态转以图类别FXIS系列FXIN原外FX2N.FX2NC醐用途初始状态S0-S9IQ点S0-S910点S0S91。点用于SFC的初始状态返回状态SI0-SI910点S1.OTI91。点SI0-SI910点用于返回能点状态一股状态S20-SI27IOX点S20-S9999X0点S20-S4994«0点用于SFC的中网状态抨电保持状态SO-S127128点S0-S999100O点S50Q-S899400点用于保拈件电融状态停号报警状态S9（X）-S999K）O点用作报警坦件二、步进顺控指令及其编程方法1.步进顺控指令FX系列P1.C的步进腰控指令有两条：一条是步进触点（也叫步进开始）指令ST1.（Step(1自由件机：变领9»接到停机命令后.立即终止后出.角欣拉黑机械惯Mn用件止r->Hifi件机+J1.st1.W动，登嫉!接到停机命令府.按照Ni4时间降蚯输出频率.当到送令机制动起蛤箱率时.开始直茂M动停机制动等待时间指在减速停机过程中运行频率到达制动起始物率(F2.09)时刻起.到开始俺加H波制动盘为止的时间间隔。停机制动等待期间变频器无输IH,该时间设置对于大功率电机能终防止制动起始时刻的电流过冲.2.辅助运行弁数(F3蛆)F3.00叨反转选拌停机直流制动电流的设定是相对于变频器的故定电流的百分比，指输出最大电流一相,停机制动时(»1为0.0s时,无直流制动过程，范怀O.I00:允许反转。1：禁止反转.F3.I3点动运行嫉率范M0.10-50.00Hz(5.00HzF3.I4点动向随时间花怀0.0K1.OXk0.0sFXI5Uta速时间范第：0.1.-60.(k16QdB.I6点.动M速时间范IH:0.1-60.0s6.CKF3.I?加速时间2花IH：0.1.-36(Xh(6.0sF3.1.8Wb4时间2恒IH;0.1-3600s60sF3.19加时间3同H：0.1-3MXk(6.0s)F3.2OM速时间3范Hh0,1.-3600s(60s)F3.2)加速时向4H：OJ3600s6.0%F3.22M速时(可4莅IH：0.1-3600s(6.0sF3.23多段嫉本I苞国：TRB1.*-±1«HI*5.00HzF3.24多段较率2范降F上限频隼10.00Hz】F3.25多段诙率3卸砧下限领率一上班独中t20.<X>HzH3.26多段领率4范国：下限城率30.00Hz】F3.2?W段领零5制M卜奴领军.上奴颖率CM).OOH”F3.2S多双版本6通用：上限频率45.001”】F3.29多段领率?范I怀下双嫉率一上取频率t50.00H”MM如图所示、h为实际运行的点动加速和减速时间：C为点动时间：为点动间隔时间(F3.I4)：/i为点动运行为率F3.13.实际运行的点动加减速时间A、按照下式确定点动运行冬散说明(3) 数设定控制参数的设定tf在PID运算之前必须预先通过MOV等指令写入.(S31：采样时间(K),1.-32767(ms).S3+!：动作方向(AcT),bi1.为0时正动作1bit。为1时为逆动作。(S3)+2:输入湖波常数.099(%):O时没有都入浓波.S3J+3：比例增益(Kp),I32767(%).S3J+4；积分时间),0-32767(x1.ms);O时没有枳分，(S3+5:微分增益(KD),0-100(%)：0时没有做分增祗(S3j+6s微分时间(Tb),0-32767(x1.0ms):O时没有微分处理.S31+7-S3+19:被P1.D运算的内部处理占用.S3J+20-S3+24:在S3+I(ACT)的bi1.1.=I或bi5=1.时被占用.二、FXoN-3A模拟特殊功能模块FX,n-3A模拟特殊功能块有两个蝴入通道和一个输出通道.输入通道接收模拟佶号并将模拟信号转换成数字值，输出通道采用数字值并输出等域模拟信号。FX,o1-3A的最大分辨率为8位.在输入/输出基础上选择的电压或电流由用户接线方式决定.3A可以连接到FXO«、FXMFX2N和FXznc系列的可娟程控制上所有数据传怆和参数设置都是通过应用到P1.C中的TOFROM指令，通过FXiin-3A的软件控制园节的。P1.C和FXoNTA之间的通信由光电耦合器保护，FXtw-3A在P1.C如展用城上占用8个1.1O点。8个Uo点可以分配给输入或输出，1. FX0N-3A的性能规格2. FXoN-3A*子布局和接线FXmr3A端子布局3. FX0N-3A的槎冲存储器分配(BFM)FXob3A的BFM分配缓冲存储各培号b1.5-t>8b7b6b5B4b3b2bib0保留通列BFMf»17的H)选比的A1D过道的当前"1输入数XM以8位存储)16在QAj1：的力M出“出攻曲以X他存命17保留DA喇IAD3JIND通道1-5.18-31保留BEM17：«)=0.选择模拟输入通道I：b=1.,选择模拟输入通道2：b-01.启动A/D转换处理:b2=01.启动DN转换处理.4. FXoN-3A应用【例3】模拟输入的应用程序.FX,n-3的缓冲存储器(BFM)是通过上位机P1.C写入或读取的。如图所示为FX.a-3A模拟输入的应用程序，当Mo变成ON时，从FXUN-3A的通道1读取模拟输入，当M1.为ON时,读取通道2的模拟输入数据，【例4】模拟隘出的应用程序.如图所示为FXon-3A模拟输出的应用程序，当MO变成ON时，执行D.A转换处理.在该例中，存储的相当于数字伯的模拟信号输出到寄存器D02中。FXOv3A模拟愉出应用程序-、实施内容1.三JK根据任务2描述的空调风机控制系统要求，用触摸屏+P1.C+艾欣生变频器实现之。具体工作内容如下：(I)分析控制要求,设计空隅风机控制系统电路图.(2)设置变频器功能参数，(3)制作空调风机的人机界面。(4)设计空调风机捽制系统P1.C控制程序.(5)安装并调试运行空调风机电气控制系统.(6)编制控制系统技术文件及说明书.二、实施步骤1.空调风机控制电路设计(I)P1.CizoJtiHMEP1.C1.'O点分配表愉入愉出启动按钮SBiXO变顿器FWDYO停止按钿SB：X1.水丸KM,Y4加热按钮SBjX2加热KM1Y5水泵总必按钮SB.X3运行指示灯H1.1.Y6手动/自动选齐X4加热指示灯HUY7海度检测开关X5水泵运行指示灯HUYIO急停按钮SB,X6报警指示灯H1.Y1.1.风机宿动按钮SBkX7风机指示灯HUYI2(2)般制系诜控制电球空调风机系统主电20空调风机系统控制电路2.空调风机的P1.C控制程序设计T1.-f4114HM532M5XIMJOT1.IHR雄外动XOOIHb停止XCKMh114HAx<*F-2件MdT卜M3XCO3H1.IHTO*,SET4RST4MOVKO4DMOVKOMOMO114½UDXOD23)m率U示K1.OOIT1.K30T1.J1.Wt*HHM6YO1.O*«5061M21T卜<MOVKO<MOVKOMMCOMSDI3T1.ItHYYOMI尔用维灯D100DZOOM1.ft空调风机系蜕控制程序MI63I0MO1IMVAIJVWRIIIUKOKI*112K1.IFKOMKOKOKZM1.WKZ(<-D100D100O卜(MCwKMMID1.20(>-1.>IIN>KI2C0)(MCVK4<MMIDI20MSSST1,SUnDKioK1.OfM1.I>I26MSSS""1MU1.DIZvKIOJ1.2fMSSSTI<ADDDI27KHOoD1.20nitfv9(¼fnIMU11vmnrMrtoOtnf'NMIO3时乂腔”JMii1.rcmf%fi,(M<>'D)o)2i(>IMTJ1fc,1.¼“八If1K1.A”*IfIUUMmNMgK1.-UA1.A1.，twR1.JnifIyI，BMIf1IUM»NU1.IK1.KIA"MRKI*ifIaIifIURB*111.K1.YIT，B4¼IftMK1.7tw1.1.空调同机系统控肮程序（续1）忆菊）组甜埠小西邃Ift凶Sfi否3 .变盘主要功能弁数设定风机变叛；主要功能叁散名称功能码设定数奥参数写入保护FPOI0卷数初始化FP.022运行命令通道迭扑F0.03I然不必行率HKI6SOHZ加速时间F0.1。IOsN速时同FO1.1.IOs±Kffi*F0.1250Hz卜不顿零NM3IOHz频率给定通道选择FooO3参数写入保中FPOI24 .系统安装调试工具设缶清单序号分类名软型号规格做量单位备注IIrt常用电工工具I套2万用我MF47I块3役符P1.CFX3U-32MRI个4新PifJSDZ471.ECI6.3P.DZ471.EC2PI只5燃新器（燧体）I5A3P,5A.,2PI个6技W1.A3%EI1D6个带指示灯7变频器FVI0(Xh2S(XIO4GI个8模数狂孤模块FX2N2ADI个9放快转换模块FX2N-2DAI个IO网孔板60OmmX70OmmI块I1.模拟试物装置自；WI套风机等12接线端子TDI5I5IH1.13耗材走线梢TC3O25若干m14等级BVR,5mm.BVRI.0m11r若干m