自动化电器元件培训课件

自动化电器元件培训课件第一章自动化电器元件基础概述自动化电器元件的重要性工业自动化的核心组成部分提升生产效率与安全保障的关键自动化电器元件是现代工业自动化系统的神经中枢，负责信号传递、逻辑控制和能量转换没有这些关键元件，工业自动化将无法实现它们确保生产过程中各个环节的协调运行，是工业和智能制

4.0造的物质基础电气基础知识回顾电压、电流、功率的基本概念欧姆定律及其实际应用•电压U电路中两点间的电位差，单位伏特V欧姆定律I=U/R，其中R为电阻，单位欧姆Ω电流导体中电荷流动的速率，单位安培•I A•功率P电路中能量转换率，单位瓦特W实际应用示例功率计算（直流电路）•P=U×I计算线路电流以选择合适的导线规格••三相功率P=√3×U×I×cosφ（交流电路）计算熔断器和断路器的额定值•分析电路故障时的电流异常•常用电气元件分类开关类元件检测类元件继电器光电传感器••接触器接近开关••断路器温度传感器••按钮开关压力传感器••执行类元件控制类元件•电机•PLC电磁阀变频器••气缸伺服驱动••加热器触摸屏••电气元件实物图合集上图展示了自动化系统中常见的多种电气元件，包括各型号继电器与接触器•不同规格的断路器•多样化的传感器元件•控制模块与单元•PLC I/O按钮、指示灯和开关•端子排与接线附件•第二章电气元件识别与功能详解继电器与接触器工作原理与区别典型型号及应用场景继电器和接触器都基于电磁感应原理工作，但存在明显区别小型继电器HH54P、MY4NJ-用于PLC输出扩展、信号转换中型继电器JZC-22F-用于电机控制、照明控制继电器小电流控制大电流，触点数量多，适合控制电路大型接触器CJX

2、LC1-用于电机启停、配电系统接触器专为大功率负载设计，具有灭弧装置，适合频繁通断大电流内部结构线圈通电产生磁场，吸引衔铁动作，带动触点接通或断开电路断路器与保护元件过载保护机制短路保护机制利用双金属片热效应，当电流超过额定值一定时间后，双金属片受热弯采用电磁脱扣装置，当发生短路时，线圈中流过大电流产生强磁场，立曲，推动脱扣机构使触点断开这种保护具有一定的延时特性，适用于即吸引铁芯动作，触发脱扣机构断开电路这种保护响应速度极快（毫短时间的过载情况，避免因瞬时电流波动导致误跳闸秒级），能有效防止短路电流对设备造成损害常见品牌与规格介绍国际品牌施耐德Schneider、西门子Siemens、ABB、伊顿常见规格Eaton小型断路器额定电流，分断能力•MCB6A-63A6kA-10kA国产品牌正泰、德力西、常熟开关CHINT DELIXI塑壳断路器额定电流，分断能力•MCCB100A-630A35kA-85kA、上海人民CHANGSHU传感器技术应用光电传感器接近开关压力传感器工作原理发射光束并检测反射或被遮挡的工作原理检测金属物体接近时的电磁场变工作原理将压力转换为电信号输出光线变化化类型压阻式、电容式、压电式类型对射式、反射式、漫反射式类型电感式、电容式、超声波式应用液压系统、气动系统、液位监测应用物体检测、计数、位置检测应用金属物体检测、无接触位置检测信号类型、模拟量输出4-20mA0-10V信号类型通常为开关量输出信号类型开关量，部分有模拟NPN/PNP NPN/PNP量输出传感器接线方法二线制仅有两根线，同时用于供电和信号传输（4-20mA回路）四线制两根电源线和两根信号线，信号与电源完全隔离三线制包含电源正、电源负和信号线，常见于型传感器NPN/PNP按钮开关与指示灯控制信号输入与状态反馈安装与维护要点按钮开关操作人员的主要输入接口，将人的物理动作转换为电气信号安装注意事项类型常开（NO）、常闭（NC）、复合型、自锁型、旋钮型•防水等级选择室内IP54以上，室外IP65以上指示灯直观显示设备工作状态，如运行、故障、待机等•布局合理紧急按钮位置显眼且易于操作颜色规范绿色（运行）、红色（停止/故障）、黄色（警告）、白色（电源）、蓝色（复位）•标识清晰中文标签标明功能，避免误操作•接线牢固端子螺丝锁紧，防止松动维护要点•定期检查按钮动作是否灵活，触点是否可靠•指示灯老化或损坏及时更换传感器工作示意图上图动态展示了几种常见传感器的工作原理光电传感器对射式发射器与接收器分开安装，当物体阻断光束时，输出信号改变光电传感器反射式利用反光板反射光线回接收器，检测光路是否被遮挡接近开关当金属物体进入感应区域，引起电磁场变化，传感器输出信号电容式传感器对非金属物体也有感应能力，通过检测电容变化工作第三章电气图纸识读与绘制基础电气图纸的种类与作用原理图（电路图）布线图（安装图）展示系统的电气逻辑关系，使用标准符号表示各标明元件在控制柜或现场的物理位置、走线路径元件及其连接关系，不考虑实际物理布局作和安装尺寸作用指导设备安装和布线工作，用理解系统功能和电气逻辑，是故障诊断的重确保空间合理利用和美观要依据接线图（端子图）详细显示设备间的物理连接方式，包括端子排编号、电缆规格和连接点作用指导现场接线施工，明确每个端子的连接关系，便于后期维护识图技巧与常见符号解析电气图纸遵循国标GB/T4728系列标准，识读技巧包括•先整体后局部，把握系统功能模块划分•遵循电源→控制→执行的顺序分析•注意参考符号和交叉引用标记（如23/5表示第23页第5行）典型电气符号详解继电器线圈与触点符号断路器、按钮、指示灯符号断路器两条平行线之间有∩形符号按钮（常开）两条平行线，一侧有○标记按钮（常闭）两条连接的平行线，一侧有●标记指示灯圆圈内有X或⊕符号电机圆圈内有M字母接地三条平行短线，长度递减电气图纸绘制软件介绍自动编号与元件库管理EPLAN基础功能与操作流程高效的编号系统和元件库管理是提高设计效率的关键EPLAN ElectricP8是目前国内外广泛使用的专业电气设计软件，具有以下核心功能•设备编号规则位置+功能+序号（如+PLC-K1）•多页图纸管理，支持交叉引用自动更新•线号命名规则源设备+目标设备+功能（如S1-K1-控制）•智能化元件库，包含大量标准化组件•元件库分类按功能、制造商和型号进行分层管理•自动生成材料清单BOM和接线表•自定义元件根据实际需求创建非标准元件•支持多人协同设计和版本控制•属性管理为元件添加技术参数、供应商等信息•三维控制柜布局设计功能电气图纸实战案例分析生产线控制系统电路图解读故障点定位与排查思路以下是一个典型的电机控制回路分析示例电源部分三相电源经断路器保护，为系统提供电力380V QF1常见故障及排查思路控制回路控制电源通过熔断器保护，为和其他控制元件供24V FU1PLC电电机不启动检查控制回路电源→检查熔断器→检查启停按钮启停控制启动按钮（常开）、停止按钮（常闭）和接触器线SB1SB2→检查过载继电器→检查接触器线圈圈组成自锁回路KM1电机启动后立即停止检查自锁回路→检查接触器辅助触点保护电路过载继电器的常闭触点串联在控制回路中，过载时断开控FR1制回路过载保护频繁动作检查电机负载→测量运行电流→调整过载主回路接触器主触点控制电机的通断KM1M1继电器整定值→检查电机机械故障排查原则从简单到复杂，从表象到本质，多用万用表测量关键点电压和通断性电气原理图示例上图展示了一个完整的自动化控制系统电气原理图，重点标注了关键元件及其功能电源部分包括主电源输入、断路器保护和电源分配控制部分显示的输入输出接口及连接关系PLC PLC/电机控制回路包含启停控制、保护和状态反馈传感器接口各类传感器与的连接方式PLC通信网络系统与上位机或其他设备的通信接口第四章基础与编程实训PLC的基本结构与工作原理PLC输入模块CPU模块接收来自传感器、按钮等设备的信号，将现场信号转中央处理单元，负责执行程序指令、逻辑运算和数据换为PLC内部可识别的信号包括数字量输入（开关处理，是PLC的大脑根据处理能力和存储容量分量）和模拟量输入（如4-20mA、0-10V）两大类为不同等级，高端CPU支持更复杂的算法和更快的响输出模块应速度将PLC的控制信号传送给执行机构（如电磁阀、继电器、变频器等）包括数字量输出（如继电器输出、晶体管输出）和模拟量输出（如4-20mA、0-10V）通信模块负责PLC与其他设备（如HMI、计算机、其他PLC）存储器的数据交换支持各种工业通信协议，如Modbus、用于存储用户程序、数据和系统参数分为ROM（只Profibus、Ethernet/IP等，实现系统集成和数据读存储器，存储操作系统）和RAM（随机存取存储共享器，存储用户程序和数据），部分PLC配备掉电保持的存储器PLC在自动化中的作用常用编程语言简介PLC梯形图（Ladder Diagram,LD）功能块图（FBD）与指令表（IL）功能块图（Function BlockDiagram）特点采用图形化的功能块表示逻辑关系，类似电子电路图基本元素与、或、非等逻辑块，数学运算块，PID控制块等适用场景过程控制、模拟量处理较多的场合指令表（Instruction List）特点类似汇编语言的文本编程方式，代码紧凑基本指令LD加载、AND、OR、OUT输出、SET、RESET等适用场景复杂算法实现，空间受限的小型PLC特点基于继电器控制逻辑，直观易懂，是最常用的PLC编程语言基本元素常开/常闭触点、线圈、功能块、定时器、计数器等适用场景离散控制系统、开关量控制较多的场合优势电气工程师容易上手，故障诊断直观编程实操流程PLC需求分析与系统规划明确控制对象、控制要求和工艺流程，确定I/O点数量和类型，选择合适的PLC型号和扩展模块此阶段需要与工艺、机械等部门充分沟通，确保理解控制需求硬件配置与I/O分配在编程软件中配置PLC硬件结构，包括CPU、各类I/O模块和通信模块为每个输入输出信号分配地址，建立I/O地址表，明确每个地址对应的设备和功能程序设计与编写根据控制需求设计程序逻辑，将控制流程分解为多个功能模块使用适当的编程语言编写各模块程序，包括主程序、子程序和中断程序注重程序结构清晰，便于维护程序调试与优化将程序下载至PLC，进行离线和在线调试，验证程序逻辑的正确性使用监视表观察变量状态，模拟各种工况测试程序响应根据测试结果优化程序，提高系统稳定性和响应速度系统投运与文档归档程序调试完成后，进行系统联调和试运行，确认各部分协调工作编写详细的程序说明文档，包括程序功能、变量说明、操作说明等，便于后期维护和技术交接调试与故障排查技巧PLC在线监控与强制输出常见故障案例分享在线监控通过编程软件实时观察PLC程序执行状态，包括触点状态、数值变化和程序故障现象可能原因及排查方法流程数据监视表创建监视表集中观察关键变量，设置触发条件捕捉瞬态异常PLC不通电检查电源接线、电源模块、保险丝强制输入/输出临时强制I/O点为特定状态，便于隔离问题和验证逻辑通信失败检查通信参数、线缆连接、网络设置注意事项强制I/O可能导致设备异常动作，使用前必须评估安全风险I/O点不动作检查外部接线、I/O模块、程序逻辑程序执行异常检查程序逻辑、变量溢出、CPU负载间歇性故障检查干扰源、接地问题、松动接线实用排障工具万用表检查电源电压、I/O点电压、线路通断示波器观察信号波形，检测干扰和尖峰通信分析仪捕获和分析通信数据包，诊断通信问题编程界面截图PLC上图展示了一个典型的梯形图编程界面，主要部分包括PLC项目树显示程序结构、硬件配置和符号表编程区域编写和修改梯形图程序的主要工作区指令工具栏包含常用的指令和功能块状态显示区显示运行状态和通信状态PLC变量监视窗口实时显示选中变量的值第五章自动化电器元件安装与维护实训元件安装规范与安全注意事项123接线规范防护措施安全注意事项•电源线与信号线分开布置，避免干扰•控制柜防护等级选择符合环境要求•安装前必须切断电源，挂警示牌（IP54/IP65）•接线端子紧固力矩符合规定，防止松动•使用绝缘工具进行电气安装作业•线号标识清晰，便于后期维护•高低压设备隔离安装，避免相互干扰•佩戴安全防护装备（绝缘手套、护目镜）•导线截面积选择符合电流负载要求•热敏元件远离发热元件安装•严格遵守一人操作，一人监护原则•电缆弯曲半径≥电缆外径的10倍•安装接地保护装置，确保人身安全•禁止带电安装和调试高压设备•屏蔽线单端接地，避免形成地环•元件间保留足够散热和维修空间•定期检查安全保护装置的可靠性•水平安装设备时考虑水平仪校准常见安装错误及避免方法错误接线严格按照电气图纸接线，接线前再次确认散热不良合理布局，大功率设备预留足够散热空间接线松动使用扭力扳手确保端子紧固力矩合适抗干扰措施不足敏感信号线使用屏蔽电缆，正确接地标识不清规范化标识系统，保证每个元件和线缆有明确标记典型自动化生产线元件拆装演示继电器拆装步骤

11.切断电源，确认电源指示灯熄灭

2.记录继电器接线位置，拍照或标记2传感器拆装步骤

3.使用一字螺丝刀松开端子螺丝

4.拔出接线端子上的导线

1.断电并锁定相关电源

5.松开继电器底座固定卡扣

2.记录传感器位置和方向

6.从导轨上取下继电器

3.松开接线端子或拔下快速接头

7.安装时按相反顺序操作

4.松开固定螺丝或支架

8.测试继电器动作是否正常

5.小心取下传感器，避免损坏

6.安装新传感器，调整至原位置PLC模块拆装步骤

37.固定支架，连接电缆

1.断电并等待电容放电（至少5分钟）

8.通电测试，调整灵敏度和位置

2.备份PLC程序（必要时）

3.记录模块位置和接线情况

4.拔出接线端子或直接拆线

5.释放模块锁定机构

6.从底板或DIN导轨上取下模块

7.安装新模块，确保卡入到位

8.恢复接线，下载程序，测试功能维护保养与性能检测定期维护是延长元件使用寿命的关键推荐的维护周期元件类型检查周期检查重点继电器/接触器3-6个月触点磨损、线圈绝缘、机械动作断路器6-12个月脱扣特性、接触电阻、机械操作传感器1-3个月灵敏度、信号稳定性、防护清洁PLC12个月故障诊断与维修案例案例一接触器频繁烧毁案例二传感器误动作故障现象电机控制回路中的接触器使用一段时间后主触点烧毁故障现象光电传感器在无物体遮挡时也随机输出信号原因分析原因分析

1.电机负载过大，超出接触器额定容量

1.环境光干扰影响传感器正常工作

2.电机启动频率过高，导致触点过热

2.传感器镜面脏污降低灵敏度

3.三相电源不平衡，单相负载过重

3.信号线受到电磁干扰

4.接触器吸合不良，产生火花加速触点烧蚀

4.传感器电源不稳定解决方案更换更大容量接触器，增加软启动器减少启动电流，检查电源平衡度，调整接解决方案安装遮光罩减少外部光源干扰，定期清洁光学表面，使用屏蔽电缆并合理布触器机械部分确保吸合可靠线，为传感器提供独立稳定电源电气元件失效原因分析物理因素电气因素•机械磨损（接触器触点、按钮机构）•过电压/过电流冲击•热老化（绝缘材料劣化）•频繁开关导致电弧损伤•振动导致连接松动•电源质量不稳定（谐波、浪涌）•粉尘和污染物堆积•绝缘老化导致漏电或短路培训总结与学习资源推荐010203电气基础知识元件识别与应用电气图纸识读掌握电气原理、元件特性和基本电路分析能力，是所有熟悉各类电气元件的外观、型号、参数和应用场景，能准确理解电气符号和接线图，掌握CAD等绘图软件，能自动化技能的基础推荐学习《电工学》《电气控制与够根据需求正确选型推荐参考各大厂商产品手册和应够设计和修改电气图纸推荐学习《电气CAD实用教PLC技术》等基础教材用指南程》和国家电气标准0405PLC编程与应用安装与维护技能掌握至少一种主流PLC的编程方法和调试技能，能够独立完成简单控制系统的开发推熟悉电气安装规范和安全要求，掌握故障诊断和排除方法，能够进行日常维护和应急处荐学习PLC厂商官方教程和实践项目理推荐参加实操培训和现场实习推荐学习网站与资料下载链接电气工程师之家www.ee-home.cn-电气工程技术资料分享平台工控网www.gongkong.com-工业自动化领域专业网站电子发烧友www.elecfans.com-电子工程设计资源平台西门子技术支持support.industry.siemens.com-西门子产品技术资料施耐德电气www.schneider-electric.cn-自动化解决方案和培训资源致谢与答疑感谢参与欢迎提问交流感谢您参加本次自动化电器元件培训课程希望通过系统的学习，您如果您对课程内容有任何疑问或需要进一步的技术支持，欢迎随时提已经掌握了自动化电气系统的基础知识和实用技能技术的进步离不出我们相信，交流是促进共同进步的最佳途径您的问题和反馈将开持续的学习和实践，愿您在未来的工作中不断成长帮助我们不断完善培训内容，为更多学员提供更好的学习体验联系方式与后续支持说明技术咨询邮箱tech_support@automation.edu.cn后续培训计划在线学习平台《高级编程与网络通信》learning.automation.edu.cn•PLC《工业机器人编程与应用》•电话支持热线（工作日）400-888-XXXX9:00-18:00《工业现场总线技术实战》•。