1.3 主令电器认知（课件）《电器及PLC控制技术与实训》（机工版·第2版）同步精品课堂

1.3 主令电器认知 《电器及PLC控制技术与实训》（机工版·第2版） 同步精品课堂—中职专业课 学习目标 01 03 02 理解按钮的结构作用及工作过程。 理解行程开关的结构作用及工作过程。 掌握接近开关的结构和工作过程。 学习目标 课前导入 同学们，在我们的生活和工业生产中，有很多 “发号施令” 的小元件，它们虽然不起眼，却能精准控制设备的启动、停止、换向等动作。比如，我们日常乘坐电梯时，按下楼层按钮，电梯就会按照指令运行；工厂里的传送带，当货物到达指定位置时，会自动停下，这背后也有 “指挥官” 在发挥作用。 1.外形、结构和符号 按钮一般由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、静触点、外壳及支柱连杆等组成。按静态时触点分合状态划分，可分为常开按钮、常闭按钮和复合按钮。 常开按钮:未按下时，触点是断开的:按下时，触点闭合;当松开后，按钮自动复位。 常闭按钮:未按下时，触点是闭合的;按下时，触点断开;当松开后，按钮自动复位。 按钮 复合按钮:将常开按钮和常闭按钮组合为一体。按下复合按钮时，其常闭触点先分常开触点再闭合;当松开按钮时，常开触点先断开，常闭触点再闭合。断，常用按钮的外形、结构和符号如图1-2-1所示。 按钮 2.选用 1)根据使用场合和具体用途选用按钮的种类。嵌装在操作面板上的按钮一般选用开启式;需显示工作状态的一般选用带指示灯式;在重要场所为防止无关人员误操作一般选用钥匙式;在有腐蚀的场所一般选用防腐式。 2)根据工作状态指示和工作情况要求选用按钮或指示灯的颜色。急停选用红色;停止或分断选用黑色或白色，优先选用黑色;起动或接通选用绿色;应急或干预选用黄色。 按钮 3)根据控制电路的需要选择按钮的数量。 常用按钮的技术参数见表1-2-1。 按钮 3.安装与使用 1)按钮应根据电动机起动的先后顺序，从上到下或从左到右排列在面板上。2)同一机床运动部件有多种工作状态时，应使每一对相反状态的按钮安装在一起。 3)指示灯按钮不宜用于需要长期通电显示处。 按钮 1.外形、结构和符号 常见的行程开关可分为按钮式和旋转式两种，JLXK1系列行程开关的外形、结构及符号如图 1-2-2所示。 行程开关 2.选用 行程开关主要根据动作要求、安装位置及触点数量来选用。常用的JXK1系列行程开关的技术参数见表 1-2-2。 行程开关 3.安装与使用 1)安装行程开关时，安装位置要准确、牢固，滚轮的方向不能装反。 2)由于行程开关经常受到撞块的碰撞，安装螺钉容易松动造成位移，所以应经常检查。 3)行程开关在不工作时应处于不受外力的释放状态。 行程开关 1.磁性开关 磁性开关是利用磁铁和引导开关完成位置检测的一种接近开关，如图1-2-4所示。它主要用于气缸的位置检测。这些气缸的缸简采用导磁性弱、隔磁性强的材料，如硬铝、不锈钢等，在非磁性体的活塞上安装一个永久磁铁的磁环这样就提供了一个反映气缸活塞位置的磁场。而安装在气缸外侧的磁性开关则用来检测气缸的活塞位置，即检测活塞的运动行程。 接近开关 磁性开关用舌簧开关作为磁场检测元件。舌簧开关成型于合成树脂块内，一般还将动作指示灯、过电压保护电路也塑封在内。图1-2-5是带磁性开关气缸的工作原理图。 接近开关 当气缸中随活塞移动的磁铁靠近舌簧开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合;当磁铁移开舌簧开关后，簧片失磁触点断开。触点闭合或断开时发出电控信号在可编程序控制器(PLC)的自动控制中可以利用这个信号判断气缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。 在磁性开关上设置的动作指示灯用于显示其信号状态，供调试时使用。磁性开关动作时，输出信号“1”，动作指示灯亮;磁性开关不动作时，输出信号“0”，动作指示灯不亮。磁性开关的安装位置可以调整，调整方法是松开它的固定螺栓，让磁性开关顺着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧固定螺栓。 接近开关 二线制磁性开关有蓝色和棕色两根引出线，三线制磁性开关有蓝色、棕色、黑色3根引出线，其他接近开关的引出线也类似磁性开关。磁性开关的安装及符号如图所示。 接近开关 2.电感式接近开关 电感式接近开关是利用电涡流效应制造的传感器，如图1-2-7所示。电涡流效应是指当金属物体处于一个交变的磁场中，在金属内部会产生交变的电涡流，这个电涡流又会反作用于产生它的磁场这样一种物理效应。如果这个交变的磁场是由一个电感线圈产生的，那么这个电感线圈中的电流就会发生变化、用于平衡电涡流产生的磁场。 接近开关 利用这个原理，以高频振荡器(LC振荡器)中的电感线圈作为检测元件，当被测金属物体接近电感线圈时，产生电涡流效应，引起振荡器振幅或频率的变化、由传感器的信号调理电路(包括检波、放大、整形、输出等电路)将这个变化转换成开关量输出，从而达到检测目的。电感式接近开关只能检测金属物体，其工作原理如图 1-2-8 所示。 接近开关 3.电容式接近开关 电容式接近开关是把被测的机械量(如位移、压力等)转换为电容量变化的传感器。 它的敏感部分就是具有可变参数的电容器，图1-2-9所示为电容式接近开关的实物及符号。 接近开关 4.霍尔式接近开关 当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，游片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。霍尔元件就是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它能够方便地把磁输入信号转换成实际应用中的电信号。霍尔式接近开关的实物及符号如图所示。霍尔式接近开关的输出端一般采用晶体管输出，和其他传感器类似，有NPN型、PNP型、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分。 接近开关 5.光电式接近开关 光电式接近开关又称红外线光电开关或光电式传感器。它是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，物体不限于金属，对所有能反射光线的物体都可检测。根据检测方式的不同，光电式接近开关可分为漫射型、反射型、对射型等几种。光电式接近开关的实物及符号如图1-2-11所示。 接近开关 6.接近开关与 PLC 的连接 在选择接近开关时，除了根据使用场合选择不同类型(如光电式、电感式或者电容式)，在信号输出上还分为PNP型和NPN型。其中，P表示正，N表示负。NPN型表示平时为高电位，信号到来时信号为低电位输出。PNP型表示平时为低电位，信号到来时信号为高电位输出。三线制接近开关接线图如图1-2-15 所示。 接近开关 当接近开关与PLC相连时，须根据PLC输人类型(型、源型)进行选择。西门子系列PLC输人端源型和漏型的定义是根据PLC接线端子上输入端子(1端子)的电流流向来区分的，源型是指电流从1端子流出，型是指电流从1端子流人。需要注意的是，三 菱系列PLC定义的源型和漏型是根据公共端(COM端)电流流向来区分的。 如果PLC是漏型输人，即信号电流是从输人端子(I端子)流入PLC，那么外接接近开关需用PNP型;如果PLC是源型输人，即信号电流是从输人端子(1端子)流出PLC，那么外接接近开关需用NPN型。 接近开关 选择NPN型接近开关作为西门子系列PIC输人信号时，PLC输入接线应接成源型输人;选择PNP型接近开关时，PLC输人接线应接成型输人，如图1-2-16所示。 接近开关 接近开关的接线规律:“棕正、蓝负、黑信号”;NPN型接近开关与PLC连接时，1M接正，PNP 型接近开关与PLC连接时，1M接负。 课堂练习 1.下列哪种接近开关是利用磁场变化来检测物体的？（ ） A. 电感式接近开关 B. 电容式接近开关 C. 霍尔式接近开关 D. 光电式接近开关 答案：C 解析：霍尔式接近开关基于霍尔效应，当有磁性物体靠近时，磁场发生变化，霍尔元件产生霍尔电压，从而检测到物体的存在。电感式利用电磁感应，电容式利用电容变化，光电式利用光的遮挡或反射。 课堂练习 2.磁性开关常与下列哪种元件配合使用？（ ） A. 金属滑块 B. 永磁体 C. 塑料挡块 D. 玻璃片 答案：B 解析：磁性开关是通过检测磁场来工作的，通常与永磁体配合使用，当永磁体靠近磁性开关时，开关内部触点动作。金属滑块、塑料挡块、玻璃片不产生磁场，无法使磁性开关动作。 课堂练习 3.电感式接近开关最适合检测的物体是？（ ） A. 塑料 B. 木材 C. 金属 D. 纸张 答案：C 解析：电感式接近开关利用电磁感应原理，当金属物体靠近时，会改变振荡回路的参数，从而使开关动作。它对非金属物体（如塑料、木材、纸张）的检测不灵敏或无法检测。 课堂练习 4.电容式接近开关可以检测的物体类型是？（ ） A. 仅金属 B. 仅非金属 C. 金属和非金属均可 D. 仅液体 答案：C 解析：电容式接近开关通过检测物体靠近时电容的变化来工作，无论是金属还是非金属物体，靠近时都会引起电容变化，因此它可以检测多种类型的物体。 课堂练习 5.霍尔式接近开关的输出信号通常是？（ ） A. 模拟信号 B. 脉冲信号 C. 开关量信号 D. 正弦信号 答案：C 解析：霍尔式接近开关当检测到物体时，输出状态会发生改变（如从断开变为闭合或反之），属于开关量信号，可直接用于控制电路的通断。 课堂练习 6.接近开关与 PLC 连接时，通常将接近开关的输出端连接到 PLC 的？（ ） A. 输出接口 B. 电源接口 C. 输入接口 D. 接地接口 答案：C 解析：接近开关用于检测物体状态，属于输入信号源，其输出信号需要传递给 PLC 进行处理，因此通常连接到 PLC 的输入接口；输出接口用于 PLC 控制外部设备。 课堂练习 7.当接近开关为 NPN 型输出时，其与 PLC 连接时，输出端通常接 PLC 输入接口的？（ ） A. 公共端（COM） B. 正极（+） C. 负极（-） D. 信号端 答案：D 解析：NPN 型接近开关输出低电平时有效，其输出端连接到 PLC 输入接口的信号端，公共端接电源正极，这样当开关动作时，信号端获得低电平信号，PLC 能检测到输入。 课堂练习 8.行程开关在使用过程中，若发现其动作不灵敏，可能的原因是？（ ） A. 触点数量过多 B. 安装位置准确 C. 操作机构磨损 D. 工作电压正常 答案：C 解析：行程开关动作不灵敏可能是由于操作机构磨损，导致运动部件碰撞时无法有效带动触点动作；触点数量过多、安装位置准确、工作电压正常都不会导致动作不灵敏。 课后作业 电感式接近开关和电容式接近开关的工作原理有何不同？ 霍尔式接近开关的工作基于什么效应？简述其工作过程。 磁性开关通常应用在哪些场景？ 课堂小结 $$