电动行车PLC控制的自动化控制系统.doc

1、中文摘要行车是在生产中用于输送物料的重要设备。过去的传统控制方式大都是采用人工操纵的半自动控制方式。然而在许多生产场合，这种半自动控制方式早已显示出了它的缺点及很多的不足。所以，为了提高工作效率，促进生产自动化和减轻劳动强度，现在已经需要实现行车的自动化控制。本设计是将由人工操纵的半自动化电动行车改造为由PLC控制的自动化控制系统，不仅可以大大提高生产效率，方便地实现各种控制功能，而且可以适应行车所处的恶劣环境，无需在硬件上采取过多的措施。本设计中的电镀专用行车是通过行车带动吊钩前后运动及吊钩的升降运动来实现电镀的过程的。行车带动吊钩前进/后退分别经过电镀槽、回收液槽、清水槽，当分别到每个槽上

2、方时，由限位开关通知PLC发出控制指令使吊钩下降，当下降到槽中时又开始定时电镀。定时结束后，吊钩上升，上升后还需定时停留一段时间让多余的液体流回槽中才能走向下一个槽，当从清水槽上滴液结束后行车返回原位。在对本系统的设计中完成了系统的硬件连线及软件的设计，硬件连线包括PLC 的外围接线、主电路及控制电路，软件包括梯形图及指令表。 关键词：PLC；电镀专用行车；前后运动；升降运动ABSTRACTThe empress car is a important equipment that transports the material in produce. The traditional contr

3、ol method mostly adopts the half artificial manipulate to control. However in many production situations, the weakness and a lot of shortage that automatic control in this kind of half method appeared already. In order to improve work efficiency, promote the production automation and alleviate to th

4、e labor strength, now there need realizes the car that automatic control.This design is reforms the manipulate a line of the car moved by artificial the half automation electricity to the automation control system that be controlled by PLC, can not only increase production efficiency, conveniently r

5、ealizes every kind of control function, but also can adapt to the bad environment of a line of cars, not need adopt the excessive measure on the hardware.The appropriation car for electroplate in this design is a rise and fall to passes a line of the car arouses to the mourn hook to exercise and the

6、 mourn hook in front and back to realize the electroplate process. A car bring the hook go forward/retreat pass by the electroplated slot, recovery liquid slot, clear water slot one by one , when above each slot, the limit switch tells PLC to sends out the control instruction makes the hook descends

7、, when in the slot it starts settling the time to electroplate. While settling after ending, the mourn hook is rising up, still need to stop a few minutes let superfluous liquid flowed to return to slot then can to the next slot, When liquid ends from the clear water slot the empress car returns the

8、 home position.In the design of this system, Completed the design of hardware and software . The hardware includes the PLC outer connect line, main electric circuit and control electric circuits, the software includes trapezoid diagram and instruction forms.Key words: PLC; A appropriation car for el

9、ectroplate; Exercise in front and back; Exercise in ascend and descend 目录第一章 绪论51.1 PLC的发展及其应用51.2本课题研究的意义61.3本文的结构6第二章 电镀专用行车控制系统简介72.1使用背景72.2控制系统方案论证72.3工艺流程分析7 2.3.1工艺要求8 2.3.2控制流程82.4 PLC的选型及地址编号9 2.4.1 PLC的选型10 2.4.2 PLC的地址编号102.5电机的选型11 2.5.1电动机的分类11 2.5.2电动机的选型11第三章 PLC控制系统的组成及设计步骤133.1 PLC控

10、制系统的组成13 3.1.1可编程控制器PLC13 3.1.2接触器17 3.1.3继电器17 3.1.4开关电器17 3.1.5熔断器183.2 PLC控制系统的设计步骤18 3.2.1 PLC控制系统设计的基本原则19 3.2.2 PLC控制系统设计的一般步骤19 3.2.3确定控制对象及范围21第四章 控制系统硬件设计224.1电器控制系统原理图22 4.1.1主电路图22 4.1.2控制电路234.2操纵台的设计24第五章 控制系统软件设计265.1梯形图的设计方法及技巧26 5.1.1梯形图的设计方法26 5.1.2梯形图设计技巧265.2控制系统梯形图275.3指令表31第六章 结

11、 论34参考文献35附 录37致 谢38第一章 绪论1.1PLC的发展及其应用PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数核和算术运算等操作的指令，并能通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。相对一般意义上的计算机，可编程控制器并不仅仅具有计算机的内核，它还配置了许多使其适用于工业控制的器件。它实质上是经过一次开发的工业控制用计算机。它在很大程度上使得工业自动化设计从专业设计院走进了工厂和矿山

12、，变成了普通工程技术人员力所能及的工作。再加上它体积小、可靠性高、抗干扰能力强等优点，PLC已在工业控制中获得了广泛的应用。比较以前的继电接触器或普通计算机，PLC具有它的很多优点，如：可靠性高，抗干扰能力强，体积小，重量轻，能耗低，功能完善，易学易用，系统设计、施工、调试周期短等。目前PLC已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。PLC诞生不久即显示了其在工业控制中的重要地位，如日本、德国、法国等国家相继研制成各自的PLC。PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由最初的1位机迅速发展为8位机。随着微处理器CPU和微型计算

13、机技术在PLC中的应用，形成了现代意义上的PLC。现在的PLC产品已使用了16位、32位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多通道处理，通信技术PLC的应用得到进一步发展。权威人士预计，21世纪，可编程控制器会有更大的发展，从技术上来看，计算机技术的新成果会更多的应用于可编程控制器的设计及制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现。从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展。从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐备。完美的人机界面、完备通讯设备会更好地适应各种工业控制场合的需求。从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品

14、牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言。这是有利于可编程技术的发展及可编程产品普及的。从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络或国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。目前，PLC在运动控制中的应用已十分广泛。从控制机构来说，早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如驱动步进电机或

15、伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要厂家的产品几乎都有运动控制功能。小型PLC广泛应用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。现在工业生产中行车的控制大都采用PLC来构成控制系统，这就使得硬件连线变得简单，控制系统实现了自动化控制，不仅提高了工作效率、促进了生产的自动化，而且大大减轻了劳动强度。1.2本课题研究的意义 行车是现代工厂中用于物料输送的重要设备，传统的控制方式大都是采用人工操纵的半自动化控制方式，然而在工业发达的今天，这种半自动化控制方式早已显示出了它的缺点和不足。所以，为了提高工作效率、促进生产自动化和减轻劳动强度，就需要实现电动行车的全自动控制。实现了自动化控制，可以使

16、行车能够按照预定的程序和控制要求自动完成一系列的工作。本设计是利用PLC构成一套电镀专用行车的自动控制系统，不仅用简单的软件编辑替代了复杂的硬件连线，而且可以使电镀专用行车能够自动地按照预先选定的程序自动地完成电镀工作。1.3本文的结构本文共分六章，第一章是绪论部分，对PLC的发展及在运动控制中的应用作了简单介绍。第二章是电镀专用行车工艺要求及控制流程的介绍。第三章介绍了PLC控制系统的组成元件及系统设计步骤。第四章是电镀专用行车的硬件设计，第五章为控制系统的软件设计部分。最后第六章对电镀专用行车的设计作了概括总结。第2章 电镀专用行车控制系统简介2.1使用背景 行车是在生产中用于输送物料的重

17、要设备。过去的传统控制方式大都是采用人工操纵的半自动控制方式。然而在许多生产场合，这种半自动控制方式早已显示出了它的缺点及很多的不足。所以，为了提高工作效率，促进生产自动化和减轻劳动强度，现在已经需要实现行车的自动化控制。实现了自动化控制，行车就能够按照预先设定好的顺序和控制要求，自动完成所要求的工作。该电镀专用行车，采用PLC构成一套自动控制系统，从而实现了电镀过程的自动化控制，既提高了工作效率，又减轻了劳动强度。2.2 控制系统方案论证将由人工操纵的半自动化电动行车改造为自动化控制，可以大大提高生产效率。选用PLC作为电动行车自动运行的控制器，不仅可以方便地实现各种控制功能，而且可以适应行

18、车所处的恶劣的工作环境，无需在硬件上采取过多的措施。本设计中采用FX2-32MR型PLC对电镀专用行车进行控制，简化了电气控制的硬件和接线，减小了控制器的体积，提高了控制的灵活性。同时，PLC有较完善的自诊断合资保护能力，可以增强系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性。通过设计可以看出，PLC在旧电动行车的自动化改造和新型电动行车的设计中，有广泛的应用前景。2.3工艺流程分析2.3.1工艺要求该电镀专用行车采用远距离控制，起吊物品为有待于进行表面电镀锌的铁工件，其重量大约为25Kg。该电镀生产过程设计有三个槽，工件由装有可升降吊钩的行车带动，经过电镀、镀液回收及清洗三道工序，实现对工件的电镀。工艺

19、要求为：工件放入镀槽中电镀280s后提起，停放28s，让多余的镀液从工件上流回镀槽；然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，接着放入清水槽中清洗30s，最后提起停15s后，行车返回原位，电镀一个工件的全过程结束。电镀工艺流程图如图2.1所示。电镀槽电镀槽电镀槽SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6图2.1 电镀工艺流程图2.3.2控制流程该电镀专用行车控制系统要求有程序预选功能，即根据工艺要求确定要停留的位置，一旦程序选定，除装卸工件外，整个生产过程能自动进行。同时，行车和吊钩的正反向运动要求准确停位，且均能实现点动控制，以便对设备进行调整和检修，而且，行车的前后运动和吊钩的升降运动之间应连

20、锁。图2.2是电镀生产线的自动工作状态流程图。电镀专用行车自动工作控制过程如下：（1）初始状态 行车在原位，吊钩下降到最下方，限位开关SQ4、SQ6被压下，操作人员将要电镀的工件装在吊钩上，即可开始电镀工作。（2）吊钩上升 按下启动按钮SB1，吊钩上升。（3）行车前进 当吊钩上升碰到上限开关SQ5后停止上升，同时接通M2，行车开始前进。（4）吊钩下降 行车前进至压下限位开关SQ1，行车停止前进，同时接通M3，吊钩下降。（5）定时电镀 吊钩下降至下限开关SQ6时，吊钩停止下降，定时电镀开始，T0开始计时280s。（6）吊钩上升 T0定时到，使M5接通，吊钩上升。（7）定时滴液 吊钩上升至压下SQ

21、5时，停止上升，同时T1开始计时，工件停留滴液28s。（8）行车后退 T1定时到，使M7接通，行车后退。后面各道工序的动作过程依此类推。最后行车推到原位上方，吊钩下放，回到原位。如果要开始下一个工作循环，则再按下启动按钮SB1。上限SQ5定时T3（15s）定位SQ4下限SQ6上限SQ5定位SQ1下限SQ6定时T0（280s）上限SQ5定时T1（28s） 定位SQ2下限SQ6定时T2（30s）M17M18M19行车后退吊钩下降原位指示M13M14M15M16吊钩下降浸 清 水吊钩上升滴 液M10吊钩上升M11M12行车后退滴 液行车后退吊钩下降滴 液浸回收液原位显示吊钩上升行车前进吊钩下降电 镀

22、吊钩上升M8M7M4M5M6M0M1M2M3M9启动SB1上限SQ5定时T3（15s） 定位SQ3下限SQ6定时T2（30s）下限SQ6定位SQ4图2.2 电镀生产线的自动工作状态流程图2.4 PLC的选型及地址编号 2.4.1 PLC的选型该电镀专用行车PLC控制系统有输入信号14个，均为开关量。其中6个按钮开关，6个行程开关，1个选择开关（占2个输入口）。同时，该系统有输出信号5个，其中1个为原位显示，2个用于吊钩提升电动机正反转控制接触器，2个用于行车电动机正反转控制接触器。综上所述，该控制系统可以采用三菱公司的FX2-32MR型PLC，其I/O点数均为16点，满足控制要求，而且还有一定

23、的余量。FX2系列PLC是三菱公司的高性能小型机的代表作。系统最大I/O点数为128点，配置扩展单元后可达256点。FX2 系列及执行基本指令的速度0.48us/步，用户程序存储器的容量可扩展至8K步。它有与F1兼容的20条基本指令和2条步进指令，另外还有功能很强的95种功能指令。它有6个和普通输入口兼容的高速计数器输入点，最高计数频率为10KHz。FX2系列PLC在我国应用比较广泛。FX2-32MR型PLC是继电器输出型PLC，其基本单元包括CPU、存储器、输入输出口及电源，是PLC的主要部分。扩展单元是用于增加I/O口点数的装置，内部设有电源。扩展模块用于增加I/O点数及改变I/O比例，内

24、部无电源，用电由基本单元或扩展单元供给。因扩展单元及扩展模块无CPU，必须与基本单元一起使用。特殊功能单元是一些专门用途的装置。 2.4.2 PLC的地址编号将14个输入信号及5个输出信号按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O端一一对应，编排好地址。其I/O端子分配表如表2.1所示。 表2.1 I/O端子对照表 输入信号 输入信号元件名称 功 能 地址编号元件名称功 能地址编号SB1启动X0SQ4行车限位（后退）X14SB2停止X1SQ5吊钩限位（提升）X15SB3吊钩提升X2SQ6吊钩限位（下降）X16SB4吊钩下降X3SB5行车前进X4输出信号SB6行车后退X5元件名称功 能地址编号SA

25、选择开关（点动）X6HL原位指示灯Y0SA选择开关（自动）X7KM1吊钩电机正转接触器Y1SQ1行车限位（前进）X11KM2吊钩电机反转接触器Y2SQ2行车限位（后退）X12KM3行车电机正转接触器Y3SQ3行车限位（后退）X13KM4行车电机反转接触器Y42.5 电机的选型2.5.1电动机的分类三相异步电动机因其结构简单，工作可靠，且维修方便，价格便已。因此，广泛地应用于各行各业。异步电动机在结构上分鼠笼式和绕线式。其中鼠笼式异步电动机又可分为单鼠笼、双鼠笼和深槽式；异步电动机按定额工作方式又可分为连续定额、短时定额和继续定额工作的电动机；按尺寸范围可分为大、中、小型电动机；按防护类型分为开

26、启式、防护式、封闭式和防爆式。2.5.2 电动机的选型1 电动机容量的选择 在为某一生产机械选配电动机时，首先需要考虑电动机的容量，如容量选大了，会造成电力浪费；而容量选小了，则不能保证电动机和生产机械正常运行，并可能使电动机因过载而损坏。电动机的容量应根据发热情况来选择。在容许温升内电机绝缘材料的寿命约为1520年。如果超过容许温升，使用期就要缩短。一般来说，超过额定温度8，点击使用年限即缩短一半。电动机的发热情况，与所带负载的大小及运行时间长短有关。所以应根据不同的运行方式去选择电动机的容量。 （1）长期运行电动机容量的选择：在额定负载下长期运行的电动机容量应等于生产机械所需的功率/效率。

27、在变化对负载下长期运行的电动机，采用等效负载法选择容量，面积假设一个恒定负载来代替实际的变动负载，恒定负载的发热情况与实际负载相同，然后按额定负载情况选择电动机容量，其所选容量应等于或稍大于等效负载。（2）短时运行电动机容量选择：电动机在短时运行时，在不超过温升限值下，可以容许过载，工作时间越短，允许过载量越大，但过载量必须小于电动机的最大转矩，选择电动机容量可根据过载系数（最大转矩/额定转矩）来考虑。电动机的额定功率生产机械所要求的功率/。2电动机种类的选择 选择电动机的种类可从机械特性、调速与起动性能，维护及价格等诸方面因素来考虑。 （1）某些要求起动性能较好，在较小范围内平滑调速的设备，

28、如起重机、卷扬机等，可选用绕线式电动机。（2）要求机械特性较硬而无特殊调速要求的一般生产机械，如功率不大的水泵、通风机和小型机床等，应优先考虑选用鼠笼式电动机。（3）为了提高电网的功率因素，功率较大而又不需要调速的生产机械，如大功率水泵和空气压缩机等，可选用同步电动机。 3电动机转速的选择电动机的额定转速通常根据生产机械的要求而选定。但是，当功率一定时，电动机的转速越低，则电机尺寸越大，价格越高，且效率也较低。因此，如无特殊要求时，可考虑选用高速电动机，在另配减速器。通常多采用四级的电动机。 4电动机结构类型的选择 正确地选择电动机类型可保证电动机在不同的环境中安全可靠地运行，应参照下列原则选

29、择：（1）灰尘少，无腐蚀性气体的场合选用防护式。（2）灰尘多、潮湿或含有腐蚀性气体的场合选用封闭式。（3）由爆炸性气体的场合选用防爆式。 根据该电镀工艺要求，在本控制系统中选用两台JO2-12-4型电动机来控制专用行车的前后和升降。该电动机是防护式、鼠笼式电动机。 该电机的主要技术参数为：额定功率为0.8kW，满载时定子电流为2.1A，转速为1380r/min，功率因数为0.77，堵转电流为7A，每槽线数为96，槽数，转动惯量为0.00206。第3章PLC控制系统的组成及设计步骤3.1 PLC控制系统的组成 PLC控制系统主要的核心是可编程控制器（PLC），根据工作要求可以连接相应的输入设备和

30、输出设备，如继电器、接触器、开关电器及按钮等。本章对这些设备进行简单的介绍。3.1.1可编程控制器PLC 和普通计算机一样，可变程控制器由硬件和软件构成。硬件方面，可编程控制器和普通计算机的主要差别在于PLC的输入输出口是为方便与工业控制机系统接口专门设计的。软件方面和普通计算机的主要差别为PLC的应用软件是由使用者编制，用梯形图或指令表表达的专用软件。可编程控制器工作是采用应用软件的逐行扫描执行方式，这和普通计算机等待命令工作方式也有所不同。从时序是来说，可编程控制器指令的串行工作方式和继电器系统逻辑判断的并行工作方式也是不同的。1可编程控制器的硬件及其结构PLC的种类繁多，但作为工业控制计

31、算机，其组成结构和工作原理基本相同。用PLC控制其实质是按一定的算法进行输入/输出变换，并将这个变换给以物理实现，应用于工业现场。PLC和专为工业现场而设计，采用了典型计算机结构，主要有中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出器件（I/O接口）、电源及编程设备几大部分构成。PLC的硬件结构框图如图3.1所示。（1）中央处理器（CPU）中央处理器是可编程控制器的核心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分工作等任务。可编程控制器中采用的CPU一般有三大类，一类为通用处理器，如80286、80386等，以类为单片机芯片，如8031、8096等，另外还有位处

32、理器，如AMD2900、AMD2903等。一般说来，可编程控制器的档次越高，CPU的为数也越多，运算速度也越快，指令功能也越强。现在常见的可编程控制器机型一般多为8位或者16位机。为了提高PLC的性能，也有一台PLC采用多个CPU的。其他外部设备用户输入设备用户输出设备主机电源微处理器（CPU）运算器控制器输入单元输出单元外设I/O接口可口I/O扩展接口存储器EPROM 系统程序RAM 用户程序编程器I/O扩展机 图3.1 PLC结构框图（2）存储器存储器是可编程控制器存放系统程序、用户程序及运算数据的单元。和一般计算机一样，可编程控制器的存储器有只读存储器（ROM）和随机读写存储器（RAM）

33、两大类，只读存储器使用来保存那些需永久保存，即使机器掉电后也需保存的程序的存储器，一般为掩模只读存储器和可编程电改写只读存储器。只读存储器用来存放系统程序。随机读写存储器的特点是写入与擦除都很容易，但是在掉电情况下存储的数据就会丢失，一般用来存放用户程序及系统运行中产生的临时数据，为了能使用户程序及某些运算数据在可编程控制器脱离外界电源后也能保持，在实际使用中都为一些重要的随机读写存储器配备电池或电容等掉电保持装置。可编程控制器的存储区域按用途不同，又可以分为程序区及数据区。程序区为用来存放用户程序的区域，一般有数千个字节。用来存放用户数据的区域一般要小些。在数据区中，各类数据存放的位置都有严

34、格的划分。由于可编程控制器是为熟悉继电器系统的工程技术人员使用的，可编程控制器的数据单元都叫做继电器，如输入继电器、时间继电器、计数器等。不同用途的继电器在存储区中有不同的区域，每个存储单元有不同的地址编号。（3）输入输出接口输入输出接口是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。输入口是接受生产过程的各种参数。输出口是用来送出可编程控制器运算后得出的控制信息，并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。由于可编程控制器在工业生产中工作，对输入输出接口有二个要求，一是接口有良好的抗干扰能力，二是接口能满足工业现场各类信号的匹配要求。因而可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口单元。主要

35、有以下几种：开关量输入接口、开关量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口及智能输入输出接口。（4）电源可编程控制器的电源包括为可编程控制器各工作单元供电的开关电源及为掉电保护电路供电的后备电源，后者一般为电池。 2可编程控制器的软件 PLC的软件包括系统软件及应用软件二大部分。系统软件包括系统的管理程序，用户指令的解释程序，另外还包括一些供系统调用的专用标准程序块等。系统管理程序用以完成机内运行相关时间分配、存储空间分配管理及系统自检等工作。用户指令的解释程序用以完成用户指令变换为机器码的工作。系统软件在用户使用可编程控制器之前就已经装入机内，并永久保存，在各种控制工作中并不需要做什么调整。

36、应用软件也叫用户软件。是用户为达到某种目的，采用PLC厂家提供的编程语言自主编制的程序。使用PLC实现某种控制目的，用存储在计算机中的程序实现控制功能，就是人们所指的存储逻辑。3PLC的工作过程 PLC的工作的全过程可用图3.2所示的运行框图来表示： 第一部分是上电处理。机器上电后对PLC系统进行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模块配置检查，停电保持范围设定及其它初始化处理等。 第二部分是扫描过程。PLC上电处理完成以后进入扫描工作过程。先完成输入处理，其次完成其它外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器更新。当CPU处于STOP方式时，转入自诊断检查。当CPU处于RUN方式时，还要完成

37、用户程序的执行和输出处理，再转入执行自诊断检查。 第三部分是出错处理。PLC每扫描一次，执行一次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常，如CPU、电池电压、程序存储器、I/O、通信等是否异常或出错，如检查出异常时，CPU面板上的LED机异常及电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。当出现致命错误时，CPU将强制为STOP方式，所有的扫描停止。YSTOPRUNYNN存放自诊断错误结果致命错误CPU强制为STOP输出处理执行自诊断PLC正常执行程序更新时钟、特殊寄存器CPU运行方式电源ON内部处理 输入处理（输入传送，远程I/O）通信服务（外设、CPU、总线服务）上 电处理扫描过程出错处理图3

38、.2 PLC的工作过程3.1.2 接触器接触器是用来接通或分断电动机主电路或其它负载电路的控制电器。用它可以实现频繁的远距离自动控制。由于它体积小，价格低、寿命长、维护方便，因而用途十分广泛。1接触器用途及分类接触器最主要的用途是控制电动机的启动、反转、制动和调速等，因此它是电力拖动控制系统中最重要也是最常用的控制电器之一。它具有低电压释放保护功能。它具有比工作电流大数倍乃至十几倍的接通和分断能力，但不能分断短路电流。它是一种执行电器，即使在先进的可编程控制应用系统中，它一般也不能被取代。接触器种类很多，按驱动力不同可分为电磁式、电动式和液压式，以电磁式应用最广泛。按接触器主触点控制的电路中电

39、流种类分为交流接触器和直流接触器两种。按其主触点的级数（即主触点的个数）来分，有单级、双级、三级、四级和五级等多种。2接触器的工作原理当交流接触器线圈通电后，在铁心中产生磁通。由此在衔铁气隙处产生吸力，使衔铁产生闭合动作，主触点在衔铁的带动下闭合，于是接通了主电路。同时衔铁还带动辅助出点动作，使原来断开的辅助触点闭合，而原来闭合的辅助触点断开。当线圈断电或电压显著降低时，吸力消失或减弱，衔铁在释放弹簧作用下打开，主、辅触点又恢复到原来状态。这就是接触器的工作原理。3.1.3 继电器继电器是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路，实现远距离控制和保护的自动控制电器。其输入量可以是电流、电压、

40、等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量，而输出则是触头的动作或者是电路参数的变化。继电器的种类很多，按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等。按工作原理分：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。按输出形式分为：由触点和无触点两类。按用途分为：控制用和保护用继电器等。3.1.4 开关电器开关电器广泛用于配电系统和电力拖动系统，用作电源的隔离、电器设备的保护和控制。刀开关是一种结构最简单、应用最广泛的手动电器。主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常起动及制动、容量小于7.5kW的异步电动机。刀开关主要

41、由操作手柄、触刀、触点座和底座组成。依靠手动来实现触刀插入触点座与脱离触点座的控制。按刀数可分为单级、双级和三级。低压断路器也称为自动空气开关，用于分配电能、不频繁地起动异步电动机以及对电源线路及电动机等的保护。当发生严重的过载、短路或欠电压等故障时能自动切断电路。它是配电线路应用非常广泛的一种保护电器。3.1.5 熔断器熔断器基于电流热效应原理和发热元件热熔断原理设计，具有一定的顺动特性，用于电路的短路保护和严重过载保护。它具有结构简单、体积小、使用维护方便、分断能力较高、限流性能良好等特点，应用十分广泛。1熔断器的分类熔断器的种类很多。按结构来分有半封闭插入式、螺旋式、无填料密封管式和有填

42、料密封管式。按用途来分有一般工业用熔断器、半导体器件保护用快速熔断器和特殊熔断器。2熔断器的保护特性0图3.3 熔断器的保护特性熔断器的保护特性亦称熔化特性（或称安秒特性），使之熔体的熔化电流与熔化时间的关系。它和热继电器的保护特性一样，也具有反时限特性，如图3.3所示。在保护特性中有一熔断电流与不熔断电流的分界线，与此相应的电流就是最小熔化电流。当熔体通过电流等于或大于时，熔体熔断。当熔体通过电流小于时，熔体不熔断。根据对熔断器的要求，熔体在额定电流是绝对不应熔断。最小熔化电流与熔铁定电流之比称为熔断器的熔化系数，即。熔化系数主要取决于熔体的材料和工作温度以及它的结构。当熔体采用低熔点的金属

43、材料（如铅、锡合金及锌等）时，熔化时所需热量小，故熔化系数较小，有利于过载保护。但它们的电阻系数较大，熔体截面积较大，熔断时产生的金属蒸汽较多，不利于灭弧，故分断能力较低。当熔体采用高熔点的金属材料（如铝、铜和银等）时，熔化时所需热量大，故熔化系数大，不利于过载保护，而且能够使熔断器过热；然而，它们的电阻系数低，熔体截面积较小，有利于灭弧，故分断能力较高。由此看来，不同熔体材料的熔断器，在电路中起保护作用的侧重点是不同的。3.2 PLC控制系统的设计步骤PLC的结构和工作方式与普通计算机不同，因此它的控制系统的设计也与普通微机控制系统的设计过程不同，需要根据可编程控制器的特点进行系统设计。PL

44、C控制系统与继电器-接触器控制系统也有区别，硬件和软件可分开进行设计是可编程控制器的一大特点。PLC控制系统的设计包含了许多内容和步骤，需要丰富的专业知识。3.2.1 PLC控制系统设计的基本原则任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，协同解决实际出现的各种问题。在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便。保证控制系统的安全、可靠。考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有裕量。3.2.2 PLC控制系统设计的一般步骤PLC控制系统的设计流程图如图3.4所示，具体的设计步骤为：根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必需的保护和连锁等），操作方式（手动、自动、连续、单周期、单步等）。根据控制要求确定所需要的用户输入/输出设备。据此确定PLC的I/O点数。选择PLC。分配PLC的I/O点，设计I/O接线图，这一步也可以结合第步进行。进行PLC程序设计，同时可进行控制台的设计和现