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单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电气控制与,PLC,第零章 绪论,第一章 机床继电器控制线路的基本环节,第二章 机床电气控制线路分析及设计,第三章 可编程序控制器的结构及工作原理,第四章 可编程序控制器系统分析、设计及应用,1,掌握主要内容：,1.,掌握基本的电器元件的画法及在线路图中的作用。,2.,能够熟练掌握所介绍控制线路的基本环节。,3.,掌握绘制电路图的基本技能,能够设计出简单的控制线路。,第一章 机床继电器控制线路的基本环节,2,1-1,电气原理图画法及阅读方法,1-2,笼型电动机起动控制线路,1-3,电动机正反转控制线路,1-4,电动机制动控制线路,1-5,双速电机高低速控制线路,1-6,电液控制,1-7,控制线路的其他基本环节,1-8,电动机的保护,第一章 机床继电器控制线路的基本环节,3,电气控制线路（继电器接触器控制线路）：,由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等电器元件和被控对象，按照一定控制要求连接而成的完整线路。,电气控制线路作用：,（,1,）实现对电力拖动系统的启动、反向、制动、调,速，运行性能控制。,（,2,）实现对电力拖动系统保护。,（,3,）满足生产工艺要求,实现生产加工自动化。,第一章 机床继电器控制线路的基本环节,4,电气图：,用电气图形符号绘制的图。,电气控制系统图：,为了表达生产机械的电气控制系统的结构、原理等设计意图，为了便于电气系统的安装、调试、使用和维修，需要将电气控制系统中的电气设备及电器元件按照一定的要求连接成的线路用一定的图形表达出来，这种图就是,电气控制系统图。,电气原理图画法及阅读方法,1-1,电气原理图画法及阅读方法,5,电气控制线路图有三类：,1.,电气原理图；,2.,电气设备安装图；,3.,电气设备接线图。,1.,电气原理图,只表明电气控制线路的工作原理，各电器元件的作用和相互关系，不考虑各电器元件的实际位置和接线的电气图。,遵循以下原则：,（,1,）电气控制线路主要分主电路和控制电路。主电路左边、粗线，控制电路，右边细线。,（,2,）同一电器的各导电部件，如线圈和触点虽不在一处，但应用同一文字标明。,电气原理图画法及阅读方法,1-1,电气原理图画法及阅读方法,6,（,3,）线路应按,“,通常,”,状态画出。,接触器，继电器,线圈未带电时触点状态。按钮，行程开关,未受外力,时触点状态。主令控制,器，按照预定程序转换,控制电路的主令电器，,手柄处于,“,零位,”,时触点,状态。,7,2.,电气设备安装图,表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜的实际安装位置图。,3.,电气设备接线图,表示各电气设备之间实际接线情况的电气图。,注意：,(1),同一个电器元件的的不同部分应画在一起。,(2),文字符号，元件连接顺序、线路号码编制与电气原理图一致。,电气原理图画法及阅读方法,8,一、直接起动控制线路,直接起动,:,直接给笼型电动机的定子绕组加上额定电压的起动方式,(,全压起动或满压起动,),。,直接起动,分为开关式和接触器式。,1-2,笼型电动机起动控制线路,笼型电动机的起动方式,:,工作原理演示,1.,直接起动；,2.,降压起动。,9,自锁环节,:,通常将这种用接触器本身的触点来使接触器线圈保持通电的环节称为自锁环节。,自锁触点,:,当放开起动按钮,SB,2,后，通过接触器本身的辅助触点,KM,1,仍可保持接触器线圈继续通电，电动机正常运行的这种触点，称为自锁触点。,10,笼型电动机控制线路,二、降压起动控制线路,降压起动,:,先给笼型电动机的三相定子绕组加上低于额定电压的电压下起动，然后在额定电压下运转的方式。,降压起动方式,:,主要有星,三角降压起动和定子串电阻降压起动。,1,星,三角降压起动控制线路,当星形联接时线电流与相电流关系,11,当三角联接时线电流与相电流关系,星形联接与三角联接时线电流之间的关系,笼型电动机控制线路,12,控制线路工作过程,:,笼型电动机控制线路,13,控制线路工作过程如下,:,笼型电动机控制线路,Y-,起动控制线路工作过程演示,14,2,定子串电阻降压起动控制线路,图,a,控制线路工作过程：,笼型电动机控制线路,15,2,定子串电阻降压起动控制线路,图,a,控制线路工作过程：,笼型电动机控制线路,定子串电阻降压控制线路工作过程演示,16,1-3,电动机正反转控制线路,把电动机三相定子绕组中的任两相调换一下接到电源上，即可改变定子绕组的相序，从而就可改变电动机的转动方向。,一、电动机正反转线路,一般采用两个接触器来完成,电动机正反转控制线路工作原理,17,控制线路工作过程：,一、电动机正反转线路,*,必须注意操作规程，否则,SB,2,、,SB,3,同时接通可造成主电路中电源短路。,1-3,电动机正反转控制线路,18,互锁,:,用接触器辅助触点串联在对方线圈回路中所进行的这种互相制约的关系，称为互锁。,电动机正反转控制线路,19,缺点,:,由正转到反转或由反转到正转,必须先按,SB,1,停止,后按,SB,3,或,SB,2,才能实现，不方便。,措施,:,采用复合按钮控制来实现。,20,控制线路工作过程：,电动机正反转控制线路,21,控制线路工作过程：,电动机正反转控制线路,这种接法可以防止主触点的,“,失灵,”“,烧焊,”,情况发生时，主电路的电源短路。,异步电动机正反转控制线路工作过程演示,22,二、正反转自动循环线路,实质：,是用行程开关代替复合按钮来自动实现电动机正反转控制的。,KM,1,1,23,KM,1,1,机床控制线路的基本环节,控制线路,工作过程：,24,ST,3,ST,4,是当,ST,1,ST,2,不起作用时起限位作用。防止执行机构超出行程。,KM,1,1,25,行程控制：,用行程开关按照机床运动部件位置变化所进行的自动控制，称为行程控制。,该线路是机床和生产自动线上应用最广泛的控制方法之一。,KM,1,1,26,行程开关控制的电动机正反转控制线路工作过程演示,KM,1,1,27,电气制动：,利用电气控制使电动机产生一个与转子原来转动方向相反的制动转矩的制动方式。,电气制动,:,主要有能耗制动和反接制动。,1-4,电动机制动控制线路,机械设备的制动,:,机械制动和电气制动。,机械制动,:,有机械抱闸和液压装置制动。,28,一、能耗制动控制线路,*能耗制动原理,电动机要停车时，先切断三相交流电，同时给定子线圈接通直流电，使定子线圈产生一定的磁场，而转子由于惯性仍然在原方向转动,这样转子就产生一个和电动机转动方向相反制动转矩，而使转子快速停止下来，达到制动作用。,实质就是转子储存的机械能,转化成电能,又消耗在转子的制动上,.,1-4,电动机制动控制线路,29,一、能耗制动控制线路,手动控制的能耗制动控制线路工作过程,:,电动机制动控制线路,30,自动控制的能耗制动控制线路工作过程：,自动控制的能耗制动控制线路工作过程演示,31,能耗制动力：,制动力的强弱与直流电流的大小和转速的高低有关。当转速一定时，电流越大，制动作用就越强。,定子线圈通入的直流电流为空载电流,3,4,倍。过大会使定子过热。,*,RP-,可变电阻用于调节制动电流的大小。,电动机制动控制线路,32,能耗制动特点,优点：,制动准确、平稳、能量消耗小。,缺点：,制动力弱，还有直流电源。,应用：,适用于要求制动准确、平稳的场合。如磨床，龙门刨床，组合机床的主轴定位。,时间控制,:,用时间继电器按时间原则来实现自动控制，称为时间控制。,一、能耗制动控制线路,电动机制动控制线路,33,二、反接制动控制线路,34,二、反接制动控制线路,反接制动：,实质改变三相定子绕组中的三相电源相序，使转子产生与转子转动方向相反的力矩，从而起制动作用。,工作过程：,想停车时，首先切换三相电源，当转速为零时，切断三相交流电。,电路中采用速度继电器来判断转速是否为零。,*电动机转子和速度继电器转子同轴连接转动。,速度继电器触点的工作状态：,当转速,n,大于某一个值时，动合触点闭合。当,no,时，动合触点断开。,no,指,n,小于某一个值。,36,反接制动控制线路工作过程：,二、反接制动控制线路,KS,KS,37,缺点,:,就是机床调整时，也制动。,二、反接制动控制线路,38,39,反接制动特点,优点：,制动简单、迅速、效果好。,缺点：,制动有冲击,对传动部件有害,能量消耗大。,应用：,适用于不常制动的设备，铣床、镗床，中型车床主轴制动。,速度控制,:,用速度继电器按速度原则来实现自动控制，称为速度控制。,*,反接制动串电阻作用：,是为了防止制动时电机绕组过热。,40,二、反接制动控制线路,反接制动控制线路工作过程演示,41,双速电机高低速控制线路,1-5,双速电机高低速控制线路,只要改变,p,，就可以实现对不同速度的控制。,双速电机调速原理,:,是通过改变定子绕组的磁极对数来得到高、低转速的。,42,双速电机高低速控制线路,图,a,线路为开关,S,实现高低速控制。,图,b,线路采用复合按钮,SB,2,和,SB,3,实现高、低速控制，采用复合按钮互锁，高低速进行转换，不必经过停止按钮。,1-5,双速电机高低速控制线路,43,双速电机高低速控制线路,44,功率小的电动机可采用,1-11a,、,b,线路控制方式。,功率大的采用,1-11c,线路的控制方式。,双速电动机当星形联接时线电流与相电流关系,双速电动机当三角联接时线电流与相电流关系,双速电动机星形联接与三角联接时线电流之间的关系,双速电机高速起动先接成三角形后接成双星形方式,45,1-6,电液控制,电液控制：,液压传动系统和电气控制线路相结合的电液控制系统。,电液控制在组合机床、自动化机床、生产自动化、数控机床等设备上的应用越来越广泛。,电液控制,液压动力头控制线路,动力头既能完成快速进给运动，又能完成切削运动的动力部件。,液压动力头的自动工作循环是由,控制线路,控制液压系统来实现的。,46,液压动力头控制线路,电液控制,1-6,电液控制,47,电液控制,48,电液控制,49,电液控制,50,电液控制,51,6,）动力头点动调整,（,1,）点动向前调整由转换开关,S,与,SB,1,完成。,（,2,）动力头不在原位时退回原位调整（,SB,2,）,7,）在上述控制线路基础上，加一延时线路就可得：,快进工进延时停留快退。,52,点动：,对电动机短时间的工作控制。,点动主要用于机床刀架、横梁、立柱的快速移动，机床的调整对刀等。,长动：,对电动机长时间的工作控制。,*点动和长动在控制线路的主要区别,就是控制线路中起动按钮两端是否有自锁环节。,1-7,控制线路的其他基本环节,一、点动控制,53,一、点动控制,1-7,控制线路的其他基本环节,54,联锁：,我们把能实现多个动作之间这种既相互联系，又相互制约关系的控制，称为联锁控制。,联锁控制实质,:,就是能实现多个动作之间逻辑上的,“,与,”,、,“,或,”,、,“,非,”,的关系。,联锁控制应用：,主要用于对电动机有顺序起停要求的控制线路中。,联锁控制,可以防止无润滑运转，无冷却切削液就加工等事故的发生。,二、联锁或互锁,1.,联锁,55,顺序起停控制线路的构成规则：,1),后通电电器的电路里要串联先通电电器的常开触点,;,2),后断电电器电路中的触点（开关）要并联先断电电器的常开触点；,3),同时通（断）电的电器，要在这些电器的公共通路中串联接通（切断）它们的触点。,1.,联锁,顺序起停控制：,为满足工艺流程的要求，保证设备运行的可靠与安全，在一个控制系统的多台设备只能按一定的顺序工作，这种控制称为顺序起停控制。,56,1,57,58,2.,互锁,*互锁：,就是能实现两个动作之间那种相互制约的关系，称为互锁。,实质,:,就是能实现两个动作之间逻辑上,“,非,”,的关系，它是联锁控制的特例，就是强调动作之间的那种相互制约关系。,59,2.,互锁,互锁工作过程演示,1,2,60,三、多点控制,图,a,线路：起动按钮并联，停止按钮串联，分别放于三个不同位置（主要是为了操作方便）。,图,b,线路：保证操作安全，同时按下起动控钮，方可起动。,四、自动循环控制（略）,61,一、短路保护,*短路保护：,电力拖动系统出现短路或严重过载时，能够可靠迅速地切断电路所采取的保护。,危害：,（,1,）产生的短路电流能引起电气设备绝缘损失。,（,2,）产生强大的电动力使电气设备损坏。,保护方法：,短路时，迅速将电源切断。,1-8,电动机的保护,常用的保护环节有短路保护、过载保护、过电流保护、零压和欠压保护及弱磁保护。,62,采取措施：,利用熔断器（,FU,）、自动开关和过电流继电器。,（,1,）熔断器：,其熔断体串联在被保护的线路中。当电路出现短路或严重过载时自动熔断，切断电路。,适用于动作准确度和自动化程度较差的系统中。,（,2,）自动（空气）开关保护又称自动空气熔断器,当电路出现短路、过载或欠压时快速跳闸，切断电路。,适用于动作准确度和自动化程度较高的系统中。,63,二、过载保护,过载保护：,是在电动机长时间超载运行时能够可靠切断电动机电源所采取的保护。,过载危害：,电动机长时间超载运行时，电路中表现为电流增大，温度高于其允许值，电动机的绝缘材料要变脆，寿命减小，严重会损坏电机，因此要采取保护。,一般用热继电器作为过载保护元件,。,（热继电器驱动部分在主电路中，触点在控制线路中）,64,*,热继电器：,过载电流越小，产生切断电路的动作时间越长，过载电流越大，动作的时间越短。,由于热惯性的原因，受到短时间过载冲击电流或短路电流的影响，热继电器不动作。,因此在有热继电器保护的同时，还应有短路保护。,熔断器熔体的额定电流，不应超过,4,倍热继电器热元件的额定电流。热继电器的工作受环境温度的影响。,*当电动机的工作环境温度和热继电器工作环境温度不同时，保护的可靠性就受到影响。,过载保护工作过程演示,65,电动机的保护,三、过电流保护,过电流保护：,当不正确起动和过大的负载转矩引起很大的电流时，快速切断电源所采取的保护。,过电流一般比短路电流要小。,过电流保护广泛用于直流电动机或绕线转子异步电动机，一般用过电流继电器作为过电流保护元件，同时过电流继电器也起着短路保护的作用。,对于三相笼型电动机，由于其短时过电流不会产生严重后果，故不采用过电流保护而采用短路保护。,一般过电流动作的强度值为起动电流的,1.2,倍左右。,66,四、零电压和欠电压保护,1,零电压保护,零电压保护：,防止电源电压短时间断电而又恢复通电后，电机自行起动而采取的保护措施。,零电压保护的目的：,（,1,）防止电动机同时起动引起电网电压的降低。,（,2,）防止电动机自行起动造成设备损坏和人身伤亡等。,一般用自锁环节来实现零电压保护。,67,2.,欠电压保护,欠电压保护：,当电源电压过低造成控制线路不正常工作或引电动机转速下降，甚至出现停车现象时，迅速将电源切断所采取的保护，就是欠电压保护。,这就要求线路能在电源电压降到一定允许值时，迅速将电源切断。,一般用电磁式欠电压继电器来实现欠电压保护。,68,该线路中有以下几种保护：,短路保护：,熔断器,FU,FU,1,；,过载保护（热保护）,：热继电器,KR,；,过流保护：,过流继电器,KA,1,、,KA,2,；,零压保护：,电压继电器,KZ,；,欠压保护：,欠压继电器,KV,；,互锁保护：,KM,1,和,KM,2,的动断触点。,69,五、弱磁保护,*弱磁保护：,当磁场太弱，会引起直流电动机的起动电流增加很大，或者当磁场突然减弱或消失，会使运行的直流电动机转速迅速升高，甚至会发生飞车现象时，迅速将电源切断所采取的保护，就是弱磁保护。,因此当磁场突然减弱或消失时必须采用弱磁保护。,主要是在电动机激磁回路中串入弱磁继电器（欠电流继电器），电流降低或消失，弱磁继电器释放，使电机断电停车。,70,