第12章 電氣自動控制技術

1第12章電氣自動控制技術12.1常用控制電器12.2

三相異步電動機基本控制電路12.3可編程序控制器12.4可編程序控制器應用舉例2了解常用低壓電器的結構、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。能讀懂簡單的控制電路原理圖、能設計簡單的控制電路本章要點5.了解可編程控制器的硬件結構和原理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單應用3

應用電動機拖動生產(chǎn)機械，稱為電力拖動。利用繼電器、接觸器實現(xiàn)對電動機和生產(chǎn)設備的控制和保護，稱為繼電接觸控制。

以微型計算機為核心，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象的運轉(zhuǎn)程序來改變其控制過程，這種控制為PLC。第12章電氣自動控制技術412.1常用控制電器12.1.1

刀開關和熔斷器

刀開關是一種結構簡單的手動電器，又稱閘刀開關。通常用來不頻繁地接通或斷開容量不大的三相異步電動機、低壓供電電路，或作為用電設備與電源分離的隔離開關。(a)外形圖(b)電路符號

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

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可實現(xiàn)短路、過載、失壓保護。12.1.2自動空氣斷路器（自動開關）鎖鉤主觸點手動閉合

過流脫扣器

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

復位彈簧支柱連桿常閉靜觸頭橋式觸頭常開靜觸頭外殼4SBSBSB結構符號名稱常閉按鈕(停止按鈕)常開按鈕(起動按鈕)復合按鈕1234123按鈕帽實現(xiàn)電路自動切換、限位保護和行程控制等。2、行程開關(限位開關)(b)示意圖

結構與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊。未撞擊撞擊(a)外形圖ST常開觸點常閉觸點ST(c)

符號M3~3、

組合開關

組合開關又稱轉(zhuǎn)換開關，由數(shù)層動、靜觸片組裝在絕緣盒而成的。動觸點裝在轉(zhuǎn)軸上，用手柄轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸使動觸片與靜觸片接通與斷開?？蓪崿F(xiàn)多條線路、不同聯(lián)接方式的轉(zhuǎn)換。右圖為用轉(zhuǎn)換開關實現(xiàn)三相電動機起?？刂频慕泳€圖。11交流接觸器的外形圖12.1.4接觸器用于遠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接觸器通常為三對常開觸點，允許通過大電流，常用于主電路中。接觸器結構13線圈輔助觸點鐵心銜鐵電源電機主觸點常閉常開彈簧接觸器工作原理14接觸器符號線圈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用相同的文字表示接觸器技術指標：額定工作電壓、電流、觸點數(shù)目等。動合(常開)主觸點KM常用的交流接觸器有CJ10、CJ12、CJ120等系列。KM動合(常開)輔助觸點動斷(常閉)輔助觸點KM1512.1.5熱繼電器用于電動機的過載保護。熱繼電器外形與結構(a)外形(b)結構16~

發(fā)熱元件接入電機主電路，若長時間過載，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，常閉觸點斷開。發(fā)熱元件杠桿工作原理：結構原理圖雙金屬片常閉觸頭熱繼電器結構和工作原理17熱繼電器的符號串聯(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通電延時的空氣式時間繼電器結構示意圖常開觸頭延時閉合常閉觸頭延時打開常開觸頭常閉觸頭線圈通電銜鐵向下吸合連桿動作觸頭動作工作原理:調(diào)節(jié)螺絲進氣孔托板線圈動鐵心恢復彈簧擋塊釋放彈簧活塞桿橡皮膜排氣孔12.1.6時間繼電器19時間繼電器觸頭類型常閉斷電后延時閉合常開斷電后延時斷開通電延時式瞬時動作延時動作常閉觸點常開觸點常開通電后延時閉合常閉通電后延時斷開斷電延時式

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。

在電工技術中所繪制的控制線路圖為原理圖，它不考慮電器的結構和實際位置，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.按國家規(guī)定的電工圖形符號和文字符號畫圖2.控制線路由主電路（被控制負載所在電路）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）按其功能和所接電路的不同分別畫在不同的電路中，但必須標注相同的文字符號4.所有電器的圖形符號均按無電壓、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.與電路無關的部件（如鐵心、支架、彈簧等）

在控制電路中不畫出分析和設計控制電路時應注意以下幾點：1.使控制電路簡單，電器元件少，而且工作又要準確可靠2.盡可能避免多個電器元件依次動作才能接通另一個

電器的控制電路3.必須保證每個線圈的額定電壓，不能將兩個線圈串

聯(lián)22熔斷器FU交流接觸器KM組合開關Q按扭SBSB1SB2熱繼電器FRM3～12.2三相異步電動機基本控制電路12.2.1直接起停和點動控制(a)結構圖1.直接起停23電動機的保護

短路保護是因短路電流會引起電器設備絕緣損壞產(chǎn)生強大的電動力，使電動機和電器設備產(chǎn)生機械性損壞，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。

欠壓是指電動機工作時，引起電流增加甚至使電動機停轉(zhuǎn)，失壓是指電源電壓消失而使電動機停轉(zhuǎn)，在電源電壓恢復時，電動機可能自動重新起動，易造成人身或設備故障。常用的失壓和欠壓保護有：對接觸器實行自鎖；用低電壓繼電器組成失壓、欠壓保護。

過載保護是為防止三相電動機在運行中電流超過額定值而設置的保護。常采用熱繼電器FR保護，也可采用自動開關和電流繼電器保護。2.既能長期工作又能點動的控制電路

按下起動按鈕SB3，電動機運轉(zhuǎn)，松開起動按鈕，電動機停轉(zhuǎn)。點動按鈕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復合按鈕2.既能長期工作又能點動的控制電路KMSB2FRKMSB1~SB3后閉合先斷開按下SB3閉合電機運轉(zhuǎn)點動時：自鎖觸點不起作用通電KMSB2FRKMSB1~SB3先斷開后閉合斷開斷電2.既能長期工作又能點動的控制電路松開SB32.既能長期工作又能點動的控制電路松開SB3電機停轉(zhuǎn)實現(xiàn)點動用途: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

將電動機接到電源的任意兩根線對調(diào)一下，即可使電動機反轉(zhuǎn)。

需要用兩個接觸器來實現(xiàn)這一要求。當正轉(zhuǎn)接觸器工作時，電動機正轉(zhuǎn)；

當反轉(zhuǎn)接觸器工作時，將電動機接到電源的任意兩根聯(lián)線對調(diào)一下，電動機反轉(zhuǎn)。1.正反轉(zhuǎn)按下SBFSBKMF

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

缺點：改變轉(zhuǎn)向時必須先按停止按鈕。解決措施：在控制電路中加入機械連鎖。KMRSBFKMFKMFSBRKMRKMR.....通電斷開斷電電機正轉(zhuǎn)閉合30機械聯(lián)鎖電氣聯(lián)鎖利用復合按鈕的觸點實現(xiàn)聯(lián)鎖控制稱機械聯(lián)鎖。鼠籠式電動機正反轉(zhuǎn)的控制線路KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR31KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR當電機正轉(zhuǎn)時，按下反轉(zhuǎn)按鈕SBR先斷開斷電閉合通電斷開停止正轉(zhuǎn)閉合閉合電機反轉(zhuǎn)2.行程控制自動往返運動：1.能正向運行也能反向運行2.到位后能自動返回行程控制：

控制某些機械的行程，當運動部件到達一定行程位置時利用行程開關進行控制。STaSTb電機正程限位開關STaSTb逆程STaSTb前進（正轉(zhuǎn)）后退12按SBF時KMF通電（其常閉斷開，常開閉合）KMF斷電KMR通電自動往返運動：電機正轉(zhuǎn)工作臺前進到達預定位置，擋塊1撞擊STbSBKMRSBFKMFKMFKMRSTbSTaKMFKMRSBR停止正轉(zhuǎn)

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

下圖所示的鼠籠式電動機正反轉(zhuǎn)控制線路中有幾處錯誤，請改正之。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起動后M2才能起動。M2既不能單獨起動，也不能單獨停車。M1轉(zhuǎn)動12.2.3時間和順序控制M2轉(zhuǎn)動....KMFUQFR電機繞組U1U2V1V2W1W2KM-YU1V1W1U2W2YV2W2V1V2U2W1U1KM-主電路電機的Y－起動

KM-Y閉合，電機接成Y形；

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

KMKTKM-YKM-KM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KTKM-KMSB1SB2KMY－起動控制電路FR~KM2SBKM2SBKM1FR1FR2KM1

例：兩條皮帶運輸機分別由兩臺鼠籠異步電動機拖動，由一套起停按鈕控制它們的起停。為避免物體堆積在運輸機上，要求電動機按下述順序起動和停止：起動時:M1起動后M2才能起動；停車時:M2停車后M1才能停車。應如何實現(xiàn)控制？起動：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計中應注意的問題：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、電器的作用以及它們的控制關系；3、主電路、控制電路分開閱讀或設計