PLC课件第三章.pptx

第一节第一节 有触点系统的设计基础有触点系统的设计基础一、电控设计的标准与规范一、电控设计的标准与规范 由于电气工程涵盖由于电气工程涵盖电能分配电能分配与与信息传输信息传输两大专业门类，作业两大专业门类，作业方式大相径庭，因而电控设计的标准与规范，包括：设计、产品方式大相径庭，因而电控设计的标准与规范，包括：设计、产品检验、施工、检测、质量保证、调试验收等诸方面。检验、施工、检测、质量保证、调试验收等诸方面。标准与规范是工程界的技术法典，具有权威性，不得随意简标准与规范是工程界的技术法典，具有权威性，不得随意简化、取消、更改。化、取消、更改。工程图集、图册是以图解的方式对标准、规范所进行的表述，工程图集、图册是以图解的方式对标准、规范所进行的表述，并对具体作业方式方法具有指导意义。并对具体作业方式方法具有指导意义。标准与规范随技术进步也在不断修订、完善，电气工程作为标准与规范随技术进步也在不断修订、完善，电气工程作为特种专业来讲，安全可靠运行、最大限度满足用户需求永不会变。特种专业来讲，安全可靠运行、最大限度满足用户需求永不会变。第一节第一节 有触点系统的设计基有触点系统的设计基础础二、电控系统设计的一般原则二、电控系统设计的一般原则 1.最大限度地满足最大限度地满足(或实现或实现)生产机械或工艺生产机械或工艺(或用户或用户)对控制对控制的要求。的要求。要结合实际需求、能力、技术现状、适用性、性价比等多方要结合实际需求、能力、技术现状、适用性、性价比等多方面进行比较。面进行比较。2.在满足控制需求的条件下，控制力求安全、可靠、简单实在满足控制需求的条件下，控制力求安全、可靠、简单实用、经济用、经济。要尽量选用大家熟知的常用常见的控制方式；要尽量选用大家熟知的常用常见的控制方式；要尽量选用标准的、同系列、同型号的常规器件，并尽可要尽量选用标准的、同系列、同型号的常规器件，并尽可能减少使用数量；能减少使用数量；简单并不意味着低水平、低层次、低技术含量；简单并不意味着低水平、低层次、低技术含量；对现行成熟技术不宜作修改。对现行成熟技术不宜作修改。第一节第一节 有触点系统的设计基有触点系统的设计基础础 同一线路中电磁式电器的电压等级应保持一致，且并联连同一线路中电磁式电器的电压等级应保持一致，且并联连接：因为，电磁电器线圈绝大多数为电压型，是根据电压信号变接：因为，电磁电器线圈绝大多数为电压型，是根据电压信号变化工作的，尤其是对交流，从图中可见：化工作的，尤其是对交流，从图中可见：Z2Z1uI1I2II1+I2Z2Z1uu1u2IUU1+U23.保证控制线路的可靠与安全。保证控制线路的可靠与安全。由欧姆定律可知：由欧姆定律可知：ZU 对串联电路有：对串联电路有：当当UC时，时，U1U2第一节第一节 有触点系统的设计基有触点系统的设计基础础 辅助电路工作时，除必要通电电器外，不工作电器尽量不辅助电路工作时，除必要通电电器外，不工作电器尽量不通电，以利节能，减少电器散热量，延长使用寿命；如：通电，以利节能，减少电器散热量，延长使用寿命；如：FUSB2SB13KM2KMFRKT1KMKT2KM1KMKT3KM2KM3KML11L312135486711910第一节第一节 有触点系统的设计基础有触点系统的设计基础 减少连接导线，简化电路；减少连接导线，简化电路；21354L11L31FR4FUSB2SB1 KMKM5FU21354L11L31FR4FUSB2SB1 KMKM5FU第一节第一节 有触点系统的设计基有触点系统的设计基础础 正确连接触点；如：正确连接触点；如：SQKM1KM2SQSQKM1KM2SQ 避免寄生电路；如：避免寄生电路；如：HL2FRSB2SB1KM1KM1SB3KM2KM2HL1FRSB2SB1KM1KM1SB3KM2KM2HL2HL1第一节第一节 有触点系统的设计基有触点系统的设计基础础 控制环节应简单明了，避免繁琐；如：控制环节应简单明了，避免繁琐；如：频繁可逆运行环节，应采取双重联锁。频繁可逆运行环节，应采取双重联锁。应有完善有效的保护环节，即使误操作也能防止故障发生。应有完善有效的保护环节，即使误操作也能防止故障发生。小容量触点通断大容量电磁线圈时，应利用中间继电器过渡。小容量触点通断大容量电磁线圈时，应利用中间继电器过渡。4.线路编号应具有唯一性，且与现场实际接线编号保持一致。线路编号应具有唯一性，且与现场实际接线编号保持一致。5.为日后的操作、维护等尽量提供方便。为日后的操作、维护等尽量提供方便。SQKM1KM2KM1KM3KM2KM2KM1KM3KM2KM1SQ第一节第一节 有触点系统的设计基有触点系统的设计基础础三、电控设计的基本任务三、电控设计的基本任务 电控设计，包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。电控设计，包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。电气原理图设计是电气工程设计最主要的环节，是后续的电气原理图设计是电气工程设计最主要的环节，是后续的工艺设计，制定其它技术资料的依据。工艺设计，制定其它技术资料的依据。电气原理图设计电气原理图设计 拟定设计任务书；拟定设计任务书；选择方案；选择方案；确定负载类型及其控制方式确定负载类型及其控制方式；根据用户要求，拟定经济技术指标；根据用户要求，拟定经济技术指标；绘制电气原理草图绘制电气原理草图，计算主要技术参数；，计算主要技术参数；选择器件，编制器件目录清单；选择器件，编制器件目录清单；编写使用说明书。编写使用说明书。第一节第一节 有触点系统的设计基有触点系统的设计基础础 电气工艺设计是实现电气原理图设计功能，为便于组织电电气工艺设计是实现电气原理图设计功能，为便于组织电气系统的制造、施工、调试、维护、使用提供必备的技术资料。气系统的制造、施工、调试、维护、使用提供必备的技术资料。2.电气工艺设计电气工艺设计 依据原理图及其选择的器件，设计平面图、布局图等；依据原理图及其选择的器件，设计平面图、布局图等；依据原理图依据原理图(也可按功能、组件也可按功能、组件)进行线路编号；进行线路编号；确定器件安装方式，绘制自制件加工图；确定器件安装方式，绘制自制件加工图；选择或设计电器箱图；选择或设计电器箱图；绘制安装图、接线图绘制安装图、接线图；技术资料汇总技术资料汇总(各类图纸各类图纸)；编写使用维护说明书。编写使用维护说明书。第一节第一节 有触点系统的设计基础有触点系统的设计基础四、电控设计的步骤与内容四、电控设计的步骤与内容 控制方案的选择与确定控制方案的选择与确定 控制人员应根据专业知识、设备功能、用途、现场环境条件、控制人员应根据专业知识、设备功能、用途、现场环境条件、用户要求、控制目的、经济承受能力等因素综合考量，至少要作用户要求、控制目的、经济承受能力等因素综合考量，至少要作 2 个以上的方案，以供用户、业主、设计相关者等甄选。个以上的方案，以供用户、业主、设计相关者等甄选。方案设计方案设计 实质是电路图的设计。设计时，需要考量的因素有：实质是电路图的设计。设计时，需要考量的因素有：主电路主电路 负载属性；负载属性；负载对电源的要求；负载对电源的要求；负载的连接方式；负载的连接方式；负载的启动及运行方式；负载的启动及运行方式；系统技术安全措施及负载的保护。系统技术安全措施及负载的保护。第一节第一节 有触点系统的设计基础有触点系统的设计基础 辅助电路辅助电路 依据国家标准、现场环境条件决定辅助回路电压等级；依据国家标准、现场环境条件决定辅助回路电压等级；对主电路控制的实现方式、方法；对主电路控制的实现方式、方法；系统运行条件；系统运行条件；系统保护及联锁联动条件；系统保护及联锁联动条件；系统运行显示。系统运行显示。技术资料技术资料 图纸图纸(根据需要有电路图、布局图、接线图、平面图等根据需要有电路图、布局图、接线图、平面图等)；材料明细表；材料明细表；使用说明使用说明 包括两方面内容：包括两方面内容：对使用环境、电源等方面的要求及对系对使用环境、电源等方面的要求及对系 统功能、优点等方面的介绍；统功能、优点等方面的介绍；使用说明使用说明(操作步骤操作步骤)、注意事项、注意事项、故障时的对策等。故障时的对策等。第二节第二节 有触点系统的设计方有触点系统的设计方法法一、经验设计法一、经验设计法 又称为一般设计法，或顺序设计法。顾名思义，其依据又称为一般设计法，或顺序设计法。顾名思义，其依据电路中控制和器件动作顺序的思想完成设计。电路中控制和器件动作顺序的思想完成设计。1.对设计者的要求对设计者的要求 熟悉和了解用户的需求；熟悉和了解用户的需求；熟悉和了解设备设施的组成、结构、工作原理、控制熟悉和了解设备设施的组成、结构、工作原理、控制要求；要求；熟悉和了解大量地电控单元电路，各种联锁方法，保熟悉和了解大量地电控单元电路，各种联锁方法，保护正确、安全；护正确、安全；熟悉控制用各种器件；熟悉控制用各种器件；详熟控制原理与技巧。详熟控制原理与技巧。第二节第二节 有触点系统的设计方有触点系统的设计方法法2.设计方法设计方法 按先后顺序按先后顺序 选列单元电路；选列单元电路；电器动作次序电器动作次序 组合组合 单元电路，设置联锁；单元电路，设置联锁；设置设置 保护、显示环节；保护、显示环节；检查检查 由于有触点系统设计完成后，没有模拟环节作效由于有触点系统设计完成后，没有模拟环节作效 果验证，因此，要求设计者必须按果验证，因此，要求设计者必须按“电流并联电流并联”的规律，对的规律，对设设 计作进行认真严格的检查、分析；计作进行认真严格的检查、分析；调试调试 触点电器接线后的调试，应触点电器接线后的调试，应按顺序、按顺序、分步分步进行，进行，并对可能出现的危险有应急处理措施。并对可能出现的危险有应急处理措施。控制顺序控制顺序 启启动动运行运行调节调节制动制动第二节第二节 有触点系统的设计方法有触点系统的设计方法3.优缺点优缺点 优点优点 技术成熟、系统安全、稳定；技术成熟、系统安全、稳定；合乎习惯性思维方式，易于掌握，实际应用面广；合乎习惯性思维方式，易于掌握，实际应用面广；适用于简单、控制功能单一系统；适用于简单、控制功能单一系统；对设计人员素质、学历等要求不高。对设计人员素质、学历等要求不高。缺点缺点 大型或复杂系统的控制设计不易；大型或复杂系统的控制设计不易；系统只能按设计、安装、接线、调试、修正、完善的顺系统只能按设计、安装、接线、调试、修正、完善的顺序进行，无法进行先期的模拟验证；序进行，无法进行先期的模拟验证；随系统复杂程度，设计工作量成倍增加，设计周期长，随系统复杂程度，设计工作量成倍增加，设计周期长，排查难，系统可靠性易受人为因素干扰。排查难，系统可靠性易受人为因素干扰。第二节第二节 有触点系统的设计方有触点系统的设计方法法二、逻辑设计法二、逻辑设计法 又称为布尔代数又称为布尔代数(Boolean)法。其依据控制要求，将器件法。其依据控制要求，将器件的线圈、触点等视为逻辑变量，应用逻辑数学法则，用变量的线圈、触点等视为逻辑变量，应用逻辑数学法则，用变量函数关系式表述控制思想，从而完成设计。函数关系式表述控制思想，从而完成设计。1.对设计者的要求对设计者的要求 熟悉和了解用户的需求；熟悉和了解用户的需求；熟悉和了解设备设施的组成、结构、工作原理、控制熟悉和了解设备设施的组成、结构、工作原理、控制要求；要求；熟练应用布尔代数；熟练应用布尔代数；熟悉控制用各种器件；熟悉控制用各种器件；详熟控制原理与技巧。详熟控制原理与技巧。第二节第二节 有触点系统的设计方有触点系统的设计方法法2.设计方法设计方法 “逻辑逻辑”与与“触点触点”的关系的关系 “逻辑与逻辑与”与触点的串联与触点的串联 “逻辑与逻辑与”C=A B 常开触点常开触点 J=X1 X2JX1X2“与与”控制的实质是：控制的实质是：若干个输入信号同时满足时，受控电路才有输出；只要有若干个输入信号同时满足时，受控电路才有输出；只要有一个或一个以上输入信号不满足，则该电路无输出。即：一个或一个以上输入信号不满足，则该电路无输出。即：J=X1 X2 Xn第二节第二节 有触点系统的设计方有触点系统的设计方法法 “逻辑或逻辑或”与触点的并联与触点的并联 “逻辑或逻辑或”C=A+B 常开触点常开触点 J=X1+X2“或或”控制的实质是：控制的实质是：若干个输入信号中，只要有一个、一个以上、甚至是全部若干个输入信号中，只要有一个、一个以上、甚至是全部输入信号满足时，受控电路就有输出；只有全部输入信号都不输入信号满足时，受控电路就有输出；只有全部输入信号都不满足时，该电路才无输出。即：满足时，该电路才无输出。即：J=X1+X2+XnX1X2J第二节第二节 有触点系统的设计方有触点系统的设计方法法“逻辑非逻辑非”与常闭触点与常闭触点 “逻辑非逻辑非”(也称反相器也称反相器)C=X1J“非非”控制的实质是：控制的实质是：使受控电路无输出，只需将常闭触点串接在该电路的总使受控电路无输出，只需将常闭触点串接在该电路的总线上。即：线上。即：J=X1 常闭触点常闭触点 J=X1第二节第二节 有触点系统的设计方有触点系统的设计方法法 设计方法与步骤设计方法与步骤 设计方法设计方法 用用“1”表示表示NO闭合闭合、NC断开断开、线圈吸合线圈吸合、电路接通电路接通等等 状态；状态；用用“0”表示表示NO断开断开、NC闭合闭合、线圈释放线圈释放、电路断开电路断开等等 状态；状态；用用“与与”、“或或”、“非非”表示器件相互间的表示器件相互间的连接关系连接关系；用用“与与-或表达式或表达式”表示任一支路的表示任一支路的控制逻辑控制逻辑；用用“与与-或表达式组或表达式组”(相互相互关联关系式关联关系式)表示表示控制系统的控制系统的 组成组成。第二节第二节 有触点系统的设计方有触点系统的设计方法法 设计步骤设计步骤 确定变量元件数量；确定变量元件数量；建立真值表或卡诺图；建立真值表或卡诺图；列写出所有元件的列写出所有元件的“与与-或或”逻辑关系式；逻辑关系式；利用逻辑函数基本公式、运算律、真值表、卡诺图利用逻辑函数基本公式、运算律、真值表、卡诺图 等简化关系式；等简化关系式；根据简化后的与根据简化后的与-或表达式，画出相应电路；或表达式，画出相应电路；对接电路，并进行检查、完善，必要时仍需再简化。对接电路，并进行检查、完善，必要时仍需再简化。第二节第二节 有触点系统的设计方法有触点系统的设计方法3.优缺点优缺点 优点优点 逻辑表达式与控制电路一一对应；逻辑表达式与控制电路一一对应；可获得优化、经济的设计方案；可获得优化、经济的设计方案；与经验设计法比较，控制更具理性、科学、严与经验设计法比较，控制更具理性、科学、严谨；谨；电路具有排他性电路具有排他性。缺点缺点 对大型或复杂系统的控制设计过程难度大；对大型或复杂系统的控制设计过程难度大；逻辑代数计算工作量随系统复杂程度而增大；逻辑代数计算工作量随系统复杂程度而增大；对设计人员素质要求较高。对设计人员素质要求较高。第二节第二节 有触点系统的设计方有触点系统的设计方法法三、信号图法三、信号图法 又称为信号流图法、工艺流程法。其依据工艺流程，列又称为信号流图法、工艺流程法。其依据工艺流程，列表反映在每一工序表反映在每一工序(步步)中，各个控制中，各个控制(执行执行)器件的得失电情况，器件的得失电情况，并依此写出变量关系式，从而完成设计。并依此写出变量关系式，从而完成设计。1.对设计者的要求对设计者的要求 熟悉和了解用户的需求；熟悉和了解用户的需求；熟悉和了解设备设施的工艺流程；熟悉和了解设备设施的工艺流程；熟悉控制用各种器件；熟悉控制用各种器件；详熟控制原理与技巧；详熟控制原理与技巧；熟悉布尔代数。熟悉布尔代数。第二节第二节 有触点系统的设计方有触点系统的设计方法法2.设计方法与步骤设计方法与步骤 建立建立“器件器件-工序工序”行列表行列表(状态表状态表)：列为工序：必须是一个循环周期列为工序：必须是一个循环周期；行为器件：必须是系统中所有器件，分区排列，每区中可行为器件：必须是系统中所有器件，分区排列，每区中可 有器件若干。有器件若干。0120工步工步器器件件执行器件区执行器件区控制器件区控制器件区信号器件区信号器件区记忆信号区记忆信号区状态区状态区第二节第二节 有触点系统的设计方有触点系统的设计方法法 用用“”表示得电；用表示得电；用“”表示失电；用细实线表示连表示失电；用细实线表示连续得电；用空格表示失电；续得电；用空格表示失电；用用“A”表示常开；用表示常开；用“A”表示常闭；表示常闭；012340KM1KM2SB1SQ2SQ1SQ2SQ1KM2KM1第二节第二节 有触点系统的设计方有触点系统的设计方法法 将系统中各器件状态绘制于图中；将系统中各器件状态绘制于图中；求出各器件逻辑表达式；求出各器件逻辑表达式；依据逻辑表达式绘制相应电路；依据逻辑表达式绘制相应电路；简化完善电路，增添必要保护、报警、显示等电路。简化完善电路，增添必要保护、报警、显示等电路。第三节第三节 有触点系统设计案例有触点系统设计案例一、设计简介一、设计简介1.设计任务设计任务 高层建筑给水系统电气控制系统设计高层建筑给水系统电气控制系统设计2.系统配置系统配置 三层以下由城市管网直接给水；三层以下由城市管网直接给水；采用水池采用水池-水泵水泵-水箱给水方式；水箱给水方式；设备按一用一备配置，单台水泵功率设备按一用一备配置，单台水泵功率17KW；3.用户要求用户要求 要求有手要求有手/自动控制、运行显示、故障报警等；自动控制、运行显示、故障报警等；运行泵发生故障时，备用泵应自动投入；运行泵发生故障时，备用泵应自动投入；为保护设备及节水应设有水位开关；为保护设备及节水应设有水位开关；水泵不得空转。水泵不得空转。第三节第三节 有触点系统设计案例有触点系统设计案例二、方案选择二、方案选择1.用户是否有其它控制要求？用户是否有其它控制要求？2.用户经济承受能力；用户经济承受能力；3.现场环境。现场环境。方案一、传统控制方式：系统由方案一、传统控制方式：系统由“继电接触控制继电接触控制+声光显示声光显示”组组 成；成；方案二、仪表控制方式：系统由方案二、仪表控制方式：系统由“自动化仪表自动化仪表+继电接触控制继电接触控制”组成；组成；方案三、智能控制方式；系统由方案三、智能控制方式；系统由“传感器传感器+智能控制器智能控制器+变频器变频器”组成；组成；第三节第三节 有触点系统设计案例有触点系统设计案例三、系统设计三、系统设计方案确定后进行。设采用方案一设计。方案确定后进行。设采用方案一设计。1.电气原理图设计电气原理图设计 主电路设计主电路设计 水泵电机单向运行电路；水泵电机单向运行电路；电机启动方式：电机启动方式：已知电机功率已知电机功率17KW，确定降压启动方案：，确定降压启动方案：“Y-”或或 “频敏变阻器频敏变阻器”降压启动。降压启动。电机制动无特殊要求，故采用惯转停车方式；电机制动无特殊要求，故采用惯转停车方式；客户无调压要求，可不考虑。客户无调压要求，可不考虑。第三节第三节 有触点系统设计案有触点系统设计案例例 辅助电路设计辅助电路设计 在确定电机启动方式之后进行。设采用在确定电机启动方式之后进行。设采用“Y-”降压启动。降压启动。确定确定“Y-”降压启动单元电路；降压启动单元电路；增加手增加手/自动混合控制；自动混合控制；增加主备互投联动电路；增加主备互投联动电路；信号显示：电源信号、启信号显示：电源信号、启/停信号、互投信号、主备转停信号、互投信号、主备转换信号、故障报警信号、水位信号、联锁联动信号；换信号、故障报警信号、水位信号、联锁联动信号；系统保护：电源保护、单台电机的启动联锁、电路的系统保护：电源保护、单台电机的启动联锁、电路的短路、过载、零短路、过载、零(失失)压、手自动切换、主备互投联锁、水池压、手自动切换、主备互投联锁、水池/水泵水泵/水箱联锁联动。水箱联锁联动。绘制电气原理草图绘制电气原理草图第三节第三节 有触点系统设计案例有触点系统设计案例L3L1L2NQF 1QF1FR1KM1KM1KMYM1 2QF2FR2KM2KM2KMYM2L312FUNL211FU高层建筑给水高层建筑给水主电路草图主电路草图第三节第三节 有触点系统设计案例有触点系统设计案例L21NQSLQSHKPLKPHKA KA1FR 2FREL1KM2KM主主备备主主备备KAKAKA1KT2KTM2#1#2SA1SA1KMy1KM2KMy2KM1KMy1KM2KMy2KM1KMy1KM2KMy2KM3KA2KA第三节第三节 有触点系统设计案例有触点系统设计案例2KA3KA1KM2KM3KA4KT1KM2KA3KT3KT4KT2KM2KA3KA5KA4KA4KA1FR5KA2FR5KA4KAL31N第三节第三节 有触点系统设计案例有触点系统设计案例 材料统计材料统计 电路介绍电路介绍(操作说明操作说明)器件介绍器件介绍 操作过程操作过程 系统联锁联动及保护系统联锁联动及保护 维护指南维护指南 注意事项注意事项本章小本章小结结v电气设计中规范、标准的意义；电气设计中规范、标准的意义；v基本设计方法基本设计方法顺序设计法的基本要领；顺序设计法的基本要领；v设计的基本原则、规则、步骤等；设计的基本原则、规则、步骤等；v电机调速的意义、应用和选择方法；电机调速的意义、应用和选择方法；v电路图的阅读分析。电路图的阅读分析。