第12章 電氣自動(dòng)控制技術(shù)

1第12章電氣自動(dòng)控制技術(shù)12.1常用控制電器12.2

三相異步電動(dòng)機(jī)基本控制電路12.3可編程序控制器12.4可編程序控制器應(yīng)用舉例2了解常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、功能和用途掌握自鎖、聯(lián)鎖的作用和方法掌握過載、短路和失壓保護(hù)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(jiǎn)單的控制電路原理圖、能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的控制電路本章要點(diǎn)5.了解可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)和原理6.了解可編程控制器基本指令和編程方法7.了解可編程控制器的簡(jiǎn)單應(yīng)用3

應(yīng)用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，稱為電力拖動(dòng)。利用繼電器、接觸器實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)設(shè)備的控制和保護(hù)，稱為繼電接觸控制。

以微型計(jì)算機(jī)為核心，使用軟件編程的方法代替繼電器硬件的連接，可以很容易通過改變控制對(duì)象的運(yùn)轉(zhuǎn)程序來改變其控制過程，這種控制為PLC。第12章電氣自動(dòng)控制技術(shù)412.1常用控制電器12.1.1

刀開關(guān)和熔斷器

刀開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的手動(dòng)電器，又稱閘刀開關(guān)。通常用來不頻繁地接通或斷開容量不大的三相異步電動(dòng)機(jī)、低壓供電電路，或作為用電設(shè)備與電源分離的隔離開關(guān)。(a)外形圖(b)電路符號(hào)

符號(hào)FU熔斷器額定電流IN的選擇（1）電燈、電爐等電阻性負(fù)載IN>IL（3）頻繁起動(dòng)的電機(jī)（2）空載啟動(dòng)的電機(jī)熔斷器用于低壓線路中的短路保護(hù)。

常用的熔斷器有插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、管式熔斷器和有填料式熔斷器。6可實(shí)現(xiàn)短路、過載、失壓保護(hù)。12.1.2自動(dòng)空氣斷路器（自動(dòng)開關(guān)）鎖鉤主觸點(diǎn)手動(dòng)閉合

過流脫扣器

欠壓脫扣器銜鐵釋放自動(dòng)空氣斷路器原理圖連桿裝置釋放彈簧712.1.3主令電器(b)結(jié)構(gòu)按鈕常用于接通和斷開控制電路。按鈕的外形圖和結(jié)構(gòu)如圖所示。按鈕開關(guān)的外形和結(jié)構(gòu)(a)外形圖常閉觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)1、按鈕

復(fù)位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式觸頭常開靜觸頭外殼4SBSBSB結(jié)構(gòu)符號(hào)名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開按鈕(起動(dòng)按鈕)復(fù)合按鈕1234123按鈕帽實(shí)現(xiàn)電路自動(dòng)切換、限位保護(hù)和行程控制等。2、行程開關(guān)(限位開關(guān))(b)示意圖

結(jié)構(gòu)與按鈕類似，但其動(dòng)作要由機(jī)械撞擊。未撞擊撞擊(a)外形圖ST常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)ST(c)

符號(hào)M3~3、

組合開關(guān)

組合開關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，由數(shù)層動(dòng)、靜觸片組裝在絕緣盒而成的。動(dòng)觸點(diǎn)裝在轉(zhuǎn)軸上，用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸使動(dòng)觸片與靜觸片接通與斷開?？蓪?shí)現(xiàn)多條線路、不同聯(lián)接方式的轉(zhuǎn)換。右圖為用轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)三相電動(dòng)機(jī)起停控制的接線圖。11交流接觸器的外形圖12.1.4接觸器用于遠(yuǎn)距離頻繁地接通和斷開交直流電路及大容量控制電路電器。12接觸器通常為三對(duì)常開觸點(diǎn)，允許通過大電流，常用于主電路中。接觸器結(jié)構(gòu)13線圈輔助觸點(diǎn)鐵心銜鐵電源電機(jī)主觸點(diǎn)常閉常開彈簧接觸器工作原理14接觸器符號(hào)線圈KM用于主電路流過的大電流（需加滅弧裝置）用于控制電路流過的小電流（無需加滅弧裝置）屬于同一器件的線圈和觸點(diǎn)用相同的文字表示接觸器技術(shù)指標(biāo)：額定工作電壓、電流、觸點(diǎn)數(shù)目等。動(dòng)合(常開)主觸點(diǎn)KM常用的交流接觸器有CJ10、CJ12、CJ120等系列。KM動(dòng)合(常開)輔助觸點(diǎn)動(dòng)斷(常閉)輔助觸點(diǎn)KM1512.1.5熱繼電器用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。熱繼電器外形與結(jié)構(gòu)(a)外形(b)結(jié)構(gòu)16~

發(fā)熱元件接入電機(jī)主電路，若長(zhǎng)時(shí)間過載，雙金屬片被加熱。因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，杠桿被彈簧拉回，常閉觸點(diǎn)斷開。發(fā)熱元件杠桿工作原理：結(jié)構(gòu)原理圖雙金屬片常閉觸頭熱繼電器結(jié)構(gòu)和工作原理17熱繼電器的符號(hào)串聯(lián)在主電路中串聯(lián)在控制電路中常閉觸頭FR發(fā)熱元件FR18通電延時(shí)的空氣式時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)示意圖常開觸頭延時(shí)閉合常閉觸頭延時(shí)打開常開觸頭常閉觸頭線圈通電銜鐵向下吸合連桿動(dòng)作觸頭動(dòng)作工作原理:調(diào)節(jié)螺絲進(jìn)氣孔托板線圈動(dòng)鐵心恢復(fù)彈簧擋塊釋放彈簧活塞桿橡皮膜排氣孔12.1.6時(shí)間繼電器19時(shí)間繼電器觸頭類型常閉斷電后延時(shí)閉合常開斷電后延時(shí)斷開通電延時(shí)式瞬時(shí)動(dòng)作延時(shí)動(dòng)作常閉觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)常開通電后延時(shí)閉合常閉通電后延時(shí)斷開斷電延時(shí)式

繼電接觸控制線路由一些基本控制環(huán)節(jié)組成，下面介紹繼電接觸控制線路的繪制。

在電工技術(shù)中所繪制的控制線路圖為原理圖，它不考慮電器的結(jié)構(gòu)和實(shí)際位置，突出的是電氣原理。電器繼電控制原理圖的繪制原則及讀圖方法：1.按國(guó)家規(guī)定的電工圖形符號(hào)和文字符號(hào)畫圖2.控制線路由主電路（被控制負(fù)載所在電路）和控

制電路（控制主電路狀態(tài)）組成3.屬同一電器元件的不同部分（如接觸器的線圈和觸點(diǎn)）按其功能和所接電路的不同分別畫在不同的電路中，但必須標(biāo)注相同的文字符號(hào)4.所有電器的圖形符號(hào)均按無電壓、無外力作用下的正常狀態(tài)畫出，即按通電前的狀態(tài)繪制5.與電路無關(guān)的部件（如鐵心、支架、彈簧等）

在控制電路中不畫出分析和設(shè)計(jì)控制電路時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.使控制電路簡(jiǎn)單，電器元件少，而且工作又要準(zhǔn)確可靠2.盡可能避免多個(gè)電器元件依次動(dòng)作才能接通另一個(gè)

電器的控制電路3.必須保證每個(gè)線圈的額定電壓，不能將兩個(gè)線圈串

聯(lián)22熔斷器FU交流接觸器KM組合開關(guān)Q按扭SBSB1SB2熱繼電器FRM3～12.2三相異步電動(dòng)機(jī)基本控制電路12.2.1直接起停和點(diǎn)動(dòng)控制(a)結(jié)構(gòu)圖1.直接起停23電動(dòng)機(jī)的保護(hù)

短路保護(hù)是因短路電流會(huì)引起電器設(shè)備絕緣損壞產(chǎn)生強(qiáng)大的電動(dòng)力，使電動(dòng)機(jī)和電器設(shè)備產(chǎn)生機(jī)械性損壞，故要求迅速、可靠切斷電源。通常采用熔斷器FU和過流繼電器等。

欠壓是指電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，引起電流增加甚至使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，失壓是指電源電壓消失而使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，在電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能自動(dòng)重新起動(dòng)，易造成人身或設(shè)備故障。常用的失壓和欠壓保護(hù)有：對(duì)接觸器實(shí)行自鎖；用低電壓繼電器組成失壓、欠壓保護(hù)。

過載保護(hù)是為防止三相電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中電流超過額定值而設(shè)置的保護(hù)。常采用熱繼電器FR保護(hù)，也可采用自動(dòng)開關(guān)和電流繼電器保護(hù)。2.既能長(zhǎng)期工作又能點(diǎn)動(dòng)的控制電路

按下起動(dòng)按鈕SB3，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，松開起動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3的作用：（1）使接觸器線圈KM通電；（2）使線圈KM不能自鎖。KMSB2FRKMSB1~SB3復(fù)合按鈕2.既能長(zhǎng)期工作又能點(diǎn)動(dòng)的控制電路KMSB2FRKMSB1~SB3后閉合先斷開按下SB3閉合電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)時(shí)：自鎖觸點(diǎn)不起作用通電KMSB2FRKMSB1~SB3先斷開后閉合斷開斷電2.既能長(zhǎng)期工作又能點(diǎn)動(dòng)的控制電路松開SB32.既能長(zhǎng)期工作又能點(diǎn)動(dòng)的控制電路松開SB3電機(jī)停轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)用途:試車、檢修以及車床主軸的調(diào)整等。KMSB2FRKMSB1~SB3先斷開后閉合斷開斷電12.2.2正反轉(zhuǎn)和行程控制

將電動(dòng)機(jī)接到電源的任意兩根線對(duì)調(diào)一下，即可使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

需要用兩個(gè)接觸器來實(shí)現(xiàn)這一要求。當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；

當(dāng)反轉(zhuǎn)接觸器工作時(shí)，將電動(dòng)機(jī)接到電源的任意兩根聯(lián)線對(duì)調(diào)一下，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。1.正反轉(zhuǎn)按下SBFSBKMF

在同一時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)接觸器只允許一個(gè)通電工作的控制作用，稱為“聯(lián)鎖”?！奥?lián)鎖”觸點(diǎn)利用接觸器的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制稱電氣聯(lián)鎖。

缺點(diǎn)：改變轉(zhuǎn)向時(shí)必須先按停止按鈕。解決措施：在控制電路中加入機(jī)械連鎖。KMRSBFKMFKMFSBRKMRKMR.....通電斷開斷電電機(jī)正轉(zhuǎn)閉合30機(jī)械聯(lián)鎖電氣聯(lián)鎖利用復(fù)合按鈕的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制稱機(jī)械聯(lián)鎖。鼠籠式電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制線路KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR31KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，按下反轉(zhuǎn)按鈕SBR先斷開斷電閉合通電斷開停止正轉(zhuǎn)閉合閉合電機(jī)反轉(zhuǎn)2.行程控制自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)：1.能正向運(yùn)行也能反向運(yùn)行2.到位后能自動(dòng)返回行程控制：

控制某些機(jī)械的行程，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件到達(dá)一定行程位置時(shí)利用行程開關(guān)進(jìn)行控制。STaSTb電機(jī)正程限位開關(guān)STaSTb逆程STaSTb前進(jìn)（正轉(zhuǎn)）后退12按SBF時(shí)KMF通電（其常閉斷開，常開閉合）KMF斷電KMR通電自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)：電機(jī)正轉(zhuǎn)工作臺(tái)前進(jìn)到達(dá)預(yù)定位置，擋塊1撞擊STbSBKMRSBFKMFKMFKMRSTbSTaKMFKMRSBR停止正轉(zhuǎn)

電機(jī)反轉(zhuǎn)（工作臺(tái)后退）正反轉(zhuǎn)控制線路3~MFRFUQ......KMFFRKMRSB1SBFKMFSBRKMRKMRKMFKMR

下圖所示的鼠籠式電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路中有幾處錯(cuò)誤，請(qǐng)改正之。KM1FUQKM2M1M23~3~.SBSB1KM1KM1SB2KM2KM2按SB1通電閉合再按SB2閉合通電閉合閉合1.控制順序：M1起動(dòng)后M2才能起動(dòng)。M2既不能單獨(dú)起動(dòng)，也不能單獨(dú)停車。M1轉(zhuǎn)動(dòng)12.2.3時(shí)間和順序控制M2轉(zhuǎn)動(dòng)....KMFUQFR電機(jī)繞組U1U2V1V2W1W2KM-YU1V1W1U2W2YV2W2V1V2U2W1U1KM-主電路電機(jī)的Y－起動(dòng)

KM-Y閉合，電機(jī)接成Y形；

KM-閉合，電機(jī)接成形。KMFUQFRU1U2V1V2W1W2KM-YKM-KT主電路接通電源延時(shí)KM-KM-YY轉(zhuǎn)換完成SB2

KMKTKM-YKM-KM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KTKM-KMSB1SB2KMY－起動(dòng)控制電路FR~KM2SBKM2SBKM1FR1FR2KM1

例：兩條皮帶運(yùn)輸機(jī)分別由兩臺(tái)鼠籠異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，由一套起停按鈕控制它們的起停。為避免物體堆積在運(yùn)輸機(jī)上，要求電動(dòng)機(jī)按下述順序起動(dòng)和停止：起動(dòng)時(shí):M1起動(dòng)后M2才能起動(dòng)；停車時(shí):M2停車后M1才能停車。應(yīng)如何實(shí)現(xiàn)控制？起動(dòng)：通電通電閉合閉合39SBKM1FR1KM2SBKM2FR2KM1停止：斷電斷電斷開斷開40

繼電器、接觸器控制電路讀圖和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題：1、首先了解工藝過程及控制要求；2、搞清控制系統(tǒng)中各電機(jī)、電器的作用以及它們的控制關(guān)系；3、主電路、控制電路分開閱讀或設(shè)計(jì)