PLC机床电气控制技术(用).ppt

机床电气控制技术,（补充内容）,绪论,第一章常用低压控制电器,第二章基本控制线路,第三章电气控制线路设计基础,,一、本课程的性质与任务本课程是一门实用性很强的专业课。主要内容是以电动机或其他执行电器为控制对象，介绍继电接触器控制系统的工作原理、典型机械的电气控制线路、电气控制技术电气控制系统的设计方法。目前，根据中国当前的情况，继电接触器控制系统仍然是工厂设备最常用的电气控制方式，而且，低压电器正向小型化、长寿命发展，出现了功能多样的电子式电器，使继电接触器控制系统性能不断提高。因此，继电接触器控制在今后的电气控制技术中仍然占有相当重要的地位。,,绪论,本课程的培养目标是培养学生电器工程应用能力，要求如下（1）熟悉常用控制电器的结构、原理、用途，具有合理选择、使用主要控制电器的能力。（2）熟悉掌握继电接触器控制线路的基本环节，具有阅读和分析继电接触器构成的电气控制线路原理图的能力。（3）能基本根据生产过程和控制要求进行系统设计。（4）熟悉典型设备的电气控制系统，具有从事电气设备安装、调试、维修及管理的基本知识。,二、电气控制技术的发展概况,机床电气控制系统的发展概况,电气控制系统伴随着控制器件的发展而发展。主要表现为在控制方法上，从手动控制发展到自动控制；在控制功能上，从单一功能发展到多种功能；在实际操作上从紧张繁重到轻松自如。,电气控制系统发展的四个阶段（1）继电器接触器控制系统（2）连续控制系统及自动控制系统（3）可编程序控制器（4）计算机数字控制系统,,第一章常用低压控制电器,,第一节概述,电器的定义电器是根据外界信号（机械力、电动力和其它物理量）自动或手动接通和断开电路,实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气元件或设备。,电器的种类按工作电压分为高压电器和低压电器。按用途分为配电电器与控制电器。按动作方式分为自动切换电器和非自动切换电器。按工作原理可分为电磁式电器和非电量控制电器。,电器的组成由检测部分（电磁机构）与执行部分（触头系统）组成。检测部分的作用接受外界信号并进行物理量的转换、放大。执行部分的作用根据检测部分的输出执行相应的动作，从而接通或分断线路，实现控制的目的。,吸引线圈的作用将电能转换成磁能，即产生磁通，衔铁在电磁吸力作用下产生机械位移使铁心吸合。,铁心,衔铁,线圈,一.电磁机构电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁组成。如下图所示。,二.触头系统触头是电器的执行机构，在衔铁的带动下起接通和分断电路的作用。,3.灭弧原理及装置电弧触头在通电状态下动，静触头脱离接触时，由于电场的存在，使触头表面的自由电子大量溢出而产生电弧。电弧的存在既烧损触头金属表面，降低电器的寿命，又延长了电路的分断时间，所以必须迅速消除。常用的灭弧方法1）迅速增大电弧长度。2）冷却。,BACK,第二节接触器,接触器是一种用来频繁地接通和断开交、直流负荷电流的电磁式自动切换电器，主要用于控制电动机、电焊机、电容器组等设备，具有低压释放的保护功能，适用于频繁操作和远距离控制。,一、接触器的结构及工作原理,1.交流接触器的结构,交流接触器主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置和其他辅助部件四大部分组成。结构示意图如下图所示。,1动触头2静触头3衔铁4弹簧5线圈6铁心7垫毡8触头弹簧9灭弧罩10触头压力弹簧,2.交流接触器的工作原理,线圈得电后，在铁心中产生磁通及电磁吸力，衔铁在电磁吸力的作用下吸向铁心，同时带动动触头移动，使常闭触头打开，常开触头闭合。当线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触头机构复位，断开电路或解除互锁。,3.接触器的符号,a线圈b主触常开、常闭触点c辅助常开、常闭触点接触器的符号,BACK,第三节继电器,继电器是一种根据某种输入信号的变化来接通或断开控制电路，实现自动控制和保护的电器。其输入量可以是电压、电流等电气量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电气量。,一、电磁式继电器,电磁式继电器结构和工作原理与接触器大体相同，也由铁心、衔铁、线圈、复位弹簧和触点等部分组成。典型结构如下图所示。,1底座2反力弹簧3、4调节螺钉5非磁性垫片6衔铁7铁心8极靴9电磁线圈10触点系统,电磁式继电器的种类,1.电磁式电流继电器触点的动作与线圈的电流大小有关的继电器称为电流继电器，可分为过电流继电器和欠电流继电器。,2.电磁式电压继电器触点的动作与线圈的电压大小有关的继电器称为电压继电器，可分为过电压继电器和欠电压继电器。又分为过电压继电器和欠电压继电器。,3.电磁式中间继电器中间继电器的吸引线圈属于电压线圈，但它的触点数量较多一般有4对常开、4对常闭，触点容量较大额定电流为5A～10A，且动作灵敏。其主要用途是当其他继电器的触点数量或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大触点容量触点并联或触点数量，起到中间转换的作用。,电磁式继电器符号,二、时间继电器,在敏感元器件获得信号后，执行器件要延迟一段时间才动作的继电器叫做时间继电器。,时间继电器可分为通电延时型和断电延时型。通电延时型当有输入信号后，延迟一定时间，输出信号才发生变化；当输入信号消失后，输出信号瞬时复原。断电延时型当有输入信号时，瞬时产生相应的输出信号；当输入信号消失后，延迟一定时间，输出信号才复原。,1.时间继电器的结构,a通电延时型,b断电延时型,2.时间继电器的符号,三、热继电器,1双金属片固定支点2双金属片3发热元件4导板5补偿双金属片6常闭触点7常开触点8复位调节9动触点10复位按钮11调节旋钮12支撑13压簧14推杆,思考热继电器的常开和常闭点分别接在什么电路中,BACK,一、低压开关,第四节其他常用电器,二、低压断路器,低压断路器又称自动空气开关，可用来分配电能、不频繁地起动异步电动机、保护电动机及电源等，具有过载、短路、欠电压等保护功能。,三、熔断器,熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器。主要用作电路或用电设备的短路保护，对严重过载也可起到保护作用。,2.熔断器的符号及安秒特性,四、主令电器,主令电器是在自动控制系统中发出指令或信号的电器，用来控制接触器、继电器或其他电器线圈，使电路接通或断开，以达到控制生产机械的目的。,1.控制按钮,2）符号,2）符号,back,第二章基本控制线路,第一节电气控制线路的绘制,第二节基本电气控制线路,第三节异步电动机降压起动控制线路,第四节异步电动机制动控制线路,,第一节电气控制线路的绘制,电气控制线路是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等组成的控制线路。为了表达设备电气控制系统的组成结构，工作原理及安装、调试、维修等技术要求，需要用统一的工程语言即用工程图的形式来表达，这种工程图即是电气图。,常用于机械设备的电气工程图有3种电路原理图、接线图、元器件布置图。电气工程图是根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制而成的。,一、电气原理图的绘制原则,电路图应有两种一种是电气原理图，另一种是电气安装接线图。,电气原理图是根据电气动作原理绘制的，用来表示电气的工作原理，用于分析动作原理和排除故障，而不考虑电气设备的电气元器件的实际结构和安装情况。,电气安装接线图也叫电气装配图，它是根据电气设备和电气元器件的实际结构、安装情况绘制的，用来表示接线方式、电气设备和电气元器件的位置、接线场所的形状和尺寸等。,1.电气原理图绘制,电气原理图一般分主电路和控制电路两部分。主电路是设备的驱动电路，在控制电路的控制下，根据控制要求由电源向用电设备供电。主电路通常用粗实线画在图样的左侧或上方。控制和辅助电路一般用细实线画在图样的右侧或下方。控制电路、辅助电路要分开画。,2.元器件绘制和器件状态,电气原理图中的所有电气元器件不画出实际外形图，而采用国家标准规定的图形符号和文字符号表示。,电气原理图中的器件状态1继电器和接触器的线圈处在非激励状态。2断路器和隔离开关在断开位置。3零位操作的手动控制开关在零位状态。4机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力状态。5保护类元器件处在设备正常工作状态。,BACK,第二节基本电气控制线路,QS低压断路器可以起到欠压，失压，过载，短路保护电器的作用,二、多地点与多条件控制线路,,,,,三、点动、长动控制,所谓点动，指按下起动按钮，电动机转动；松开按钮，电动机停止运动。与之对应的，若松开按钮后能使电动机连续工作，则称为长动。,四、三相异步电动机的正反转控制线路,1.“正停反”控制,2.“正反停”控制,,只用按钮进行联锁，而不用接触器动断触点之间的联锁，是不可靠的。,五、顺序控制线路,具有多台电动机拖动的机械设备，在操作时为了保证设备的运行和工艺过程的顺利进行，对电动机的起动、停止，必须按一定顺序来控制，这就称为电动机的顺序控制。,BACK,,容量大于10kW的笼型异步电动机直接起动时，起动冲击电流为额定值的4～7倍，故一般均需采用相应措施降低电压，即减小与电压成正比的电枢电流，从而在电路中不至于产生过大的电压降。,第三节异步电动机降压起动控制线路,二、星形三角形降压起动控制电路,三、自耦变压器降压起动控制电路,一、定子串电阻降压起动控制电路,方法,一、定子串电阻降压起动控制电路,改进后的电路,BACK,,,为提高生产效率及准确停位，要求电动机能迅速停车，对电动机进行制动控制。,一、反接制动控制线路,第四节异步电动机制动控制线路,二、能耗制动控制线路,方法,二、能耗制动控制线路,能耗制动控制的工作原理在三相电动机停车切断三相交流电源的同时，将一直流电源引入定子绕组，产生静止磁场。电动机转子由于惯性仍沿原方向转动，则转子在静止磁场中切割磁力线，产生一个与惯性转动方向相反的电磁转矩，实现对转子的制动。,1.能耗制动控制线路,,back,第三章电气控制线路设计基础,,一、电气控制线路设计的基本要求,1熟悉所设计设备电气线路的总体技术要求及工作过程，取得电气设计的基本依据，最大限度地满足生产机械和工艺对电气控制的要求。2优化设计方案、妥善处理机械与电气的关系，通过技术经济分析，选用性能价格比最佳的电气设计方案。在满足要求的前提下，设计出简单合理、技术先进、工作可靠、维修方便的电路。3正确合理地选用电气元器件，尽可能减少元器件的品种和规格，降低生产成本。4设计中贯彻最新的国家标准。,第一节电气控制设计的主要内容,1拟定电气设计技术任务书。2提出电气控制原理性方案及总体框图电控装置设计预期达到的主要技术指标、各种设计方案技术性能比较及实施可能性。3编写系统参数计算书。4绘制电气原理图总图及分图。5选择整个系统的电气元器件，提出专用元器件的技术指标并给出元器件明细表。6绘制电控装置总装、部件、组件、单元装配图元器件布置安装图和接线图。7标准构件选用与非标准构件设计包括电控箱[柜]的结构与尺寸、散热器、导线、支架等。8绘制装置布置图、出线端子图和设备接线图。9编写操作使用、维护说明书。,二、电气控制系统设计的基本内容,三、电气控制设备的设计步骤,1.初步设计,初步设计是研究系统和电气控制装置的组成，拟订设计任务书并寻求最佳控制方案的初步阶段，以取得技术设计的依据。,2.技术设计,在通过初步设计的基础上，技术设计需要完成的一些技术上的任务。,3.产品设计,产品设计是根据初步设计和技术设计最终完成的电气控制系统设备的工作图样。,BACK,一、应最大限度地实现生产机械和工艺的要求,二、控制线路应简单经济,举例,第二节电气设计的一般原则,,3.减少不必要的触点以简化线路。,4.节约电能。,星三角降压起动控制线路,u1,u2,v1,v2,w1,w2,,,,U1,v2,V1,w2,W1,u2,三、保证控制线路工作的可靠和安全,1.正确连接电器的线圈,a不合理连接b合理连接,2.应尽量避免电器依次动作的现象,a不合理接线b合理接线,3.避免出现寄生电路,4.避免发生触点“竞争”与“冒险”现象,BACK,