电气控制与PLC应用技术.ppt

电气控制与电气控制与PLC应用技术应用技术电子教案电子教案主主 编编 伍金浩伍金浩 曾庆乐曾庆乐中等职业教育机电技术应用专业教学用书中等职业教育机电技术应用专业教学用书丛书主编丛书主编 李乃夫李乃夫绪绪论论1.电气控制技术的产生与发展电气控制技术的产生与发展电气控制技术是随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出新的要求，从手动电气控制技术是随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出新的要求，从手动控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统到控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统到以计算机为中心的存储控制系统。以计算机为中心的存储控制系统。（1）电力拖动自动控制系统的组成）电力拖动自动控制系统的组成（2）电气控制技术的发展）电气控制技术的发展 2.可编程控制器（可编程控制器（PLC）的产生与发展）的产生与发展 由于继电器接触器控制系统的结构特点制约着它的发展，在1968年，美国通用汽车（GM）公司率先提出了 研制新型工业控制器的设想。一年后，由美国数据设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程控制器，即是早期的工业电脑（PLC）。在微电子技术和计算机技术发展的带动下，使PLC在处理速度和控制功能上都有了很大提高，不仅可以进行开关量的逻辑控制，还可以对模拟量进行控制，且具有数据处理、PID控制和数据通信功能，发展成为一种新型的工业自动控制标准装置。近年来随着电力电子技术、检测传感技术、机械制造技术的发展，PLC在通信能力以及控制领域等方面都不断有新的突破，正朝着电气控制、仪表控制、计算机控制一体化和网络化的方向发展。3.本课程的性质、内容和任务要求本课程的性质、内容和任务要求主要内容：主要内容：（1）工业控制系统中的继电器）工业控制系统中的继电器接触器控制系统；接触器控制系统；（2）PLC控制系统；控制系统；（3）变频器的基本应用。）变频器的基本应用。学习方法建议学习方法建议：（1）打好继电器）打好继电器接触器控制系统的基础，进而学习掌握接触器控制系统的基础，进而学习掌握PLC控制系统的应用；控制系统的应用；（2）注意学习内容的普及和发展需要；）注意学习内容的普及和发展需要；（3）学习时应注意掌握基本原理和应用规律；）学习时应注意掌握基本原理和应用规律；（4）加强实践技能训练做到理论和实践结合。）加强实践技能训练做到理论和实践结合。第第1章章常用电动机控制电路常用电动机控制电路1.1概概述述继电器继电器接触器控制电路由各种低压电器所组成。接触器控制电路由各种低压电器所组成。一个最简单的三相异步电动机控制电路，可以用一个闸刀开关一个最简单的三相异步电动机控制电路，可以用一个闸刀开关控制电动机的启动运行和停止。控制电动机的启动运行和停止。实际应用中要达到自动控制的要求，电路中需要借助各种开关、实际应用中要达到自动控制的要求，电路中需要借助各种开关、继电器、接触器等电器元件，它们能够根据操作人员所发出的控制继电器、接触器等电器元件，它们能够根据操作人员所发出的控制指令信号，实现对电动机的自动控制、保护和监测等功能。指令信号，实现对电动机的自动控制、保护和监测等功能。1.2三相异步电动机直接启动控制电路三相异步电动机直接启动控制电路1.2.1三相异步电动机的启动问题三相异步电动机的启动问题 三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入电网开始转动时起，到达额定转速为止这一段过程。三相异步电动机在启动时启动转矩并不大，但定子绕组中的电流增大为额定电流的47倍。这么大的启动电流将带来下述不良后果。（1）启动电流过大造成电压损失过大，使电动机启动转矩下降。同时可造成影响连接在电网上的其他设备的正常运行。（2）使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短了电动机的使用寿命。（3）造成过流保护装置误动作。因此：三相异步电动机的启动控制方式有两种：一种是直接启动控制；另一种是降压启动控制。1.2.2用刀开关直接控制的三相异步电动机单向运用刀开关直接控制的三相异步电动机单向运转电路转电路1.刀开关刀开关胶壳开关胶壳开关铁壳开关铁壳开关组合开关组合开关闸刀开关的图形和文字符号闸刀开关的图形和文字符号2.采用刀开关控制的异步电动机启动电路实物示意图 电气控制线路图电路的工作原理是：（1）合上电源开关QS 三相异步电动机通电电动机启动；（2）断开QS 电动机断电停转。1.2.3.使用空气断路器直接控制电动机单使用空气断路器直接控制电动机单向运转的电路向运转的电路空气断路器是一种具有过负载、过热、电源空气断路器是一种具有过负载、过热、电源欠压、过压等保护功能于一体的电器。欠压、过压等保护功能于一体的电器。多种断路器的外形多种断路器的外形空气断路器的基本结构 在合闸后，搭钩将锁键钩住，使主触点闭合，电动机通电启动运行。扳动手柄于“分”的位置(或按下“分”的按钮)，搭钩脱开，主触点在复位弹簧的拉力作用下断开，切断电动机电源。除手动分断之外。空气断路器还可以分别由三个脱扣器自动分断，实现对应的保护功能。常用几种熔断器的外形1.2.4.用接触器直接控制电动机单向用接触器直接控制电动机单向运转的电路运转的电路 实现对电动机的控制除前面介绍的刀开关外，电动机控制电路所使用的电器还有熔断器、接触器、热继电器和按钮开关等几种低压电器。（1）熔断器）熔断器 熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉、控制有效的短路保护电器，它串联在电路中。（2）接触器）接触器 接触器是一种自动化的控制电器，接触器主要用于频繁接通或分断交、直流电路，具有控制容量大，可远距离操作，配合继电器可以实现定时操作，联锁控制，各种定量控制和失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路。交流接触器从结构上可分为电磁系统、触点系统和灭弧装置三大部分。（3)热继电器热继电器热继电器正是根据电动机过载保护的需要而设计的，它利用电流热效应原理和反时限特性，当热量积聚到一定程度时使触点断开切断电路，实现对电动机的过载保护。注意：熔断器和热继电器这两种保护电器，都是利用电流的热效应原理作过流保护的，但它们的动作原理不同，用途也有所不同，不能混淆。（4）按钮开关按钮开关按钮开关是一种手动电器，常称作控制按钮或按钮。主按钮开关是一种手动电器，常称作控制按钮或按钮。主要用于人们对电路发出控制指令。要用于人们对电路发出控制指令。为了便于操作人员识别，避免发生误操作，生产中用不同的颜色和符号来区分按钮的功能及作用，不能乱用，特别是红色按钮一定是用于停止控制。（5）接触器控制电动机单向运转的电路 控制原理：(1)合上电源开关QS：接通电源；(2)启动控制：按下启动按钮SB2 接触器KM电磁线圈得电吸合KM主触点闭合 电动机M得电启动运转KM辅助动合触点闭合自锁控制(3)停止控制：按下停止按钮SB1 接触器KM电磁线圈断电释放 KM主触点断开 电动机M断电停止KM辅助动合触点断开自锁控制解除（4）过载保护：当电动机在运行中出现过载并达到一定程度时 热继电器FR动作FR动断触点断开 接触器KM电磁线圈断电释放 KM主触点断开 电动机M断电停止（5）失压保护 上述电路如在工作中突然停电而又恢复供电，由于接触器KM断电时自锁触点已断开，这就保证了在未再次按下启动按钮SB2时接触器KM不动作，因此不会因电动机自行启动而造成设备和人身事故。这种在突然停电时能够自动切断电动机电源的保护功能称为失压(或零压)保护，由接触器KM实现。（6）欠压保护 上述电路如果电源电压过低(如降至额定电压的85以下)，则接触器线圈产生的电磁吸力不足，接触器会在复位弹簧的作用下释放，从而切断电动机电源，防止电动机在电压不足的情况下运行，这种保护功能称为欠压保护，同样由接触器KM实现。1.2.5三相异步电动机的顺序控制和多点控制电三相异步电动机的顺序控制和多点控制电路路1顺序控制电路顺序控制电路（1）主电路实现顺序控制）主电路实现顺序控制；电动机M2的主电路接在M1的控制接触器KM1的主触点后面，只有KM1主触点闭合，M1启动后，M2才能得电运行。（2）控制电路实现顺序控制。（a)(b)(c)上图（a）为M1、M2顺序启动同时停止；图（b）为M1、M2顺序启动而分别停止；图（c）则为M1、M2顺序启动而M2先停后M1才能停止。2多点（异地）控制电路 多点控制的基本原理是将启动按钮的动合触点并联（SB3、SB4），这样不论在什么地方只要按下其中一个按钮KM的线圈均可得电工作；而将停止按钮的动断触点相串联（SB1、SB2）就可以实现异地停止控制。1.2.6三相异步电动机的正反转控制电路三相异步电动机的正反转控制电路1.使用倒顺开关控制的正反转控制电路 电路的工作原理是：操作倒顺开关QS，把手柄板至“顺”的位置时，QS的触点往上接通，电动机与电源的连接相序为L1D1、L2D2、L3D3电动机正转运行；当把手柄板至“倒”的位置时，QS的触点往下接通，电动机与电源的连接相序为L1D2、L2D1、L3D3电动机反转运行；当把手柄板至“停”的位置时，QS的触点断开，电动机断电停止。2.使用交流接触器控制的正反转控制电路 双重联锁正反转控制电路 该电路可实现电动机的直接正反转切换，其控制过程如下：（1）正转控制（设开始启动）（2）反转控制（设由原来正转切换）可让学生自行分析1.2.7行程位置控制电路行程位置控制电路行程开关是一种将机械信号转换为电信号，以控制运动行程开关是一种将机械信号转换为电信号，以控制运动部件位置或行程的自动控制电器，它也属于主令电器。部件位置或行程的自动控制电器，它也属于主令电器。实现机床的工作台自动往复运动的电动机拖动控制电路 1.3三相异步电动机降压启动控制电路三相异步电动机降压启动控制电路1.3.1三相笼型异步电动机降压启动控制电路三相笼型异步电动机降压启动控制电路1.串电阻串电阻(电抗电抗)降压启动控制电路降压启动控制电路1.3.2自耦变压器降压启动控制电路自耦变压器降压启动控制电路自耦变压器降压启动是利用自耦变压器二次绕组的不同抽头降自耦变压器降压启动是利用自耦变压器二次绕组的不同抽头降压启动，待启动正常后再转回额定工作电压启动，待启动正常后再转回额定工作电压，这样既能适应不同负压，这样既能适应不同负载启动的需要，又能获得较大的启动转矩，常被用来启动容量较大载启动的需要，又能获得较大的启动转矩，常被用来启动容量较大的三相异步电动机。的三相异步电动机。（1）启动时，将手柄向上扳至）启动时，将手柄向上扳至“起动起动”位置，图中左右两组位置，图中左右两组(各三个各三个)触点闭合，触点闭合，电动机定子绕组接入自耦变压器降压启动。电动机定子绕组接入自耦变压器降压启动。（2）当电动机转速将近升至额定转速时，可将手柄向下扳至）当电动机转速将近升至额定转速时，可将手柄向下扳至“运行运行”位置，左、位置，左、右两组触点断开，将自耦变压器从线路中切除；中间一组触点闭合，电动机右两组触点断开，将自耦变压器从线路中切除；中间一组触点闭合，电动机全压运行。全压运行。（3）要停机时，只须按下停机按钮）要停机时，只须按下停机按钮SB，使失压脱扣器，使失压脱扣器KV的线圈断电而造成衔铁的线圈断电而造成衔铁释放，通过机械脱扣装置将运行一组触点断开，同时手柄会自动跳回释放，通过机械脱扣装置将运行一组触点断开，同时手柄会自动跳回“停机停机”位置，启动器所有的触点都断开，电动机断电，为下一次启动做准备。位置，启动器所有的触点都断开，电动机断电，为下一次启动做准备。1.3.3星形星形三角形（三角形（Y/）降压启动控制电路）降压启动控制电路1星形星形三角形降压启动的原理三角形降压启动的原理星形星形三角形降压启动又称为三角形降压启动又称为Y/降压启动。它是利用三相异步降压启动。它是利用三相异步电动机在正常运行时定子绕组为三角形联结（电动机在正常运行时定子绕组为三角形联结（形），而在启动时先形），而在启动时先将定子绕组接成星形（将定子绕组接成星形（Y形），使每相绕组承受的电压为电源的相电形），使每相绕组承受的电压为电源的相电压（压（220V）降低启动电压，限制启动电流，待启动正常后再把定子）降低启动电压，限制启动电流，待启动正常后再把定子绕组改接成三角形（绕组改接成三角形（形）每相绕组承受的电压为电源的线电压形）每相绕组承受的电压为电源的线电压（380V）正常运行。）正常运行。2.时间继电器时间继电器自动控制的电路中使用了时间继电器（自动控制的电路中使用了时间继电器（KT）对电动机启动延时）对电动机启动延时进行控制。时间继电器也称延时继电器，当对其输入信号后，需要进行控制。时间继电器也称延时继电器，当对其输入信号后，需要经过一段时间经过一段时间(延时延时)，输出部分才会动作。时间继电器主要用作时，输出部分才会动作。时间继电器主要用作时间上的控制。间上的控制。1延时闭合瞬时断开动合触点；2延时断开瞬时闭合动断触点；3瞬时闭合延时断开动合触点；4瞬时断开延时闭合动断触点；5断电延时线圈；6通电延时线圈3.星形三角形降压启动自动控制电路 电路的起动过程如下；KM1线圈得电 电动机M星形联结自锁 按下起动按钮SB2 KM2线圈得电 降压起动 KT线圈得电 开始计时（起动时间）延时时间到 KT动断触点延时断开 KM2断电 KT动合触点延时闭合 KM3通电 电动机M三角形联结自锁全压运行1.3.4三相绕线转子异步电动机降压启动控制电路三相绕线转子异步电动机降压启动控制电路转子绕线式异步电动机可以通过电刷在转子绕组中串接外加电阻转子绕线式异步电动机可以通过电刷在转子绕组中串接外加电阻减小启动电流，根据交流电动机的运转特性，当增大转子电路电阻时，减小启动电流，根据交流电动机的运转特性，当增大转子电路电阻时，其机械特性变软，在一定的负载转矩下转速下降，这样可以在一定范其机械特性变软，在一定的负载转矩下转速下降，这样可以在一定范围内调节电动机的转速，而且在减小启动电流的同时可以获得较大的围内调节电动机的转速，而且在减小启动电流的同时可以获得较大的启动转矩。启动转矩。（1）按时间原则控制）按时间原则控制控制过程中选择时间作为变化参量进行控制的方式称为时间原则控制过程中选择时间作为变化参量进行控制的方式称为时间原则。（2）按电流原则控制）按电流原则控制 控制过程中选择电流作为变化参量进行控制的方式称为电流原则。当按下起动按钮SB1后，电动机转子串入全部电阻（R1、R2、R3）启动，由于启动时转子电流较大，三个电流继电器全部动作，它们串接在控制电路中的动断触点同时全部断开。随着电动机的转速逐渐上升，转子电流逐渐减小使三个电流继电器KA1 KA2 KA3依次释放，其动断触点依次闭合，控制KM1 KM2 KM3逐级短接转子电阻R1 R2 R3。中间继电器KA起延缓作用，保证在三个电流继电器动作后才能接通KM1、KM2、KM3电路，防止在起动瞬间三个接触器直接通电。（3）中间继电器（KA）它的主要作用是用来传递信号或同时控制多个电路和起中间转换作用，也可用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。中间继电器的结构和工作原理与小型交流接触器基本相同，只是它的电磁系统小些，触点没有主、辅之分，而且触点数量较多。1.3.5频敏变阻器控制电路频敏变阻器控制电路 频繁变阻器是一种随电动机启动过程转速的升高(转子电流频率下降)而阻抗值自动下降的器件。它的阻值能随启动过程的进行自动而又平滑地减小，使启动过程能平滑地进行。主电路在电动机定子电路接入电流互感器TA、电流表A、热继电器FR的发热元件和中间继电器KA的动断触点，是为了在正常运行时接入热继电器进行过载保护，而起动时发热元件被短接，防止误动作。电流表A经电流互感器串入电路，便于对电动机定子电流的测量。电动机转子电路接入频敏变阻器RF，由接触器KM2主触点在起动完毕后将其短接。转换开关SA用于选择手动控制或自动控制。1.4三相异步电动机调速控制电路三相异步电动机调速控制电路1.4.1三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速根据异步电动机的转速公式：根据异步电动机的转速公式：n（1s）60fp，可，可见三相异步电动机的调速方法可以有下列三种：见三相异步电动机的调速方法可以有下列三种：(1)改变异步电动机转差率改变异步电动机转差率s的调速。的调速。(2)改变异步电动机定子绕组磁极对数改变异步电动机定子绕组磁极对数p的变极调速。的变极调速。(3)改变电源频率改变电源频率f的变频调速。的变频调速。1.4.2变转差率调速变转差率调速异步电动机的转矩与定子电压的平方成正比。因此，改变异步电动机的转矩与定子电压的平方成正比。因此，改变异步电动机的定子电压也就是改变电动机的转矩和机械特性，异步电动机的定子电压也就是改变电动机的转矩和机械特性，从而实现调速，这是一种比较简单的方法。特别是晶闸管技从而实现调速，这是一种比较简单的方法。特别是晶闸管技术的发展使术的发展使交流调压调速电路得到广泛应用。交流调压调速电路得到广泛应用。1.4.3变磁极调速控制电路变磁极调速控制电路按照三相异步电动机的工作原理，在电源频率恒定的前提下，异步电按照三相异步电动机的工作原理，在电源频率恒定的前提下，异步电动机的同步转速与旋转磁场的磁极对数成反比，磁极对数增加一倍时，同动机的同步转速与旋转磁场的磁极对数成反比，磁极对数增加一倍时，同步转速就下降一半，电动机转子的转速也近似下降一半。通过改变异步电步转速就下降一半，电动机转子的转速也近似下降一半。通过改变异步电动机旋转磁场磁极对数来改变其同步转速，即可以调节电动机的转速。动机旋转磁场磁极对数来改变其同步转速，即可以调节电动机的转速。双速异步电动机的定子绕组接线图。（双速异步电动机的定子绕组接线图。（a）图中电动机定子绕组接成）图中电动机定子绕组接成三角形三角形联结，这时联结，这时p2，n1500rmin，为低速运行；而在（，为低速运行；而在（b）图）图中电动机定子绕组接成双星形中电动机定子绕组接成双星形YY联结，则这时联结，则这时p1，n3000rmin，为高速运行。为高速运行。双速异步电动机的调速控制电路双速异步电动机的调速控制电路 电路的工作原理如下：（1）先合上电源开关QS；（2）低速运转）低速运转（3）高速运转）高速运转（4）停止 按下SB1KM2、KM3失电释放电动机M断电停止。1.4.4变频调速变频调速1基本原理基本原理 变频调速就是利用电动机的同步转速随电机电源频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。由异步电动机的转速公式可知，当磁极对数p不变时，电动机的转速与电源频率f成正比，同步转速随电源频率线性地变化，这就是变频调速的原理。2、变频调速的应用、变频调速的应用交流异步电动机的变频调速以其高效的驱动性能和良好的控制特性已越来越受到重视，另外交流变频调速系统在节约能源方面有着很大的优势。1.5三相异步电动机制动控制电路三相异步电动机制动控制电路 电动机的制动控制是指在电动机的轴上加上一个与其旋转方向相反的转矩，使电动机减速或快速停止。根据产生制动力矩的方法，停车制动的方式有两大类，机械制动和电气制动。1.5.1三相异步电动机的机械制动装置三相异步电动机的机械制动装置机械制动最常用的装置是电磁抱闸，它主要由制动电磁铁和闸瓦制动器两大部分组成。如图所示：电磁抱闸断电制动型电动机制动控制电路，其基本原理是：制动电磁铁的电磁线圈(有单相和三相两种)与三相异步电动机的定子绕组相并联，闸瓦制动器的转轴与电动机的转轴相连。按下起动按钮SB2，接触器KM线圈通电，其自锁触点和主触点闭合，电动机M得电。同时，抱闸电磁线圈通电，电磁铁产生磁场力吸合衔铁，带动制动杠杆动作，推动闸瓦松开闸轮，电动机起动运转。停车时，按下停车按钮SB1，KM线圈断电，电动机绕组和电磁抱闸线圈同时断电，电磁铁衔铁释放，弹簧的弹力使闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机立即停止转动。1.5.2电气制动控制电路电气制动控制电路1.反接制动控制电路反接制动控制电路反接制动实质上是在制动时通过改变异步电动机定子绕组中三相电源相序，产生一个与转子惯性转动方向相反的反向转矩来进行制动的。速度继电器是按照预定速度快慢而动作的继电器，速度继电器的转子与电动机的轴相连，当电动机正常转动时，速度继电器的动合触点闭合；当电动机停车转速接近零时，动合触点打开，切断接触器的线圈电路。防止电动机会反向升速，发生事故。反接制动控制电路 电路的控制过程为：启动停机(制动)2.能耗制动控制电路能耗制动控制电路能耗制动就是在三相异步电动机脱离交流电源的同时在定子绕组通入直流电，产生一个静止磁场。此时电动机转子因惯性继续旋转切割磁场而在转子绕组中产生感应电流，又在磁场中受电磁力的作用产生电磁转矩。这一转矩总是与电动机的旋转方向相反，起制动的作用。在制动的过程中，转子因惯性转动的动能转变成电能而消耗在转子电路中，所以称为“能耗”制动。能耗制动的特点是制动平稳，制动效果好，且电动机停转后不会反向起动。但需要提供制动用的直流电源，多通过整流器整流供电。能耗制动控制电路能耗制动控制电路 电路的工作过程为：起动过程停机(制动)本章小结本章小结 本章的主要内容是三相交流异步电动机的继电器接触器控制电路。继电器接触器控制电路是由各种低压电器所组成的。本章将各种低压电器穿插在相关电路中进行介绍，主要有：各种开关(刀开关、转换开关、行程开关，以及各种断路器、按钮开关)、熔断器、接触器、各种继电器(热继电器、时间继电器、中间继电器、速度继电器)等。结合实践教学，应注意认识这些电器的外形、结构、原理、用途、使用方法和主要参数。并熟悉这些电器的文字和图形符号。这是分析电动机控制电路的基础，本章通过三相异步电动机的起动、调速、制动等控制电路，介绍了继电器接触器控制电路的基本控制环节和保护环节。在学习这些电路时，应该在理解电动机运行特性的基础上，通过分析电路工作过程，着重注意掌握这些电路的主要特点以及各个电路的异同之处。例如：电路中自锁和互锁的作用；时间控制、行程位置控制和电流控制、速度(转速)控制的方法和特点；短路、过载、失压、欠压、限位等保护作用的原理等等。在本章中介绍的控制电动机在两种运行状态之间转换的电路有手动控制也有自动控制，所用的控制电器也有不同，如星形三角形起动和能耗制动的时间控制、自动往复运动的行程位置控制、反接制动的速度控制、绕线转子异步电动机转子串电阻起动的电流控制等等，应注意各个电路的特点，分析其规律，抓住其异同，融会贯通掌握好电动机控制电路最基本的环节。这也是为后续章节的分析和学习打好基础的需要。电气控制与电气控制与PLC应用技术应用技术电子教案电子教案主主 编编 伍金浩伍金浩 曾庆乐曾庆乐中等职业教育机电技术应用专业规划教材中等职业教育机电技术应用专业规划教材丛书主编丛书主编 李乃夫李乃夫第第2章章常用机械设备的电气控制常用机械设备的电气控制2.1概概述述2.1.1常用机床设备简介常用机床设备简介在机械加工的过程中由于工艺的要求，机床必须具有多种的机在机械加工的过程中由于工艺的要求，机床必须具有多种的机械运动配合，而这些机械运动往往是通过电气系统对电动机的控制械运动配合，而这些机械运动往往是通过电气系统对电动机的控制来配合实现的。我国将机床按其作用、结构、性能、特点及使用范来配合实现的。我国将机床按其作用、结构、性能、特点及使用范围分为十二大类。围分为十二大类。可见电气控制系统在机床电路的实际应用中非常普遍，控制对可见电气控制系统在机床电路的实际应用中非常普遍，控制对象和要求的不同使电路结构也差别很大，本章以一些常用机床的电象和要求的不同使电路结构也差别很大，本章以一些常用机床的电气控制电路为例进行分析，通过学习提高对接触器控制电路的认识，气控制电路为例进行分析，通过学习提高对接触器控制电路的认识，加深对交流电动机控制方法的理解。加深对交流电动机控制方法的理解。2.1.2电气控制系统图的构成规则和绘图的基本电气控制系统图的构成规则和绘图的基本方法方法电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电器元件布置图与电气安装接线图。电气控制电路图绘制的基本方法 （1）符号的使用 1)图形符号电气图中的图形符号由符号要素、一般符号、限定符号等部分组成。2)文字符号电气设备中的文字符号用来标明电路、电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特征等，文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。基本文字符号分单字母和双字母两种，均用大写字母表示。单字母符号将各种电器元件、设备和装置划分为23大类。例如继电器-接触器控制电路中常用的有：K 表示继电器或接触器类；M表示电动机；F表示保护器件；S表示控制、记忆、信号电路的开关器件选择器；T表示变压器等。双字母符号的第一位必须与上述23大类单字母符号相对应，表示器件大类，第二位表示附加信息。如：K表示继电器或接触器类，KT表示时间继电器，KM表示接触器。辅助文字符号用来表示电器、装置、电气设备和元件的功能、状态、特征等，由l3位大写字母组成。如：A表示电流或模拟信号、AC表示交流、PEN表示保护接地与中性线共用等。（2）图线的使用 电气图中常用图线有实线、虚线、点画线等。实线是绘制图中主要内容的基本线，用来画符号的轮廓线和导线；虚线是辅助线，用来画机械联动线、屏蔽线、不可见线等；点画线常用作分界线和围框线。2.电气原理图绘制的基本原则电气原理图绘制的基本原则用图形符号和文字符号表示电路各电器元件连接关系和电用图形符号和文字符号表示电路各电器元件连接关系和电路工作原理的图形称为电气原理图。路工作原理的图形称为电气原理图。绘制电气原理图应遵循的一些基本原则：绘制电气原理图应遵循的一些基本原则：l）原理图分主电路和辅助电路两部分。）原理图分主电路和辅助电路两部分。2）原理图使用国家标准规定的图形符号和文字符号绘制，不）原理图使用国家标准规定的图形符号和文字符号绘制，不表现电器元件的外形和机械结构，同一电器的不同组件可按工表现电器元件的外形和机械结构，同一电器的不同组件可按工作原理需要分开绘制，但应标注相同的文字符号。作原理需要分开绘制，但应标注相同的文字符号。3）原理图中的所有触点都按未动作时的通断情况绘制，有电）原理图中的所有触点都按未动作时的通断情况绘制，有电连接的交叉导线应在交叉点画上圆点。连接的交叉导线应在交叉点画上圆点。4）接触器或继电器线圈的下方应标明其对应的文字符号，并）接触器或继电器线圈的下方应标明其对应的文字符号，并列触点表。列触点表。5）控制电路的接点标记（线号）采用三位及三位以下阿拉伯）控制电路的接点标记（线号）采用三位及三位以下阿拉伯数字按等电位原则标注。数字按等电位原则标注。6）主电路各接点标记要按规定原则标注。）主电路各接点标记要按规定原则标注。7）整张图纸的图面按回路划分成若干个图区，图区编号用阿）整张图纸的图面按回路划分成若干个图区，图区编号用阿拉伯数字写在图面下部的方框内。拉伯数字写在图面下部的方框内。C620普通车床的电气控制原理图 3.电气安装图 电气安装图是用来指示电气控制系统中各电器元件的实际安装位置和接线情况的。在图中电器元件用实线框表示，而不必按其外形形状画出。体积大和较重的电器设备应安装在电器安装板的下方，而发热元器件应安装在电器安装板的上面。强电、弱电应分开，强电要加防护，弱电应加屏蔽，以策安全和防止外界干扰。需要经常维护、检修、调整的电器元件应安装于便于操作的位置，不宜过高或过低。电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称，不宜过密，应留有一定间距，便于散热和维护。4.电气系统安装接线图电气系统安装接线图 电气系统安装接线图用来表明电气设备之间的接线关系，清楚的表明电气设备外部元件之间的电气连接。电气系统安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图一起使用。电气系统接线图的绘制原则是：各电气元件均按实际安装位置绘出，电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。不在同一控制柜、控制屏等控制单元上的电器零件之间的电气连接必须通过端子板进行，并标明去向。在电气系统安装接线图中布线方向相同的导线用线束表示，连接导线应注明导线的规格(数量、截面积等)；若采用线管走线时，须留有一定数量的备用导线。还应注明线管的尺寸和材料。C620普通车床的电气安装接线图普通车床的电气安装接线图2.1.3生产机械设备电气控制电路图的读图方法生产机械设备电气控制电路图的读图方法 要学会读懂机床电气线路图，必须在熟练掌握电气控制的基本方法、控制形式等并充分了解各种机床机械运动的基础上，对其电气控制电路进行分析加深理解。熟悉机、电配合及动作情况，掌握各种典型机床的电气控制原理。其基本读图方法是：(1)看说明书，对设备有一个总体的了解，从设备的基本结构、运动情况、工艺要求、操作方法，到设备对电力拖动的要求，电气控制和保护的具体方法等。(2)看主电路，了解电力拖动系统由几台电动机所组成，并结合工艺要求了解电动机的运行特点(如起动、制动方式，是否正反转，有无调速要求等)，各电动机使用了那些电器实行控制和保护。(3)分析控制电路，按照设备的工艺要求和动作顺序，对应控制电路的各种基本环节，分析各个控制环节的工作原理和过程。(4)分析保护要求，结合设备各个系统的配合情况，找出各个环节之间的联系、工作程序和联锁关系，配合控制电路的全面分析。可总结为“化整为零看局部，综合为整看全图”。(5)最后看其他辅助电路(如检测、信号指示、照明电路等)。2.2CA6140型普通车床的电气控制电路型普通车床的电气控制电路2.2.1车床的电力拖动形式和控制要求车床的电力拖动形式和控制要求普通车床对电力拖动及其控制有以下基本要求：普通车床对电力拖动及其控制有以下基本要求：(1)主拖动电动机采用笼型异步电动机，由于车床采用机械的主拖动电动机采用笼型异步电动机，由于车床采用机械的方法调速和反转传动，因此对电动机没有电气调速及反转的方法调速和反转传动，因此对电动机没有电气调速及反转的控制要求；主轴电动机采用直接起动。控制要求；主轴电动机采用直接起动。(2)在车削加工时，为防止刀具和工件温度过高，需要由在车削加工时，为防止刀具和工件温度过高，需要由台台冷却泵电动机来提供冷却液。冷却泵电动机来提供冷却液。般要求冷却泵电动机在主轴般要求冷却泵电动机在主轴电动机起动后才能起动，主轴电动机停机，冷却泵电动机也电动机起动后才能起动，主轴电动机停机，冷却泵电动机也同时停机的顺序控制。同时停机的顺序控制。(3)为了方便操作有的车床还配有为了方便操作有的车床还配有台刀架快速移动电动机，台刀架快速移动电动机，采用点动控制。采用点动控制。(4)具有短路、过载、欠压、失压等保护环节。具有短路、过载、欠压、失压等保护环节。(5)具有安全的局部工作照明装置。具有安全的局部工作照明装置。2.2.2CA6140型普通车床的主要结构和运动形式型普通车床的主要结构和运动形式CA6140型车床是型车床是种普通车床，其基本结构和控制电器位种普通车床，其基本结构和控制电器位置如图所示，主要由床身、主轴变速箱、主轴置如图所示，主要由床身、主轴变速箱、主轴(主轴上带有用于主轴上带有用于夹持工件的卡盘夹持工件的卡盘)、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾架、丝杆等组成架、丝杆等组成。2.2.3CA6140型普通车床电气控制电路分析型普通车床电气控制电路分析1电源电路（图区1、2）电源采用三相380V交流电源，由带漏电保护断路器QF引入，总熔断器FU由用户电源提供，PE为接地保护线路。2主电路（图区3、4、5、6）主电路有三台电动机的供电电路组成，主轴电动机M1的短路保护由电源电路的断路器QF响应，而冷却泵电动机M2和刀架快速移动电动机M3的短路保护，分别由熔断器FU1、FU2实现。三台电动机分别由交流接触器KM1、KM2、KM3控制直接起动，单向运转。由热继电器FR1、FR2分别实现对M1、M2的过载保护，由于M3是短时工作制，所以不需要过载保护。控制电路（图区7、8、9、10）(1)控制电路电源的控制 合上QF接通电源。控制电路由控制变压器TC提供110 V电源，FU3作短路保护。(2)主轴电动机的控制 起动时：按下绿色按钮SB1接触器KM1通电并自锁主轴电动机M1起动运行；停机时：按下装在SB1旁边的红色蘑菇形按钮SB2接触器KM1断电主轴电动机M1停止转动，SB2在按下后可自行锁住，要复位需向右旋。(3)冷却泵电动机的控制 冷却泵电动机M2由旋钮开关SA1操纵，通过KM2控制。(4)刀架快速移动电动机的控制 刀架快速移动电动机M3由按钮SB3点动控制。刀架快速移动的方向则由装在溜板箱 上的十字形手柄控制。照明与信号指示电路（图区11、12）照明与信号指示电路的电源同样由TC提供，EL为车床工作照明灯，电压为24 V；HL为电源指示灯，电压为6V。HL和EL分别由FU4和FU5作短路保护。电气保护环节 除短路和过载保护外，该电路还设有由行程开关SQ1、SQ2组成的安全保护环节。2.3Z535型立式钻床的电气控制电路型立式钻床的电气控制电路2.3.1立式钻床的主要结构和运动形式立式钻床的主要结构和运动形式2.3.2立式钻床的电力拖动形式和控制要求立式钻床的电力拖动形式和控制要求 立式钻床的电力拖动及其控制要求是：(1)钻床的主轴运动和进给运动由主轴电动机带动。主轴电动机直接起动，能够正反转；由于采用机械方法调速，所以对电动机没有调速要求。(2)加工过程的冷却液由台冷却泵电动机提供。(3)具有常规的电气保护环节和安全的局部照明装置。2.3.3Z535型立式钻床电气控制电路分析型立式钻床电气控制电路分析1电源电路（图区1）电源采用三相380V交流电源，由QS1引入，FU1作全电路的短路保护，PE为接地保护线路。2主电路（图区2、3、4）M1为主轴电动机，用于主轴的钻孔加工操作，分别由接触器KM1、KM2作正反转控制，热继电器FR作过载保护。M2为冷却泵电动机，由QS2控制运行，FU2作M2及控制、照明电路的短路保护。3控制电路（图区5、6、7）Z535钻床的控制电路相对比较简单。由操纵手柄压动三个微动开关SQ1、SQ2、SQ3来控制KM1、KM2，实现M1的正反转控制：(1)M1正转控制：将操纵手柄置于向下位置压动SQ1与SQ2SQ1与SQ2的动合触点(1-2)、(2-3)闭合KM1通电M1正转。如果松开手柄，SQ2的动合触点(2-3)断开，但KM1由其自锁触点(8-3)经SQ3的动断触点(2-8)支路自锁而保持通电。(2)M1反转控制：将操纵手柄置于向上位置压动SQ1与SQ3SQ1与SQ3的动合触点(1-2)、(2-6)闭合KM2通电M1反转。如果松开手柄SQ3的动合触点(2-6)开时，KM2由自锁触点(5-6)经SQ2的动断触点(2-5)支路保持通电。(3)M1停止控制：当操纵手柄置于中间位置时，SQ1的动合触点(1-2)断开KM1（或KM2）断电 M1停机。2.4X62W型万能铣床的电气控制电路型万能铣床的电气控制电路2.4.1铣床的主要结构和运动形式铣床的主要结构和运动形式铣床的运动形式主要有：铣床的运动形式主要有：（1）主运动，主轴带动刀杆和铣刀的旋转运动；）主运动，主轴带动刀杆和铣刀的旋转运动；（2）进给运动，包括工作台带动工件在水平的纵、横方向及垂直方向三）进给运动，包括工作台带动工件在水平的纵、横方向及垂直方向三个方向上的运动；个方向上的运动；（3）辅助运动，是工作台在三个方向上的快速移动。）辅助运动，是工作台在三个方向上的快速移动。1一底座一底座2一进给电动机一进给电动机3一升降台一升降台4一进给变速手柄及变速盘一进给变速手柄及变速盘5一溜板一溜板6一转动部分一转动部分7一工作台一工作台8-刀杆支架刀杆支架9一悬梁一悬梁l0-主轴主轴ll一主轴变速盘一主轴变速盘12-主轴变速手柄主轴变速手柄13-床身床身14一主轴电动机一主轴电动机2.4.2铣床的电力拖动形式和控制要求铣床的电力拖动形式和控制要求X62W万能铣床对电力拖动及其控