第二篇-8電動機的自動控制基礎(chǔ)

1、第第8章章 電動機的自動控制基礎(chǔ)電動機的自動控制基礎(chǔ) 8 -1 控制電器的結(jié)構(gòu)原理和功能控制電器的結(jié)構(gòu)原理和功能 8 -2 電動機的基本保護環(huán)節(jié)電動機的基本保護環(huán)節(jié) 8 -3 控制電路的基本控制環(huán)節(jié)控制電路的基本控制環(huán)節(jié) 8 -4 可編程序控制器及應(yīng)用可編程序控制器及應(yīng)用 內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介本章主要講述繼電本章主要講述繼電-接觸器控制接觸器控制中常用的電器元件和基本控制線中常用的電器元件和基本控制線路，以及可編程序控制器的原理路，以及可編程序控制器的原理及應(yīng)用。及應(yīng)用。時間繼電器時間繼電器熱繼電器熱繼電器按鈕按鈕熔斷器熔斷器限位開關(guān)限位開關(guān)接觸器接觸器組合按鈕組合按鈕中間繼電器中間繼電器8 -1

2、 控制電器的結(jié)構(gòu)原理和功能控制電器的結(jié)構(gòu)原理和功能繼電繼電接觸接觸器控器控制制控制控制電器電器熔斷器熔斷器起動器起動器速度繼電器速度繼電器配電配電電器電器開關(guān)開關(guān)接觸器接觸器繼電器繼電器時間繼電器時間繼電器電磁式繼電器電磁式繼電器熱繼電器熱繼電器計算機控制器：計算機控制器：PLC、單片機、單片機、PLD原理原理圖圖電路電路符號符號8.1.1 接觸器接觸器1）觸頭系統(tǒng)）觸頭系統(tǒng)線圈線圈鐵芯鐵芯銜鐵銜鐵主觸頭主觸頭彈簧彈簧輔助輔助觸頭觸頭M3電機電機動作過程動作過程線圈通電線圈通電銜鐵被吸合銜鐵被吸合觸頭閉合觸頭閉合電機接通電機接通電源電源1）觸頭系統(tǒng)）觸頭系統(tǒng)2）滅弧裝置）滅弧裝置（1）柵片滅弧

3、（交流過零不自燃）柵片滅弧（交流過零不自燃）串勵磁吹滅?。捍畡畲糯禍缁。簻缁【€圈與靜觸頭串聯(lián)，電滅弧線圈與靜觸頭串聯(lián)，電弧受磁場作用向上轉(zhuǎn)移到滅弧角，降壓冷卻。弧受磁場作用向上轉(zhuǎn)移到滅弧角，降壓冷卻。（2）磁吹滅弧裝置（直流）磁吹滅弧裝置（直流）缺點：缺點：磁吹力與電流平方成正比，小電流滅弧困難磁吹力與電流平方成正比，小電流滅弧困難優(yōu)點：優(yōu)點：電流反向，磁吹力不變電流反向，磁吹力不變3）電磁機構(gòu)）電磁機構(gòu)交流如前述，直流如下圖：交流如前述，直流如下圖：IU特點特點: mmRINRF U一定一定I一定一定磁動勢磁動勢 F=IN 一定一定)(mRF 磁通和磁阻成反比磁通和磁阻成反比 （線圈中沒有反

4、電動勢）（線圈中沒有反電動勢）RUI （R 為線圈的電阻）為線圈的電阻）直流電磁鐵直流電磁鐵直流電磁鐵吸合后串聯(lián)經(jīng)濟電阻來減少電流，延長壽命直流電磁鐵吸合后串聯(lián)經(jīng)濟電阻來減少電流，延長壽命電磁鐵吸合過程的分析：電磁鐵吸合過程的分析： 在吸合過程中若外加電壓在吸合過程中若外加電壓不變不變, 則則 基本不變?；静蛔?。iumRIN 小小 電流小電流小電磁鐵吸合后電磁鐵吸合后(氣隙?。庀缎。﹎RmR 大大 起動電流大起動電流大 電磁鐵吸合前電磁鐵吸合前(氣隙大）氣隙大） 如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時間吸不上，線如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會導(dǎo)致過熱，把線圈

5、燒壞。圈中的電流一直很大，將會導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。 注意：注意：交流電磁鐵交流電磁鐵吸力吸力F與氣隙與氣隙的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線F=f()，稱為稱為吸力吸力特性特性曲線曲線電流電流I與氣隙與氣隙的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線I=f()，稱為稱為電流電流特性特性曲線曲線4）接觸器的調(diào)整方法）接觸器的調(diào)整方法吸力吸力反力，吸合；吸力反力，吸合；吸力B， VT2導(dǎo)通，導(dǎo)通，VT1截止截止KAAB空氣阻尼式時間繼電器空氣阻尼式時間繼電器（2）空氣阻尼式時間繼電器）空氣阻尼式時間繼電器通電延時通電延時常開觸頭常開觸頭延時閉合延時閉合 常閉觸頭常閉觸頭延時打開延時打開 線圈線圈銜鐵銜鐵常閉觸頭常閉觸頭常開觸頭常開觸

6、頭線圈通電線圈通電 銜鐵吸合（向下）銜鐵吸合（向下） 連桿動作連桿動作 觸頭動作觸頭動作動作過程動作過程鐵心鐵心出氣孔出氣孔進(jìn)氣孔進(jìn)氣孔橡皮膜橡皮膜傘形活塞傘形活塞3）熱繼電器）熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動作的電器。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動作的電器。發(fā)熱元件發(fā)熱元件雙金屬片雙金屬片復(fù)位按鈕復(fù)位按鈕它主要作用是對電動它主要作用是對電動機實現(xiàn)過載保護。整機實現(xiàn)過載保護。整定電流與電動機的額定電流與電動機的額定電流基本上一致定電流基本上一致 ?？郯蹇郯謇衫蛇B板連板常閉觸頭常閉觸頭熱繼電器的符號熱繼電器的符號發(fā)熱元件發(fā)熱元件KH常閉觸頭常閉觸頭KH感應(yīng)式感應(yīng)式按轉(zhuǎn)速大小傳遞信號按轉(zhuǎn)

7、速大小傳遞信號的繼電器。按結(jié)構(gòu)的不同分為的繼電器。按結(jié)構(gòu)的不同分為感應(yīng)式、離心式等。感應(yīng)式、離心式等。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸永久磁鐵永久磁鐵圓環(huán)圓環(huán)鼠籠繞組鼠籠繞組擺槌擺槌彈簧彈簧觸頭觸頭觸頭觸頭4）速度繼電器）速度繼電器8.1.5 電磁制動器電磁制動器松閘時松閘時制動時制動時控制系統(tǒng)的組成：控制系統(tǒng)的組成： 電器由元件組成，電器用導(dǎo)線連接成電氣線路，電器由元件組成，電器用導(dǎo)線連接成電氣線路，從而組成繼電接觸器控制系統(tǒng)。從而組成繼電接觸器控制系統(tǒng)。常用控制電器：常用控制電器： 各種繼電器、接觸器、按鈕、開關(guān)及其它電器，各種繼電器、接觸器、按鈕、開關(guān)及其它電器，電動機也是控制系統(tǒng)的一部分電動機也是控制系統(tǒng)的一

8、部分8 -2 電動機的基本保護環(huán)節(jié)電動機的基本保護環(huán)節(jié)8.2.1 短路電流保護短路電流保護熔斷器：熔斷器：瞬時大電流保護，有時限特性瞬時大電流保護，有時限特性8.2.2 過載保護過載保護熱繼電器：熱繼電器：熱慣性元件，長期過載動作。用于異步電機熱慣性元件，長期過載動作。用于異步電機注意：注意：熔斷器和熱繼電器的配合熔斷器和熱繼電器的配合過電流繼電器：過電流繼電器：提供短路過載保護，無延時。常用于限提供短路過載保護，無延時。常用于限流起動的直流電動機和繞線式異步電動機。流起動的直流電動機和繞線式異步電動機。起貨機、錨機高速檔廣泛采用過電流保護，超過高速起貨機、錨機高速檔廣泛采用過電流保護，超過高

9、速檔額定電流時，自動退回到中速檔。檔額定電流時，自動退回到中速檔。8.2.3 零電壓保護和欠電壓保護零電壓保護和欠電壓保護按鈕按鈕作為主令電器的控制線路作為主令電器的控制線路：接觸器兼作零接觸器兼作零壓和欠壓保護壓和欠壓保護吸合電壓：吸合電壓：0.80.85，釋放電壓：，釋放電壓：0.50.7主令控制器主令控制器作為主令電器的控制線路作為主令電器的控制線路：有專用有專用零壓和欠壓保護零壓和欠壓保護電壓繼電器電壓繼電器8.2.4 缺相保護缺相保護熱繼電器：熱繼電器：串接在三相主電路的任意兩相，任一相發(fā)生串接在三相主電路的任意兩相，任一相發(fā)生斷路，必將使另外兩相電流增加。斷路，必將使另外兩相電流增

10、加。8 -3 控制電路的基本控制環(huán)節(jié)控制電路的基本控制環(huán)節(jié) 8.3.1 點動控制點動控制 8.3.2 連續(xù)控制連續(xù)控制 8.3.3 行程控制行程控制 8.3.4 多地點控制多地點控制 8.3.5 互鎖控制互鎖控制 8.3.6 連鎖控制連鎖控制 8.3.7 雙位控制雙位控制 8.3.8 時間控制時間控制 8.3.9 典型控制電路典型控制電路控制線路圖示法控制線路圖示法2.接線圖接線圖:又稱安裝圖。又稱安裝圖。一一.控制線路中電器和元件的圖形符號和文字控制線路中電器和元件的圖形符號和文字符號符號二二.電氣線路圖電氣線路圖電氣線路圖可分為主電路和輔助（控制）電電氣線路圖可分為主電路和輔助（控制）電路

11、。可繪制成兩種不同的形式：路?？衫L制成兩種不同的形式：電路圖和接電路圖和接線圖。線圖。1.電路圖電路圖:對分析電氣系統(tǒng)的工作原理是對分析電氣系統(tǒng)的工作原理是 十分十分方便的。方便的。5.各元件一般按動作順序從上到下各元件一般按動作順序從上到下,從左到右依從左到右依次排開。次排開。有直接電聯(lián)系的導(dǎo)線交叉連接點要用有直接電聯(lián)系的導(dǎo)線交叉連接點要用小圓圈或黑圓點表示。小圓圈或黑圓點表示。三三.繪制電路圖的規(guī)定繪制電路圖的規(guī)定其主要規(guī)定歸納如下：其主要規(guī)定歸納如下：1. 電機、電器和其他帶電部分都應(yīng)電機、電器和其他帶電部分都應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制和標(biāo)注。規(guī)定的圖形符號和文字

12、符號繪制和標(biāo)注。2.按主電路和控制電路兩部分畫出。按主電路和控制電路兩部分畫出。3.電器都按沒通電或不受外力作用時的正電器都按沒通電或不受外力作用時的正常狀態(tài)畫出。常狀態(tài)畫出。4.同一電器的不同部件同一電器的不同部件,按其在電路中的作用畫按其在電路中的作用畫在不同的電路部位上在不同的電路部位上,標(biāo)以相同的文字符號。標(biāo)以相同的文字符號。A B CM3觸頭（觸頭（KM）打開打開按鈕松開按鈕松開線圈（線圈（KM）斷電斷電 電機停轉(zhuǎn)。電機停轉(zhuǎn)。觸頭（觸頭（KM）閉合閉合按下按鈕按下按鈕（SB） 線圈（線圈（KM）通電通電電機轉(zhuǎn)動；電機轉(zhuǎn)動；起動起動按鈕按鈕8.3.1 點動控制點動控制8.3.2 連續(xù)控

13、制連續(xù)控制(磁力起動器控制）磁力起動器控制）KRM3KMKMSB2SB1ABCKMFUQSKR自保的作用自保的作用按下按鈕按下按鈕（SB），），線圈（線圈（KM）通電，通電，電機起動；同時，輔助觸頭（電機起動；同時，輔助觸頭（KM）閉合，閉合，即使按鈕松開，線圈保持通電狀態(tài)，電機即使按鈕松開，線圈保持通電狀態(tài)，電機連續(xù)運轉(zhuǎn)。連續(xù)運轉(zhuǎn)。UU8.3.3 行程控制行程控制8.3.4 多地點控制多地點控制KMSB1甲甲SB2甲甲KMSB1乙乙SB2乙乙乙地乙地甲地甲地控制原則控制原則:起動按鈕并聯(lián)起動按鈕并聯(lián),停止按鈕串聯(lián)停止按鈕串聯(lián)。8.3.5 互鎖控制互鎖控制KHKMFSB1KMFSBFKMRKM

14、RKMRKMFSBR正反轉(zhuǎn)雙重互鎖控制正反轉(zhuǎn)雙重互鎖控制KMFKMRM3A BCFUQSKH雙保險雙保險機械互鎖（復(fù)合按鈕）機械互鎖（復(fù)合按鈕）電器互鎖（互鎖觸頭）電器互鎖（互鎖觸頭）8.3.6 連鎖控制連鎖控制保證保證兩電機兩電機起動的先后順序起動的先后順序組合式高低壓壓力繼電器組合式高低壓壓力繼電器波波紋紋管管彈簧彈簧擺擺動動板板微動開關(guān)微動開關(guān)微動開關(guān)微動開關(guān)8.3.7 雙位控制雙位控制通常：不論是壓力還是溫度開關(guān)，不論是延時還是不通常：不論是壓力還是溫度開關(guān)，不論是延時還是不延時，如果不加特別說明，一般都是延時，如果不加特別說明，一般都是功能時動作功能時動作。有些圖紙有說明：有些圖紙有

15、說明：Low Pressure On/ High Temperature Off8.3.8 時間控制（得電延時、斷電延時）時間控制（得電延時、斷電延時）8.3.9 典型控制電路典型控制電路1）電動機正反轉(zhuǎn)控制電路）電動機正反轉(zhuǎn)控制電路吊艇機控制電路吊艇機控制電路機械制動機械制動手搖柄手搖柄終點限終點限位位2）海淡水柜水位自動控制電路）海淡水柜水位自動控制電路海海(淡淡)水柜水柜(壓力壓力)自動控制線路自動控制線路3）空壓機自動控制電路）空壓機自動控制電路冷卻水冷卻水供氣供氣殘氣釋放殘氣釋放KTKT4）三相異步電動機）三相異步電動機Y起動控制線路起動控制線路自耦變壓器降壓起動控制自耦變壓器降壓起

16、動控制轉(zhuǎn)子電路串電阻起動控制轉(zhuǎn)子電路串電阻起動控制起動過程：起動過程：按按SB2 KM1有電有電 自保自保M起動起動為為KM2通電做準(zhǔn)備通電做準(zhǔn)備因為因為KI1比比KM2動作快動作快KI1有電有電 KM2無電無電 串入全部電阻串入全部電阻M起動起動(a)能耗制動停車控制能耗制動停車控制反接制動停車控制反接制動停車控制為為防止轉(zhuǎn)速過零后反向起動防止轉(zhuǎn)速過零后反向起動,常采用速度繼電器控制常采用速度繼電器控制.速度繼電器速度繼電器直流電動機的起動控制直流電動機的起動控制除了容量很小的直流電動機外，均需要采取適當(dāng)?shù)某巳萘亢苄〉闹绷麟妱訖C外，均需要采取適當(dāng)?shù)姆椒▉硐拗破饎与娏?。最常用的方法是在電樞繞

17、組方法來限制起動電流。最常用的方法是在電樞繞組串電阻來限制起動電流。在起動時，為了獲得較大串電阻來限制起動電流。在起動時，為了獲得較大的起動轉(zhuǎn)矩，要求起動電流在的起動轉(zhuǎn)矩，要求起動電流在I1=（22. 5)In到到I2=（1.21.5)In之間變化。之間變化。直流電動機按時間方式自動起動控制線路直流電動機按時間方式自動起動控制線路交流磁力起動器常見故障原因及排除方法交流磁力起動器常見故障原因及排除方法1、按起動按鈕接觸器不動作、按起動按鈕接觸器不動作 原因：斷路、卡死、原因：斷路、卡死、故障：斷路、短路；電氣、機械。故障：斷路、短路；電氣、機械。斷路故障：開關(guān)、觸點、接線端、熔斷器斷路故障：開

18、關(guān)、觸點、接線端、熔斷器短路故障：線圈、繞組因短路、過載或者機械損短路故障：線圈、繞組因短路、過載或者機械損傷造成的傷造成的2、按下起動按鈕，電機動作，放開后停止、按下起動按鈕，電機動作，放開后停止原因：自鎖觸頭閉合不好原因：自鎖觸頭閉合不好3、按起動按鈕，電動機嗡嗡響但不轉(zhuǎn)、按起動按鈕，電動機嗡嗡響但不轉(zhuǎn)原因：斷相原因：斷相4、按停止按鈕，接觸器不釋放、電機不停、按停止按鈕，接觸器不釋放、電機不停原因：按鈕故障、觸頭熔焊、銜鐵卡死、原因：按鈕故障、觸頭熔焊、銜鐵卡死、 彈簧故障、彈簧故障、5、接觸器嗡嗡叫，線圈過熱、接觸器嗡嗡叫，線圈過熱原因：電壓低、線圈斷路、短路環(huán)斷原因：電壓低、線圈斷路

19、、短路環(huán)斷8 -4 可編程序控制器可編程序控制器 8.4.1 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器的工作原理 8.4.2 FX2n系列系列PLC簡介簡介 8.4.3 FX2n可編程序控制器基本指令可編程序控制器基本指令 8.4.4 PLC選型選型 8.4.5 梯形圖編程的一般要求和常識梯形圖編程的一般要求和常識8.4.1 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器的工作原理系統(tǒng)組成、工作原理、操作使用都與計算機類似。系統(tǒng)組成、工作原理、操作使用都與計算機類似。早期語言：早期語言：梯形圖梯形圖語言；后期語言：語言；后期語言：高級高級語言語言用途：用途：工業(yè)控制（自動化），為工業(yè)控制（自動化），為繼

20、電器控制繼電器控制替代品替代品1）PLC的基本組成的基本組成CPU、RAM（ROM）、）、I/O、電源、編程器電源、編程器 一.邏輯階段邏輯階段就是可以實現(xiàn)繼電系統(tǒng)中的一般邏輯性設(shè)計。即A常開；B常閉；C線圈。這就對應(yīng)了PLC中的基本元素了，只不過是閱讀的方法不一樣罷了.二順控階段順序控制在工業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，例如一般性的自動機床它就是一個順序控制過程. 三匯編階段該階段是本質(zhì)上區(qū)別于繼電控制系統(tǒng)，是繼電控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)的，也是提高PLC控制系統(tǒng)功能的根本，稱之為匯編階段，很相象于單片機的匯編語言編程，例如單片機中的傳送指令MOV，在PLC中的高級指令中也是一樣的功能。這一階段難度比較大.

21、四特殊階段特殊階段就是對特殊功能的系統(tǒng)而言的，例如運動控制，PID溫度控制，網(wǎng)絡(luò)連接等。不同的PLC能實現(xiàn)的功能不一樣，有些功能PLC內(nèi)是集成的而有些是需要外加擴展的，那么就要根據(jù)不同的控制對象去選用了。掌握好該階段是可以大大提高PLC的程序，但是還需掌握PLC以外的其他自動化知識，如伺服，變頻器等等. 五網(wǎng)絡(luò)階段隨著自動化技術(shù)的發(fā)展由PLC做下位機的應(yīng)用也十分多見。該階段主要是學(xué)習(xí)不同的PLC通信協(xié)議和一些通訊指令，如PLC通過編程口控制變頻器如西門子的USS協(xié)議與變頻器進(jìn)行信息的交換。還有工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線等如西子的PROFIBUS;AS-i; 等等。CPU隨機型：隨機型：通用微處理器、

22、單片機芯片、位片式微處理器通用微處理器、單片機芯片、位片式微處理器開關(guān)量開關(guān)量輸出輸出形式：繼電器輸出、可控硅輸出、形式：繼電器輸出、可控硅輸出、晶體管輸出晶體管輸出輸入：按鈕、開關(guān)輸入：按鈕、開關(guān)輸出：電磁閥、接觸器、繼電器輸出：電磁閥、接觸器、繼電器I/O開關(guān)量開關(guān)量模擬量模擬量開關(guān)量開關(guān)量輸入輸入形式：無源觸點、晶體管集電極輸形式：無源觸點、晶體管集電極輸出經(jīng)出經(jīng)光電隔離光電隔離輸入：模擬量傳感器輸入：模擬量傳感器輸出：可調(diào)電位器、伺服電動機輸出：可調(diào)電位器、伺服電動機（A） 繼電器輸出繼電器輸出最大負(fù)載能力最大負(fù)載能力2A；最高負(fù)載電壓交直流最高負(fù)載電壓交直流250V（B）可控硅輸出可控硅輸出最大負(fù)載能力最大負(fù)載能力0.3A；最高負(fù)載電壓交直流最高負(fù)載電壓交直流240V（C）晶體管輸出晶體管輸出最大負(fù)載能力最大負(fù)載能力0.5A；最高負(fù)載電壓直流最高負(fù)載電壓直流30V2）PLC程序的表達(dá)方式程序的表達(dá)方式運行方式：運行方式：順序掃描，不斷循環(huán)順序掃描，不斷循環(huán)表達(dá)方式：表達(dá)方式：字符表達(dá)、圖符表達(dá)字符表達(dá)、圖符表達(dá)編程方式：編程方式：梯形圖、指令語句梯形圖、指令語句3）PLC的工作方式的工作方式掃描過程掃