計算機硬件及網(wǎng)絡(luò)繼電接觸器控制與可編程控制PPT課件

1、知識點和學(xué)習(xí)要求知識點和學(xué)習(xí)要求（1）了解常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、功能和用途。（2）掌握自鎖、聯(lián)鎖的作用和方法。（3）掌握過載、短路和失壓保護的作用和方法。（4）掌握基本控制環(huán)節(jié)的組成、作用和工作過程。能讀懂簡單的控制電路原理圖、能設(shè)計簡單的控制電路。 （5）了解可編程控制的原理及應(yīng)用。第1頁/共98頁 5.1常用低壓電器常用低壓電器 根據(jù)其在電路中所起作用的不同，電器可分為控制電器和保護電器?？刂齐娖髦饕刂齐娐返慕油ɑ驍嚅_， 例如刀開關(guān)、接觸器等。保護電器主要的作用是保護電源不工作在短路狀態(tài)，保護電動機不工作在過載狀態(tài)，例如熱繼電器、 熔斷器都屬于保護電器。 一、刀開關(guān) 刀開關(guān)是一種手動電器，

2、用來接通和斷開電路，刀開關(guān)可分為開啟式負(fù)荷開關(guān)、 封閉式負(fù)荷開關(guān)、組合開關(guān)、 熔斷器式刀開關(guān)等。 第2頁/共98頁 1. 開啟式負(fù)荷開關(guān)開啟式負(fù)荷開關(guān) 開啟式負(fù)荷開關(guān)又稱閘刀開關(guān)。其外形如圖 5 - 1 所示。 閘刀開關(guān)沒有滅弧裝置，僅以上、膠蓋為遮護以防止電弧傷人。通常作為隔離開關(guān)，用于不頻繁地接通或斷開的電路中。閘刀開關(guān)的型號有HK1、HK2等系列。 2. 封閉式負(fù)荷開關(guān)封閉式負(fù)荷開關(guān) 封閉式負(fù)荷開關(guān)又稱鐵殼開關(guān)。其結(jié)構(gòu)如圖 5 - 2 所示。 它與閘刀開關(guān)基本相同， 但在鐵殼開關(guān)內(nèi)裝有速斷彈簧， 它的作用是使閘刀快速接通和斷開，以消除電弧。另外，在鐵殼開關(guān)內(nèi)還設(shè)有聯(lián)鎖裝置，即在閘刀閉合狀

3、態(tài)時，開關(guān)蓋不能開啟，以保證安全。鐵殼開關(guān)的型號有HH10、 HH11等系列。 第3頁/共98頁圖 5 1 開啟式負(fù)荷開關(guān)1-U形動觸刀；2-靜夾座； 3-瓷插式熔斷器； 4-速斷彈簧； 5-轉(zhuǎn)軸； 6-操作手柄； 7-開關(guān)蓋；8-開關(guān)蓋鎖緊螺栓； 9-進線孔； 10-出線孔第4頁/共98頁圖 5 - 2封閉式負(fù)荷開關(guān)第5頁/共98頁 3. 組合開關(guān)組合開關(guān) 組合開關(guān)又稱為轉(zhuǎn)換開關(guān)。組合開關(guān)的外形如圖 5 - 3 所示。它的刀片(動觸片)是轉(zhuǎn)動的，能組成各種不同的線路。 動觸片裝在有手柄的絕緣方軸上，方軸可90旋轉(zhuǎn)，動觸片隨方軸的旋轉(zhuǎn)使其與靜觸片接通或斷開。它的型號有HZ5、 HZ10、 HZ

4、15等系列。 二、熔斷器二、熔斷器 熔斷器俗稱保險絲。它主要由熔斷體和放置熔斷體的絕緣管或絕緣座組成，熔斷體(熔絲)是熔斷器的核心部分。熔斷器應(yīng)與電路串聯(lián)，它的主要作用是作短路或嚴(yán)重過載保護。 熔斷器可分為磁插式熔斷器、螺旋式熔斷器、 管式熔斷器。 第6頁/共98頁圖 5 -3組合開關(guān) 第7頁/共98頁 1. 磁插式熔斷器磁插式熔斷器 磁插式熔斷器結(jié)構(gòu)如圖 5 - 4 所示。 因為磁插式熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡單、 價廉、外形小、更換熔絲方便等優(yōu)點，所以它被廣泛地用于中、小容量的控制系統(tǒng)中。磁插式熔斷器的型號為RC1A系列。 2. 螺旋式熔斷器螺旋式熔斷器 螺旋式熔斷器的外形和結(jié)構(gòu)如圖 5 - 5 所

5、示。在熔斷管內(nèi)裝有熔絲，并填充石英砂，作熄滅電弧之用。熔斷管口有色標(biāo)，以顯示熔斷信號。當(dāng)熔斷器熔斷的時候，色標(biāo)被反作用彈簧彈出后自動脫落，通過瓷帽上的玻璃窗口可看見。 螺旋式熔斷器的型號有RL1、 RL7等系列。第8頁/共98頁圖 5 - 4磁插式熔斷器結(jié)構(gòu)1-熔絲；2-動觸點； 3-瓷蓋； 4-靜觸點； 5-瓷體 第9頁/共98頁圖 5 -5螺旋式熔斷器1-瓷帽；2-熔斷管； 3-瓷套； 4-上接線盒； 5-下接線盒； 6-瓷座第10頁/共98頁 3. 管式熔斷器管式熔斷器 管式熔斷器分為有填料式和無填料式兩類。 有填料管式熔斷器的結(jié)構(gòu)如圖 5 - 6 所示。有填料管式熔斷器是一種分?jǐn)嗄芰^

6、大的熔斷器，主要用于要求分?jǐn)噍^大電流的場合。 常用的型號有RT12、 RT14、 RT15、 RT17等系列。 三、按鈕三、按鈕 按鈕是一種手動操作接通或斷開控制電路的主令電器。 它主要控制接觸器和繼電器，也可作為電路中的電氣聯(lián)鎖。 按鈕的結(jié)構(gòu)如圖 5 - 7所示。第11頁/共98頁 常態(tài)(未受外力)時，靜觸點1、2通過橋式動觸點5閉合，所以稱1、2為常閉(動斷)觸點。靜觸點3、4分?jǐn)啵苑Q之為常開(動合)觸點。當(dāng)按下按鈕帽6時，橋式動觸點在外力的作用下向下運動， 使1、 2分?jǐn)啵?3、 4閉合。此時，復(fù)位彈簧7為受壓狀態(tài)。當(dāng)外力撤消后，橋式動觸點在彈簧的作用下回到原位， 靜觸點1、2和3、

7、4也隨之恢復(fù)到原位，此過程稱為復(fù)位。 第12頁/共98頁圖 5-6有填料管式熔斷器 (a) 外形； (b) 結(jié)構(gòu)第13頁/共98頁圖 5 -7按鈕的結(jié)構(gòu)示意圖6725413第14頁/共98頁 按鈕的種類較多。按鈕按觸頭的分合狀況，可分為常開按鈕(或起動按鈕)、 常閉按鈕(或停止按鈕)和復(fù)合按鈕。 按鈕可以做成單個的(稱單聯(lián)按鈕)、兩個的(稱雙聯(lián)按鈕)和多個的。按鈕的外型如圖 5 - 8所示。 按鈕的型號有LA10、 LA20、 LA25等系列。 四、接觸器四、接觸器 接觸器是用來頻繁接通和斷開電路的自動切換電器， 它具有手動切換電器所不能實現(xiàn)的遙控功能，同時還具有欠電壓、失電壓保護的功能，但卻

8、不具備短路保護和過載保護功能。接觸器的主要控制對象是電動機。 第15頁/共98頁圖 5 - 8按鈕的外形 (a) 單聯(lián)按鈕； (b) 雙聯(lián)按鈕第16頁/共98頁 接觸器觸頭按通斷能力， 可分為主觸頭和輔助觸頭。 主觸頭主要用于通斷較大電流的電路(此電路稱主電路)，它的體積較大，一般由三對常開觸頭組成。輔助觸頭主要用于通斷較小電流的電路(此電路稱控制電路)，它的體積較小， 有常開觸頭和常閉觸頭之分。接觸器按通入電流類型的不同可分為交流接觸器和直流接觸器。交流接觸器的外形和結(jié)構(gòu)如圖 5 - 9所示。當(dāng)給交流接觸器的線圈5通入交流電時，在鐵心6上會產(chǎn)生電磁吸力， 克服彈簧4的反作用力，將銜鐵3吸合，

9、銜鐵的動作帶動動觸橋1的運動，使靜觸點2閉合。 當(dāng)電磁線圈斷電后，鐵心上的電磁吸力消失，銜鐵在彈簧的作用下回到原位，各觸點也隨之回到原始狀態(tài)。交流接觸器的型號有CJ0、CJ12、CJ20等系列。 第17頁/共98頁圖 5 -9交流接觸器（a） 外形； （b） 結(jié)構(gòu)示意圖第18頁/共98頁 五五 、繼電器、繼電器 繼電器是一種根據(jù)外來電信號來接通或斷開電路，以實現(xiàn)對電路的控制和保護作用的自動切換電器。繼電器一般不直接控制主電路，而反映的是控制信號。繼電器的種類很多 根據(jù)用途可分為控制繼電器和保護繼電器；根據(jù)反映的不同信號可分為電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器、時間繼電器、熱繼電器、速度繼電器、

10、溫度繼電器和壓力繼電器等。 現(xiàn)介紹其中的幾種。 1. 熱繼電器熱繼電器 熱繼電器是利用發(fā)熱元件感受到的熱量而動作的一種保護繼電器。主要對電動機實現(xiàn)過載保護、斷相保護、電流不平衡運行保護。 第19頁/共98頁 熱繼電器的外形和結(jié)構(gòu)如圖 5 - 10 所示。發(fā)熱元件2繞在雙金屬片1上，當(dāng)電動機過載時，過大的電流產(chǎn)生熱量，使雙金屬片1彎曲，再通過動作機構(gòu)3，使常閉觸點4斷開，從而斷開控制電路，達(dá)到保護的目的。熱繼電器的型號有JR0、 JR15、JR20等系列。 2. 時間繼電器時間繼電器 時間繼電器是在感受到外界信號后，其執(zhí)行部分需要延遲一定時間才動作的一種繼電器。時間繼電器按延時方式可分為通電延時

11、和斷電延時兩種。其型號分別為JS23、JS11、 JS18、JS20等系列。 第20頁/共98頁圖 5- 10熱繼電器 (a) 外形； (b) 結(jié)構(gòu) 第21頁/共98頁 3. 速度繼電器速度繼電器 速度繼電器也稱轉(zhuǎn)速繼電器。它是一種用來反映轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向變化的繼電器。它的工作方式是依靠電動機轉(zhuǎn)速的快慢作為輸入信號，通過觸點的動作信號傳遞給接觸器，再通過接觸器實現(xiàn)對電動機的控制。 它主要用于反接制動電路中。 其外形和結(jié)構(gòu)如圖 5 - 11所示。 第22頁/共98頁圖 5 -11速度繼電器的外形和結(jié)構(gòu)-(a) 外形； (b) 結(jié)構(gòu)第23頁/共98頁 速度繼電器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖

12、 5 - 12 所示。當(dāng)電動機旋轉(zhuǎn)時，與電動機同軸的速度繼電器轉(zhuǎn)子也隨之旋轉(zhuǎn)，此時籠型導(dǎo)條就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，此電流與磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，圓環(huán) 10 帶動擺桿 8 在此電磁轉(zhuǎn)矩的作用下順著電動機偏轉(zhuǎn)一定角度。 這樣，使速度繼電器的常閉觸點斷開， 常開觸點閉合。當(dāng)電動機反轉(zhuǎn)時，就會使另一對觸點動作。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速下降到一定數(shù)值時，電磁轉(zhuǎn)矩減小，返回杠桿 7 使擺桿 8 復(fù)位， 各觸點也隨之復(fù)位。 第24頁/共98頁圖 5- 12速度繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖SN9121011876543211-調(diào)節(jié)螺釘； 2-反力彈簧； 3-常閉觸點； 4-常開觸點； 5-動觸點；6-推桿； 7-返回杠桿； 8-擺

13、桿； 9-籠型導(dǎo)條； 10-圓環(huán); 11-轉(zhuǎn)軸； 12-永磁轉(zhuǎn)子第25頁/共98頁 一、行程開關(guān)一、行程開關(guān) 行程開關(guān)，又稱限位開關(guān)。它主要用于限制機械運動的位置，同時還能使機械實現(xiàn)自動停止、反向、變速或自動往復(fù)等運動。行程開關(guān)的動作原理與按鈕相似，二者的區(qū)別在于：按鈕是用手來操作的，而行程開關(guān)是靠機械的運動來實現(xiàn)其動作的。 行程開關(guān)可分為按鈕式和旋轉(zhuǎn)式，旋轉(zhuǎn)式又可分為單輪旋轉(zhuǎn)式和雙輪旋轉(zhuǎn)式兩種，它們的外形分別如圖 5 - 13(a)、 (b)、 (c)所示。 型號有JLXK、 LX19等系列。 第26頁/共98頁 圖 5-3行程開關(guān) (a) 按鈕； (b) 單輪旋轉(zhuǎn)式； (c) 雙輪旋轉(zhuǎn)式

14、第27頁/共98頁 七、自動開關(guān)七、自動開關(guān) 自動開關(guān)又稱自動空氣斷路器，或稱斷路器。它是刀開關(guān)、 熔斷器、熱繼電器和欠電壓繼電器的組合。在電路中能起到欠壓、失壓、過載、短路保護的作用。它既能自動控制，也能手動控制。 自動開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖 5 - 14所示。欠電壓脫扣器11上的線圈與電源電壓并聯(lián)。 如果電源電壓下降到某一數(shù)值以下時，電磁吸力小于彈簧9的拉力，而使銜鐵10在彈簧力的作用下撞擊杠桿7，使搭鉤4被頂開，鎖鍵3帶動三相觸點2在彈簧1的作用下向左運動，使電源與電動機分開，達(dá)到保護作用。 第28頁/共98頁圖 5 - 14自動開關(guān)的結(jié)構(gòu)QFU2KMKMSBFU1M31-彈簧; 2-三相觸點;

15、 3-鎖鍵; 4-搭鉤; 5-轉(zhuǎn)軸; 6-過電流脫扣器;7-杠桿;8-銜鐵; 9-彈簧; 10-銜鐵; 11-欠電壓脫扣器; 12-雙金屬片; 13-電阻絲第29頁/共98頁 電阻絲13與電路串聯(lián)。當(dāng)電動機過載時，電路中電流增加，電阻絲13發(fā)熱，使雙金屬片彎曲，碰撞杠桿7，使搭鉤4被頂開，鎖鍵帶動三相觸點向左運動，電動機斷電。 電路短路時，電路中的電流急劇增加，過電流脫扣器6上線圈的電流增加，電磁吸力增加，克服銜鐵8的自重力， 使其向上運動，碰撞杠桿7，把搭鉤4頂開，三相觸點把電源和負(fù)載斷開。 第30頁/共98頁5.2 三相籠型異步電動機直接起動控制電路 電器元件在電路中組成基本控制電路，對電

16、動機實現(xiàn)單向控制、點動控制、正反轉(zhuǎn)控制、 行程控制、順序控制、 時間控制等。下面分別介紹這幾種基本電路。 一、單向控制電路一、單向控制電路單向控制是指對電動機實現(xiàn)一個旋轉(zhuǎn)方向的控制。單向控制可用刀開關(guān)控制，也可用接觸器控制。 1. 刀開關(guān)控制的單向控制電路刀開關(guān)控制的單向控制電路 刀開關(guān)控制的單向控制電路如圖 5 - 15 所示。圖中Q為刀開關(guān)，M為三相籠型異步電動機，F(xiàn)U為三相熔斷器，L1、 L2、L3為三相電源。當(dāng)合上刀開關(guān)Q時，三相電源與電動機接通，電機開始旋轉(zhuǎn)。當(dāng)拉開刀開關(guān)Q時，三相電動機因斷電而停止。 第31頁/共98頁圖 5 - 15刀開關(guān)控制的單向控制電路 L1QFUL2L3M3

17、第32頁/共98頁 上述控制所用的電器元件較少，電路也比較簡單，但在起動和停止時不方便、不安全，也不能實現(xiàn)失壓、欠壓和過載保護。所以，此電路只適用于不頻繁起動的小容量電動機。在實際中，應(yīng)用較多的是用接觸器控制的電路。 2. 接觸器控制的單向控制電路接觸器控制的單向控制電路 接觸器控制的單向控制電路如圖 5 - 16 所示。圖中的KM為接觸器，SB1為停止按鈕，SB2為起動按鈕，F(xiàn)R為熱繼電器，F(xiàn)U1、FU2為熔斷器。 第33頁/共98頁圖 5 - 16接觸器控制的單向控制電路L1QFU1L2L3KMFRKMFRKMSB1SB2FU2M3第34頁/共98頁 電路的工作原理如下: 當(dāng)合上刀開關(guān)Q，

18、 按下起動按鈕SB2時，KM的線圈通電，其三相主觸點閉合，使電動機通入三相電源而旋轉(zhuǎn)。同時，與起動按鈕SB2并聯(lián)的KM常開輔助觸點也閉合，此時，若放開SB2， KM線圈仍保持通電狀態(tài)。 這種依靠接觸器自身的常開輔助觸點使自身的線圈保持通電的電路， 稱為自鎖電路。輔助常開觸點稱為自鎖點。當(dāng)電動機需要停止時，按下停止按鈕SB1，KM線圈斷電，使它的三相觸點斷開，電動機斷電停止。同時，KM的常開輔助觸點也斷開。此時，放開停止按鈕SB1， KM的線圈也不會通電， 電動機不能自行起動。若使電動機再次起動， 則需再次按下起動按鈕SB2。 此電路具有短路保護、 過載保護、 失壓和欠壓保護的功能。 第35頁/

19、共98頁 二、點動控制電路二、點動控制電路 在某些生產(chǎn)機械中，除了要求電動機正常連續(xù)運轉(zhuǎn)外， 有的還需要作點動控制。所謂點動控制，就是指按下按鈕， 電動機因通電而運轉(zhuǎn)；松開按鈕，電動機因斷電停止。點動控制電路如圖5 - 17 所示。它的工作過程較為簡單：合上刀開關(guān)Q，按下點動按鈕SB，KM的線圈通電，三相主觸點閉合，電動機運行。當(dāng)松開點動按鈕SB，KM線圈斷電，三相主觸點斷開， 電動機斷電， 停止運轉(zhuǎn)。 第36頁/共98頁圖 5 17 點動控制電路L1QFU2L2L3KMKMSBFU1M3第37頁/共98頁 三、正反轉(zhuǎn)控制電路三、正反轉(zhuǎn)控制電路 生產(chǎn)機械的運動部件往往需要作正、反兩個方向的運動

20、。 如車床主軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，工作臺的前進和后退等，這就要求拖動生產(chǎn)機械的電動機具有正、反轉(zhuǎn)控制。 若要實現(xiàn)電動機反向控制，只需將電源的三根相線任意對調(diào)兩根(稱換相)即可。對電動機正、反轉(zhuǎn)的控制方式一般有倒順開關(guān)控制和接觸器控制兩種。 1. 倒順開關(guān)控制的正反轉(zhuǎn)控制電路倒順開關(guān)控制的正反轉(zhuǎn)控制電路 倒順開關(guān)也稱可逆轉(zhuǎn)換開關(guān), 如圖 5 - 18所示中的S 就是倒順開關(guān)。第38頁/共98頁圖 5 - 18倒順開關(guān)控制電路第39頁/共98頁 靜觸點有六個位置。當(dāng)合上刀開關(guān)Q后，再扳動S的手柄使其在“順”的位置，動觸點就會向左轉(zhuǎn)動，電路按L1-U、L2-V、L3-W的正向順序接通電動機，此時，電動機為

21、正轉(zhuǎn)。當(dāng)扳動S，使手柄處在“倒”的位置時，動觸點就會向右轉(zhuǎn)動，電路按L1-W、 L2-V、 L3-U的反向順序接通電動機，此時電動機為反轉(zhuǎn)。 在使用倒順開關(guān)時應(yīng)注意: 當(dāng)電動機由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)， 或由反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)，必須將手柄扳到“?！钡奈恢?。這樣可避免電動機定子繞組突然接入反向電而使電流過大，防止電動機定子繞組因過熱而燒壞。 第40頁/共98頁 用倒順開關(guān)控制的正、反轉(zhuǎn)控制電路的優(yōu)點是所用電器元件較少，電路簡單。但它的缺點是在頻繁換向時，操作人員的勞動強度大，操作不安全。所以這種電路一般用于額定電流在10 A、功率在3 kW以下的小容量電動機。在實際中應(yīng)用較多的是用接觸器控制電路。 2. 接觸器控制

22、的正、接觸器控制的正、 反轉(zhuǎn)控制電路反轉(zhuǎn)控制電路 1） 無聯(lián)鎖的正、 反轉(zhuǎn)控制電路 用接觸器控制的正反轉(zhuǎn)控制電路如圖 5 - 19 所示。 電路中采用了兩個接觸器KM1、KM2，分別控制電動機的正、 反轉(zhuǎn)。 第41頁/共98頁 當(dāng)合上刀開關(guān)Q，按下正轉(zhuǎn)按鈕SB2時，KM1線圈通電，KM1三相主觸點閉合，電動機旋轉(zhuǎn)。同時，KM1輔助常開觸點閉合自鎖。若要電動機反轉(zhuǎn)時， 按下反轉(zhuǎn)按鈕SB3，KM2線圈通電，KM2的三相主觸點閉合，電源 L1和L3對調(diào)，實現(xiàn)換相，此時電動機為反轉(zhuǎn)。 此電路存在的問題是： 當(dāng)正轉(zhuǎn)，KM1通電時，若再按下SB3，KM2也通電, 在主電路中，會發(fā)生電源直接短路的故障。 因

23、此， 此電路在實際中不能采用。 第42頁/共98頁圖 5 - 19無聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路 第43頁/共98頁 2） 有聯(lián)鎖的正、有聯(lián)鎖的正、 反轉(zhuǎn)控制電路反轉(zhuǎn)控制電路 為了克服上述電路的缺點，常用具有聯(lián)鎖的控制電路。 具有電氣聯(lián)鎖的控制電路如圖 5- 20所示。當(dāng)按下SB2, KM1通電時， KM1的輔助常閉觸點斷開，這時，如果按下SB3， KM2的線圈不會通電，就保證了電路的安全。這種將一個接觸器的輔助常閉觸點串聯(lián)在另一個線圈的電路中，使兩個接觸器相互制約的控制，稱為互鎖控制或聯(lián)鎖控制。利用接觸器(或繼電器)的輔助常閉觸點的聯(lián)鎖，稱電氣聯(lián)鎖(或接觸器聯(lián)鎖)。 第44頁/共98頁圖 5 - 2

24、0具有電氣聯(lián)鎖的控路第45頁/共98頁 在正、反轉(zhuǎn)控制電路中，除采用電氣聯(lián)鎖外， 還可采用機械聯(lián)鎖。 如圖 5 - 21所示。 SB2和SB3的常閉按鈕串聯(lián)在對方的常開觸點電路中。這種利用按鈕的常開、 常閉觸點，在電路中互相牽制的接法，稱為機械聯(lián)鎖(或按鈕聯(lián)鎖)。具有電氣、機械雙重聯(lián)鎖的控制電路是電路中常見的， 也是最可靠的正、反轉(zhuǎn)控制電路。它能實現(xiàn)由正轉(zhuǎn)直接到反轉(zhuǎn)，或由反轉(zhuǎn)直接到正轉(zhuǎn)的控制。 3） 行程控制電路 在生產(chǎn)機械中，常需要控制某些生產(chǎn)機械的行程位置。 例如， 銑床的工作臺到極限位置時，會自動停止；起重設(shè)備上升到一定高度也能自動停下來，等等。行程控制要用到行程開關(guān)。 第46頁/共98

25、頁圖 5- 21具有雙重聯(lián)鎖的控制電路第47頁/共98頁 利用生產(chǎn)機械運動部件上的擋鐵與行程開關(guān)碰撞， 使其觸點動作來接通或斷開電路，以達(dá)到控制生產(chǎn)機械運動部件位置或行程的控制，稱行程控制(或位置控制，或限位控制)。 程控制是生產(chǎn)過程自動化中應(yīng)用較為廣泛的控制方法之一。 行程控制的電路如圖 5 - 22 所示。它是在雙重互鎖正、反轉(zhuǎn)控制電路的基礎(chǔ)上，增加了兩個行程開關(guān)SQ1和SQ2。 第48頁/共98頁圖 5 - 22行程控制電路第49頁/共98頁 電路的工作原理如下: 按下正轉(zhuǎn)按鈕SB3， KM1通電， 電動機正轉(zhuǎn)，拖動工作臺向左運行。 當(dāng)達(dá)到極限位置，擋鐵A碰撞SQ1時，使SQ1的常閉觸點

26、斷開，KM1線圈斷電，電動機因斷電自動停止，達(dá)到保護的目的。同理，按下反轉(zhuǎn)按鈕SB2， KM2通電， 電動機反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向右運行。到達(dá)極限位置， 擋鐵B碰撞SQ2時，使SQ2的常閉觸點斷開， KM2線圈斷電， 電動機因斷電自動停止。 此電路除短路、 過載、 失壓、 欠壓保護外， 還具有行程保護。 第50頁/共98頁 四、順序控制電路四、順序控制電路 在生產(chǎn)機械中， 往往有多臺電動機， 各電動機的作用不同， 需要按一定順序動作，才能保證整個工作過程的合理性和可靠性。例如，X62W型萬能銑床上要求主軸電動機起動后，進給電動才能起動；平面磨床中，要求砂輪電動機起動后， 冷卻泵電動機才能起動，等等

27、。這種只有當(dāng)一臺電動機起動后，另一臺電動機才允許起動的控制方式， 稱為電動機的順序控制。 如圖 5 - 23 所示， 電路中有兩臺電動機M1和M2， 它們分別由接觸器KM1和KM2控制。 第51頁/共98頁 工作原理如下: 當(dāng)按下起動按鈕SB2時，KM1通電，M1運轉(zhuǎn)。同時，KM1的常開觸點閉合，此時，再按下SB3， KM2線圈通電，M2運行。如果先按SB3，由于KM1線圈未通電，其常開觸點未閉合，KM2線圈不會通電。這樣保證了必須M1起動后M2才能起動的控制要求。 在圖 5 - 23 的電路中，采用熔斷器和熱繼電器作短路保護和過載保護，其中，兩個熱繼電器的常閉觸點串聯(lián)，保證了如果有一臺電動機

28、出現(xiàn)過載故障，兩臺電動機都會停止。 順序控制電路有如下缺點: 要起動兩臺電動機時需要按兩次起動按鈕，增加了勞動強度；同時，起動兩臺電動機的時間差由操作者控制， 精度較差。 第52頁/共98頁圖 5 - 23順序控制電路L1QFU1L2L3KM1KM1FR1KM1SB1KM2FU2SB3KM2KM2FR1KM1SB2SB4FR2FR2M13M23第53頁/共98頁五、時間控制電路五、時間控制電路 為了解決順序控制的缺點，可采用時間控制。用時間繼電器來控制兩臺或多臺電動機的起動順序，稱時間控制。 兩臺電動機的時間控制電路如圖 5 - 24 所示，圖中的KT為時間繼電器。此電路的工作過程如下: 按下

29、起動按鈕SB2， KM1線圈通電，M1運行。在KM1線圈通電的同時，時間繼電器KT的線圈也通電，經(jīng)過一段時間，時間繼電器的延時常開觸點閉合，使KM2線圈通電，KM2的三相主觸點閉合， 電動機M2運行。實現(xiàn)了時間控制。 第54頁/共98頁圖 5 -24時間控制電路 L1QFU1L2L3KM1KM1FR1KM1SB1KM2FU2KM2KM2FR1SB2FR2FR2KTKM2KTM13M23第55頁/共98頁 當(dāng)需要停止時， 按下停止按鈕SB1， 接觸器線圈斷電， 兩個接觸器的三相觸點全部斷開，電動機因斷電而停止。 六、多地控制電路六、多地控制電路 有些生產(chǎn)設(shè)備為了操作方便，需要在兩地或多地控制一臺

30、電動機，例如普通銑床的控制電路，就是一種多地控制電路。這種能在兩地或多地控制一臺電動機的控制方式，稱為電動機的多地控制。在實際應(yīng)用中，大多為兩地控制。 兩地控制的電路如圖 5 - 25 所示。 圖中SB1、 SB4為甲地的控制按鈕，SB2、SB3為乙地的控制按鈕。這種電路的特點是兩地的起動按鈕并聯(lián)，兩地的停止按鈕串聯(lián)。這樣，就可以在甲、乙兩地控制同一臺電動機，操作起來較為方便。 第56頁/共98頁圖 5 -25兩地控制電路L1QFU1L2L3KMFRKMFRKMSB1SB3FU2SB4SB2乙地甲地M3第57頁/共98頁 七、繪制、識讀電氣原理圖的原則七、繪制、識讀電氣原理圖的原則 在繪制、

31、識讀電氣原理圖時應(yīng)遵循下述原則: (1) 應(yīng)將主電路、控制電路、指示電路、照明電路分開繪制。 (2) 電源電路應(yīng)繪成水平線，而受電的動力裝置及其保護電路應(yīng)垂直繪出?？刂齐娐分械暮哪茉?如接觸器和繼電器的線圈、信號燈、照明燈等)應(yīng)畫在電路的下方，而電器觸點應(yīng)放在耗能元件的上方。 (3) 在原理圖中，各電器的觸點應(yīng)是未通電的狀態(tài)，機械開關(guān)應(yīng)是循環(huán)開始前的狀態(tài)。 (4) 圖中從上到下， 從左到右表示操作順序。 第58頁/共98頁 (5) 原理圖應(yīng)采用國家規(guī)定的國標(biāo)符號。 在不同位置的同一電器元件應(yīng)標(biāo)有相同的文字符號。 (6) 在原理圖中， 若有交叉導(dǎo)線聯(lián)接點，要用小黑圓點表示，無直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)

32、線則不畫出小黑圓點。 在電路圖中，應(yīng)盡量減少或避免導(dǎo)線的交叉。 第59頁/共98頁5.3 三相籠型異步電動機的降壓起動和制動控制 降壓起動控制降壓起動控制 當(dāng)電動機的功率在10 kW以上，應(yīng)采用降壓起動。 降壓起動是指電動機在起動時，加在電動機定子繞組上的電壓小于其額定電壓。但應(yīng)注意， 在起動完成后，電動機定子繞組上的電壓應(yīng)恢復(fù)到額定值，否則，會使電動機損壞。常見的降壓起動方式有四種: 定子繞組串電阻降壓起動、Y - 聯(lián)接降壓起動、自耦變壓器降壓起動、延邊三角形降壓起動。 第60頁/共98頁 1. 定子繞組串電阻降壓起動定子繞組串電阻降壓起動 三相籠型異步電動機定子繞組串電阻降壓起動控制電路如

33、圖 5 - 26 所示。它是手動控制型起動，加在電動機定子繞組上的電壓小于其額定電壓，電動機進行降壓起動。待轉(zhuǎn)速上升到一定值時，把開關(guān)S合上，電阻R被短接，此時，電動機在全壓下運行。 2. Y 聯(lián)接降壓起動聯(lián)接降壓起動 星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接的原理如圖 5 - 27 所示。電源線電壓U線(380 V)不變。圖(a)為星形聯(lián)接，電動機的相電壓U相=U線/ ，故相電壓為220 V。圖(b)為三角形聯(lián)接，其相電壓與線電壓相等，為380 V。所以，起動時采用星形聯(lián)接， 便可實現(xiàn)降壓起動；起動完成后，再將電動機接成三角形， 又可使電動機正常運轉(zhuǎn)。 3第61頁/共98頁圖 5 - 26串電阻降壓起動控制電路

34、L1QFUL2L3RSM3第62頁/共98頁圖 5 27 Y聯(lián)接和聯(lián)接的原理 L1L2L3L1L2L3UL3線相UU相線UUW1W2U2U1V1V2W2W1V2V1U2U1UL(a)(b)第63頁/共98頁 Y - 聯(lián)接降壓起動控制電路如圖 5 - 28 所示。 電路的工作原理如下: 合上刀開關(guān)Q，按下起動按鈕SB2， KM1通電，KM1的自鎖點閉合，隨即KT線圈通電，KM2 線圈通電并自鎖，電動機接成星形聯(lián)接，實現(xiàn)降壓起動。由于KT線圈通電， 經(jīng)過一段時間后， KT的延時斷開常閉觸點斷開， 延時閉合常開觸點閉合，使KM1斷電， KM3通電，電動機接成三角形聯(lián)接，實現(xiàn)全壓運行。停車時，只需按下

35、停止按鈕SB1即可。 第64頁/共98頁圖 5 28 Y -聯(lián)接降壓起動控制電路L1QFU1L2L3KM1KM2FU2KM1SB1KM2SB2KM3KM3KM2KM3KM1KTKTW1U1V1W2U2V2KM3KTM3第65頁/共98頁 二、制動控制電路二、制動控制電路 在生產(chǎn)機械中，電動機斷開電源后，由于慣性作用， 不會馬上停止轉(zhuǎn)動，需要一段時間才能停下來。因為停機的時間太長，影響生產(chǎn)率，同時還會造成停機位置不準(zhǔn)確， 工作不安全， 所以有必要對電動機實現(xiàn)制動控制。 制動就是給電動機一個與它旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩，使它迅速停下來。制動的方法有機械制動和電氣制動兩種。 其中，電氣制動又包括反接制動、

36、能耗制動、再生制動。 1. 機械制動控制機械制動控制 機械制動是利用機械裝置使電動機在斷電后迅速停止的方式。 最常用的是電磁抱閘。它的結(jié)構(gòu)如圖 5 - 29 所示。 第66頁/共98頁圖 5 -29電磁抱閘的結(jié)構(gòu)1-線圈; 2-鐵心; 3-銜鐵; 4-彈簧;5-閘輪; 6-杠桿; 7-閘瓦; 8-軸第67頁/共98頁 電磁抱閘分為斷電制動和通電制動兩種。通電制動是指線圈通電時，閘瓦緊緊抱住閘輪，實現(xiàn)制動。而斷電制動是指當(dāng)線圈斷電時，閘瓦緊緊抱住閘輪，實現(xiàn)制動。 電磁抱閘斷電制動控制電路如圖 5 - 30 所示。此電路的工作原理是: 當(dāng)電路未通電時，閘瓦和閘輪緊緊抱住，使電動機制動。當(dāng)按下起動按

37、鈕SB1時，KM線圈通電，三相主觸點閉合，使電磁鐵YB通電，吸引銜鐵克服彈簧力，使杠桿向上移動，閘瓦和閘輪分開，電動機起動運行。需要停止時，按下停止按鈕SB2，KM線圈斷電， YB斷電，杠桿在彈簧作用下向上移動，閘瓦抱住閘輪，使電動機迅速停下來。 第68頁/共98頁圖 5 30 電磁抱閘斷電制動控制電路杠桿銜鐵閘瓦彈簧線圈YBL1L2L3QSFU1KMFRFRSB1SB2KMKMFU2M3第69頁/共98頁 這種制動方法被廣泛運用到起重設(shè)備中。其優(yōu)點是: 定位準(zhǔn)確；防止由于電動機突然斷電，使重物自行下落而造成事故。 2. 反接制動控制電路反接制動控制電路 反接制動是改變電動機定子繞組上的電源相

38、序來產(chǎn)生制動力矩，使電動機迅速停止的方法。反接制動電路如圖 5 - 31 所示。圖中的KV為速度繼電器，R為反接制動電阻。電路的工作原理第70頁/共98頁圖 5 - 31反接制動電路 L1QFU1L2L3KM1FRKM1SB1KM2FU2KM2KM2FRKM2KM1SB2RSB1uKVKVM3第71頁/共98頁 如下: 當(dāng)合上刀開關(guān)Q，按下起動按鈕SB2時，KM線圈通電，電動機開始旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速達(dá)到120 r/min時，速度繼電器KV常開觸點閉合，為反接制動作準(zhǔn)備。 當(dāng)需要停止時，按下停止按鈕SB1，SB1的常閉觸點把KM1線圈斷電， SB1的常開觸點閉合，把KM2線圈接通，使電動機斷開正

39、向電，接通反向電。此時，電動機的轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速下降到100 r/min時，KV的常開觸點斷開，使KM2線圈斷電，電動機斷電后自然停止。 第72頁/共98頁5.4普通車床的控制電路 前面已經(jīng)對常用的基本電路進行了分析，機床電路就是由這些基本控制電路所組成的。作為基本控制電路的一個綜合應(yīng)用實例，本節(jié)擬對普通車床的控制電路作一簡單介紹。 普通車床的結(jié)構(gòu)如圖 5 - 32 所示，它主要由床身、主軸箱、掛輪箱、溜板箱、進給箱、光杠、絲杠、刀架、尾架等部分組成。 C620-1 型普通車床電氣控制電路如圖 5 - 33 所示。 對它的要求有： (1) 主軸電動機M1要求正、反轉(zhuǎn)控制，以便加工螺紋。

40、對于C620-1型普通車床的正、反轉(zhuǎn)是由機械實現(xiàn)的。 第73頁/共98頁圖 5- 32普通車床的結(jié)構(gòu)示意圖第74頁/共98頁圖 5 33 C620-1型普通車床電器控制電路L1QFU1L2L3KMKMFR1KMSB1FU2FR1SB2FR2FR2Q1Q2Q3FU3ELTM13M23第75頁/共98頁 (2) 主軸電動機的起動、停止實現(xiàn)自動控制。C620-1型普通車床主軸電動機的容量較小，所以采用直接起動, 停車時采用機械制動。 (3) 在車削加工時，由于溫度高，需要冷卻，為此，設(shè)有一臺冷卻泵電動機M2。冷卻泵電動機只需要單方向運行， 且要求須在主軸電動機起動后方可起動；當(dāng)主軸電動機停止時，要求

41、冷卻泵電動機也立即停止。 (4) 電路應(yīng)有保護環(huán)節(jié)和安全的局部照明。 C620-1 型普通車床控制電路的工作原理如下: 第76頁/共98頁 合上刀開關(guān)Q，按下起動按鈕SB2，接觸器KM線圈通電，自鎖觸點閉合自鎖，主軸電動機M1通電旋轉(zhuǎn)。若要使用冷卻， 可合上Q1，冷卻泵電動機M2通電旋轉(zhuǎn)。 需要停止時，按下停止按鈕SB1， KM線圈斷電， 電動機停止。 電路中用熔斷器FU1、FU2、FU3來實現(xiàn)短路保護；用FR1、 FR2來實現(xiàn)過載保護。同時，接觸器KM還具有失壓和欠壓保護的作用。照明變壓器T給照明燈EL提供了一個安全電壓，由開關(guān)Q2、Q3控制。 第77頁/共98頁5.5可 編 程 控 制 可

42、編程控制概述可編程控制概述 用導(dǎo)線將接觸器和各種繼電器及其觸點按一定的邏輯關(guān)系連接成控制電路，這就是本章前幾節(jié)講的繼電-接觸器控制系統(tǒng)。由于這種電路簡單、使用方便、價格低廉，因而在一些領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。但是，這種電路的聯(lián)線方式是固定的，一旦生產(chǎn)機械過程發(fā)生變動就需重新設(shè)計電路，所以這種電路的通用性和靈活性都較差。 第78頁/共98頁 1969年美國通用汽車公司自動裝配線上使用了第一臺可編程序控制器(簡稱PLC)，它是把繼電-接觸器控制系統(tǒng)和計算機功能結(jié)合起來，用計算機的程序來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電-接觸器控制的硬線聯(lián)接，所用計算機是一種面向工業(yè)生產(chǎn)過程控制的專用計算機。 硬線聯(lián)接，所用計算機是一種面向

43、工業(yè)生產(chǎn)過程控制的專用計算機。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展使可編程序控制器不但具有邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)等功能，而且還具有體積小、成本低、可靠性高等優(yōu)點。所以使它在工廠自動化領(lǐng)域中迅速地發(fā)展起來。 第79頁/共98頁 1. 可編程序控制器的組成可編程序控制器的組成 繼電-接觸器系統(tǒng)由三部分組成：輸入部分、邏輯部分和輸出部分， 如圖 5 - 34 所示。輸入部分是各種開關(guān)信號； 邏輯部分是繼電器、接觸器的各觸點組成的邏輯關(guān)系；輸出部分是各種執(zhí)行元件，如繼電器線圈、接觸器線圈、電磁鐵、 指示燈、照明燈等。 可編程序控制器也是由這幾部分組成的, 如圖 5 - 35 所示, 它一般由微處理器、存儲

44、器、編程器、輸入/輸出組件、 電源等幾部分組成。 第80頁/共98頁圖 5 - 34繼電接觸器控制系統(tǒng)輸入部分邏輯部分輸出部分第81頁/共98頁圖 5- 35 PLC 控制系統(tǒng)圖輸入部分邏輯部分輸出部分微處理器存儲器第82頁/共98頁 1) 微處理器 微處理器簡稱CPU, 是PLC的大腦，其主要作用是接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，診斷編程過程中的錯誤，對輸入信號做出正確判斷并將結(jié)果輸送給有關(guān)部分。 2) 存儲器 存儲器是PLC的記憶裝置, 包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器用以存放系統(tǒng)工作程序(監(jiān)控程序)、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋、功能子程序的調(diào)用管理程序及按對應(yīng)定義(I/

45、O、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器等)存貯系統(tǒng)參數(shù)等。 第83頁/共98頁 系統(tǒng)程序應(yīng)永久保存在PLC內(nèi)，不能因關(guān)機、停電或故障而改變其內(nèi)容。因此這部分程序關(guān)系到PLC的性能， 在出廠前已固化，用戶不能改變。用戶存儲器用來存放編程器或磁帶輸入的用戶控制程序。用戶控制程序可以根據(jù)需要通過編程器進行修改。PLC的用戶存儲器通常以“字節(jié)”(16位/字)為單位來表示存儲量。PLC產(chǎn)品說明書中所指的存儲器的型式或存儲方式及容量是對用戶程序存儲器而言的。 3) 編程器 編程器是用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視的。 它可以監(jiān)視PLC的工作情況，還可以通過鍵盤去調(diào)用和顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。 第8

46、4頁/共98頁 4) 輸入/輸出組件 輸入/輸出組件是可編程序控制器與被控設(shè)備聯(lián)接的部件, 包括輸入組件和輸出組件。輸入組件能接收被控設(shè)備的信號, 如按鈕、行程開關(guān)、各種傳感器的信號等, 這些信號通過輸入電路驅(qū)動內(nèi)部電路接通或斷開。輸出組件把微處理器內(nèi)部的電路信號轉(zhuǎn)換成繼電器的通斷來控制外部負(fù)載(如線圈、電磁閥、指示燈等)電路。 5) 電源部件 電源部件將外接的交流電源轉(zhuǎn)換成PLC工作所需要的直流電源。電源的好壞直接影響著PLC的功能和可靠性。所用電源除外接交流電源外還采用了鋰電池作停電時的后備電源。 第85頁/共98頁 2. 可編程序控制器的基本工作過程可編程序控制器的基本工作過程 PLC對

47、用戶程序的執(zhí)行過程是通過微處理器的周期循環(huán)掃描來實現(xiàn)的，它采用集中采樣、集中輸出的工作方式， 以減小外界的干擾。 PLC的工作過程分為輸入處理、程序處理、輸出處理三個階段，如圖 5 - 36 所示。 1) 輸入處理階段 PLC在此階段掃描所有的輸入端子并將各輸入信號存入輸入狀態(tài)映象寄存器中, 然后進入程序處理階段。應(yīng)當(dāng)注意, 在程序執(zhí)行階段或輸出階段, 無論輸入信號如何變化, 其內(nèi)容將一直保持到下一個掃描周期的輸入處理階段。 第86頁/共98頁圖 5 36 PLC工作過程輸入鎖存器輸入映象寄存器程序執(zhí)行輸出映象寄存器輸出鎖存器輸入處理程序處理輸出處理第87頁/共98頁 2) 程序處理階段 根據(jù)

48、PLC梯形圖程序的掃描順序(從左到右， 從上到下)逐句掃描。最后將運算的結(jié)果寫入寄存器狀態(tài)表中。 3) 輸出處理階段 當(dāng)所有指令都處理完成時，把輸出映象寄存器中所有輸出繼電器以通(1)、斷(0)的狀態(tài)存放到輸出鎖存電路,來驅(qū)動繼電器線圈控制負(fù)載的動作。微處理器返回到初始狀態(tài)， 準(zhǔn)備進行下一次循環(huán)掃描。從讀入輸入狀態(tài)到發(fā)出輸出信號的這段時間稱掃描周期。 第88頁/共98頁 3. 可編程序控制器與繼電器控制的異同可編程序控制器與繼電器控制的異同 在PLC的編程語言中，梯形圖是應(yīng)用廣泛的一種語言。 PLC的梯形圖和繼電器控制的電路圖在以下三個方面十分相似： 元件符號相似(如圖 5 - 37 所示)； 電路結(jié)構(gòu)形式大致相同(如圖 5 - 38 所示)；信號輸入及經(jīng)過處理后的信息輸出控制功能相同。 它們的不同之處在于： (1) 組成的器件不同。繼電器電路是由許多接觸器、繼電器組成的，其觸點易磨損。而梯形圖則是由許多“軟繼電器”組成的，每個“軟繼電器”都是存儲器中的每一位觸發(fā)器可以置“0”或“1”， 無磨損現(xiàn)象。 第89頁/共98頁圖 5-37電路圖和梯形圖元件的符號