電氣控制技術(shù) 電氣控制技術(shù)-緒論 學(xué)習(xí)課件

電氣控制技術(shù)-緒論主講人：郝稱意課程的性質(zhì)電氣控制技術(shù)是以各類電動機(jī)為動力的傳動裝置或者系統(tǒng)為對象，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的控制技術(shù)。在電氣控制技術(shù)中，其控制系統(tǒng)是主要的組成部份。本門課程就是將電氣控制系統(tǒng)作為主要的研究對象進(jìn)行理論和實(shí)踐這兩個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和探討。在現(xiàn)今社會中，電氣控制技術(shù)已在各行各業(yè)中被廣泛應(yīng)用，其電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要的技術(shù)手段。因此，《電氣控制技術(shù)》是工業(yè)自動化、電氣技術(shù)等專業(yè)的一門理論性和實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課。學(xué)習(xí)內(nèi)容1、電氣控制系統(tǒng)中常用電器的基礎(chǔ)知識；2、電氣控制系統(tǒng)的基本控制原理；3、電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)；4、典型生產(chǎn)機(jī)械控制電路分析；5、電氣控制線路的設(shè)計(jì)、原理圖的繪制及元件選用；6、電氣控制系統(tǒng)的日常保養(yǎng)與檢修；7、實(shí)際操作。基本要求1、熟悉常用控制電器元件的結(jié)構(gòu)、工作原理、用途、型號，并能夠正確選用；2、熟悉電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)，對一般的電氣控制線路具有獨(dú)立分析能力；3、初步具有對相對比較簡單的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)的能力；4、初步具有對一般的繼電器—接觸器控制線路故障的分析、檢查和排除故障的能力；5、初步具有獨(dú)立完成相對簡單控制電路的裝配和調(diào)試能力。重點(diǎn)內(nèi)容1、常用控制電器元件的文字與圖形符號（GB符號）；2、電氣控制線路原理圖的繪制規(guī)則；3、電氣控制系統(tǒng)的基本控制原理、基本環(huán)節(jié)；4、典型機(jī)床的控制電路分析；5、常見故障的分析與解決方法?！半姎狻迸c“電器”的區(qū)別*什么是“電氣”？“電氣”是一個(gè)宏觀的概念。其所涵蓋的內(nèi)容涉及電能的生產(chǎn)、傳輸、分配、使用和控制技術(shù)與設(shè)備等等相關(guān)的工程領(lǐng)域。其所涉及的相關(guān)學(xué)科知識主要有：政治理論、外語、工程數(shù)學(xué)、電網(wǎng)絡(luò)理論、電磁場理論、電力電子、電力系統(tǒng)可靠性分析方法、高壓絕緣理論、電機(jī)與電器設(shè)計(jì)理論與方法、電機(jī)與電氣質(zhì)量控制及檢測方法、電力系統(tǒng)及其自動化、電力系統(tǒng)安全及其監(jiān)測裝置、高壓絕緣測試技術(shù)、電工理論研究新進(jìn)展、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)輔助電路分析、現(xiàn)代管理學(xué)基礎(chǔ)等。

“電氣”，是對電氣系統(tǒng)工程的統(tǒng)稱。“電氣”與“電器”的區(qū)別什么是“電器”？“電器”是相對于“電氣”來說而相對微觀的一個(gè)概念。所涵蓋的內(nèi)容涉及到“電氣工程”中所應(yīng)用到的電力裝置、設(shè)備或器件總成?！半娖鳌备鶕?jù)其適用環(huán)境、應(yīng)用范圍等，細(xì)化分種類繁多。電器按其工作電壓等級可分為高壓電器和低壓電器。

電氣控制技術(shù)電氣控制技術(shù)：用以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程電氣化及其自動控制的電氣設(shè)備及系統(tǒng)的控制技術(shù)。他是以各類電動機(jī)為動力的傳動裝置與系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)：主要包括普通的電力傳動控制（速度、位置、壓力、張力、流量等）系統(tǒng)。電氣自動控制系統(tǒng)：由電動機(jī)及共電、檢測、控制裝置組成的反饋控制系統(tǒng)，能自動完成能量變換和控制所需的信息處理。開環(huán)控制系統(tǒng)沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數(shù)控裝置→進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件A相、B相C相、…f、nCNC輸入指令脈沖頻率f脈沖個(gè)數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，是從驅(qū)動裝置(常用伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測，不是直接檢測運(yùn)動部件的實(shí)際位置。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖的虛線所示，直接對運(yùn)動部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋電氣自動控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)：1、動力部分：整個(gè)系統(tǒng)的電源共給環(huán)節(jié)。（動力電源、電器部件、電動機(jī)）2、生產(chǎn)過程自動控制部分：是生產(chǎn)過程自動化的核心，是間接控制、指揮動力電器及系統(tǒng)工作的部件（邏輯控制電路和各種自動化儀表）。3、傳動裝置：是生產(chǎn)機(jī)械的連接及傳動環(huán)節(jié)。電氣自動控制系統(tǒng)功能：根據(jù)外界信號要求可接通或斷開電路，改變參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對電路或?qū)Ψ请妳?shù)的控制設(shè)備。x-y數(shù)控拖板變頻主軸機(jī)床本體數(shù)控系統(tǒng)及其操作面板行程開關(guān)控制電柜Z軸伺服電機(jī)機(jī)床設(shè)備組成CW6132型車床電氣設(shè)備安裝布置圖

圖2-3CW6132型車床電氣設(shè)備安裝布置圖I/O設(shè)備計(jì)算機(jī)主板顯示卡功能模板m功能模板1電子盤多功能卡位置控制板n位置控制板1PLC模塊主軸控制模板機(jī)床I/O控制面板速度控制單元1速度控制單元n功能驅(qū)動1功能驅(qū)動m…………系統(tǒng)總線（BUS）標(biāo)準(zhǔn)PC計(jì)算機(jī)CNC裝置CNC系統(tǒng)

典型控制系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)圖電氣控制系統(tǒng)的分類1、按輸入、輸出信號的狀態(tài)特征分類

1）開關(guān)量控制

2）連續(xù)量控制2、按電器開關(guān)元件分類

1）有觸點(diǎn)控制

2）無觸點(diǎn)控制3、按控制程序特征分類

1）固定程序（組合電路、時(shí)序電路、順序電路）

2）可編程序控制方式舉例：電冰箱的自動恒溫控制右上圖為控制電路右下圖為電冰箱溫度變化曲線和壓縮機(jī)電動機(jī)的運(yùn)行情況系統(tǒng)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低頻繁開停機(jī)，能耗大

溫控器

K

電源

電動機(jī)

G

M1、開關(guān)量(斷續(xù))控制電源變頻器溫度傳感器電動機(jī)θθ0θ1PPN0tt2、連續(xù)控制右上圖為控制電路，右下圖為電冰箱溫度變化曲線和壓縮機(jī)電動機(jī)的運(yùn)行情況。系統(tǒng)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高運(yùn)行平穩(wěn)，能耗低電氣控制技術(shù)的發(fā)展電氣控制技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，對生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求，機(jī)床電氣控制裝置也在不斷地更新。在控制方法:從手動控制發(fā)展到自動控制；在控制功能:從簡單控制到復(fù)雜控制；在操作上:由笨重到輕巧；從控制原理:由單一的有觸點(diǎn)硬接線繼電器控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為以微處理器為中心的PLC軟件控制系統(tǒng)。新的控制理論和新型電器及電子器件的出現(xiàn)，不斷地推動著機(jī)床電氣控制技術(shù)的發(fā)展。電氣控制技術(shù)的發(fā)展蒸汽機(jī)時(shí)代：從集中傳動到分散傳動集中傳動開始于瓦特的蒸汽機(jī)時(shí)代一個(gè)車間使用一臺蒸汽機(jī)提供動力通過天軸、齒輪和皮帶系統(tǒng)將動力分配到各個(gè)紡織機(jī)械。蒸汽機(jī)——天軸——紡紗機(jī)蒸汽機(jī)——天軸——織布機(jī)電氣控制技術(shù)的發(fā)展

19世紀(jì)末，電機(jī)技術(shù)開始產(chǎn)生并應(yīng)用，20世紀(jì)20年代初逐步取代蒸汽機(jī)，成為主要?jiǎng)恿Α?/p>

電氣控制技術(shù)是針對電動機(jī)的控制技術(shù)，伴隨著電機(jī)制造和應(yīng)用發(fā)展起來。在20世紀(jì)的20年代至30年代（繼電器控制）借助繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的起動、停止、有級調(diào)速等控制。

繼電器—接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：是結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)。繼電器—接觸器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)：是由于是固定接線形式，故在進(jìn)行程序控制時(shí)，改變控制程序不方便、靈活性差；采用有觸點(diǎn)開關(guān)，動作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可靠性差。電氣控制技術(shù)的發(fā)展

40年代至50年代：出現(xiàn)了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，當(dāng)輸出量與給定量發(fā)生偏差時(shí)就自動調(diào)整，系統(tǒng)的控制精度、快速性都有了提高。

電氣控制技術(shù)的發(fā)展

60年代：（順序控制）出現(xiàn)了晶體管—晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速性能大為改善，已完全取代了交磁放大機(jī)—電動機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)，出現(xiàn)了一種能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，通過改變控制程序便能達(dá)到控制目的的順序控制器，它是通過組合邏輯元件的插接或編程來實(shí)現(xiàn)繼電接—觸器控制線路的裝置。它能滿足程序經(jīng)常改變的控制要求，使控制系統(tǒng)具有較大的靈活性和通用性。它仍然是靠硬件手段完成自動控制任的，裝置體積大，功能也受到一定的限制，并沒有得到普及應(yīng)用。電氣控制技術(shù)的發(fā)展

20世紀(jì)70年代（PLC）隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，上述控制技術(shù)也發(fā)生了根本的變化，在出現(xiàn)了用軟件手段來實(shí)現(xiàn)各種控制功能，以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器

可編程序控制器，這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境；由于它兼?zhèn)淞擞?jì)算機(jī)控制和繼電控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點(diǎn)，故目前世界各國已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通設(shè)備普遍應(yīng)用于工業(yè)控制。模塊式結(jié)構(gòu)PLCPLC模塊硬件邏輯系統(tǒng)總線數(shù)字接口光電隔離器件A/DD/A轉(zhuǎn)換調(diào)理電路功率放大傳感元件功率放大光電隔離器件計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖濾波、倍頻整形PLC模塊硬件邏輯框圖開關(guān)量轉(zhuǎn)換脈沖量轉(zhuǎn)換模擬量轉(zhuǎn)換電氣控制技術(shù)的發(fā)展微處理器和微型計(jì)算機(jī)問世(數(shù)控系統(tǒng))

計(jì)算機(jī)應(yīng)用于機(jī)床的局部控制或整機(jī)控制中，成為機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，其中數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)就是典型的例子。

在50年代就出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是一種具有廣泛通用性的高效率自動化機(jī)床，它綜合應(yīng)用了電子技術(shù)、檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制和機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的最新技術(shù)成就。目前又發(fā)展成為帶自動換刀，自適應(yīng)控制等功能的復(fù)雜數(shù)控系列產(chǎn)品，稱為加工中心。數(shù)控車床