可编程控制器-电气控制基础.ppt

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1、GE可编程控制器,张晓丹,常用电气控制基础,第1节 常用低压电器,第2节 电气控制系统的基本控制环节和控制规律,第3节 三相异步电动机控制电路,第4节 电器控制线路的设计方法,第5节 梯形图,第1节 常用低压电器,接触器,刀开关,断路器,行程开关,熔断器,主令开关,继电器,按钮,气动阀,电磁阀,电器是对电能的生产、输送、分配和应用起着控制、调节、检测及保护的作用。如开关、熔断器、变压器等都属于电器。能够按照外界指定信号手动或自动地接通和断开电路，实现对电路控制的电器称为控制电器。如熔断器、开关、电磁铁等都属于控制电器。由控制电器组成的自动控制系统,称为继电器-接触器控制系统。,第1节 常用低压

2、电器,简而言之：,电器就是一种能控制电的工具,第1节 常用低压电器,一、电器的分类按工作电压等级分：高压电器和低压电器（交流电压1200V，直流电压1500V。）按动作原理分：手动电器和自动电器按用途分：控制电器、主令电器、保护电器、执行电器和配电电器 按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。按有无触点分：有触点电器和无触点电器,二、电器的作用 控制作用 保护作用 测量作用 调节作用 指示作用 转换作用,如电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动停层等,能根据设备的特点，对设备、环境、以及人身实行自动保护，如电机的过热保护、电网的短路保护、漏电保护,利用仪表及与之相适应的电器，对设备，电网或其它

3、非电参数进行测量，如电流、电压、功率、转速、温度、湿度等,低压电器可对一些电量和非电量进行调整，以满足用户的要求，如柴油机油门的调整、房间温湿度的调节、照度的自动调节等,利用低压电器的控制、保护等功能，检测出设备运行状况与电气电路工作情况，如绝缘监测、保护掉牌指示等,在用电设备之间转换或对低压电器、控制电路分时投入运行，以实现功能切换，如励磁装置手动与自动的转换，供电的市电与自备电的切换等,三、电磁式控制电器的工作原理 电磁式控制电器一般由两个部分组成：感测部分（电磁机构）和执行机构（触点系统）。1.电磁机构将电磁能转换为机械能并带动触头动作，接通或分断电路。组成 原理：线圈通入电流，产生磁场

4、，经铁芯、衔铁和气 隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。,交流：硅钢片叠加直流：整块铸铁或铸钢,直动式转动式,电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈：短而粗，有骨架。直流线圈：细而长，无骨架。,衔铁沿棱角转动的拍合式铁心,衔铁沿轴转动的拍合式铁心,双E型直动式铁心,1-衔铁2-铁心3-吸引线圈,2.触头系统：通过触头的开合控制电路通、断。触头也叫触点。类型：按其所控制的电路分主触点和辅助触点。按其原始状态分常开触点和常闭触点。按起结构形式分桥式触点和指形触点。材料：一般采用铜材料制成；对于小容量电器常用银 质材料制成,桥式触头,指形触头,第

5、1节 常用低压电器,组合组合组合开关开关开关分类,低压配电电器：刀开关、组合开关、负荷开关、熔断器低压保护电器：断路器、熔断器、电压继电器、电流继电器、避雷器低压控制电器：接触器、继电器、控制器低压主令电器：按钮、主令开关、行程开关、万能转换开关低压执行电器：电磁阀、电磁铁、气动阀,接触器，是一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。其主要控制对象是电动机，也可用于电热设备、电焊机、电容器组等其它负载。它还具有低电压释放保护功能，接触器具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。可分为

6、交流和直流接触器。,四、接触器,触头系统：主触头、辅助触头 常开触头（动合触头）常闭触头（动断触头）电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧 灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧其他部件：包括反作用弹簧、传动机构及外壳等。,1、交流接触器的结构,1-灭弧罩 2-触头压力弹簧片3-主触头 4-反作用弹簧 5-线圈 6-短路环 7-静铁心 8-弹簧9-动铁心10-辅助常开触头 11-辅助常闭触头,交流接触器结构图,灭弧装置,2、工作原理,线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。,3、接触器的符号,五、继电器,继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，

7、实现自动控制和保护电力拖动装置的自动切换电器。用于控制小电流电路，触点额定电流不大于5A，通常接在控制回路中。继电器种类：按输入信号分可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器等。按工作原理可分为电磁式、感应式、电动式、电子式等。按输出形式可分为有触点继电器和无触点继电器。按用途可分为控制继电器、保护继电器等。,1、电磁式继电器的结构与工作原理,继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。继电器的结构与接触器类似。与接触器不同的是，继电器用于通断控制电路，因此触头容量小，无灭弧系统；其动作参数可调节，全部触头接于控制电路。工作原理也与接触器类似。,1-铁心 2

8、-旋转棱角 3-释放弹簧4-调节螺母 5-衔铁 6-动触头7-静触头 8-非磁性垫片 9-线圈,继电器的主要特性是输入输出特性，又称为继电特性。,X输入量Y输出量,2、电磁式继电器的特性,X2-继电器吸合值，欲使继电器动作，输入量需大于此值。X1-继电器释放值，欲使继电器释放，输入量需小于此值。,继电器符号,（1）电压继电器,电压继电器的输入信号是电路的电压大小，电压继电器根据输入电压大小而动作。电压继电器分为欠电压继电器和过电压继电器两种。过电压继电器-吸合整定值为保护线路额定电压的倍，利用其常闭触点切断控制电路。欠电压继电器-释放整定值为线路额定电压的倍，利用其常开触点切断控制电路。,电压

9、继电器的图形符号和文字符号,DY-20CE系列电压继电器,2、电磁式继电器的类型,线圈并联接入主电路线圈匝数多，线径细，阻抗大,（2）电流继电器电流继电器的输入量是电流，它是根据输入电流大小而动作的继电器。,DL-20C电流继电器,分类：过电流继电器、欠电流继电器过电流继电器-吸合整定值：直流（1.1-4）Ie，交流（1.1-4）Ie，利用其常闭触点切断控制电路。欠电流继电器-释放整定值：（）Ie，利用其常开触点切断控制电路。欠电流继电器只有直流产品。,第1节 常用低压电器,线圈串联接入主电路线圈匝数少，线径粗，阻抗小,电流与电压继电器的区别：主要是线圈N。电压继电器：多 导线细 检测负载电压

10、 并联接入电路。电流继电器：少 导线粗 检测负载电流 串联接入电路。,中间继电器符号,4、电磁式 继电器 的符号,（3）时间继电器,凡是感测元件通电或断电后，其触点要延迟一段时间才动作的电器叫做时间继电器。时间继电器在电路中起着控制时间的作用。分类：按构成原理分：电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式。按延时方式分：通电延时型和断电延时型。,空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号,通电延时型,JS7型空气阻尼式时间继电器,断电延时型,空气阻尼式时间继电器示意图及图形符号,图示是通电延时继电器；线圈位置调换180度，就是断电延时继电器。,（4）中间继电器,中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原

11、理与接触器相同。但它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量。另外其触头的额定电流较大。,JZ7系列中间继电器,JZY1系列中间继电器,六、常用非电磁式继电器,非电磁式继电器的感测元件接受非电量信号(如：温度、转速、位移及机械力等)。常用的非电磁式继电器有：热继电器、速度继电器、干簧继电器等。,1、热继电器,热继电器主要是用于电气设备的过载保护，热继电器是一种利用电流热效应原理工作的电器，它主要与接触器配合使用，用于对三相异步电动机的过载保护。,结构：由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成。,1-热元件 2-双金属片 3-导板 4-常闭触头,双金属片式,1电流调节凸轮 2a、2b

12、簧片.3 手动复位按钮 4 弓簧 5 主双金属片 6 下导板 7 上导板 8 常闭静触头9 动触头 10 杠杆 11 复位调节螺钉 12 补偿双金属片13 推杆 14 连杆 15 压簧,热继电器的连接：,热元件串接于电动机的主电路中，常闭触点串接于电动机的控制电路中。,热继电器的选择原则,热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素，具体应按以下几个方面来选择。(1)热继电器结构型式的选择：星形接法的电动机可选用两相或三相结构热继电器，三角形接法的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。(2)热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流的1.0

13、5到1.1倍。(3)对于重复短时工作的电动机(如起重机电动机)，由于电动机不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升，电动机将得不到可靠的过载保护。因此，不宜选用双金属片热继电器，而应选用过电流继电器或能反映绕组实际温度的温度继电器来进行保护。,2、速度继电器,速度继电器又称为反接制动继电器，主要用于三相鼠笼型异步电动机的反接制动控制。它的任务是当三相电源的相序改变以后，产生与实际转子转动方向相反的旋转磁场，从而产生制动力矩,图1-17 速度继电器的原理示意图及图形符号,JY-1型速度继电器,3、干簧继电器,1.舌簧片 2.线圈 3.玻璃管 4.骨架,干簧继电器是一种具有密封触

14、点的非电磁式继电器。干簧继电器可以反映电压、电流、功率以及电流极性等信号，在检测、自动控制、计算机控制技术等领域中应用广泛。,七、刀开关与低压断路器 1、低压刀开关刀开关是手动电器中结构最简单的一种，主要用作电源隔离开关，也可用来非频繁地接通和分断容量较小的低压配电线路。分类：按刀的级数分:单极、双极和三极 按刀的转换方向分为：单投和双投 按有无熔断器分：带熔断器和不带熔断器,(1).开关板用刀开关（不带熔断器式刀开关）,(2).带熔断器式刀开关,(3).负荷开关开启式负荷开关,封闭式负荷开关（铁壳开关）,接线时应将电源线接在上端，负载接在下端，这样拉闸后刀片与电源隔离，可防止意外事故发生。安

15、装时，手柄要向上，不得倒装或平装。安装正确，作用在电弧上的电动力和热空气的上升方向一致，就能使电弧迅速拉长而熄灭，反之，两者方向相反电弧将不易熄灭，严重时会使触头、刀片烧伤，甚至造成极间短路。另外如果倒装，手柄可能因自动下落而引起误动作合闸，将可能造成人身和设备安全事故。,刀开关安装注意事项:,低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。低压断路器具有多种保护功能(过载、短路、欠电压保护等)、动作值可调、分断能力高、操作方

16、便、安全等优点，所以目前被广泛应用。,2、低压断路器,特点 当电路发生短路、过载、欠电压等故障时，能够自动切断电路，起到保护作用。结构 主要由触点系统、操作机构和保护元件三部分组成。原理主触点靠操作机构（手动或电动）来闭合。电磁脱扣器起短路保护和过流保护的作用。欠压脱扣器起欠压保护作用。热脱扣器起过载保护的作用。,1弹簧9弹簧2主触点3传动杆4锁扣5轴7杠杆6电磁脱扣器8衔铁10衔铁11欠压脱扣器12双金属片13发热元件,三、低压断路器,欠压脱扣器正常时，衔铁是吸住的；欠压时，衔铁释放往上而顶开锁扣。,低压断路器结构示意图,电磁脱扣器正常时，衔铁是释放的；短路时，衔铁往上吸而顶开锁扣。,热脱扣

17、器正常时，双金属片不弯曲；过载时，双金属片往上而顶开锁扣。,（2）低压断路器的选择原则,(1)断路器类型的选择：应根据使用场合和保护要求来选择。如一般选用塑壳式；短路电流很大选用限流型；额定电流比较大或有选择性保护要求选框架式；控制和保护含有半导体器件的直流电路应选直流快速断路器等。(2)断路器额定电压、额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压、工作电流。(3)断路器极限通断能力大于或等于电路最大短路电流。(4)欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。(5)过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。,熔断器是一种利用物质过热熔化的性质制作的保护电器。熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管

18、或熔座两部分组成。当电路正常即电流为熔体的额定电流时，熔体长期不熔断；当电路发生短路时，熔体能在瞬间熔断。当电路发生严重过载时，熔体在较短时间内熔断；,熔断器的安秒特性,电流与熔断时间的关系曲线称为安秒特性。流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。Ir为熔体的额定电流即熔体长期不熔断电流。,八、熔断器,（1）常用的熔断器,瓷插式熔断器：常用于380V以下电压等级的线路末端，作为支路或电气设备的短路保护用。,1熔丝2动触头3瓷盖4石棉带5静触头6瓷座,螺旋式熔断器：熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到，常用于机车电气控制设备中。500V以下，20

19、0A以下。,封闭式熔断器：分为有填料和无填料两种。前者500V，1KA以下；后者500V，600A以下。,快速熔断器：它主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。,自复熔断器：采用金属钠作熔体，在常温下具有较高电导率。当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅速汽化，气态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当短路电流消失，温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。,（2）熔断器的选择,熔断器的安秒特性,熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现的，当电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短。而电流较小时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。因此对熔体来说，其动作电流-动作时间特性即安-秒特性为一反时限

20、特性，如图所示。,熔断器只能起到短路保护作用，不能起过载保护作用。如确需在过载保护中使用，必须降低其使用的额定电流，如8A的熔体用于10A的电路中，作短路保护兼作过载保护用，但此时的过载保护特性并不理想。,熔体的额定电流可按以下方法选择：保护无启动过程的平稳负载如照明线路、电阻、电炉等时，熔体额定电流略大于或等于负荷电路中的额定电流。保护单台长期工作的电动机时，熔体电流可按最大启动电流选取，也可按下式选取：保护多台长期工作的电动机。,熔断器的选择（主要依据负载的保护特性和短路电流的大小）,熔断器的级间配合：为防止发生越级熔断、扩大事故范围，上、下级(即供电干、支线)线路的熔断器间应有良好配合。

21、,控制系统中，主令电器是一种专门发布命令、直接或通过电磁式电器间接作用于控制电路的电器，常用来控制电力拖动系统中电动机的起动、停车、调速及制动等。常用的主令电器有：控制按钮、行程开关、接近开关，万能转换开关、主令控制器及其它主令电器如脚踏开关、倒顺开关、紧急开关、钮子开关等。,八、主令电器,1、按钮,按钮是一种最常用的的主令电器，按钮为手动控制，用于在控制电路中发布控制命令。,1.按钮帽2.复位弹簧3.动触头 4.常闭静触头 5.常开静触头,按钮是发出控制指令和信号的电器开关，是一种手动且一般自动复位的主令电器。,按钮结构示意图,1按钮帽2复位弹簧3动触头4常闭触头5常开触头,按钮的图形符号及

22、文字符号,1、按钮,按钮,LA2、LA4系列按钮开关,LA19系列按钮开关,LA18系列按钮开关,一个按钮既可作常开按钮，也可作常闭按钮。常开按钮作起动按钮，绿色或黑色。常闭按钮作停止按钮，红色。在外力作用下，常闭触点先断开，常开触点后闭合。复位时（外力作用消失时），常开触点先断开，常闭触点后闭合。,2、行程开关（限位开关）,用于机械设备运动部件的位置检测，是利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令，以控制其运动方向或行程的主令电器。按运动形式可分为直动式、微动式、滚轮式和组合式等；按触点的性质分为有触点式和无触点式。,3、万能转换开关,转换开关是一种多挡位、多触点、能够控制多回路的主令电

23、器。用于各种控制设备中线路的换接、遥控和电流表、电压表的换相测量等；也可用于控制小容量电动机的起动、换向、调速。,九、低压执行电器,1、电磁阀 电磁阀是用电磁控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀是用电磁的效应进行控制，主要的控制方式由继电器控制。最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。,电磁阀工作原理,电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来挡住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压

24、力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。,2.电磁铁,电磁铁是将电能转化为机械能的一种装置，利用线圈通电后使铁心磁化产生的电磁吸力，通过衔铁操作和牵引装置完成各种事先拟定的动作。,3.气动阀,气动调节阀由执行机构和调节机构组成。执行机构是调节阀的推力部件，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动调节机构动作。阀体是气动调节阀的调节部件，它直接与调节介质接触，调节该流体的流量。,由低压控制电器所组成的控制线路叫做电气控制线路。,第2节 电气控制系统的基本控制环节和控制规律,由于生产机械的种类繁多，所要求的电气控制线路也是千变万化

25、、多种多样的。但无论是比较简单的，还是很复杂的电气控制线路，都是由一些基本环节组合而成。本章着重阐明组成这些电气控制线路的基本规律和典型线路环节。这样，再结合具体的生产工艺要求，就不难掌握电气控制线路的分析和设计方法。,一、电气控制系统的电路图及绘制原则,电气控制系统中用国家规定的统一符号、文字和图形的形式来表示各电器元件及其相互连接关系，这就是电气控制系统的电路图。,电气原理图 电气安装图,根据电气设备的工作原理绘制而成，它具有结构简单、层次分明；便于研究和分析电路的工作原理等优点。,按照电器实际位置和实际接线线路，用给定的符号画出来的，这种电路图用于电气设备的安装和维修。,电气控制系统的电

26、路图绘制规律如下：,1元件、器件和设备的图形符号和文字符号应符合国家规范。2主电路和辅助电路分开。3用平行线绘制，少交叉，并尽可能按照动作顺序先后排列。4原理图中各电气元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。,元器件和设备的可动部分在图中通常应表示成：,触点为非激励状态，即电器没有通电和没有外力作用时触点的状态；接触器和电磁式继电器等系指线圈不加电压时的触点状态；按钮、行程开关等指未被压合时触点状态，也就是动合触点开启、动断触点闭合的状态。,为安装和维护方便，各接线端子应编号，规则见GB4026电器接线端子的识别和用字母数字符号标志接线端子的通则。一般主电路用字母加数字来表示接

27、线端子；辅助电路用数字编号，以单双数区分电源极性（以每一回路中电压降为最大的元件为界，如以接触器的线圈为界）。,举例：电气原理图,刀开关,熔断器,接触器,热继电器 的热元件,热继电器的常闭触点,辅助常开触点,常闭触头,常开触头,二、电气控制系统的基本环节,1点动控制环节,电气原理图：,工作原理：,用表示有驱动力，表示无驱动力。X=1表示常开（动合）触点X闭合，常闭（动断）触点X闭合。X=0表示常开触点X断开，常闭触点X闭合。SBKMKM=1M 起动 SBKMKM=0M 停止,只有在按下按钮SB时电动机M才能通电起动运行，故称为点动控制电路。按钮SB和接触器KM的这种组合称为点动控制环节。,2启

28、保停控制环节,电气原理图：,工作原理：,SB1KMKM=1M 起动SB2KMKM=0M 停止,接触器KM的辅助动合触点称为自锁触点,线路设有以下几种保护:,1短路保护 熔断器2过载保护 热继电器3欠压保护和失压保护 自锁触点,电气控制系统的基本控制规律,1联锁的控制规律,（1）互斥联锁,无互锁,电气互锁,机械互锁,SB1KM1KM1=1M 正转 SB3KM1KM1=0M 停止 SB2KM2KM2=1M 反转,互斥联锁,SB1KM1KM1=1M 正转 KM1=0(互锁)SB2 KM2 不会通电,（2）顺序联锁,起动联锁,停止联锁,M1先起动，M2后起动，将KM1常开触头串入KM2线圈回路中。,M

29、2先停止，M1后停止，将KM2常开触头并在M1停止按钮旁。,（3）长动与点动联锁,长动与点动联锁是既能正常起保停控制，又能进行点动控制。,方法二：加中间继电器（KA）,长动与点动的区别就在于有无自锁触点的作用。,例如：甲、乙两地同时控制一台电机。,方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。,(4)多地点控制,甲地,乙地,电气互锁规律：欲使两接触器不能同时工作，只需将两接触器的常闭触点互相串入对方的线圈电路中即可。顺序控制规律：要求甲接触器得电后，乙接触器方可得电，只需将甲的常开触点串在乙的线圈电路中；要求乙接触器失电后，甲接触器方可失电，只需将乙的常开触点并在甲的停车按钮上。实现多地控制的原则：控

30、制按钮的常开触点并联，常闭触点串联。,小结,联锁控制的关键是正确地选择联锁触点。,练习题,设计一个采用两地操作的既可点动又可连续运行的电机控制电路。画出能自动正反转且具有接触器和按钮双重互锁的电路。有两台电动机M1、M2，要求只有在M1起动后，M2才允许起动，它们可分别停车或同时停车。,设计一个采用两地操作的既可点动又可连续运行的电机控制电路。,画出能自动正反转且具有接触器和按钮双重互锁的电路。,有两台电动机M1、M2，要求只有在M1起动后，M2才允许起动，它们可分别停车或同时停车。,控制过程的变化参量很多，通过测量元件反应参量的变化，并将这一变化参量反馈回来作用与控制装置，实现自动控制，这就

31、是参量控制规律。,2参量的控制规律,常用的变化参量有行程、时间、速度、电流等,（1）行程控制,利用行程开关（极限开关）实现限位控制。,SB1KM1KM1=1M右移，至右终端位置，SQ2KM1M，停止。,（2）自动循环控制,正、反转是实现工作台自动往复循环的基本环节。自动电动机的循环控制线路如图所示。控制线路按照行程控制原则，利用生产机械运动的行程位置实现控制，通常采用限位开关。（二）保护：1.短路保护FU；2.过载保护FR；3.自锁、互锁保护；4.欠压保护（接触器）。,自动循环控制线路,SQ1、SQ2起往复运动控制作用SQ3、SQ4起终端限位保护作用,工作过程如下：,合上开关QK按下按钮SB2

32、KM1通电M正转，工作台向前工作台前进到一定位置，撞块压动限位开关SQ2SQ2常闭触头断开KM1断电M停止向前 SQ2常开触头闭合KM2通电电动机M 改变电源相序而反转，工作台向后工作台向后退到一定位置，撞块压动限位开关SQ1SQ1常闭触头断开KM2断电M停止后退 SQ1常开触头闭合KM1通电电动机M又正转，工作台又向前，如此往复循环工作，直至按下停止按钮SB1KM1（或KM2）断电电动机停转。另外，SQ3、SQ4分别为反、正向终端保护限位开关，防止限位开关SQ1和SQ2失灵时造成工作台从床身上冲出的事故。,（3）时间控制,利用时间继电器实现由降压起动至全压运行的切换，即用时间继电器的延时来控

33、制降压起动时间。,（4）速度控制,如下图所示为单向运行电动机反接制动控制电路。利用速度继电器实现对反接制动的控制。,一旦开始制动时，由控制系统的联锁触点和速度继电器的备用的闭合触点，形成一个电动机相序反接（俗称倒相）电路，使电动机在反接制动下停车。而当电动机的转速接近零时，速度继电器的制动常开触点分断，从而切断电源，使电动机制动状态结束。,1.起动性能 起动时定子起动电流与额定电流之比值大约57。起动电流大对线路有影响，将造成较大的电压降落，影响其他负载正常工作。,2.起动方法直接起动-小(轻)负载降压起动：起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，减少对线路电压的影响，起动后再将

34、电压恢复到额定电压。,1.3 三相异步电动机控制电路,例 三相异步电动机的启动控制电路,Y-起动控制电路,电动机在工作时其定子绕组是联接成三角形的，那么在起动时可把它联成星形，等到转速接近额定值时再换成三角形。这样，在起动时就把定子每相绕组上的电压降到正常工作电压的。,星形,三角形,按钮操作的Y-起动控制电路,时间继电器延时自动切换的Y-起动控制电路,星形-三角形降压起动控制的主电路,绕线型异步电动机起动控制电路,三相绕线型异步电动机的转子回路可以通过滑环外串接可变电阻来减小起动电流，以达到提高转子电路功率因数和起动转矩的目的。在一般要求起动转矩较高的场合下。调节转子回路电阻的方法很多，有分段

35、调节和连续调节两种。分段调节有时间原则调节，电流原则调节，速度原则调节以及综合原则调节等。连续调节有频敏变阻器、变阻器、水电阻器调节等多种方式。,绕线转子异步电动机转子绕组串附加电阻起动控制,实现方案一:时间控制，利用时间继电器延时，将附加电阻逐段切除二：利用起动过程中电流的变化，用电流继电器逐段将附加电阻切除。,时间原则转子回路串接电阻起动控制电路,时间原则转子回路串接电阻起动控制电路,电流原则转子回路串接电阻起动控制电路,例1 行程、时间控制实现动力头滑台钻孔加工自动循环电器控制线路,分析：（一）工作：1.合刀开关QS；2.按下启动按钮SB1；接触器线圈KM1上电，进给加工开始，到SQ2切

36、换状态，时间继电器KT得电延时开始即进行无进给切削；同时KM1失电复位；KT时间到触点切换，KM2得电，返回，到SQ1切换，KM2失电，释放;KM1得电,重复前面的过程.（二）保护：1.短路保护FU；2.过载保护FR；3.自锁、互锁保护；4.PE接地保护；5.欠压保护（接触器）。,例2 行程、时间控制实现动力头滑台钻孔加工的电器控制线路(对例2进行改造),分析：（一）工作：1.合刀开关QS；2.按下启动按钮SB1；接触器线圈KM1上电，进给加工开始，到SQ2切换状态，时间继电器KT得电延时开始即进行无进给切削；同时KM1失电复位；KT时间到触点切换，KM2得电，返回，到SQ1切换，KM2失电，

37、释放。（二）保护：1.短路保护FU；2.过载保护FR；3.自锁、互锁保护；4.PE接地保护；5.欠压保护（接触器）。,3普通车床的控制电路,前面已经对常用的基本电路进行了分析，机床电路就是由这些基本控制电路所组成的。作为基本控制电路的一个综合应用实例，本节拟对普通车床的控制电路作一简单介绍。普通车床的结构如图 3-32 所示，它主要由床身、主轴箱、挂轮箱、溜板箱、进给箱、光杠、丝杠、刀架、尾架等部分组成。C620-1 型普通车床电气控制电路如图所示。对它的要求有：(1)主轴电动机M1要求正、反转控制，以便加工螺纹。对于C620-1型普通车床的正、反转是由机械实现的。,普通车床的结构示意图,(2

38、)主轴电动机的起动、停止实现自动控制。C620-1型普通车床主轴电动机的容量较小，所以采用直接起动,停车时采用机械制动。(3)在车削加工时，由于温度高，需要冷却，为此，设有一台冷却泵电动机M2。冷却泵电动机只需要单方向运行，且要求须在主轴电动机起动后方可起动；当主轴电动机停止时，要求冷却泵电动机也立即停止。(4)电路应有保护环节和安全的局部照明。C620-1 型普通车床控制电路的工作原理如下:,图 3 33 C620-1型普通车床电器控制电路,合上刀开关Q，按下起动按钮SB2，接触器KM线圈通电，自锁触点闭合自锁，主轴电动机M1通电旋转。若要使用冷却，可合上Q1，冷却泵电动机M2通电旋转。需要

39、停止时，按下停止按钮SB1，KM线圈断电，电动机停止。电路中用熔断器FU1、FU2、FU3来实现短路保护；用FR1、FR2来实现过载保护。同时，接触器KM还具有失压和欠压保护的作用。照明变压器T给照明灯EL提供了一个安全电压，由开关Q2、Q3控制。,第4节电器控制线路的设计方法,人们希望在掌握了电器控制的基本原则和基本控制环节后，不仅能分析生产机械的电器控制线路的工作原理，而且还能根据生产工艺的要求，设计电器控制线路。电器控制线路的设计方法通常有两种：经验设计法和逻辑设计法。,经验设计法,经验设计是根据生产机械的工艺要求和加工过程，利用各种典型的基本控制环节，加以修补、补充、完善，最后得出最佳

40、方案。若没有典型的控制环节可采用，则按照生产机械的工艺要求逐步进行设计。经验设计法比较简单，但必须熟悉大量的控制线路，掌握多种典型线路的设计资料，同时具有丰富的实践经验。通常是先采用一些典型的基本环节，实现工艺基本要求，然后逐步完善其功能，并加上适当的联锁与保护环节。,采用经验设计法，一般应注意以下几个问题：1.保护控制线路工作的安全和可靠性,1）线圈的连接。在交流控制线路中，不能串联接入两个电器线圈，如图所示。即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的。,不能串联接入两个电器线圈,2）电器触头的连接。同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，不能分别接在电源的不同相上。,电器触头的连

41、接,3）线路中应尽量减少多个电器元件依次动作后才能接通另一个电器元件，如图所示。在图a中，线圈KA3的接通要经过KA、KA1、KA2三对常开触头。若改为图b，则每一线圈的通电只需经过一对常开触头，工作较可靠。,减少多个电器元件依次通电,4）应考虑电器触头的接通和分断能力，若容量不够，可在线路中增加中间继电器，或增加线路中触头数目。增加接通能力用多触头并联连接；增加分断能力用多 触头串联连接。5）应考虑电器元件触头“竞争”问题。同一继电器的常开触头和常闭触头有“先断后合”型和“先合后断”型。,“先断后合”型：通电时常闭触头先断开，常开触头后闭合；断电时常开触头先断开，常闭触头后闭合。“先合后断”

42、型：通电时常开触头先闭合，常闭触头后断开；断电时常闭触头先闭合，常开触头后断开。如果触头动作先后发生“竞争”的话，电路工作则不可靠。,2.控制线路力求简单、经济,1）尽量减少触头的数目。尽量减少电器元件和触头的数目，所用的电器、触头越少，则越经济，出故障的机会也越少，如图2-37所示。,2）尽量减少连接导线。将电器元件触头的位置合理安排，可减少导线根数和缩短导线的长度，以简化接线，如图所示，起动按钮和停止按钮同放置在操作台上，而接触器放置在电气柜内。从按钮到接触器要经过较远的距离，所以必须把起动按钮和停止按钮直接连接，这样可减少连接线。,不合理,合理,3）控制线路在工作时，除必要的电器元件必须

43、长期通电外，其余电器应尽量不长期通电，以延长电器元件的使用寿命和节约电能。,3.防止寄生电路,控制线路在工作中出现意外接通的电路叫寄生电路。如图，电动机正转时过载，则热继电器动作时会出现寄生电路，图中虚线所示，使接触器KM1不能断电，起不了保护作用。,寄生电路,4.应具有必要的保护环节,1）短路保护 在电器控制线路中，通常采用熔断器或断路器作短路保护。2）过流保护 过电流一般比短路电流要小。采用过电流继电器和接触器配合使用。3）过载保护 通常采用热继电器作笼型电动机的长期过载保护。4）零电压保护 零电压保护通常采用并联在起动按钮两端的接触器的自锁触头来实现。,逻辑设计法,逻辑设计法是利用逻辑代

44、数这一数学工具来设计电器控制线路，同时也可以用于线路的简化。把电器控制线路中的接触器、继电器等电器元件线圈的通电和断电、触头的闭合和断开看成是逻辑变量，通过简单的“逻辑与”、“逻辑或”、“逻辑非”等基本运算，得出其运算结果，此结果即表明电器控制线路的结果。对逻辑函数式进行化简，然后由简化的逻辑函数式画出相应的电气原理图，最后再进一步检查、完善，以期得到既满足工艺要求，又经济合理、安全可靠的最佳设计线路。,1.逻辑与,图2-46 逻辑与电路,表2-4 逻辑与的真值表,2.逻辑或,图2-47 逻辑或电路,表2-5 逻辑或的真值表,3.逻辑非,图2-48表示与继电器常开触头 相对应的常闭触头 与接触

45、器线圈串联的逻辑非电路。,逻辑非电路,表2-6 逻辑非的真值表,习题与思考题,1.分析图所示线路中，哪种线路能实现电动机正常连续运行和停止，哪种不能？为什么？,2.试采用按钮、刀开关、接触器和中间继电器，画出异步电动机点动、连续运行的混合控制电路。3.电器控制线路常用的保护环节有哪些？各采用什么电器元件？4.在有自动控制的机床上，电动机由于过载而自动停车后，有人立即按启动按钮，但不能开车，试说明可能是什么原因？,5.简化如图所示控制电路。,梯形图语言：为了区别常规控制电路和PLC控制电路(通常叫梯形图)，PLC一般用专用图形符号来表示，其中可编程序控制器的继电器线圈可有多种画法。,常规电器和可

46、编程序控制器的图形符号对照,第5节 PLC梯形图与电气控制线路,PLC的接线图和梯形图的绘制方法,梯形图采用水平布置画法，梯形图最左边的竖线叫作左母线，右边的竖线叫作右母线，右母线可以省略不画，左右母线相当于电源线。画梯形图时应注意：1 梯形图中的连接线(相当于导线)不能相互交叉，并且只能 水平或垂直绘制;2 只有常开（）和常闭（）两种接点。3 梯形图中的接点一般只能水平绘制，不能垂直绘制，接点可任意进行串并联，每一接点可以任意反复使用。4 各种继电器线圈只能并联、不能串联，线圈的一端必须与右母线连接。不能与左母线连接，接点不能与右母线连接，内部电器不能直接作输出，只能用输出继电器输出完成控制

47、动作。5 接点中的“电流”只的从左向右单方向流动，不能出现反向流动的现象。6 最后必须用“END”表示控制程序的结束。,自耦变压器降压起动控制电路PLC控制的接线图和梯形图,U,V,W,M,L1,L2,L3,KM1,KM2,QS,FU,FR,KM2,T,(a)主电路图,串行工作方式对梯形图控制结果的影响,梯形图中继电器线圈的接点在线圈之前和在线圈之后，对它的控制结果可能是有影响的。,接点前后顺序对梯形图控制的影响,X401,X402,X401,Y430,Y431,Y430,Y431,X401,X402,X401,Y430,Y431,Y430,Y431,(a),(b),先执行,先执行,后执行,后执行,举例说明：点动控制的电路图和梯形图,点动控制的电路图和梯形图,接点顺序的调整,KM,KM,SB1,SB2,SB3,(a)点动控制电路图,(b)点动控制梯形图,X401,X402,X403,Y430,X403,Y430,X401,X402,M100,Y430,X403,Y430,X403,M100,用PLC控制电动机降压起动控制,用PLC控制电动机降压起动控制等效电路图,PLC等效控制电路,PLC等效电路工作过程示意图,