簡介《電氣控制與PLC》第2章簡化版PPT面向電氣控制與PLC入門讀者用于系統(tǒng)梳理電氣控制線路的基礎知識框架。資源為單個pptx演示文稿壓縮后6.07MB便于下載后用于課堂學習或自學復習目前已有295人學習使用。PPT圍繞電氣控制技術與PLC兩大主線清晰呈現(xiàn)從手動控制到自動控制、從有觸點硬接線到計算機存儲控制的演進路徑重點講解PLC為解決繼電器—接觸器控制系統(tǒng)局限而誕生發(fā)展以及從開關量控制擴展到模擬量控制、數(shù)據(jù)處理、PID和通信功能的升級脈絡。課件還結合三相異步電動機啟動控制場景介紹了刀開關、空氣斷路器、熔斷器、接觸器、熱繼電器和按鈕開關等常用低壓電器的功能與選用要點并對比直接啟動與降壓啟動的差異。經簡化后更適合快速把握章節(jié)核心配套圖示與控制原理說明有助于建立從元器件到控制回路的整體認知。1. 從繼電器-接觸器到PLC這門課的第一塊基石《電氣控制與PLC》第二章的內容說白了就是整個自動化控制的地基。我在帶新手時經常說一句話PLC寫得再漂亮如果連接觸器怎么自鎖、熱繼電器怎么選型都沒搞明白上了設備必翻車。這一章講的就是常用電動機控制電路——從最原始的刀開關直接控制到接觸器點動、自鎖、順序控制、多點控制最后把變頻器和PLC串進來。它解決的問題很具體電動機怎么啟動、怎么停止、怎么保護、怎么按順序跑以及這些動作是靠哪些低壓電器元件完成的。適合剛入門的電氣從業(yè)者、自動化專業(yè)的學生以及那些學過PLC但沒系統(tǒng)看過繼電器控制回路的工程師。2. 低壓電器選型接觸器、熱繼電器、熔斷器和按鈕怎么搭才不打架2.1 刀開關、斷路器、熔斷器一次回路的“開關層級”三相異步電動機的直接啟動控制PPT里給了三種典型方案刀開關直接控制、空氣斷路器控制、接觸器控制。很多人一開始會混淆這三者的定位其實它們在線路里的職責完全不同。刀開關閘刀開關是最原始的接通和分斷工具。合上QS電動機得電啟動斷開QS電動機停轉。它只承擔“通斷”功能沒有任何保護能力。所以現(xiàn)場用刀開關控制電機本質上就是把電機當燈泡用操作簡單但安全性極差——啟動時拉弧、過載時燒毀、缺相時毫無反應?？諝鈹嗦菲鱍F則把保護功能做進來了。它具備過負載、過熱、電源欠壓、過壓保護內部的脫扣器可以在故障條件下自動分斷。它的核心機械結構是搭鉤和鎖鍵合閘后搭鉤鉤住鎖鍵主觸點保持閉合故障時脫扣器推動搭鉤脫開復位彈簧把主觸點拉開。這一點和刀開關有本質區(qū)別刀開關靠人手分斷斷路器靠機構自動分斷。熔斷器FU是短路保護的專職元件串聯(lián)在電路中利用電流熱效應熔斷自身來切斷電路。它的特點是結構簡單、價格低廉、動作速度快適合做短路保護但做不了過載保護——因為過載電流不一定能熔斷熔體。實際選型時我的習慣是一次回路用斷路器做主開關接觸器做頻繁操作熔斷器做短路后備保護熱繼電器做過載保護。這四者不是互相替代的關系而是配合關系。2.2 接觸器和熱繼電器誰負責通斷誰負責過載接觸器是整個繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的核心執(zhí)行元件。它的結構分三大塊電磁系統(tǒng)線圈鐵芯、觸點系統(tǒng)主觸點和輔助觸點、滅弧裝置。線圈得電時產生電磁吸力吸合鐵芯帶動觸點動作線圈斷電時復位彈簧把觸點拉回原位。這里有一個關鍵的認知點接觸器主觸點承載電動機的工作電流輔助觸點用于控制回路信號傳遞。主觸點容量大、有滅弧罩輔助觸點容量小只能接控制信號不能接過載電流。熱繼電器FR則是專門為電動機過載保護設計的。它利用電流熱效應原理雙金屬片受熱彎曲當熱量累積到一定程度時推動觸點斷開。注意一點熱繼電器有反時限特性——過載電流越大動作時間越短過載倍數(shù)小動作時間就長。這意味著它不能替代熔斷器做短路保護因為短路電流來得太猛雙金屬片來不及響應等它動作電機和線路可能已經燒了。PPT里專門提醒了一句話熔斷器和熱繼電器都是利用電流熱效應原理做保護但動作原理不同用途不同不能混淆。這是我特別想強調的——現(xiàn)場最常見的錯誤就是用一個斷路器當總開關連熱繼電器都不裝覺得“反正斷路器有過載保護”。但如果斷路器選的是電動機保護型還好如果是配電型斷路器它按線路過載標準整定電機的過載保護閾值可能對不上。2.3 按鈕的動合動斷控制回路的信號入口按鈕開關是人與控制電路之間的接口。它的核心概念是動合觸點常開NO和動斷觸點常閉NC。啟動按鈕用的是動合觸點——按下時閉合松開時斷開。停止按鈕用的是動斷觸點——平時保持閉合按下時斷開。這個區(qū)分看起來簡單但接線時很多人會栽跟頭如果你把停止按鈕接到了動合觸點上按下去線圈反而得電松手后又停了完全反邏輯。PPT強調了顏色和符號的規(guī)范性紅色按鈕一定是停止綠色按鈕是啟動不能亂用。這個規(guī)矩在國標里有明確要求但我在現(xiàn)場見過不少自己改的按鈕盒顏色涂得亂七八糟操作時全靠猜這種習慣極其危險。另外按鈕觸點分為開啟式和防護式。開啟式適合安裝在控制柜面板上防護式適合現(xiàn)場操作柱。選型時還要看觸點數(shù)——常見的有1NO、1NC、1NO1NC等組合。比如做自鎖控制啟動按鈕至少需要1NO停止按鈕至少需要1NC做多點控制則要按控制點位數(shù)選觸點對數(shù)。2.4 元器件對照表與選型參數(shù)速查下面這張表是我整理的低壓電器使用對照基本覆蓋了這一章涉及的所有元件。新手畫電路圖的時候建議先按這個表捋一遍每個元件的位置和作用不容易漏線。元件圖形符號文字符號主要功能安裝位置常見選型參數(shù)刀開關閘刀符號QS手動通斷電源主回路額定電流≥電機額定電流1.5倍空氣斷路器斷路器符號QF過載、欠壓、過壓保護主回路額定電流按電機額定電流1.2~1.5倍熔斷器熔體符號FU短路保護主回路串接額定電流為電機額定電流的1.5~2.5倍接觸器線圈觸點組KM頻繁通斷主回路主回路控制回路主觸點額定電流≥電機額定電流1.5倍線圈電壓按控制回路選熱繼電器熱元件FR過載保護主回路串接整定電流電機額定電流可調范圍0.9~1.1倍按鈕動合/動斷觸點SB發(fā)出控制指令控制回路觸點額定電壓/電流與線圈匹配3. 直接啟動電路自鎖、失壓保護和欠壓保護是怎么長出來的3.1 有自鎖和沒有自鎖差別在哪先看最簡單的接觸器控制單向運轉電路這是第二章的重點中的重點。電路由主回路和控制回路兩部分組成。主回路里電源經過刀開關QS、熔斷器FU、接觸器主觸點KM、熱繼電器熱元件FR接到電動機M。控制回路里停止按鈕SB1動斷觸點、啟動按鈕SB2動合觸點、接觸器線圈KM、熱繼電器動斷觸點FR串聯(lián)成一條回路。按下SB2線圈KM得電主觸點閉合電動機啟動。同時KM的輔助動合觸點也閉合。關鍵操作在這里當SB2松開時線圈KM的供電可以通過輔助觸點繼續(xù)維持這個輔助觸點并聯(lián)在SB2兩端就是所謂的“自鎖觸點”或“自保持觸點”。如果沒有自鎖觸點這個電路就是點動——按下啟動、松開停止只能做調試用。有了自鎖一次按下就能保持運行直到按下停止按鈕SB1切斷線圈供電。所以自鎖的本質是用接觸器自身的輔助觸點“頂替”啟動按鈕的角色。3.2 控制原理和電流路徑拆解完整的單向運轉電路動作過程是這樣的合上電源開關QS主回路和控制回路同時帶電。按下啟動按鈕SB2控制回路電流路徑為電源L1 → 停止按鈕SB1動斷觸點 → 啟動按鈕SB2已按下閉合→ 接觸器線圈KM → 熱繼電器FR動斷觸點 → 電源L2。線圈得電鐵芯吸合。接觸器主觸點KM閉合電動機M得電啟動運轉。與此同時KM輔助動合觸點閉合。此時松開SB2電流改走KM自鎖觸點線圈繼續(xù)得電。按下停止按鈕SB1其動斷觸點斷開控制回路斷電接觸器釋放主觸點斷開電動機停止。松開SB1后SB1閉合但由于自鎖觸點已經斷開線圈不會自己重新得電——這就是“失壓保護”的意義所在。失壓保護用通俗的話說就是運行中突然停電接觸器自動釋放恢復供電后即使電源回來了電動機也不會自己重新啟動必須由操作員再次按下啟動按鈕。這個功能由接觸器本身的結構天然實現(xiàn)——因為自鎖觸點和線圈在同一電氣回路里線圈失電自鎖同步解除。欠壓保護則是另一種情況當電源電壓低于額定電壓的85%時接觸器線圈產生的電磁吸力不足以克服復位彈簧的彈力接觸器同樣會釋放切斷電動機電源。這保護的是電動機——電壓過低時如果強行運行電流會增大繞組會發(fā)熱甚至燒毀。在接線時我一般會強調一點控制回路的電源應該從主回路熔斷器的下端引出而不是直接從母排引。這樣主回路發(fā)生短路時熔斷器熔斷控制回路也同時失電整個設備能安全停下來。3.3 完整接線表和動作順序步驟操作控制回路狀態(tài)主回路狀態(tài)電動機狀態(tài)1合上QSSB1閉合待命SB2斷開主觸點KM斷開停止2按下SB2KM線圈得電KM主觸點閉合啟動3松開SB2KM自鎖觸點保持線圈供電KM主觸點保持閉合持續(xù)運轉4按下SB1KM線圈失電KM主觸點斷開停止5松開SB1自鎖觸點已斷開KM不會重新吸合KM主觸點保持斷開保持停止4. 順序控制與多點控制把“先啟后?！睂懗捎步泳€邏輯4.1 三個順序控制電路的區(qū)別順序控制解決的是“誰先啟動誰后啟動”的問題。PPT里給了三種方案主電路實現(xiàn)順序控制和兩種控制電路實現(xiàn)順序控制。主電路實現(xiàn)順序控制的思路非常直接電動機M2的主電路接在M1控制接觸器KM1的主觸點后面。KM1不閉合M2就沒有電源物理上保證了“M1必須先啟動、M2才能運行”的次序。這種做法的優(yōu)點是不需要額外的控制回路邏輯缺點是M2的啟停完全依賴KM1——KM1一釋放M2立刻斷電哪怕它的工藝狀態(tài)還不能停?？刂齐娐穼崿F(xiàn)順序控制則靈活得多。圖(a)是M1、M2順序啟動、同時停止KM1線圈回路里串接停止按鈕SB1KM2線圈回路里串接SB1和KM1的輔助動合觸點。啟動時先按啟動按鈕SBF1KM1得電自鎖再按SBF2KM2得電并自鎖停止時按SB1兩個線圈同時斷電。圖(b)是順序啟動、分別停止兩個線圈的停止按鈕各自獨立但KM2線圈的啟動回路仍串著KM1的輔助動合觸點。意味著不管M2怎么停M1依然是先啟動的先決條件。圖(c)是順序啟動、M2先停、M1后停KM2的停止按鈕獨立KM1的停止回路里串接了KM2的輔助動合觸點。也就是說M1想停下來必須先讓M2先停否則按SB1無效。這種邏輯常用于某些要求后級設備先卸荷、前級設備才能停機的工藝中。在做這類電路時有一個接線細節(jié)值得注意KM1的輔助動合觸點接入KM2線圈回路觸點編號和位置要提前規(guī)劃好。如果輔助觸點不夠用就需要加中間繼電器擴展不要強行串接兩個設備的同一個觸點編號容易在接線時搞混。4.2 多點控制的并聯(lián)啟動和串聯(lián)停止多點控制也叫異地控制解決的是“兩臺以上操作位控制一臺設備”的需求。原理只有兩句話啟動按鈕并聯(lián)停止按鈕串聯(lián)。以兩地控制為例停止按鈕SB1裝在甲地SB2裝在乙地兩個按鈕的動斷觸點串聯(lián)在控制回路里。任何一個停止按鈕被按下控制回路都會斷開設備停止。啟動按鈕SBF1和SBF2則是動合觸點并聯(lián)在回路里。任何一個按下線圈都能得電啟動。只要有一個啟動按鈕閉合并且某個自鎖觸點保持回路就維持導通。這里有一個容易忽略的坑自鎖觸點必須和所有啟動按鈕并聯(lián)后的這一組并聯(lián)在一起不能只并聯(lián)在其中某一個啟動按鈕兩端。否則會出現(xiàn)“在甲地啟動后能在乙地正常停止但在乙地啟動后甲地按啟動按鈕反而把接觸器線圈短路”的問題。嚴格的說法是接觸器KM的自鎖觸點應該并聯(lián)在“整組并聯(lián)啟動按鈕”的兩端而不是某個單獨按鈕的兩端。多點控制接線時的參數(shù)設定按停止按鈕的額定電流選擇考慮到控制回路一般只有幾十到兩百毫安絕大多數(shù)按鈕都能勝任。但要注意的是如果控制點位數(shù)超過4個串聯(lián)的停止按鈕動斷觸點數(shù)量增多回路可靠性下降——觸點越多失效概率越高。此時建議改用中間斷電器或者直接上PLC而不是無限串聯(lián)。5. 常見問題與排查從觸點粘連到按鈕漏接5.1 現(xiàn)象按下啟動按鈕接觸器完全不吸合原因最多的一類控制回路斷線或者線圈沒有得電。具體排查方向有三個停止按鈕動斷觸點是否處于閉合狀態(tài)——很多新手接線時把停止按鈕接到了動合觸點常態(tài)下就是斷開的線圈自然永遠得不了電熱繼電器是否動作后沒復位——FR動斷觸點斷開后必須手動復位控制回路電源是否引對——檢查QS下端的控制電源有沒有送到SB1的輸入端。解決用萬用表電阻檔從線圈兩端往回測分段確認哪一段不通。重點懷疑停止按鈕的接線端子和熱繼電器復位狀態(tài)。熱繼電器動作后能看到明顯的指示彈片撥回“復位”位再測通斷。5.2 現(xiàn)象松開啟動按鈕接觸器立即釋放電機停了這是典型的“自鎖沒接”或“自鎖接錯”。原因無非兩種一是輔助觸點沒接——KM輔助動合觸點根本沒并聯(lián)到啟動按鈕兩端二是輔助觸點選錯了——誤用了輔助動斷觸點結果是線圈一得電動斷觸點就斷開回路自己切斷了自己。解決打開接觸器確認輔助觸點模塊的常開常閉標識。用萬用表蜂鳴檔線圈沒得電時測到的常開觸點應該是斷開的。接好后再做一次按下啟動、松開按鈕的完整測試。5.3 現(xiàn)象電機運行一段時間后跳閘但工人說“電機沒壞”原因熱繼電器整定電流設置不當。常見的錯誤是把整定電流按接觸器額定電流調比如額定40A的接觸器配30A的熱繼電器結果電機額定電流才20A實際運行25A就把熱繼電器跳了。還有一種情況是熱繼電器選了不帶斷相保護的型號而電機實際發(fā)生了單相運行電流并沒有大到雙金屬片動作的程度但電機已經過載發(fā)熱。解決按電動機銘牌上的額定電流設置熱繼電器的整定值一般整定到電機額定電流的0.95~1.05倍。如果現(xiàn)場電流波動明顯也可以在1.0~1.1倍之間調。如果熱繼電器在平常負載下頻繁誤動優(yōu)先懷疑選型偏小而不是盲目把整定值調大——整定值調上去以后過載保護就形同虛設了。5.4 現(xiàn)象順序控制中M2沒啟動M1之前就自己轉了原因KM1輔助動合觸點沒串進KM2線圈回路或者串了但用了接觸器上另一個未被供電的輔助觸點編號。最常見的情況是接線時看了圖紙但實際接觸器輔助觸點編號和圖紙不一致接錯了位置。解決斷電后用萬用表電阻檔一頭接KM2線圈進線端另一頭接KM1輔助觸點輸出端手動按壓KM1觸點機構模擬吸合看通斷是否正常。測通了再通電測試。5.5 現(xiàn)象按停止按鈕后接觸器有釋放聲音但電機還在轉原因接觸器主觸點發(fā)生了粘連。滅弧不良或頻繁帶載分斷會導致觸點燒結主觸點分不開。這種故障如果繼續(xù)使用電機可能會在停機狀態(tài)仍然帶電運行屬于嚴重安全隱患。解決立即斷電拆開接觸器檢查主觸點表面。輕微燒結可用細銼修平嚴重燒蝕直接更換接觸器。平時控制頻繁啟停的場合接觸器的滅弧裝置要定期檢查容量選擇上建議留足余量。6. 從硬接線到PLC梯形圖把自鎖、互鎖、順序啟動翻譯成程序6.1 自鎖的梯形圖長什么樣學完這一章最大的進階就是把繼電器控制電路翻譯成PLC梯形圖。核心思路是一個蘿卜一個坑按鈕對應輸入點X或I接觸器線圈對應輸出點Y或Q自鎖觸點對應程序里的“線圈并聯(lián)自身觸點”。用三菱風格的指令寫一個自鎖程序// 啟動按鈕X0停止按鈕X1輸出Y0控制接觸器KM LD X0 // 讀取啟動按鈕按下時X0為ON OR Y0 // 或者Y0自身為ON形成自鎖 ANI X1 // 并且停止按鈕X1未按下X1為常閉輸入按下為OFF OUT Y0 // 輸出到接觸器線圈轉換邏輯是X0按下→Y0得電→Y0觸點閉合實現(xiàn)自鎖→X1按下→回路斷開→Y0失去自鎖和輸入雙條件→輸出斷開。這和在硬接線里接觸器KM輔助觸點并聯(lián)啟動按鈕的邏輯完全一致。這里有一個細節(jié)要注意PLC里停止按鈕的輸入信號如果硬件接的是動斷觸點那么程序里應該用常開指令讀——因為PLC讀的是0/1動斷觸點正常時輸入點有信號按下時反而消失所以程序的邏輯要反過來。6.2 順序控制的梯形圖要點順序控制程序就是比自鎖多一個條件// M1先啟動M2才能啟動M2先停止M1才能停止 LD X0 // M1啟動按鈕 OR Y1 // M1自鎖 ANI X1 // M1停止按鈕常閉輸入 ANI Y2 // M2未運行是M1停止的先決條件之一 OUT Y1 // M1輸出 LD X2 // M2啟動按鈕 OR Y2 // M2自鎖 ANI X3 // M2停止按鈕 AND Y1 // 關鍵條件M1已運行 OUT Y2 // M2輸出這個程序實現(xiàn)了和第三節(jié)圖(c)類似的效果——M2啟動前提是M1已在運行M1停止前提是M2已先停止因為M1的停止回路串入了M2輔助觸點的動斷條件。實際項目里還可以直接用步進指令STL來寫思路是一樣的只是結構更清晰。6.3 硬接線基本功決定了PLC編程的上限我見過不少只會寫PLC、沒摸過接觸器的人畫梯形圖時漏自鎖或者把互鎖條件寫反根本原因就是腦子里沒有“電流走線”的畫面。而《電氣控制與PLC》第二章里這些看似簡單的控制電路恰恰是訓練這種畫面感最好的素材。建議你把手上的實物設備或仿真軟件打開先把刀開關控制、斷路器控制、接觸器自鎖、順序控制、多點控制這五個電路各接一遍再對照PLC梯形圖做仿真。不用追求多高級能跑通自鎖和順序控制對后續(xù)學PLC編程就是很扎實的底子了。有一說一我自己也是在前輩指導下把這些電路親手接了一遍、翻了幾次車之后才算真正理解“自鎖”和“互鎖”意味著什么。從那以后我每次做項目只要涉及到電動機啟停邏輯都會強制自己先畫一遍繼電器控制原理圖再動手寫PLC程序。這個方法一直用到現(xiàn)在希望幫到你。本文還有配套的精品資源點擊獲取