作者：贯宇,郑晓莲
出版社：石油工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
电气控制与PLC应用技术试读：
内 容 提 要本书主要介绍低压电器与电动机、电动机典型控制电路安装、典型电气控制的PLC设计与调试、PLC信号灯控制系统的安装与调试、基本顺序控制系统的安装与调试、PLC典型控制系统的安装与调试等内容。
本书可作为高等职业技术学院电气自动化专业教材，也可供企业电气方面技术人员培训使用。
图书在版编目（CIP）数据
电气控制与PLC应用技术／贯宇，郑晓莲主编．北京：石油工业出版社，2017.3
石油高职高专教材
ISBN 978-7-5183-1710-3
Ⅰ．电…
Ⅱ．①贯… ②郑…
Ⅲ．①电气控制－高等职业教育－教材 ②PLC技术－高等职业教育－教材
Ⅳ．①TM571.2 ②TM571.6
中国版本图书馆CIP数据核字（2016）第309862号
出版发行：石油工业出版社（北京安定门外安华里2区1号 100011）网 址：www.petropub.com编辑部：（010）64251613 图书营销中心：（010）64523633
经 销：全国新华书店
印 刷：北京中石油彩色印刷有限责任公司
2017年3月第1版 2017年3月第1次印刷
787×1092毫米 开本：1/16 印张：12
字数：280千字
定价：36.00元（如出现印装质量问题，我社图书营销中心负责调换）
版权所有，翻印必究前 言
电气控制与PLC应用技术是对现代工厂企业设备进行技术改造和推动技术发展的重要手段。在工厂企业的科研、生产、技术革新等领域中广泛应用。
近年来，随着电子技术的迅速发展，尤其是计算机技术的推广和应用，带来了工厂控制技术的革命性变化，在近十年中，工厂企业的控制技术的发展超越了前几十年的发展，令人耳目一新，技术发展日新月异。
电气控制与PLC应用技术是现代工厂的核心技术，是保障工厂正常运行的技术手段，工厂企业技术的发展必然导致教学内容的改革。《电气控制与PLC应用技术》就是针对这一时代特点，紧跟时代技术发展趋势而编写的教材，充分体现出理论够用、突出操作技能的特点。
本书以任务为主线，根据任务实施的要求，配合必要的理论知识形成内容相近的教学模块。本书分为三个模块：模块一为电气控制模块，主要对电工基本知识进行训练，包括常用低压电器的选择、电路识图知识、低压电器的安装工艺、常用电工仪表的使用、电动机的常规测量及电力拖动电路的安装等内容。模块二为PLC控制基础模块，主要包括对PLC的认识、典型电动机的PLC控制等内容，重点是电气控制与PLC知识的衔接，达到学会基本程序设计，为提高应用水平打下基础。模块三为PLC控制系统的安装与调试及高级应用模块。为了提高本模块的教学效果，编写中以OMRON和FX系列的PLC为例，以达到举一反三的目的。通过多地控制一盏灯、交通信号灯等加强基础训练；以台车多地控制、呼叫台车控制等典型PLC控制为提升点，进行重点训练，达到对PLC典型控制的快速掌握；通过对PLC高级应用的训练，达到对PLC程序设计融汇贯通的效果，最终达到灵活掌握的目的。
本书模块一项目一由辽河石油职业技术学院闫文文编写，模块一项目二与模块二项目一由辽河石油职业技术学院贯宇编写，模块二项目二以及模块三项目一、项目二、项目三由辽河石油职业技术学院郑晓莲编写。
本教材包含理论与操作两部分内容，每个教学任务中包括必需的知识链接、任务实施等内容；编写时考虑到工厂企业的实际应用，内容相对独立，也适合企业员工培训。
由于时间有限，教材中难免存在不当之处，请读者批评指正。编者2016年8月模块一 电气控制
电动机是机械设备运动最主要的原动机，具有结构简单、价格便宜等优点，因而获得广泛应用，电气控制是电动机控制的基础，是电气自动控制的基础。项目一 低压电器与电动机
低压电器是指额定电压等级在交流1000V、直流1200V及以下的电器。在我国工业控制电路中最常用的电压等级为380V和220V，特定工业环境下可用其他电压等级，如36V、127V、660V等。低压电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。任务1 低压电器的拆装任务来源
在企业中，工业控制方面工作量最大的工作是设备维护与维修。低压电器是所有电路中应用最广泛的电器，在工业控制中占有很重要的地位；工业电器设备中损坏最多的是低压电器元件，低压电器的维修是电工日常工作中工作量最大的工作。学习目标（1）掌握低压电器的结构、电气符号及选择方法。（2）学会常用低压电器的拆装与维修。知识链接
低压电器按操作方式分为手动电器和自动电器。
手动电器：由人工直接操作才能完成任务的电器称为手动电器，如刀开关、低压断路器和熔断器等。
自动电器：指不需人工直接操作，按照电的或非电的信号自动完成接通、分断电路任务的电器，如接触器和继电器（热继电器、时间继电器等）等。
电动机负载：额定电流估算（A）≈额定功率（kW）×2。
一、刀开关（一）刀开关的作用与图形符号
刀开关主要用在低压成套配电装置中，用于不频繁地手动接通和分断交、直流电路，有时也用作隔离开关。刀开关在电气控制线路中用符号“QS”表示，其图形符号如图1-1所示。图1-1 刀开关的图形符号（二）常用刀开关的选择（1）额定电压选择：（2）额定电流选择：（3）当用刀开关控制电动机时，额定电流选择：式中：下角标N表示额定值，下角标L表示负载值。
二、自动空气开关（一）自动空气开关的作用与图形符号
自动空气开关又称自动空气断路器或低压断路器，是低压配电和控制系统中常用的一种电器，集控制和多种保护功能于一身，用于不频繁地手动接通和分断交直流电路，对电路或电气设备发生的短路、过载及欠电压等进行保护，同时也用于不频繁地启动电动机。自动空气开关在电气控制线路中用符号“QF”表示，其图形符号如图1-2所示。图1-2 自动空气开关的图形符号（二）自动空气开关的工作原理
自动空气开关主要由触头系统、灭弧装置、保护装置和传动机构等组成。保护装置和传动机构组成脱扣器，主要有过电流脱扣器、欠电压脱扣器和热脱扣器等，如图1-3所示。在正常情况下，过电流脱扣器的衔铁是释放着的；发生严重过载或短路故障时，与主电路串联的线圈将产生较强的电磁吸力把衔铁向下吸引而顶开锁钩，使主触点断开。欠电压脱扣器的工作恰恰相反，在电压正常时，电磁吸力吸住衔铁，主触点才得以闭合；电压严重下降或断电时，衔铁被释放而使主触点断开。当电源电压恢复正常时，必须重新合闸后才能工作，实现了失压保护。小型自动空气开关实物如图1-4所示。（三）自动空气开关的选择
自动空气开关主要根据保护特性要求、分断能力、电网电压类型及等级、负载电流、操作频率等方面进行选择。图1-3 自动空气开关工作原理示意图图1-4 小型自动空气开关实物图（1）额定电压和额定电流：低压断路器的额定电压和额定电流应不小于线路的额定电压和额定电流。（2）热脱扣器：热脱扣器整定电流应与被控制电动机或负载的额定电流一致。（3）过电流脱扣器：过电流脱扣器瞬时动作整定电流由下式确定：Z式中 I——瞬时动作整定电流，A；SSI——线路中的尖峰电流，若负载是电动机，则I为启动电流，A；K——考虑整定误差和启动电流允许变化的安全系数，当动作时间不小于20ms时，取K＝1.35；当动作时间小于20ms时，取K＝1.7；一般取1.35。（4）欠电压脱扣器：欠电压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压。
自动空气开关型号含义如图1-5所示。图1-5 自动空气开关型号含义
三、接触器（一）接触器的作用与图形符号
接触器是用来频繁接通或切断较大负载电流电路的一种电磁式自动控制电器。按其主触头通断电流的种类，接触器可以分为直流接触器和交流接触器两种。交流接触器由电磁机构、触头系统、灭弧装置及其他部件四部分组成。接触器在电气控制线路中用符号“KM”表示，其图形符号如图1-6所示。图1-6 接触器的图形符号（二）接触器的选择（1）接触器种类的选择：根据主触头接通或分断电路的电流性质选择直流接触器或交流接触器。（2）接触器使用类别的选择：根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应类别的接触器。如负载是一般任务，则选用AC—3类接触器；如果负载为重任务，则应选用AC—4类接触器，如果负载为一般任务与重任务混合时，则可根据实际情况选用AC—3或AC—4类接触器，如选用AC—3类接触器时，应降级使用。（3）接触器主触头额定电压的确定：接触器主触头的额定电压应根据主触头所控制负载电路的额定电压来确定。（4）接触器主触头额定电流的选择：一般情况下，接触器主触头的额定电流应不小于负载或电动机的额定电流，计算公式为：N式中 I——接触器主触头额定电流，A；K——经验系数，一般取1～1.4；NP——被控电动机额定功率，kW；NU——被控电动机额定线电压，V。N
一般情况下，三相异步电动机额定电流估算：I（A）≈N2P（kW），接触器额定电流为电动机额定电流的1.1～1.2倍。
当接触器用于电动机频繁启动、制动或正反转的场合，一般可将其额定电流降一个等级来选用。（5）接触器线圈额定电压的确定：接触器线圈的额定电压应等于控制电路的电源电压。为保证安全，一般接触器线圈额定电压选用110V、127V，并由控制变压器供电。但如果控制电路比较简单，所用接触器的数量较少时，为省去控制变压器，接触器线圈额定电压可选用380V、220V。（6）接触器触头数目：在三相交流系统中一般选用三极接触器，即3对动合主触头，当需要同时控制中性线时，则选用四极交流接触器。在单相交流和直流系统中则常用两极或三极并联接触器。交流接触器通常有3对动合主触头和4～6对辅助触头，直流接触器通常有2对动合主触头和4对辅助触头。（7）接触器额定操作频率：交、直流接触器额定操作频率一般有600次/h、1200次/h等几种，一般说来，额定电流越大，则操作频率越低，可根据实际需要选择。（三）接触器的工作原理
交流接触器主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置与外壳及附件四部分组成，其结构如图1-7所示，实物如图1-8所示。图1-7 接触器结构示意图图1-8 小型交流接触器实物图（1）电磁系统，包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯，当线圈得电，静铁芯获得磁场，吸引动铁芯动作。（2）触头系统，包括3对主触头和1～2对动合、动断辅助触头，它和动铁芯是连在一起互相联动的。（3）灭弧装置，一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置，以便迅速切断电弧，避免损坏主触头，并能防止相间短路。（4）外壳及附件，包括各种弹簧、传动机构、接线柱等。（四）主要技术参数（1）接触器的极数和电流种类。按主触头的个数分类：接触器有两极、三极和四极接触器。按主触头接通和分断主电路的电流种类分类，接触器分为交流接触器和直流接触器。（2）额定工作电压：是指主触头之间的正常工作电压。直流接触器额定电压有：110V、220V、440V与660V。交流接触器额定电压有：127V、220V、380V、500V与600V。（3）额定工作电流：是指主触头正常工作电流。（4）额定通断能力：是指主触头在规定条件下能可靠地接通和分断的电流值。（5）线圈额定工作电压：是指接触器电磁线圈正常工作电压值。交流线圈额定工作电压有：127V、220V与380V。直流线圈额定工作电压有：110V、220V与440V。（6）允许操作频率：是指接触器每小时允许的最高操作次数。
四、熔断器（一）熔断器的作用与图形符号
熔断器在电路中用来做短路和过载保护，当电流超过规定值时，依靠自身产生的热量使特制的金属（熔体，低熔点金属）熔化而自动分断电路。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及电气设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一，主要由外壳和熔体组成。
常见熔断器的型号含义如图1-9所示。图1-9 常见熔断器型号含义
熔断器图形符号及常见熔断器实物如图1-10所示。图1-10 熔断器图形符号及常见熔断器实物图（二）熔断器的选择
一般熔断器的选择：根据熔断器类型、额定电压、额定电流及熔体的额定电流来选择。（1）熔断器类型：熔断器类型应根据电路要求、使用场合及安装条件来选择，其保护特性应与被保护对象的过载能力相匹配。对于容量较小的照明和电动机，一般考虑它们的过载保护，可选用熔体熔化系数小的熔断器；对于容量较大的照明和电动机，除过载保护外，还应考虑短路时的分断短路电流能力，若短路电流较小，可选用低分断能力的熔断器，若短路电流较大，可选用高分断能力的RLI系列熔断器，若短路电流相当大，可选用有限流作用的Rh及RT12系列熔断器。（2）熔断器额定电压和额定电流：熔断器的额定电压应不小于线路的工作电压，额定电流应不小于所装熔体的额定电流。（3）熔断器熔体额定电流。
①对于照明线路或电热设备等没有冲击电流的负载，应选择熔体的额定电流等于或稍大于负载的额定电流，即：RN式中 I——熔体额定电流，A；NI——负载额定电流，A。
②对于长期工作的单台电动机，要考虑电动机启动时熔体不应熔断，即：式中：轻载时系数取1.5，重载时系数取2.5。
③对于频繁启动的单台电动机，在频繁启动时，熔体不应熔断，即：
④对于多台电动机长期共用一个熔断器，熔体额定电流为：NMmax式中 I——容量最大电动机的额定电流，A；NM∑I——除容量最大电动机外，其余电动机额定电流之和，A。（4）适用于配电系统的熔断器。
在配电系统多级熔断器保护中，为防止越级熔断，使上、下级熔断器间有良好的配合，选用熔断器时应使上一级（干线）熔断器的熔体额定电流比下一级（支线）熔断器的熔体额定电流大1～2个级差。
五、热继电器（一）热继电器的作用与图形符号
热继电器是由流入热元件的电流产生热量，加热不同膨胀系数的双金属片使其发生形变，当形变达到一定程度时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。热继电器图形符号及常见热继电器实物如图1-11所示。图1-11 热继电器图形符号及常见热继电器实物图（二）热继电器的选择（1）热继电器的选择按照下列原则进行。图1-12 热继电器的型号含义
①热元件的额定电流等级一般应略大于电动机的额定电流，整定电流设定为电动机额定电流的0.95～1.05倍。
②双金属片式热继电器一般用于轻载、不频繁启动电动机的过载保护。（2）热继电器的型号含义，见图1-12。（三）热继电器的工作原理
热继电器主要由热元件、双金属片和触头三部分组成，当电动机过载时动断触头断开使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路，实现电动机的过载保护。当电动机电流超过热继电器的整定电流值时，热继电器即可动作。流过热元件电流越大，热继电器动作时间越短。不过由于热惯性原因，电流通过热元件时总是需要一段时间触点才能动作，因此热继电器不能对电动机实现短路保护，也正是由于热惯性，在电动机启动或短时间过载时，热继电器来不及动作，避免了电动机的不必要停车。热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，按下复位按钮即可复位。
六、时间继电器（一）时间继电器的作用及图形符号
时间继电器是根据时间动作的一种继电器，指其动作信号后，输出电路需经过规定的时间后相应的触头动作。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等，电气符号见图1-13。图1-13 时间继电器图形符号（a）延时闭合动合触头；（b）延时断开动断触头；（c）延时断开动合触头；（d）延时闭合动断触头；（e）通用线圈符号；（f）断电延时线圈；（g）通电延时线圈（二）时间继电器的工作原理
早期在交流电路中常采用空气阻尼型时间继电器，利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成。
目前最常用的为大规模集成电路型时间继电器，利用阻容原理来实现延时动作。在交流电路中往往采用变压器来降压，集成电路作为核心器件，其输出采用小型电磁继电器，使得产品的性能及可靠性比早期的空气阻尼型时间继电器要好得多，产品的定时精度及可控性也提高很多。常见时间继电器实物见图1-14。图1-14 常见时间继电器实物图
七、按钮（一）按钮的作用与图形符号
按钮是一种常用的控制电器元件，可以自动复位，常用来接通或断开控制电路，从而达到控制电动机运行状态或其他电气设备运行状态的一种开关，按钮图形符号及常见按钮实物如图1-15所示。图1-15 按钮图形符号及常见按钮实物图（二）按钮的工作原理
按下按钮帽时，连接桥向下运动，断开动断触头，这时动断触头与动合触头都在断开状态，接着向下按，这时动合触头闭合；松开按钮时，在复位弹簧的作用下，连接桥开始复位，动合触头先恢复断开状态，动断触头后恢复闭合状态。按钮结构如图1-16所示。
常见按钮型号含义，如图1-17所示。图1-16 按钮结构示意图图1-17 常见按钮型号含义任务实施
一、自动空气开关的拆装
任务描述：（1）拆卸一个功能正常的自动空气开关，并记录各个元件的名称。（2）把完全拆卸的自动空气开关安装成一个完好的自动空气开关，并进行操作调试。（3）用兆欧表对自动空气开关进行绝缘测量，然后进行通电测试。（一）准备工作（1）准备工具1套、元件盒1个、万用表1块、兆欧表1块、塑料外壳断路器1个。（2）纪律要求：实训期间必须穿工作服、工鞋；注意安全、遵守实习纪律，做到有事请假，不得无故不到或随意离开；实习过程中要爱护实习器材，节约用料；通电操作前必须向老师报告，批准后方可通电，通电前必须通知本组同学。（二）拆装
基本要求：拆卸时必须按先后顺序放好器件，安装时顺序倒过来安装；所有小件要注意防止丢失；个别器件与教材上不一致，要注意区分。
拆卸完成后，记录相关信息，然后安装，安装完成后进行测量。图1-18 小型自动空气开关结构示意图1—弹簧；2—主触头；3—传动杆；4—锁扣；5—轴；6—电磁脱
扣器；7—杠杆；8—衔铁；9—弹簧；10—衔铁；11—欠电压脱扣器；12—双金属片；13—发热元件
1．自动空气开关的结构
小型自动空气开关的结构如图1-18所示。
2．拆卸外壳（1）仔细观察壳体，记录型号。（2）明确拆卸螺钉位置，拆卸时要注意不能损坏壳体。（3）拆卸的螺钉等小部件要放到事先准备好的地方。（4）拆卸时要轻，不能硬撬。
3．拆卸内部机构（1）先仔细看清内部各个部件的位置。（2）分析各个部件的关系，记录拆卸部件名称。（3）拆卸部件应按从外向里的顺序进行，要注意联动的部分。（4）拆卸的部件要按顺序摆放，否则安装时会导致顺序错误，安装出现问题。（5）元件拆卸完成后，按元件摆放顺序，反顺序安装回原来位置。（6）安装完毕后，操作几次，观察操作是否灵活。
4．填表（1）正确填写拆装部件名称，填写断路器型号。（2）填写部件功能。
5．测量（1）安装完毕后，用万用表测量触头通断电阻阻值，并做好记录。（2）选择合适的兆欧表测量触头绝缘电阻，并做好记录。
二、接触器的拆装
任务描述：（1）拆卸一个功能正常的低压接触器，并记录各个元件的名称。（2）把完全拆卸的低压接触器安装成一个完好的低压接触器，并进行操作调试。（3）用兆欧表对低压接触器进行绝缘测量，然后进行通电测试。（一）准备工作（1）准备工具：电工工具1套。（2）准备低压电器：接触器。（3）准备元件盒1个。（4）准备好仪表：万用表1块，兆欧表1块。（二）拆装
基本要求：拆卸时必须按先后顺序放好器件，安装时顺序倒过来安装；所有小件要注意防止丢失；个别器件与教材上不一致，要注意区分。
拆卸完成后，记录相关信息，然后安装，安装完成后进行测量。
1．拆卸外壳（1）仔细观察壳体，记录型号。（2）明确拆卸螺钉位置，拆卸时要注意不能损坏壳体。（3）拆卸的螺钉等小部件要放到事先准备好的地方。（4）拆卸时要轻，打开下壳时要用手轻轻按住，防止内部小弹簧弹出。
2．拆卸内部机构（1）先仔细看清内部各个部件的位置，注意内部弹簧位置。（2）分析各个部件的关系，记录拆卸部件名称。（3）拆卸部件应按从外向里的顺序进行，要注意联动的部分。（4）拆卸触头时要小心，不能硬撬。（5）拆卸的部件要按顺序摆放。（6）元件拆卸完成后，按元件摆放顺序，反顺序安装回原来位置。（7）安装完毕后，操作几次，观察操作是否灵活。
3．填表（1）正确填写拆装部件名称，填写接触器型号。（2）填写部件名称和功能。
4．测量（1）安装完毕后，用万用表测量触头通断电阻阻值，并做好记录。（2）根据元器件的额定电压，选择合适的兆欧表，测量触头绝缘电阻，并做好记录。（3）用万用表欧姆挡，选择合适的挡位，测量线圈电阻（小型继电器线圈电阻一般接近1kΩ左右）。评分标准
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]