简介《电气控制与PLC》第2章简化版PPT面向电气控制与PLC入门读者用于系统梳理电气控制线路的基础知识框架。资源为单个pptx演示文稿压缩后6.07MB便于下载后用于课堂学习或自学复习目前已有295人学习使用。PPT围绕电气控制技术与PLC两大主线清晰呈现从手动控制到自动控制、从有触点硬接线到计算机存储控制的演进路径重点讲解PLC为解决继电器—接触器控制系统局限而诞生发展以及从开关量控制扩展到模拟量控制、数据处理、PID和通信功能的升级脉络。课件还结合三相异步电动机启动控制场景介绍了刀开关、空气断路器、熔断器、接触器、热继电器和按钮开关等常用低压电器的功能与选用要点并对比直接启动与降压启动的差异。经简化后更适合快速把握章节核心配套图示与控制原理说明有助于建立从元器件到控制回路的整体认知。1. 从继电器-接触器到PLC这门课的第一块基石《电气控制与PLC》第二章的内容说白了就是整个自动化控制的地基。我在带新手时经常说一句话PLC写得再漂亮如果连接触器怎么自锁、热继电器怎么选型都没搞明白上了设备必翻车。这一章讲的就是常用电动机控制电路——从最原始的刀开关直接控制到接触器点动、自锁、顺序控制、多点控制最后把变频器和PLC串进来。它解决的问题很具体电动机怎么启动、怎么停止、怎么保护、怎么按顺序跑以及这些动作是靠哪些低压电器元件完成的。适合刚入门的电气从业者、自动化专业的学生以及那些学过PLC但没系统看过继电器控制回路的工程师。2. 低压电器选型接触器、热继电器、熔断器和按钮怎么搭才不打架2.1 刀开关、断路器、熔断器一次回路的“开关层级”三相异步电动机的直接启动控制PPT里给了三种典型方案刀开关直接控制、空气断路器控制、接触器控制。很多人一开始会混淆这三者的定位其实它们在线路里的职责完全不同。刀开关闸刀开关是最原始的接通和分断工具。合上QS电动机得电启动断开QS电动机停转。它只承担“通断”功能没有任何保护能力。所以现场用刀开关控制电机本质上就是把电机当灯泡用操作简单但安全性极差——启动时拉弧、过载时烧毁、缺相时毫无反应。空气断路器QF则把保护功能做进来了。它具备过负载、过热、电源欠压、过压保护内部的脱扣器可以在故障条件下自动分断。它的核心机械结构是搭钩和锁键合闸后搭钩钩住锁键主触点保持闭合故障时脱扣器推动搭钩脱开复位弹簧把主触点拉开。这一点和刀开关有本质区别刀开关靠人手分断断路器靠机构自动分断。熔断器FU是短路保护的专职元件串联在电路中利用电流热效应熔断自身来切断电路。它的特点是结构简单、价格低廉、动作速度快适合做短路保护但做不了过载保护——因为过载电流不一定能熔断熔体。实际选型时我的习惯是一次回路用断路器做主开关接触器做频繁操作熔断器做短路后备保护热继电器做过载保护。这四者不是互相替代的关系而是配合关系。2.2 接触器和热继电器谁负责通断谁负责过载接触器是整个继电器-接触器控制系统的核心执行元件。它的结构分三大块电磁系统线圈铁芯、触点系统主触点和辅助触点、灭弧装置。线圈得电时产生电磁吸力吸合铁芯带动触点动作线圈断电时复位弹簧把触点拉回原位。这里有一个关键的认知点接触器主触点承载电动机的工作电流辅助触点用于控制回路信号传递。主触点容量大、有灭弧罩辅助触点容量小只能接控制信号不能接过载电流。热继电器FR则是专门为电动机过载保护设计的。它利用电流热效应原理双金属片受热弯曲当热量累积到一定程度时推动触点断开。注意一点热继电器有反时限特性——过载电流越大动作时间越短过载倍数小动作时间就长。这意味着它不能替代熔断器做短路保护因为短路电流来得太猛双金属片来不及响应等它动作电机和线路可能已经烧了。PPT里专门提醒了一句话熔断器和热继电器都是利用电流热效应原理做保护但动作原理不同用途不同不能混淆。这是我特别想强调的——现场最常见的错误就是用一个断路器当总开关连热继电器都不装觉得“反正断路器有过载保护”。但如果断路器选的是电动机保护型还好如果是配电型断路器它按线路过载标准整定电机的过载保护阈值可能对不上。2.3 按钮的动合动断控制回路的信号入口按钮开关是人与控制电路之间的接口。它的核心概念是动合触点常开NO和动断触点常闭NC。启动按钮用的是动合触点——按下时闭合松开时断开。停止按钮用的是动断触点——平时保持闭合按下时断开。这个区分看起来简单但接线时很多人会栽跟头如果你把停止按钮接到了动合触点上按下去线圈反而得电松手后又停了完全反逻辑。PPT强调了颜色和符号的规范性红色按钮一定是停止绿色按钮是启动不能乱用。这个规矩在国标里有明确要求但我在现场见过不少自己改的按钮盒颜色涂得乱七八糟操作时全靠猜这种习惯极其危险。另外按钮触点分为开启式和防护式。开启式适合安装在控制柜面板上防护式适合现场操作柱。选型时还要看触点数——常见的有1NO、1NC、1NO1NC等组合。比如做自锁控制启动按钮至少需要1NO停止按钮至少需要1NC做多点控制则要按控制点位数选触点对数。2.4 元器件对照表与选型参数速查下面这张表是我整理的低压电器使用对照基本覆盖了这一章涉及的所有元件。新手画电路图的时候建议先按这个表捋一遍每个元件的位置和作用不容易漏线。元件图形符号文字符号主要功能安装位置常见选型参数刀开关闸刀符号QS手动通断电源主回路额定电流≥电机额定电流1.5倍空气断路器断路器符号QF过载、欠压、过压保护主回路额定电流按电机额定电流1.2~1.5倍熔断器熔体符号FU短路保护主回路串接额定电流为电机额定电流的1.5~2.5倍接触器线圈触点组KM频繁通断主回路主回路控制回路主触点额定电流≥电机额定电流1.5倍线圈电压按控制回路选热继电器热元件FR过载保护主回路串接整定电流电机额定电流可调范围0.9~1.1倍按钮动合/动断触点SB发出控制指令控制回路触点额定电压/电流与线圈匹配3. 直接启动电路自锁、失压保护和欠压保护是怎么长出来的3.1 有自锁和没有自锁差别在哪先看最简单的接触器控制单向运转电路这是第二章的重点中的重点。电路由主回路和控制回路两部分组成。主回路里电源经过刀开关QS、熔断器FU、接触器主触点KM、热继电器热元件FR接到电动机M。控制回路里停止按钮SB1动断触点、启动按钮SB2动合触点、接触器线圈KM、热继电器动断触点FR串联成一条回路。按下SB2线圈KM得电主触点闭合电动机启动。同时KM的辅助动合触点也闭合。关键操作在这里当SB2松开时线圈KM的供电可以通过辅助触点继续维持这个辅助触点并联在SB2两端就是所谓的“自锁触点”或“自保持触点”。如果没有自锁触点这个电路就是点动——按下启动、松开停止只能做调试用。有了自锁一次按下就能保持运行直到按下停止按钮SB1切断线圈供电。所以自锁的本质是用接触器自身的辅助触点“顶替”启动按钮的角色。3.2 控制原理和电流路径拆解完整的单向运转电路动作过程是这样的合上电源开关QS主回路和控制回路同时带电。按下启动按钮SB2控制回路电流路径为电源L1 → 停止按钮SB1动断触点 → 启动按钮SB2已按下闭合→ 接触器线圈KM → 热继电器FR动断触点 → 电源L2。线圈得电铁芯吸合。接触器主触点KM闭合电动机M得电启动运转。与此同时KM辅助动合触点闭合。此时松开SB2电流改走KM自锁触点线圈继续得电。按下停止按钮SB1其动断触点断开控制回路断电接触器释放主触点断开电动机停止。松开SB1后SB1闭合但由于自锁触点已经断开线圈不会自己重新得电——这就是“失压保护”的意义所在。失压保护用通俗的话说就是运行中突然停电接触器自动释放恢复供电后即使电源回来了电动机也不会自己重新启动必须由操作员再次按下启动按钮。这个功能由接触器本身的结构天然实现——因为自锁触点和线圈在同一电气回路里线圈失电自锁同步解除。欠压保护则是另一种情况当电源电压低于额定电压的85%时接触器线圈产生的电磁吸力不足以克服复位弹簧的弹力接触器同样会释放切断电动机电源。这保护的是电动机——电压过低时如果强行运行电流会增大绕组会发热甚至烧毁。在接线时我一般会强调一点控制回路的电源应该从主回路熔断器的下端引出而不是直接从母排引。这样主回路发生短路时熔断器熔断控制回路也同时失电整个设备能安全停下来。3.3 完整接线表和动作顺序步骤操作控制回路状态主回路状态电动机状态1合上QSSB1闭合待命SB2断开主触点KM断开停止2按下SB2KM线圈得电KM主触点闭合启动3松开SB2KM自锁触点保持线圈供电KM主触点保持闭合持续运转4按下SB1KM线圈失电KM主触点断开停止5松开SB1自锁触点已断开KM不会重新吸合KM主触点保持断开保持停止4. 顺序控制与多点控制把“先启后停”写成硬接线逻辑4.1 三个顺序控制电路的区别顺序控制解决的是“谁先启动谁后启动”的问题。PPT里给了三种方案主电路实现顺序控制和两种控制电路实现顺序控制。主电路实现顺序控制的思路非常直接电动机M2的主电路接在M1控制接触器KM1的主触点后面。KM1不闭合M2就没有电源物理上保证了“M1必须先启动、M2才能运行”的次序。这种做法的优点是不需要额外的控制回路逻辑缺点是M2的启停完全依赖KM1——KM1一释放M2立刻断电哪怕它的工艺状态还不能停。控制电路实现顺序控制则灵活得多。图(a)是M1、M2顺序启动、同时停止KM1线圈回路里串接停止按钮SB1KM2线圈回路里串接SB1和KM1的辅助动合触点。启动时先按启动按钮SBF1KM1得电自锁再按SBF2KM2得电并自锁停止时按SB1两个线圈同时断电。图(b)是顺序启动、分别停止两个线圈的停止按钮各自独立但KM2线圈的启动回路仍串着KM1的辅助动合触点。意味着不管M2怎么停M1依然是先启动的先决条件。图(c)是顺序启动、M2先停、M1后停KM2的停止按钮独立KM1的停止回路里串接了KM2的辅助动合触点。也就是说M1想停下来必须先让M2先停否则按SB1无效。这种逻辑常用于某些要求后级设备先卸荷、前级设备才能停机的工艺中。在做这类电路时有一个接线细节值得注意KM1的辅助动合触点接入KM2线圈回路触点编号和位置要提前规划好。如果辅助触点不够用就需要加中间继电器扩展不要强行串接两个设备的同一个触点编号容易在接线时搞混。4.2 多点控制的并联启动和串联停止多点控制也叫异地控制解决的是“两台以上操作位控制一台设备”的需求。原理只有两句话启动按钮并联停止按钮串联。以两地控制为例停止按钮SB1装在甲地SB2装在乙地两个按钮的动断触点串联在控制回路里。任何一个停止按钮被按下控制回路都会断开设备停止。启动按钮SBF1和SBF2则是动合触点并联在回路里。任何一个按下线圈都能得电启动。只要有一个启动按钮闭合并且某个自锁触点保持回路就维持导通。这里有一个容易忽略的坑自锁触点必须和所有启动按钮并联后的这一组并联在一起不能只并联在其中某一个启动按钮两端。否则会出现“在甲地启动后能在乙地正常停止但在乙地启动后甲地按启动按钮反而把接触器线圈短路”的问题。严格的说法是接触器KM的自锁触点应该并联在“整组并联启动按钮”的两端而不是某个单独按钮的两端。多点控制接线时的参数设定按停止按钮的额定电流选择考虑到控制回路一般只有几十到两百毫安绝大多数按钮都能胜任。但要注意的是如果控制点位数超过4个串联的停止按钮动断触点数量增多回路可靠性下降——触点越多失效概率越高。此时建议改用中间断电器或者直接上PLC而不是无限串联。5. 常见问题与排查从触点粘连到按钮漏接5.1 现象按下启动按钮接触器完全不吸合原因最多的一类控制回路断线或者线圈没有得电。具体排查方向有三个停止按钮动断触点是否处于闭合状态——很多新手接线时把停止按钮接到了动合触点常态下就是断开的线圈自然永远得不了电热继电器是否动作后没复位——FR动断触点断开后必须手动复位控制回路电源是否引对——检查QS下端的控制电源有没有送到SB1的输入端。解决用万用表电阻档从线圈两端往回测分段确认哪一段不通。重点怀疑停止按钮的接线端子和热继电器复位状态。热继电器动作后能看到明显的指示弹片拨回“复位”位再测通断。5.2 现象松开启动按钮接触器立即释放电机停了这是典型的“自锁没接”或“自锁接错”。原因无非两种一是辅助触点没接——KM辅助动合触点根本没并联到启动按钮两端二是辅助触点选错了——误用了辅助动断触点结果是线圈一得电动断触点就断开回路自己切断了自己。解决打开接触器确认辅助触点模块的常开常闭标识。用万用表蜂鸣档线圈没得电时测到的常开触点应该是断开的。接好后再做一次按下启动、松开按钮的完整测试。5.3 现象电机运行一段时间后跳闸但工人说“电机没坏”原因热继电器整定电流设置不当。常见的错误是把整定电流按接触器额定电流调比如额定40A的接触器配30A的热继电器结果电机额定电流才20A实际运行25A就把热继电器跳了。还有一种情况是热继电器选了不带断相保护的型号而电机实际发生了单相运行电流并没有大到双金属片动作的程度但电机已经过载发热。解决按电动机铭牌上的额定电流设置热继电器的整定值一般整定到电机额定电流的0.95~1.05倍。如果现场电流波动明显也可以在1.0~1.1倍之间调。如果热继电器在平常负载下频繁误动优先怀疑选型偏小而不是盲目把整定值调大——整定值调上去以后过载保护就形同虚设了。5.4 现象顺序控制中M2没启动M1之前就自己转了原因KM1辅助动合触点没串进KM2线圈回路或者串了但用了接触器上另一个未被供电的辅助触点编号。最常见的情况是接线时看了图纸但实际接触器辅助触点编号和图纸不一致接错了位置。解决断电后用万用表电阻档一头接KM2线圈进线端另一头接KM1辅助触点输出端手动按压KM1触点机构模拟吸合看通断是否正常。测通了再通电测试。5.5 现象按停止按钮后接触器有释放声音但电机还在转原因接触器主触点发生了粘连。灭弧不良或频繁带载分断会导致触点烧结主触点分不开。这种故障如果继续使用电机可能会在停机状态仍然带电运行属于严重安全隐患。解决立即断电拆开接触器检查主触点表面。轻微烧结可用细锉修平严重烧蚀直接更换接触器。平时控制频繁启停的场合接触器的灭弧装置要定期检查容量选择上建议留足余量。6. 从硬接线到PLC梯形图把自锁、互锁、顺序启动翻译成程序6.1 自锁的梯形图长什么样学完这一章最大的进阶就是把继电器控制电路翻译成PLC梯形图。核心思路是一个萝卜一个坑按钮对应输入点X或I接触器线圈对应输出点Y或Q自锁触点对应程序里的“线圈并联自身触点”。用三菱风格的指令写一个自锁程序// 启动按钮X0停止按钮X1输出Y0控制接触器KM LD X0 // 读取启动按钮按下时X0为ON OR Y0 // 或者Y0自身为ON形成自锁 ANI X1 // 并且停止按钮X1未按下X1为常闭输入按下为OFF OUT Y0 // 输出到接触器线圈转换逻辑是X0按下→Y0得电→Y0触点闭合实现自锁→X1按下→回路断开→Y0失去自锁和输入双条件→输出断开。这和在硬接线里接触器KM辅助触点并联启动按钮的逻辑完全一致。这里有一个细节要注意PLC里停止按钮的输入信号如果硬件接的是动断触点那么程序里应该用常开指令读——因为PLC读的是0/1动断触点正常时输入点有信号按下时反而消失所以程序的逻辑要反过来。6.2 顺序控制的梯形图要点顺序控制程序就是比自锁多一个条件// M1先启动M2才能启动M2先停止M1才能停止 LD X0 // M1启动按钮 OR Y1 // M1自锁 ANI X1 // M1停止按钮常闭输入 ANI Y2 // M2未运行是M1停止的先决条件之一 OUT Y1 // M1输出 LD X2 // M2启动按钮 OR Y2 // M2自锁 ANI X3 // M2停止按钮 AND Y1 // 关键条件M1已运行 OUT Y2 // M2输出这个程序实现了和第三节图(c)类似的效果——M2启动前提是M1已在运行M1停止前提是M2已先停止因为M1的停止回路串入了M2辅助触点的动断条件。实际项目里还可以直接用步进指令STL来写思路是一样的只是结构更清晰。6.3 硬接线基本功决定了PLC编程的上限我见过不少只会写PLC、没摸过接触器的人画梯形图时漏自锁或者把互锁条件写反根本原因就是脑子里没有“电流走线”的画面。而《电气控制与PLC》第二章里这些看似简单的控制电路恰恰是训练这种画面感最好的素材。建议你把手上的实物设备或仿真软件打开先把刀开关控制、断路器控制、接触器自锁、顺序控制、多点控制这五个电路各接一遍再对照PLC梯形图做仿真。不用追求多高级能跑通自锁和顺序控制对后续学PLC编程就是很扎实的底子了。有一说一我自己也是在前辈指导下把这些电路亲手接了一遍、翻了几次车之后才算真正理解“自锁”和“互锁”意味着什么。从那以后我每次做项目只要涉及到电动机启停逻辑都会强制自己先画一遍继电器控制原理图再动手写PLC程序。这个方法一直用到现在希望帮到你。本文还有配套的精品资源点击获取