電氣控制與plc應(yīng)用第二章

各種各樣生產(chǎn)機(jī)械大都以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)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(dǎo)線按一定的次序和組合方式連接起來(lái)組成的控制線路。作用：實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)和制動(dòng)等運(yùn)動(dòng)控制；實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)系統(tǒng)的保護(hù)，滿足生產(chǎn)工藝的要求；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。優(yōu)點(diǎn)：線路簡(jiǎn)單，電路圖直觀形象，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠。缺點(diǎn)：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(kāi)的方式繪制。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次分明、便于研究和分析電路的工作原理等優(yōu)點(diǎn)。（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(dòng)機(jī)的電路，是強(qiáng)電流通過(guò)的部分，一般畫在原理圖的左邊?？刂齐娐肥峭ㄟ^(guò)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(diǎn)等組成，一般畫在原理圖的右邊。輔助電路是指設(shè)備中的信號(hào)和照明部分。一般畫在原理圖的右邊（2）各電器元件不畫實(shí)際的外形，采用國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)圖形、文字符號(hào)。（3）各電器元件不必按照實(shí)際位置畫，同一元件的各個(gè)部分可以不畫在一處。（4）所有電器觸點(diǎn)，都按沒(méi)有通電和沒(méi)有外力作用是的狀態(tài)畫出。繼電器和接觸器的線圈在沒(méi)通電狀態(tài)；斷路器和隔離開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)位置；零位操作的手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)在零位狀態(tài)；按鈕和機(jī)械操作開(kāi)關(guān)（如行程開(kāi)關(guān)）在非工作狀態(tài)或不受力狀態(tài)。（5）各元器件一般按照動(dòng)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(shí)的電氣連接點(diǎn)須用黑點(diǎn)標(biāo)出。（二）圖面區(qū)域的劃分（三）符號(hào)位置的索引某機(jī)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(shè)備上或電器原理圖中所有電器元件的實(shí)際安裝位置圖，它是機(jī)械電氣控制設(shè)備生產(chǎn)、維護(hù)時(shí)必不可少的技術(shù)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(shè)備或裝置連接關(guān)系的簡(jiǎn)圖，用于電氣設(shè)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(dòng)、點(diǎn)動(dòng)和停止控制環(huán)節(jié)1.單向全壓?jiǎn)?dòng)控制線路自鎖：由接觸器（繼電器）自身的常開(kāi)觸點(diǎn)來(lái)使其線圈長(zhǎng)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?jiǎn)?dòng)（長(zhǎng)動(dòng)）控制線路2.點(diǎn)動(dòng)控制線路幾種點(diǎn)動(dòng)控制線路二、可逆控制和互鎖環(huán)節(jié)(a)無(wú)互鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路控制電路(a)：相互獨(dú)立的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動(dòng)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(shí)工作，兩相電源短路，控制電路(b)：接觸器的動(dòng)斷(常閉)輔助觸點(diǎn)相互串聯(lián)在對(duì)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(shí)切斷另一方的控制回路，使另一方的起動(dòng)按鈕失去作用；正、反轉(zhuǎn)接觸器互鎖，避免了同時(shí)接通造成主電路短路。正、反轉(zhuǎn)切換的過(guò)程中間要經(jīng)過(guò)“?！?，操作不方便。(b)“正—?！础笨刂凭€路控制電路(c)：復(fù)合按鈕SB2、SB3直接實(shí)現(xiàn)由正轉(zhuǎn)變成反轉(zhuǎn)；復(fù)合按鈕互鎖。接觸器輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)互鎖必不可少：主觸點(diǎn)被強(qiáng)烈的電弧“燒焊”在一起，或者接觸器的動(dòng)作機(jī)構(gòu)失靈，使銜鐵卡住總是處在吸合狀態(tài)，都可能使主觸點(diǎn)不能斷開(kāi)，如果另一接觸器線圈通電動(dòng)作，主觸點(diǎn)正常閉合就會(huì)造成電源短路事故。(c)“正—反—停”控制線路行程開(kāi)關(guān)控制的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)（自動(dòng)循環(huán)）控制電路工作臺(tái)行程示意圖自動(dòng)循環(huán)控制線路圖三、順序控制環(huán)節(jié) 具有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，在操作時(shí)為了保證設(shè)備的運(yùn)行和工藝過(guò)程的順利進(jìn)行，對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止，必須按一定順序來(lái)控制，這就稱為電動(dòng)機(jī)的順序控制。兩臺(tái)電機(jī)順序啟動(dòng)控制電路M1M2【例】如圖所示是3條皮帶運(yùn)輸機(jī)的示意圖。對(duì)于這3條皮帶運(yùn)輸機(jī)的電氣要求是：三條皮帶運(yùn)輸機(jī)工作示意圖(1)起動(dòng)順序?yàn)?號(hào)、2號(hào)、3號(hào)，即順序起動(dòng)，以防止貨物在皮帶上堆積；(2)停車順序?yàn)?號(hào)、2號(hào)、1號(hào)，即逆序停止，以保證停車后皮帶上不殘存貨物；(3)當(dāng)1號(hào)或2號(hào)出故障停車時(shí)，3號(hào)能隨即停車，以免繼續(xù)進(jìn)料。試畫出3條皮帶運(yùn)輸機(jī)的電氣控制線路圖，并敘述其工作原理。3條皮帶運(yùn)輸機(jī)順序起動(dòng)、逆序停止控制線路解：第三節(jié)三相交流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制線路一、直接啟動(dòng)(全壓?jiǎn)?dòng))控制線路 前面已經(jīng)分析過(guò)。二、降壓?jiǎn)?dòng)控制線路定子串電阻降壓?jiǎn)?dòng)星形—三角形降壓?jiǎn)?dòng)自耦變壓器（補(bǔ)償器）降壓?jiǎn)?dòng)定子串電阻降壓起動(dòng)控制線路：起動(dòng)時(shí)，定子電路串接電阻降低繞組電壓，限制起動(dòng)電流；起動(dòng)后電阻短路，電動(dòng)機(jī)全壓下運(yùn)行?？刂齐娐?a)：●KM2得電，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行?！衿饎?dòng)后，KM1與KT一直得電，浪費(fèi)電能。定子串電阻降壓起動(dòng)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(shí)現(xiàn)控制要求。定子串電阻降壓起動(dòng)控制線路（b）星--三角減壓起動(dòng)控制電路：全壓工作時(shí)為三角形接法的電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)將其定子繞組接成星形，降低電動(dòng)機(jī)的繞組相電壓，進(jìn)而限制起動(dòng)電流。當(dāng)反映起動(dòng)過(guò)程結(jié)束的定時(shí)器發(fā)出指令時(shí)再將電動(dòng)機(jī)的定子繞組改接成三角形接法實(shí)現(xiàn)全壓工作。Y-△降壓?jiǎn)?dòng)線路自耦變壓器（補(bǔ)償器）降壓起動(dòng)控制電路：依靠自耦變壓器降低起動(dòng)時(shí)的電壓，達(dá)到限制起動(dòng)電流的目的。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的時(shí)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(dòng)結(jié)束，自耦變壓器便被切除，額定電壓通過(guò)接觸器直接加于定子繞組，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓運(yùn)行的正常工作。自耦變壓器降壓起動(dòng)控制線路KM2KM2KM1第四節(jié)三相交流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路迅速停車或準(zhǔn)確定位，即要求對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)，強(qiáng)迫立即停車。機(jī)械制動(dòng)：機(jī)械抱閘、液壓或氣壓制動(dòng)電氣制動(dòng)：實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生反向制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)等。一、反接制動(dòng)控制反接制動(dòng)控制：停車時(shí)，首先切換電動(dòng)機(jī)定子繞組三相電源相序，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩，因而起制動(dòng)作用。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降接近零時(shí)，及時(shí)斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)的反接電源。電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)電流很大，故在主回路中串入電阻R，可防止制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組過(guò)熱。反接制動(dòng)控制電路(a)反接制動(dòng)控制電路(a):起動(dòng)時(shí)，合上電源開(kāi)關(guān)QS，按下起動(dòng)按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高到一定數(shù)值時(shí)，速度繼電器KS的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，為反接制動(dòng)作準(zhǔn)備。停車時(shí)，按下停止按鈕SB1，串入電阻R進(jìn)行反接制動(dòng)，迫使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速降至100r/min以下時(shí)，KS的常開(kāi)觸點(diǎn)復(fù)位斷開(kāi),及時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)的電源。反接制動(dòng)控制電路(b):停止按鈕使用了復(fù)合按鈕SB1，并在其常開(kāi)觸點(diǎn)上并聯(lián)了KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)，使KM2能自鎖。這樣在用手轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，雖然KS的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，但只要不按復(fù)合按鈕SB1，KM2就不會(huì)通電，電動(dòng)機(jī)也就不會(huì)反接于電源，只有按下SB1，KM2才能通電，制動(dòng)電路才能接通。反接制動(dòng)控制電路(b)能耗制動(dòng)控制：三相籠型異步電動(dòng)機(jī)切斷三相電源的同時(shí)，定子繞組接通直流電源，轉(zhuǎn)子原來(lái)儲(chǔ)存的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，消耗在轉(zhuǎn)子制動(dòng)上。主電路：變壓器TC和整流器VC提供制動(dòng)直流電源，KM2為制動(dòng)接觸器。簡(jiǎn)單能耗制動(dòng)線路（a）

控制電路(a)：手動(dòng)控制，停車時(shí)按下SB1按鈕，制動(dòng)結(jié)束時(shí)放開(kāi)。電路簡(jiǎn)單，操作不便。二、能耗制動(dòng)控制控制電路(b)：根據(jù)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載制動(dòng)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)短設(shè)定時(shí)間繼電器KT的定時(shí)值，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)過(guò)程的自動(dòng)控制。按時(shí)間原則控制的單向能耗制動(dòng)線路（b）控制電路(c)：手動(dòng)操作，按下按鈕SB1后兩相定子繞組獲得直流電源，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入能耗制動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性速度接近零時(shí)，KS常開(kāi)觸點(diǎn)復(fù)位，KM2線圈斷電而釋放，能耗制動(dòng)結(jié)束。按速度原則控制的單向能耗制動(dòng)控制線路（c）能耗制動(dòng)控制電路特點(diǎn)：制動(dòng)作用強(qiáng)弱與通入直流電流的大小和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，在同樣的轉(zhuǎn)速下電流越大制動(dòng)作用越強(qiáng)，電流一定時(shí)轉(zhuǎn)速越高制動(dòng)力矩越大。一般取直流電流為電動(dòng)機(jī)空載電流的3～5倍，過(guò)大會(huì)使定子過(guò)熱。可調(diào)節(jié)整流器輸出端的可變電阻RP，得到合適的制動(dòng)電流。能耗制動(dòng)與反接制動(dòng)比較：能耗制動(dòng)：制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、能量消耗小。制動(dòng)力較弱，需要直流電源反接制動(dòng)：制動(dòng)顯著，有沖擊，能量消耗較大。在實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的工作要求選用合適的制動(dòng)方法。多地點(diǎn)與多條件控制線路：多地點(diǎn)控制是指在兩地或兩個(gè)以上地點(diǎn)進(jìn)行的控制操作；在某些機(jī)械設(shè)備上，為保證操作安全，需要多個(gè)條件滿足，設(shè)備才能工作，稱為多條件控制。兩地控制線路兩個(gè)條件控制線路一、短路保護(hù)第五節(jié)電氣控制線路中的保護(hù)環(huán)節(jié)熔斷器短路保護(hù)二、過(guò)載保護(hù)過(guò)載保護(hù)電路三、過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)I>U<N四、失壓（零壓）和欠壓保護(hù)失壓保護(hù)欠壓保護(hù)I>U<N第六節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的其他基本控制電路點(diǎn)動(dòng)與長(zhǎng)動(dòng)控制：機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，即電動(dòng)機(jī)持續(xù)工作，稱為長(zhǎng)動(dòng)；機(jī)械設(shè)備手動(dòng)控制間斷工作，即按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，松開(kāi)按鈕，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，這樣的控制，稱為點(diǎn)動(dòng)。（a）（b）（c）（d）點(diǎn)動(dòng)與長(zhǎng)動(dòng)控制電路聯(lián)鎖控制：也稱為互鎖控制，是設(shè)備運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，常用于不能同時(shí)出現(xiàn)的電路接通狀態(tài)。兩電動(dòng)機(jī)聯(lián)鎖控制電路兩電動(dòng)機(jī)聯(lián)鎖控制電路：KM1動(dòng)作后，它的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)就將KM2接觸器的線圈通電回路斷開(kāi)，抑制了KM2再動(dòng)作，反之也一樣，KM1和KM2的兩對(duì)動(dòng)斷觸點(diǎn)，稱做“互鎖”觸點(diǎn)。工作臺(tái)進(jìn)給聯(lián)鎖控制電路工作臺(tái)進(jìn)給聯(lián)鎖控制電路：扳動(dòng)任一方向手柄，KM1或KM2都能得電。當(dāng)兩方向手柄同時(shí)扳動(dòng)時(shí)，KM1或KM2失電，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)自動(dòng)停止。自動(dòng)循環(huán)控制：按一定的動(dòng)作順序自動(dòng)的逐步完成，以及不斷的重復(fù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)這種工作過(guò)程的控制即為自動(dòng)循環(huán)控制。分類：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)循環(huán)控制液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)循環(huán)控制電動(dòng)機(jī)工作的自動(dòng)循環(huán)控制電路：通過(guò)控制電路按照工作循環(huán)圖確定的工作順序要求對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)和停止的控制。工作循環(huán)圖：標(biāo)明動(dòng)作的順序和每個(gè)工步的內(nèi)容，確定各工步應(yīng)接通的電器，同時(shí)還注明控制工步轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換主令。單電機(jī)自動(dòng)循環(huán)控制電路工作臺(tái)行程示意圖自動(dòng)循環(huán)控制線路圖自動(dòng)間歇供油潤(rùn)滑控制電路自動(dòng)間歇供油潤(rùn)滑控制電路：KT1控制油泵電機(jī)供油時(shí)間KT2控制油泵電機(jī)間歇時(shí)間。多電機(jī)自動(dòng)循環(huán)控制電路雙動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)工作流程雙動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)控制電路工作過(guò)程：按起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1得電自鎖，使電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)，動(dòng)力頭由原位b點(diǎn)向a點(diǎn)前進(jìn)。動(dòng)力頭到a點(diǎn)位置時(shí)，SQ2行程開(kāi)關(guān)被壓下，KM1失電，動(dòng)力頭１停止；同時(shí)KM2得電動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)，動(dòng)力頭２由原位c點(diǎn)向d點(diǎn)前進(jìn)。動(dòng)力頭２到達(dá)d點(diǎn)時(shí)，SQ4被壓下，KM2失電，KM3和KM4得電動(dòng)作自鎖，電動(dòng)機(jī)M1和M2反轉(zhuǎn)，動(dòng)力頭１與２向原位退回。退回到原位時(shí)，行程開(kāi)關(guān)ST1、ST3被壓下，KM3和KM4失電，兩個(gè)動(dòng)力頭都停在原位。液壓系統(tǒng)工作的自動(dòng)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(guò)電氣控制系統(tǒng)控制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)按給定的工作運(yùn)動(dòng)要求完成動(dòng)作。液壓系統(tǒng)組成：動(dòng)力裝置（液壓泵及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)）執(zhí)行機(jī)構(gòu)（液壓缸或液壓馬達(dá)）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(dòng)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(dòng)循環(huán)控制電路：