電氣控制論文

1、 電氣控制技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用 The application of English electrical control technology in the production practice 班級(jí)：機(jī)械2102 姓名：俞彬彬 學(xué)號(hào)：3102101231 指導(dǎo)教師：周力摘要 電氣控制技術(shù)主要靠繼電器以及PLC等來(lái)實(shí)現(xiàn)其在各種工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，本文主要介紹了時(shí)間繼電器在控制回路中的應(yīng)用，PLC在扶梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 Electrical control technologydepends mainly onthe relayandPLC, etc.toachieve their goa

2、ls ina variety ofindustrialapplications,this paperintroduces thetime relayin the control loopapplications, PLCcontrol systeminthe application ofthe escalator.關(guān)鍵詞：繼電器 PLC 控制系統(tǒng)引言 電氣控制技術(shù)包含了低壓電器和繼電器控制系統(tǒng)；可編程序控制器及其應(yīng)用；直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)；交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)這些知識(shí)讓我知道了工業(yè)生產(chǎn)中的機(jī)床的生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)需要在各種條件下實(shí)現(xiàn)，而這些條件就是各種控制系統(tǒng)的工作條件。通過(guò)各種控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)

3、床的的安全生產(chǎn)。這些控制系統(tǒng)都是在工業(yè)機(jī)床上廣泛運(yùn)用的，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的根本，通過(guò)這些控制實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化、準(zhǔn)確化。 電氣控制技術(shù)是一門(mén)多學(xué)科交叉的技術(shù),是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的重要技術(shù)手段.隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,特別是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用,以及新型控制策略的出現(xiàn),使電氣控制系統(tǒng)從控制結(jié)構(gòu)到控制理念均發(fā)生了根本的變化。一、繼電接觸器控制系統(tǒng)1、常用低壓控制器1）、接觸器接觸器是一種可頻繁地接通和分?jǐn)嚯娐返目刂齐娖?。從輸入輸出能量關(guān)系觀(guān)看，它是一種功率放大器件。最常用的接觸器就是電磁接觸器，當(dāng)吸引線(xiàn)圈通電后，電磁系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，所產(chǎn)生的電磁力克服釋放彈簧和觸頭彈簧的反力使鐵心吸合

4、，并帶動(dòng)觸頭支架使動(dòng)、靜觸頭接觸閉合。當(dāng)吸引線(xiàn)圈斷電或者電壓顯著下降時(shí)，由于電磁吸力消失或過(guò)小，銜鐵在彈簧反力作用下返回原位，同時(shí)帶動(dòng)動(dòng)觸頭脫離靜觸頭，將電路切斷。2）、繼電器 繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號(hào)而動(dòng)作的自動(dòng)電器。輸入信號(hào)可以是電壓、電流等電量，也可以是溫度、速度、壓力等非電量。其工作方式是當(dāng)輸入變量變化到某一定值時(shí)繼電器的觸頭即動(dòng)作，接通或斷開(kāi)控制電路。它一般由感測(cè)機(jī)構(gòu)、中間機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)基本部分組成。感測(cè)機(jī)構(gòu)把感測(cè)到的電氣量或非電氣量傳遞給中間機(jī)構(gòu)，將它與設(shè)定的整定值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到整定值（過(guò)量或欠量）時(shí)，中間機(jī)構(gòu)便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而接通或斷開(kāi)被控電路。繼電器的分類(lèi)有

5、很多種，如熱繼電器，時(shí)間繼電器，中間繼電器等，繼電器的應(yīng)用非常廣泛，幾種常用繼電器1.1 熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理來(lái)工作的保護(hù)電器，具有反時(shí)限保護(hù)特性。熱繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)和斷相保護(hù)1.1.1 熱繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過(guò)載時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過(guò)載保護(hù)的保護(hù)電器。熱繼電器一般用于三相異步電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)圖 熱繼電器結(jié)構(gòu)示意圖圖中：1電流調(diào)節(jié)凸輪，2片簧（2a，2b），3手動(dòng)復(fù)位按鈕，4弓簧片，5主金屬片，6外導(dǎo)板，7內(nèi)導(dǎo)板，8常閉靜觸點(diǎn)，9動(dòng)觸點(diǎn)，10杠桿，11常開(kāi)靜觸點(diǎn)（復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘），12補(bǔ)償雙金屬

6、片，13推桿，14連桿，15壓簧使用熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)時(shí)，將熱元件與電動(dòng)機(jī)的定子繞組串聯(lián)，將熱繼電器的常閉觸頭串聯(lián)在交流接觸器的電磁線(xiàn)圈的控制電路中，并調(diào)節(jié)整定電流調(diào)節(jié)旋鈕，使人字形撥桿與推桿相距一適當(dāng)距離。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過(guò)熱元件的電流即為電動(dòng)機(jī)的額定電流，熱元件發(fā)熱，雙金屬片受熱后彎曲，使推桿剛好與人字形撥桿接觸，而又不能推動(dòng)人字形撥桿。常閉觸頭處于閉合狀態(tài)，交流接觸器保持吸合，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。若電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)載情況，繞組中電流增大，通過(guò)熱繼電器元件中的電流增大使雙金屬片溫度升得更高，彎曲程度加大，推動(dòng)人字形撥桿，人字形撥桿推動(dòng)常閉觸頭，使觸頭斷開(kāi)而斷開(kāi)交流接觸器線(xiàn)圈電路，使

7、接觸器釋放、切斷電動(dòng)機(jī)的電源，電動(dòng)機(jī)停車(chē)而得到保護(hù)。1.1.2 熱繼電器符號(hào)、型號(hào)及典型產(chǎn)品熱繼電器的文字符號(hào)為FR，圖形符號(hào)如下圖所示 1.2 中間繼電器1.2.1中間繼電器的原理及用途中間繼電器和電壓、電流繼電器都屬于電磁式繼電器。它的工作原理和交流接觸器一樣，都是由固定鐵芯、動(dòng)鐵芯、彈簧、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)、線(xiàn)圈、接線(xiàn)端子和外殼組成。線(xiàn)圈通電，動(dòng)鐵芯在電磁力作用下動(dòng)作吸合，帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)分開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；線(xiàn)圈斷電，動(dòng)鐵芯在彈簧的作用下帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)復(fù)位。中間繼電器在控制電路中主要用來(lái)傳遞信號(hào)、擴(kuò)大信號(hào)功率以及將一個(gè)輸入信號(hào)變換成多個(gè)輸出信號(hào)等。因此，對(duì)工作電流小于5A的電氣控制線(xiàn)路

8、，可用中間繼電器代替接觸器實(shí)施控制。由于繼電器用于控制電路，流過(guò)觸頭的電流小，故不需要滅弧裝置。 中間繼電器實(shí)質(zhì)上是電壓繼電器的一種，它的觸點(diǎn)數(shù)多， 觸點(diǎn)電流容量大，動(dòng)作靈敏。中間繼電器的主要用途是當(dāng)其它繼電器的觸點(diǎn)數(shù)或觸點(diǎn)容量不夠時(shí)，可借助中間繼電器來(lái)擴(kuò)大它們的觸點(diǎn)數(shù)或觸點(diǎn)容量，從而起到中間轉(zhuǎn)換的作用。 1.2.2中間繼電器的圖形符號(hào)及型號(hào)意義中間繼電器的文字符號(hào)為KM或K，圖形符號(hào)如下圖： KM KM KM （a）線(xiàn)圈 （b）常開(kāi)觸點(diǎn) （c）常閉觸點(diǎn)中間繼電器型號(hào)含義1.3時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器是一種用來(lái)實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)延時(shí)接通或斷開(kāi)的控制電器，主要作為輔助電器元件用于各種電氣保護(hù)及自動(dòng)裝置中，使被

9、控元件達(dá)到所需要的延時(shí)。按其動(dòng)作原理與結(jié)構(gòu)不同，可分為空氣阻尼式、電動(dòng)式、 電子式等多種類(lèi)型。 時(shí)間繼電器的符號(hào)時(shí)間繼電器的文字符號(hào)是KT,圖形符號(hào)如下圖所示： 時(shí)間繼電器的圖形和文字符號(hào)(a) 線(xiàn)圈； (b) 延時(shí)閉合的動(dòng)合觸頭；(c) 延時(shí)斷開(kāi)的動(dòng)斷觸頭； (d) 延時(shí)閉合的動(dòng)斷觸頭； (e) 延時(shí)斷開(kāi)的動(dòng)合觸頭 3）熔斷器熔斷器是當(dāng)通過(guò)它的電流超過(guò)規(guī)定值達(dá)一定時(shí)間后，以它本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，從而分?jǐn)嚯娐返碾娖鳌?）斷路器 斷路器又稱(chēng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)，是能接通、承載以及分?jǐn)嗾ｋ娐窏l件下的電流，也能在規(guī)定的非正常電路條件下接通、承載一定時(shí)間并分?jǐn)嚯娏鞯拈_(kāi)關(guān)電器。5）主令電器 主令開(kāi)關(guān)主要用于

10、閉合、斷開(kāi)控制電路，以發(fā)布命令或信號(hào)，達(dá)到對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的控制或?qū)崿F(xiàn)程序控制。包含按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)。、2機(jī)床的自動(dòng)控制電氣控制在機(jī)床上應(yīng)用 2、CA6140型臥式車(chē)床的電氣控制電路（如圖3）3、CA6140電氣控制電路分析3.1、主電路分析主電路中共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，圖中M1為主軸電動(dòng)機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；M2為冷卻泵電動(dòng)機(jī)；M3為溜板快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)。M1、M2、M3均為三相異步電動(dòng)機(jī)，容量均小于10kW，全部采用全壓直接起動(dòng)皆有交流接觸器控制單向旋轉(zhuǎn)。M1電動(dòng)機(jī)由起動(dòng)按鈕SB1，停止按鈕SB2和接觸器KM1構(gòu)成電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路。主軸的正反轉(zhuǎn)由摩擦離合器改變傳

11、動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。M2電動(dòng)機(jī)是在主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，扳動(dòng)冷卻泵控制開(kāi)關(guān)SA1來(lái)控制接觸器KM2的通斷，實(shí)現(xiàn)冷卻泵電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與停止。由于SA1開(kāi)關(guān)具有定位功能，故不需自鎖。M3電動(dòng)機(jī)由裝在溜板箱上的快慢速進(jìn)給手柄內(nèi)的快速移動(dòng)按鈕SB3來(lái)控制KM3接觸器，從而實(shí)現(xiàn)M3的點(diǎn)動(dòng)。操作時(shí)，先將快速進(jìn)給手柄扳到所需移動(dòng)方向，再按下SB3按鈕，即實(shí)現(xiàn)該方向的快速移動(dòng)。三相相電源通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)QS1引入，F(xiàn)U1和FU2作短路保護(hù)。主軸電動(dòng)機(jī)M1由接觸器KM1控制啟動(dòng)，熱繼電器FR1為主軸電動(dòng)機(jī) 。M1的過(guò)載保護(hù)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2由接觸器KM2控制啟動(dòng)，熱繼電器FR2為它的過(guò)載保護(hù)。溜板快速移動(dòng)電機(jī)M3由接觸器KM3控

12、制啟動(dòng)。3.2、控制電路分析  控制回路的電源由變壓器TC副邊輸出110V電壓提供，采用FU3作短路保護(hù)。主軸電動(dòng)機(jī)的控制：按下啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1的線(xiàn)圈獲電動(dòng)作，其主觸頭閉合，主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)運(yùn)行。同時(shí)KM1的自觸頭和另一副常開(kāi)觸頭閉合。按下停止按鈕SB1，主軸電動(dòng)機(jī)M1停車(chē)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制：如果車(chē)削加工過(guò)程中，工藝需要使用卻液時(shí)，合上開(kāi)關(guān)QS2，在主軸電動(dòng)機(jī)M1運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，接觸器KM1線(xiàn)圈獲電吸合，其主觸頭閉合，冷卻泵電動(dòng)機(jī)獲電運(yùn)行。由電氣原理圖可知，只有當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)后，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2才有可能啟動(dòng)，當(dāng)M1停止運(yùn)行時(shí)，M2也就自動(dòng)停止。溜板快速移動(dòng)的控制：溜板

13、快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3的啟動(dòng)是由安裝在進(jìn)給操縱手柄頂端的按鈕SB3來(lái)控制，它與中間繼電器KM3組成點(diǎn)動(dòng)控制環(huán)節(jié)。將操縱手柄扳到所需要的方向，壓下按鈕SB3，繼電器KM3獲電吸合，M3啟動(dòng)，溜板就向指定方向快速移動(dòng)。3常見(jiàn)控制電路圖3.1單向直接起動(dòng)控制電路圖3.2正反轉(zhuǎn)電路圖3.3星三角變換電路圖3.4自動(dòng)循環(huán)電路圖3.5雙速發(fā)電機(jī)電路圖二、可編程序控制器及其應(yīng)1、PLC的介紹可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC（Programmable logic Controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在

14、其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！睆慕Y(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。1）PLC的特點(diǎn):1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 配套齊全，功能完善;2）適用性強(qiáng)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎;3）體積小，

15、重量輕，能耗低;4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造.2）PLC的應(yīng)用領(lǐng)域:目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類(lèi):1)開(kāi)關(guān)量的邏輯控制;2)模擬量控制;3)運(yùn)動(dòng)控制;4)過(guò)程控制;5)數(shù)據(jù)處理;6)通信及聯(lián)網(wǎng).PLC在現(xiàn)在的工業(yè)中有很重要的地位，初始的PLC作為輔助設(shè)備安裝在機(jī)械設(shè)備中，隨著科技的發(fā)展，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性

16、價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，PLC已經(jīng)進(jìn)入了成熟的發(fā)展階段。在不遠(yuǎn)的未來(lái)PLC還將有更大的發(fā)展，不論從各方面看PLC的發(fā)展將不斷地完善，伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。2、PLC的應(yīng)用1 三菱PLC的型號(hào)意義以及組成1.1 型號(hào)及意義1.2 PLC硬件系統(tǒng)組成 1、 PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用形式： 數(shù)控機(jī)床中所用的PLC可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是專(zhuān)為實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床順序控制而設(shè)計(jì)制造的內(nèi)裝型PLC(built-in Type)，另一類(lèi)是那些輸入輸出

17、技術(shù)規(guī)范，輸入輸出點(diǎn)數(shù)、程序存儲(chǔ)容量以及運(yùn)算和控制功能等均能滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床控制要求的獨(dú)立型PLC(Stand-alone Type)。 “內(nèi)裝型”P(pán)LC（或稱(chēng)“內(nèi)含型”P(pán)LC、“集成式”P(pán)LC）從屬于CNC裝置，PLC與NC間的信號(hào)傳送在CNC裝置內(nèi)部即可實(shí)現(xiàn)。PLC與MT間則通過(guò)CNC輸入輸出接口電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送 “獨(dú)立型”P(pán)LC又稱(chēng)“通用型”P(pán)LC。獨(dú)立型PLC是獨(dú)立于CNC裝置，具有完備的硬件和軟件功能，能夠獨(dú)立完成規(guī)定控制任務(wù)的裝置。采用獨(dú)立型PLC的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)框圖如圖 在數(shù)控機(jī)床中，PLC是數(shù)控機(jī)床的大腦，何時(shí)進(jìn)刀，何時(shí)退刀，刀量多少，工件的加工流程及所有要控制的操作都要由PLC發(fā)出

18、指令，機(jī)床的限位開(kāi)關(guān)等機(jī)械控制部分以及液壓控制部分也會(huì)應(yīng)用到PLC。通過(guò)計(jì)算機(jī)與PLC的組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀架換刀的準(zhǔn)確控制。2、PLC在數(shù)控機(jī)床中的工作流程 PLC在數(shù)控機(jī)床中的工作流程，和通常的PLC工作流程基本上是一致的，分為以下幾個(gè)步驟：（1）、輸入采樣：輸入采樣，就是PLC以順序掃描的方式讀入所有輸入端口的信號(hào)狀態(tài)，并將此狀態(tài)，讀入到輸入映象寄存器中。當(dāng)然，在程序運(yùn)行周期中這些信號(hào)狀態(tài)是不會(huì)變化的，除非一個(gè)新的掃描周期的到來(lái)，并且原來(lái)端口信號(hào)狀態(tài)已經(jīng)改變，讀到輸入映象寄存器的信號(hào)狀態(tài)才會(huì)發(fā)生變化。（2）、程序執(zhí)行：程序執(zhí)行階段系統(tǒng)會(huì)對(duì)程序進(jìn)行特定順序的掃描，并且同時(shí)讀入輸入映像寄存區(qū)、輸出

19、映像寄存區(qū)的讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，在進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果存入輸出映像寄存區(qū)供輸出和下次運(yùn)行使用。（3）、出刷新階段：在所指令執(zhí)行完成后，輸出映像寄存區(qū)的所有輸出繼電器的狀態(tài)（接通/斷開(kāi)）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過(guò)特定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 結(jié)論時(shí)代在進(jìn)步，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，新型控制策略的出現(xiàn)，不斷改變著電氣控制技術(shù)的面貌。在控制方法上，從手動(dòng)控制發(fā)展到自動(dòng)控制；在控制功能上，從簡(jiǎn)單控制發(fā)展到智能化控制；在操作上，從笨重發(fā)展到信息化處理；在控制原理上，從單一的有觸頭硬接線(xiàn)繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器或微計(jì)算機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、