電氣控制與plc應用第二章

各種各樣生產(chǎn)機械大都以電動機作為動力拖到源。電器（邏輯）控制線路：將按鈕、繼電器、接觸器等低壓控制電器用導線按一定的次序和組合方式連接起來組成的控制線路。作用：實現(xiàn)電力拖動系統(tǒng)的啟動、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)和制動等運動控制；實現(xiàn)拖動系統(tǒng)的保護，滿足生產(chǎn)工藝的要求；實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。優(yōu)點：線路簡單，電路圖直觀形象，裝置結(jié)構簡單、價格便宜、抗干擾能力強、運行可靠。缺點：固定接線方式，通用性和靈活性差；有觸頭電器觸頭易發(fā)生故障，維修量較大。電氣系統(tǒng)線路圖有三種：電器原理圖電器元件布置圖安裝接線圖一、電器原理圖電器原理圖是根據(jù)工作原理而繪制的，采用電器元件展開的方式繪制。具有結(jié)構簡單、層次分明、便于研究和分析電路的工作原理等優(yōu)點。（一）電器原理圖的繪制原則第一節(jié)電器控制線路的繪制原則（1）原理圖分為主電路和控制以及輔助電路。主電路包括從電源到電動機的電路，是強電流通過的部分，一般畫在原理圖的左邊。控制電路是通過弱電流的電路，一般由按鈕、電器元件的線圈、接觸器的輔助觸頭、繼電器的觸點等組成，一般畫在原理圖的右邊。輔助電路是指設備中的信號和照明部分。一般畫在原理圖的右邊（2）各電器元件不畫實際的外形，采用國家統(tǒng)一規(guī)定的標準圖形、文字符號。（3）各電器元件不必按照實際位置畫，同一元件的各個部分可以不畫在一處。（4）所有電器觸點，都按沒有通電和沒有外力作用是的狀態(tài)畫出。繼電器和接觸器的線圈在沒通電狀態(tài)；斷路器和隔離開關在斷開位置；零位操作的手動控制開關在零位狀態(tài)；按鈕和機械操作開關（如行程開關）在非工作狀態(tài)或不受力狀態(tài)。（5）各元器件一般按照動作先后順序排列，從上到下，從左到右依次排列，可水平布置或垂直布置（6）有直接電聯(lián)系的兩線交叉連接時的電氣連接點須用黑點標出。（二）圖面區(qū)域的劃分（三）符號位置的索引某機床電器原理圖二、電器元件布置圖電器元件布置圖是電器設備上或電器原理圖中所有電器元件的實際安裝位置圖，它是機械電氣控制設備生產(chǎn)、維護時必不可少的技術文件。電器元件布置圖三、電器安裝接線圖電器安裝接線圖表示電氣設備或裝置連接關系的簡圖，用于電氣設備安裝接線、線路檢查、線路維修和故障處理。通常與電氣原理圖、電器元件布置圖一起使用。EL0HL23142423103×2.5mm22M1M2413×2.5mm23×1mm25×0.75mm23×0.75mm23×2.5mm2QSQ1電器安裝接線圖一、啟動、點動和停止控制環(huán)節(jié)1.單向全壓啟動控制線路自鎖：由接觸器（繼電器）自身的常開觸點來使其線圈長期保持通電的環(huán)節(jié)叫“自鎖”環(huán)節(jié)。第二節(jié)電器控制線路中的基本環(huán)節(jié)單向全壓啟動（長動）控制線路2.點動控制線路幾種點動控制線路二、可逆控制和互鎖環(huán)節(jié)(a)無互鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路控制電路(a)：相互獨立的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動控制電路；按下SB2，正轉(zhuǎn)接觸器KM1得電工作；按下SB3，反轉(zhuǎn)接觸器KM2得電工作；按下SB2、SB3，KM1與KM2同時工作，兩相電源短路，控制電路(b)：接觸器的動斷(常閉)輔助觸點相互串聯(lián)在對方的控制回路，這種環(huán)節(jié)稱為“互鎖”環(huán)節(jié)；一方工作時切斷另一方的控制回路，使另一方的起動按鈕失去作用；正、反轉(zhuǎn)接觸器互鎖，避免了同時接通造成主電路短路。正、反轉(zhuǎn)切換的過程中間要經(jīng)過“?！?，操作不方便。(b)“正—?！础笨刂凭€路控制電路(c)：復合按鈕SB2、SB3直接實現(xiàn)由正轉(zhuǎn)變成反轉(zhuǎn)；復合按鈕互鎖。接觸器輔助動斷觸點互鎖必不可少：主觸點被強烈的電弧“燒焊”在一起，或者接觸器的動作機構失靈，使銜鐵卡住總是處在吸合狀態(tài)，都可能使主觸點不能斷開，如果另一接觸器線圈通電動作，主觸點正常閉合就會造成電源短路事故。(c)“正—反—停”控制線路行程開關控制的電動機正反轉(zhuǎn)（自動循環(huán)）控制電路工作臺行程示意圖自動循環(huán)控制線路圖三、順序控制環(huán)節(jié) 具有多臺電動機拖動的機械設備，在操作時為了保證設備的運行和工藝過程的順利進行，對電動機的起動、停止，必須按一定順序來控制，這就稱為電動機的順序控制。兩臺電機順序啟動控制電路M1M2【例】如圖所示是3條皮帶運輸機的示意圖。對于這3條皮帶運輸機的電氣要求是：三條皮帶運輸機工作示意圖(1)起動順序為1號、2號、3號，即順序起動，以防止貨物在皮帶上堆積；(2)停車順序為3號、2號、1號，即逆序停止，以保證停車后皮帶上不殘存貨物；(3)當1號或2號出故障停車時，3號能隨即停車，以免繼續(xù)進料。試畫出3條皮帶運輸機的電氣控制線路圖，并敘述其工作原理。3條皮帶運輸機順序起動、逆序停止控制線路解：第三節(jié)三相交流電動機啟動控制線路一、直接啟動(全壓啟動)控制線路 前面已經(jīng)分析過。二、降壓啟動控制線路定子串電阻降壓啟動星形—三角形降壓啟動自耦變壓器（補償器）降壓啟動定子串電阻降壓起動控制線路：起動時，定子電路串接電阻降低繞組電壓，限制起動電流；起動后電阻短路，電動機全壓下運行?？刂齐娐?a)：●KM2得電，電動機正常運行。●起動后，KM1與KT一直得電，浪費電能。定子串電阻降壓起動控制線路（a）控制電路(b)：KM2得電，KM1和KT失電，KM2自鎖，節(jié)能實現(xiàn)控制要求。定子串電阻降壓起動控制線路（b）星--三角減壓起動控制電路：全壓工作時為三角形接法的電動機，起動時將其定子繞組接成星形，降低電動機的繞組相電壓，進而限制起動電流。當反映起動過程結(jié)束的定時器發(fā)出指令時再將電動機的定子繞組改接成三角形接法實現(xiàn)全壓工作。Y-△降壓啟動線路自耦變壓器（補償器）降壓起動控制電路：依靠自耦變壓器降低起動時的電壓，達到限制起動電流的目的。電動機起動的時候，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次電壓。一旦起動結(jié)束，自耦變壓器便被切除，額定電壓通過接觸器直接加于定子繞組，電動機進入全壓運行的正常工作。自耦變壓器降壓起動控制線路KM2KM2KM1第四節(jié)三相交流電動機制動控制線路迅速停車或準確定位，即要求對電動機進行制動，強迫立即停車。機械制動：機械抱閘、液壓或氣壓制動電氣制動：實質(zhì)是產(chǎn)生反向制動轉(zhuǎn)矩，有反接制動、能耗制動等。一、反接制動控制反接制動控制：停車時，首先切換電動機定子繞組三相電源相序，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩，因而起制動作用。電動機的轉(zhuǎn)速下降接近零時，及時斷開電動機的反接電源。電動機反接制動電流很大，故在主回路中串入電阻R，可防止制動時電動機繞組過熱。反接制動控制電路(a)反接制動控制電路(a):起動時，合上電源開關QS，按下起動按鈕SB2，電動機起動運轉(zhuǎn)。當電動機轉(zhuǎn)速升高到一定數(shù)值時，速度繼電器KS的常開觸點閉合，為反接制動作準備。停車時，按下停止按鈕SB1，串入電阻R進行反接制動，迫使電動機轉(zhuǎn)速下降，當轉(zhuǎn)速降至100r/min以下時，KS的常開觸點復位斷開,及時切斷電動機的電源。反接制動控制電路(b):停止按鈕使用了復合按鈕SB1，并在其常開觸點上并聯(lián)了KM2的常開觸點，使KM2能自鎖。這樣在用手轉(zhuǎn)動電動機時，雖然KS的常開觸點閉合，但只要不按復合按鈕SB1，KM2就不會通電，電動機也就不會反接于電源，只有按下SB1，KM2才能通電，制動電路才能接通。反接制動控制電路(b)能耗制動控制：三相籠型異步電動機切斷三相電源的同時，定子繞組接通直流電源，轉(zhuǎn)子原來儲存的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，消耗在轉(zhuǎn)子制動上。主電路：變壓器TC和整流器VC提供制動直流電源，KM2為制動接觸器。簡單能耗制動線路（a）

控制電路(a)：手動控制，停車時按下SB1按鈕，制動結(jié)束時放開。電路簡單，操作不便。二、能耗制動控制控制電路(b)：根據(jù)電動機帶負載制動過程時間長短設定時間繼電器KT的定時值，實現(xiàn)制動過程的自動控制。按時間原則控制的單向能耗制動線路（b）控制電路(c)：手動操作，按下按鈕SB1后兩相定子繞組獲得直流電源，電動機進入能耗制動。當電動機轉(zhuǎn)子的慣性速度接近零時，KS常開觸點復位，KM2線圈斷電而釋放，能耗制動結(jié)束。按速度原則控制的單向能耗制動控制線路（c）能耗制動控制電路特點：制動作用強弱與通入直流電流的大小和電動機的轉(zhuǎn)速有關，在同樣的轉(zhuǎn)速下電流越大制動作用越強，電流一定時轉(zhuǎn)速越高制動力矩越大。一般取直流電流為電動機空載電流的3～5倍，過大會使定子過熱?？烧{(diào)節(jié)整流器輸出端的可變電阻RP，得到合適的制動電流。能耗制動與反接制動比較：能耗制動：制動準確、平穩(wěn)、能量消耗小。制動力較弱，需要直流電源反接制動：制動顯著，有沖擊，能量消耗較大。在實際使用時，應根據(jù)設備的工作要求選用合適的制動方法。多地點與多條件控制線路：多地點控制是指在兩地或兩個以上地點進行的控制操作；在某些機械設備上，為保證操作安全，需要多個條件滿足，設備才能工作，稱為多條件控制。兩地控制線路兩個條件控制線路一、短路保護第五節(jié)電氣控制線路中的保護環(huán)節(jié)熔斷器短路保護二、過載保護過載保護電路三、過電流保護過電流保護I>U<N四、失壓（零壓）和欠壓保護失壓保護欠壓保護I>U<N第六節(jié)異步電動機的其他基本控制電路點動與長動控制：機械設備長時間運轉(zhuǎn)，即電動機持續(xù)工作，稱為長動；機械設備手動控制間斷工作，即按下啟動按鈕，電動機轉(zhuǎn)動，松開按鈕，電動機停轉(zhuǎn)，這樣的控制，稱為點動。（a）（b）（c）（d）點動與長動控制電路聯(lián)鎖控制：也稱為互鎖控制，是設備運行的重要環(huán)節(jié)，常用于不能同時出現(xiàn)的電路接通狀態(tài)。兩電動機聯(lián)鎖控制電路兩電動機聯(lián)鎖控制電路：KM1動作后，它的動斷輔助觸點就將KM2接觸器的線圈通電回路斷開，抑制了KM2再動作，反之也一樣，KM1和KM2的兩對動斷觸點，稱做“互鎖”觸點。工作臺進給聯(lián)鎖控制電路工作臺進給聯(lián)鎖控制電路：扳動任一方向手柄，KM1或KM2都能得電。當兩方向手柄同時扳動時，KM1或KM2失電，進給運動自動停止。自動循環(huán)控制：按一定的動作順序自動的逐步完成，以及不斷的重復進行，實現(xiàn)這種工作過程的控制即為自動循環(huán)控制。分類：電動機驅(qū)動設備實現(xiàn)的自動循環(huán)控制液壓系統(tǒng)驅(qū)動設備實現(xiàn)的自動循環(huán)控制電動機工作的自動循環(huán)控制電路：通過控制電路按照工作循環(huán)圖確定的工作順序要求對電動機進行啟動和停止的控制。工作循環(huán)圖：標明動作的順序和每個工步的內(nèi)容，確定各工步應接通的電器，同時還注明控制工步轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換主令。單電機自動循環(huán)控制電路工作臺行程示意圖自動循環(huán)控制線路圖自動間歇供油潤滑控制電路自動間歇供油潤滑控制電路：KT1控制油泵電機供油時間KT2控制油泵電機間歇時間。多電機自動循環(huán)控制電路雙動力頭自動循環(huán)工作流程雙動力頭自動循環(huán)控制電路工作過程：按起動按鈕SB2，接觸器KM1得電自鎖，使電動機M1正轉(zhuǎn)，動力頭由原位b點向a點前進。動力頭到a點位置時，SQ2行程開關被壓下，KM1失電，動力頭１停止；同時KM2得電動作，電動機M2正轉(zhuǎn)，動力頭２由原位c點向d點前進。動力頭２到達d點時，SQ4被壓下，KM2失電，KM3和KM4得電動作自鎖，電動機M1和M2反轉(zhuǎn)，動力頭１與２向原位退回。退回到原位時，行程開關ST1、ST3被壓下，KM3和KM4失電，兩個動力頭都停在原位。液壓系統(tǒng)工作的自動循環(huán)控制：電液控制系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組合電液控制系統(tǒng)通過電氣控制系統(tǒng)控制液壓傳動系統(tǒng)按給定的工作運動要求完成動作。液壓系統(tǒng)組成：動力裝置（液壓泵及驅(qū)動電動機）執(zhí)行機構（液壓缸或液壓馬達）控制調(diào)節(jié)裝置（壓力閥、調(diào)速閥、換向閥等）輔助裝置（油箱、油管等）電磁換向閥：由電磁鐵推動改變工作狀態(tài)的閥。分為交流和直流兩種。液壓系統(tǒng)工作的自動循環(huán)控制電路：