工厂电气控制技术 PPT

⑥. 对要求大范围无级调速，且要求经常 起动、制动、正反转的生产设备，则可选用带 调速装置的直流电动机或带变频调速装置的鼠 笼式异步电动机。
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤:
一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案 三.选择电动机
1.电动机类型的选择 2.电动机额定功率的选择
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
类比法 是调查研究经过长期运行考验的
同类型或相近类型的生产机械所选用的电动机的 额定功率，再考虑不同工作条件的影响，来确定 所需电动机的额定功率。
确定电动机额定功率的实用方法比较简单， 但有一定的局限性，它们不能考虑到具体生产机 械的实际工作特点，在合理选用时还需要有一定 的实际运行经验和设计经验。因此，用实用方法 选择的电动机，最好再通过实验进行校验。
⑸机电设备主要的电器元件（如电动机、执行 电器和行程开关等）的布置草图。
总之，设计技术条件（任务书）要由参与 设计的各方面人员根据所设计的机电设备的总 体技术要求共同探讨拟定的。
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
TPΒιβλιοθήκη TPn n1 n2
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P
n n1 n2
在选择电动机的调速方案时，要使电动机的 调速特性与负载特性相适应，以求得电动机充分 合理的应用。
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
例如，双速笼型异步电动机，当定子绕组由 △形联结改接成 YY联结时，转速增加一倍,而功
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案

3、滑台工进
当滑台快速进给到挡铁压下行程开关ST2时，ST2的动 合触点闭合，使KA2线圈得电并自锁，使电磁铁YA3断 电，液压缸右腔的回油只能经调速阀4流回油箱，使滑台 自动转换为工作进给。
4、滑台快退
当滑台进给到终点时，挡铁压下行程开关ST3，其动合 触点闭合，使KA3线圈得电并自锁，YA1、YA3断电，滑 台停止工进；YA2得电，电磁换向阀3处于右位，变量泵 输出的压力油经换向阀3进入液压缸右腔，缸左腔的回油 经换向阀3直接流入油箱，滑台快退。当滑台退回原位时， ST1被压下，其动断触点断开，使KA3断电，因此YA2也 断电，换向阀3复位，滑台停止。
强力制动。
2、能耗制动控制电路
能耗制动是指在 电动机刚切除三相电 源之际，立即在定子 绕组中接入直流电源。 由于转子切割固定磁 场产生制动力矩，使 电动机的动能转变为 电能并消耗在转子的 制动上，故称能耗制 动。当转子转速为零
时，再切除直流电源。
（五）三相异步电动机的正反转控制电路
1、按钮控制的电动机正反转控制电路
（五）低压隔离器
1、刀开关
刀开关主要由操作手柄、刀片、触点座和底板等组成。 刀开关在安装时应注意： （1）闸刀在合闸状态时，手柄应朝上，不准倒装或平装， 以防造成安全事故。 （2）电源进线应接在刀开关的上 端，负载接在下端，这样拉闸后 刀片与电源隔离，可防止意外事 故发生。
2、转换开关
转换开关又称组合 开关，有单极、双极和 多极之分，常用作电源 的引入开关，也可用作 直接控制小容量异步电 动机非频繁启动和停止 的控制开关，以及控制 电路的转换开关等。
（三）熔断器
熔断器在低压电路中主要用于短路和严重过载时的保护。 熔断器主要由熔体和安装熔体的绝缘管或绝缘底座两部 分组成。常用的熔断器有： （1）瓷插式熔断器 它具有结构简单、价格低廉、使用

2）额定电流：熔断器在长其工作中，各部件温升不超 过允许温升所能承受的电流值。一般多指熔断体支持件的 额定电流。
3）极限分断能力：指在规定使用条件下，能够可靠分 断的最大短路电流值。
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4、低压电动机熔断器的选择与维护
(1)熔断器额定电压应符合电动机的运行电压。熔断器的 工作电压与其熔管长度及绝缘强度有关。不能把熔断器用在 高于其额定电压的回路中去，也不能把大熔片装到小溶断管 中去。
二、分类：
1、按操作方式分 为 ： 手动电器---刀开关、按钮、转换开 关 自动电器---低压断路器、接触器、继电器
2、按用途分 ：低压配电电器---刀开关、低压断路器、熔断 器等；低压控制电器---接触器、继电器、控制器、按钮等。
3、按工作原理： 电磁式电器---交直流接触器、电磁式继电 器等； 非电量控制电器---刀开关、行程开关、按钮等 4
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• 灭弧方法：
①机械灭弧法：利 用弹性力、迅速 拉长电弧
②缝灭弧法：分割 电弧，并有冷却 作用。如：纵缝 陶土灭弧罩
③ 栅片灭弧法： 金属栅片分割电 弧 见图1.1.3
④磁吹灭弧法：电 磁吸力的作用下 迅速拉长电弧使 用于熄灭直流电 弧。
a）、b）机械性拉长电弧 c）双触点灭弧 d）磁吹灭弧 e）纵缝灭弧 f）金属栅片灭弧 g）纵缝陶土灭弧罩 —静触点 2—动触点 3—引弧角
低压隔离电器： 主要用于电气线路中隔离电源，也可作为不频
繁地接通和分断空载电路或小电流电路之用。 主要有刀开关、低压断路器等。
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一. 刀开关
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刀开关分为单刀、双刀、三刀三种 ，掷向可分为单掷、双掷两种。
静触点
（刀座）
双掷刀开关
Q
Q
Q

第二类为字数据，其数制、位长有多种形式。通常采用 BCD码形式。FX2N系列和A系列中为4位BCD、双字节为 8位BCD码。
第三类为字与bit的混合，即同一元件既有bit元件，又有 字元件。例如T（定时器）和C（计数器），它们的触点 为bit，设定值寄存器和当前值寄存器则为字。
➢ 高档PLC 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩 阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数 运算、制表及表格传送等。高档PLC机具有更强的通信 联网功能。
10/22/2024
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第3章
4.按生产厂家分
目前世界上PLC产品按地域分成三大块：美国、欧洲和 日本。日本和美国的PLC产品较相似。占PLC市场80%以上 的生产公司有：德国的西门子（SIEMENS）公司、法国的 施 耐 德 （ SCHNEIDER ） 自 动 化 公 司 、 日 本 的 欧 姆 龙 （OMRON）和三菱（MITSUBISH）公司。
4.数据处理功能 大多数可编程序控制器都具有数据处理功能，能进行数据并行 传送、比较运算；BCD码的加、减、乘、除等运算；还能进行字的 按位“与”、“或”、“异或”、求反、逻辑移位、算术移位、数 据检索、比较、数制转换等操作。
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第3章
5.计数控制 可编程序控制器具有计数控制功能。它为用户提供若干个计数 器并设置了记数指令。计数值可由用户在编程时设定，并能在运行 中被读出与修改，有些可编程序控制器还设置了加计数、减计数两 种不同的记数方式。
(1)能用于工业现场。 (2)能改变其控制“逻辑”，而不需要变动组成它的元件和修
改内部接线。 (3)出现故障时易于诊断和维修。 ➢ 1969 年，美国数字设备公司 （DEC 公司 ） 研制出了世界

确定控制方案
根据需求分析，初步确定控制系统的 组成和结构，明确各部分的功能和相 互关系。
系统设计
硬件选型与配置
根据控制要求和方案，选择合适的电气元件 、传感器、执行器等硬件设备，并进行合理 的配置。
软件设计
根据控制要求和方案，设计控制算法、逻辑 关系等，并编写相应的控制程序。
系统设计
硬件选型与配置
保护功能需要采用可靠的传感器和保护装置，以提高保护的准确性和 可靠性。
保护功能还需要具备快速响应的特点，以便在设备出现异常情况时能 够及时切断电源并报警通知操作人员。
保护功能
01 02 03 04
保护功能是电气控制系统的重要功能之一，负责对电气设备进行安全 保护。
保护功能包括过流保护、过压保护、欠压保护、过热保护等方面。
定义与特点
总结词
电气控制系统的基本概念和特性
详细描述
电气控制系统是指通过各种电气元件和设备，实现对电力系统的控制、调节和保护的一套完整的体系。其主要特 点包括自动化、智能化、高效性和安全性。
电气控制系统的应用领域
总结词
电气控制系统在不同领域的应用情况
详细描述
电气控制系统广泛应用于电力、冶金、化工、机械、交通等各个领域，是实现自动化生产的重要手段 。通过电气控制系统，可以实现对生产过程的精确控制，提高生产效率和产品质量。
监控界面需要具备直观、易用的特点，以便操作人员能 够快速了解设备的运行情况并进行相应的操作。
监控界面还需要具备报警功能，当设备出现异常情况时 能够及时发出警报并通知操作人员。
数据处理
数据处理是电气控制系统的重 要功能之一，负责对采集到的
数据进行处理和分析。
数据处理包括数据采集、数据 存储、数据传输和数据挖掘等

交通工具
飞机、汽车、船舶等交通 工具的电气控制系统。
电气控制系统的基本组成
输入设备
控制元件
执行机构
控制系统
传感器、开关、按钮等， 用于采集被控对象的参
数和状态信息。
继电器、接触器等，用 于实现电路的通断控制。
电动机、电磁阀等，用 于实现被控对象的动作。
由控制器（如PLC）、 编程软件等组成，用于 实现控制逻辑和算法。
根据被控对象的控制要求，选择满足控制 点数、控制精度、控制顺序等要求的PLC。
选择具有良好扩展性的PLC，以便未来增加 或减少I/O模块。
考虑性能和可靠性
考虑成本因素
选择性能稳定、可靠性高的PLC，以确保长 期稳定运行。
在满足控制要求的前提下，选择性价比高 的PLC。
PLC的硬件配置
主控单元
包括中央处理器、存储器、电 源等核心部件。
运动控制
总结词
PLC能够实现高精度的运动控制，如伺服电机、步进电机等。
详细描述
在自动化生产线中，需要实现高精度的运动控制，如切割、装配等。通过与伺服电机、步进电机等运动控制设备 的配合，PLC能够实现精确的位置控制和速度控制，提高生产效率和产品质量。
过程控制
总结词
PLC能够对工业生产过程中的各种参数进 行监控和调节，实现自动化过程控制。
案例分析
以某高层建筑中的电梯为例，介绍PLC如何实现对电梯的自动化控 制和安全保护。
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电气控制与PLC应用技术-完整课 件
目录
• 电气控制技术概述 • PLC基础知识 • PLC在电气控制中的应用 • PLC的选型与配置 • PLC的通信与网络技术 • PLC应用案例分析

转换开关内部结构示意图及图形文字符号如图1-4所示， 用转换开关可控制7KW以下电动机的起动和停止，其额定 电流应为电动机额定电流的3倍；也可用转换开关接通电 源，另由接触器控制电动机时，其转换开关的额定电流 可稍大于电动机的额定电流。
图1-4 转换开关结构示意图及图形文字符号
3．控制按钮 控制按钮是用人力操作，具有储能(弹簧)复位的主
• 刀开关在安装时，手柄要向上，不得倒装或平装，只有安装正确，作用在 电弧上的电动力和热空气的上升方向一致，才能促使电弧迅速拉长而熄灭； 反之，两者方向相反，电弧就不易熄灭，严重时会使触点及刀片烧灼，甚至 造成极间短路。此外，如果倒装，手柄可能会因自动下落而误动作合闸，可 能造成人身和设备的安全事故。
• 需要指出的是，对电磁式电器而言，电磁机构的作用是使触点实 现自动化操作，但电磁机构实质上就是电磁铁的一种，电磁铁还有很 多用途，例如牵引电磁铁，有拉动式和推动式两种，可以用于远距离 控制和操作各种机构；阀用电磁铁，可以远距离控制各种气动阀、液 压阀以实现机械自动控制；制动电磁铁，用来控制自动抱闸装置，实 现快速停车；起重电磁铁，用于起重搬运磁性货物工件等。
型号意义
• 图1-6 按钮的型号意义 • K—开启式 H—保护式 S—防水式 F—防腐式 X—旋钮式 Y—钥匙式
D—带指示灯式
故障及处理
• 4．行程开关
• 行程开关又称限位开关，能将机械位移转 变为电信号，以控制机械运动。
• 运动形式分为直动式、转动式； • 按结构形式分为直动式、滚动式、微动式。
为一直线，触点接通或分断时产生滚动摩擦，以利于去掉
氧化膜，故其触点可以用紫铜制造，特别适合于触点分合
次数多、电流大的场合。
• 图1-2 触点的结构形式

Wang yang
第一节 控制电器
信以致远捷行弘毅
常见的控制电器
Wang yan弘毅
刀开关
刀开关是一种手动电器，由操作手柄、 触刀、静插座和绝缘地板组成；按刀数可分 为单极、双极和三极。
刀开关是一种手动配电电器。 它主要用来隔离电源、手动接通或断开 交直流电路，也可用于不频繁的接通与分断 额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉 等。
Wang yang
第一节 控制电器
信以致远捷行弘毅
控制电器分类：
（一）按用途分 1） 控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。如：接触器，各种控 制继电器等。 2）主令电器：用于自动控制系统中发送控制指令的电器。如：控制按钮、主 令开关、行程开关、转换开关等。 3）保护电器：用于保护电设备的电器。如：熔断器、热继电器、避雷器等。 4）执行电器：指用于完成某种动作或传动功能的电器。如：电磁铁、电磁阀 等。 （二）按工作原理分 1） 电磁式电器：依据电磁感应原理来工作的电器。如：交直流接触器、各 种电磁式继电器等。 2） 非电量控制电器：靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。如： 刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。
Wang yang
Wang yang
1.7 编码器
信以致远捷行弘毅
编码器
它是一种将旋转位移转换成一 串数字脉冲信号的旋转式传感器， 这些脉冲能用来控制角位移，如果 编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在 一起，也可用于测量直线位移。
KM
KM
a)
b)
c)
接触器的符号 a) 线圈 b) 常开触头 c) 常闭触头
1.5 接触器
信以致远捷行弘毅
Wang yang
Wang yang

• 继电器一般由3个基本部分组成：检测机构、中间机构和执行机构。 • 检测机构的作用是接受外界输入信号并将信号传递给中间机构；中间
机构对信号的变化进行判断、物理量转换、放大等；当输入信号变化到一 定值时，执行机构(一般是触头)动作，从而使其所控制的电路状态发生变 化，接通或断开某部分电路，达到控制或保护的目的。 • 继电器种类很多，按输入信号可分为：电压继电器、电流继电器、功 率继电器、速度继电器，压力继电器、温度继电器等；按工作原理可分为： 电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器、热继电器 等；按用途可分为控制与保护继电器；按输出形式可分为有触点和无触点 继电器。
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中间继电器
主触点接线ຫໍສະໝຸດ •电磁继电器主要包括电流继电
器、电压继电器相中间继电器。选
用时主要依据继电器所保护或所控
制对象对继电器提出的要求，如触
头的数量、种类，返回系数，控制
电路的电压、电流、负载性质等。
出于继电器触头容量较小，所以经
常将被头并联使用。有时为增加触
头的分断能力，也有把触头串联起
来使用的。 ．
元件的导电部件和接线端子，但并不按照电器元件的实际布置位置来
绘制，也不反映电器元件的实际大小。
下面以图2－1所示的某机床的电气原理图为例，来说明电气原理
图的规定画法和应注意的事项
2
绘制电气原理图时应遵循的原则
电气原理图一般分主电路和辅助电路（控制电路）两部分。 主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连
符号位置的索引用图号、负次和图区编号的组合索引法，索引代号的组成如下： 图号是指当某设备的电气原理图按功能多册装订时，每册的编号，一般用数字表示。 当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图纸上，而当每个图号仅有一页图

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第三章 可编程控制器概述
• 可编程控制器的产生
可编程控制器（Programmable Logic Controller) 简称PLC。 自1969年第一台PLC面世以来，已成为一种 最重要、最普及、应用场合最多的工业控制 器。与机器人、CAD/CAM并称为工业生产自 动化的三大支柱。
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第一节 基本控制
• 自锁控制 • 互锁控制 • 顺序控制 • 工作正常与点动连锁控制 • 多点控制连锁控制 • 自动循环控制
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机床系统控制电路图
• 图2-1
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一、起动、自锁控制(光盘)
• 依靠接触器自身辅 助触点而使其线圈 保持通电的现象
----自锁
• 3。2。1
• 电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高 的温度和密度很大的电流。
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灭弧方法
• 电动力灭弧
• 图1。2。13
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10
• 灭弧栅灭弧
• 图1。2。14
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11
• 磁吹式灭弧装置 • 灭弧罩灭弧
• 图1。2。15
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12
第二节 接触器
• 定义：用来自动地接通或断开大电流电路 的电器。
接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装 置，一 般只能在电压作用下动 作。
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24
电磁式继电器
• 过电流继电器 • 欠电流继电器 • 电压继电器 • 中间继电器
• 2。2。1
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25
型号、参数
• P41
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表2。2。1

接触器m3m4分别控制m4正反控制电路分析1液压泵电动机控制sb2sb1为液压泵电动机m1的起动和停止按钮在欠电压继电器kv的常开触点闭合情况下按下sb2按钮km1线圈得电辅助触点闭合自锁电动机m1旋转按按钮sb1即可停控制电路分析2砂轮和冷却泵电动机控在控制电路中sb4sb3为砂轮电动机m2和冷却泵电动机m3的起动和停止按钮在欠压继电器kv的常开触点闭合情况下按下sb4按钮km2线圈得电辅助触点闭合自锁电动机m2和m3旋转按下sb2按钮砂轮和冷却泵电动机停止
(4)砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机采用直接起 动，砂轮箱升降电动机要求能正、反转。
(5)保护环节完善，对电动机设有短路保护、过载保护、电 磁吸盘欠压保护等。
(6)为减少工件在磨削加工中的热变形并冲走磨屑，以保证 加工精度，需用冷却液。
.
Байду номын сангаас16
三、平面磨床的电气控制电路分析
.
17
1.主电路分析
.
28
X62W型万能铣床元器件位置图
.
29
3. 电气控制特点
（1）．X62W型万能铣床的主轴与工作台各自采 用单独的笼型异步电动机拖动。
（2）．主轴电动机空载起动，采用直接起动。为 完成顺铣和逆铣，要求有正反转。
（3）．主轴电动机有停车制动控制。
（4）．工作台的纵向、横向和垂直三个方向的进 给运动由同一台进给电动机拖动，三个方向的选择 由操纵手柄改变传动链来实现，同一时间只允许工 作台向一个方向移动，故三个方向的运动之间应有 完善的联锁保护。
布置、安装要求；电器元件布置与接线；在调试、检
修中可通过布置图和接线图很方便地找到各种电器元
件和测试点，进行维护和维. 修保养。
2

1. 改变电枢回路电阻R 2. 改变励磁磁通Ф
对于要求大范围无级调速的系统来 说，改变电枢回路总电阻的方案难以 实现
改变电动机磁通Ф的方案虽然可以平滑 调速，但调速范围不可能很大
3. 改变电枢外加电压U
调速范围宽、简 单易行、负载适应性 广，是当今直流电动 机调速的主要方法。
调电枢端电压U的方法调速，此时 电动机磁通Ф应为最大值(额定值)且保 持不变，以求得充分发挥电动机的负 载能力。而在额定转速(基速)以上时， 因电枢端电压U已不允许再增加，可采 用减弱磁通Ф的方法使电动机的转速进 一步提高，从而提高整个系统的速度 调节范围
5.1.2 转速控制的要求和调速指标
调速 稳速 速度变化率
1.调速范围
生产机械要求电动机所提供的最高转速与最低转速之比称为调速系统的调速
范围。常用字母D来表示。
D n max n min
（5-2）
这里 nmax、nmin 通常指电动机带上额定负载时的转速值。
2.静差率
系统转速的变化主要由负载变化引起，反映负载变化对转速影响的一个指标 被定义为静差率。其定义为：调速系统在额定负载下的转速降落与理想空载转速 之比。静差率用字母S表示：
5.1直流调速的基础知识
在稳定运转时，直流电动机的转速与其它参量的关系 ：
式中：
n U IR Ke
（5-1）
n——电机转速（r/min）
U ——电枢电压（V） I ——电枢电流（A） R ——电枢回路总电阻（ ） ——磁磁通（Wb） Ke ——由电机结构决定的结构常数
由（5-1）式可知，直流电动机的调速方法有三种：
领域占有绝对的统治地位。此外，直流调速技术方面的理论相对成熟，其研究方法和 许多基本结论很容易在其它调速领域内推广，所以直流调速一直是研究调速技术的主 流。