刘云启 电气论文.docx

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刘云启电气论文

电气控制技术

在生产实践中的应用

班级：

机械2101

姓名：

刘云启

学号：

3102101111

专业：

机械设计制造及其自动化

指导教师：

周力

摘要

自动化生产，车间无人化等诸多名词的产生都离不开电气控制技术，及PLC技术更广泛在航空，医疗，军事等领域广泛运用。

控制系统应满足生产机械的工艺要求，在设计之前必须对生产机械的性能、结构特点和实际情况有充分的了解，并在此基础上来考虑控制方式、起动、各种联锁及保护装置，一般控制线路应安全可靠、操作和维护方便，设备投资少等。

生产机械电气控制系统是生产机械不可缺少的组成部分，它对生产机械能否正确与可靠地工作起着决定性的作用。

Abstract：

Unmannedautomatedproduction,workshopandsoonmanynounsofcannotleavetheelectricalcontroltechnology,PLCtechnologyandmorewidelyinaviation,medical,militaryandotherfieldsiswidelyused.Controlsystemshouldmeettherequirementsofproductionmachineryismustbeforethedesignofproductionmachineryhasgoodperformance,structuralcharacteristicsandactualsituation,andbasedonthis,considerthecontrolmodeandstarting,interlockandprotectiondevices,generalcontrolcircuitshallbesafeandreliable,easyoperationandmaintenance,lessequipmentinvestment,etc.Productionmachineryelectricalcontrolsystemisanintegralpartofproductionmachinery,itcancorrectlyandreliablyworkforproductionmachineryplaysadecisiverole.

关键词：

继电器接触器PLC可编程序控制器

Keywords：

relaycontactorPLCprogrammablecontroller

前言

电气控制技术目前广泛运用于机械航空，建筑及医疗器械控制等，是实现自动化及工厂无人化操作的必备知识。

现代社会面临诸多挑战和机遇，在挑战面前我们必须掌握技术，才能是自己不被打败；俗话说机电不分家，对于学机械的我来说，学好这门课也是至关重要的。

如今在数控方面，自动控制技术的应用更显得尤为重要。

我们主要介绍了硬件方面继电器的分类、作用、符号等知识。

另外还介绍了电动机的开关控制，主要分为点动、接触器控制、正反转等。

学电机必然会涉及到一些控制电路的设计，如龙门刨床的刀架夹紧与进刀直接由电控制。

必然少不了PLC的学习，作为电气自动控制的代表，在自动控制方面的作用极为重大，主要介绍了由三菱公司生产的FX-2N系列的部件组成及运用等。

通常会有以下安全功能：

主紧急停止按钮、刀库紧急停止按钮、刀库和工作区安全门、调试使能按钮、电子手轮、操作模式选择开关、速度监控。

经过风险评估和评价，对这台机床的安全要求为：

按下紧急停止按钮，伺服的电源和使能必须被切断；打开刀库安全门，刀架转塔必须停止运转；在刀库安全门被打开的情况下，可以通过使能按钮和点动按钮对刀架进行调试；打开工作区安全门，切断伺服使能信号，同时监控轴的静止状态；在工作区安全门被打开的情况下，可以通过使能按钮和点动按钮的组合操作或使用电子手轮，对主轴、X轴、Y轴、Z轴进行限速调试，同时使用速度监控模块监控旋转轴或线性轴的超速状态。

可以发现，这台数控机床的安全功能较多，且各个安全功能之间具有复杂的逻辑关系。

如果使用单个安全继电器进行控制的话，会导致接线复杂、成本高、故障诊断困难等诸多问题。

因此就需要多种多个继电器联合控制，同时联合可编程序控制器，实现电路的的简单化，节约成本，使控制简单化、准确化。

由于可编程序控制器的运用使控制系统的可靠性更高，有更好的抗干扰能力；同时可编程序控制器程序简单，改变程序容易，使控制多变；扩充方便，组态轻活，节约成本；体积小，重量轻，安装维护方便。

一、继电接触器控制系统

1、常用低压控制器

1）、接触器

接触器（Contactor）狭义上是指能频繁关合、承载和开断正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。

它应用于电力、配电与用电。

接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。

接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。

文字符号为KM。

它是一种可频繁地接通和分断电路的控制电器。

从输入输出能量关系观看，它是一种功率放大器件。

最常用的接触器就是电磁接触器，当吸引线圈通电后，电磁系统将电能转换为机械能，所产生的电磁力克服释放弹簧和触头弹簧的反力使铁心吸合，并带动触头支架使动、静触头接触闭合。

当吸引线圈断电或者电压显著下降时，由于电磁吸力消失或过小，衔铁在弹簧反力作用下返回原位，同时带动动触头脱离静触头，将电路切断。

接触器分为直流接触器和交流接触器，同时接触器的选择有许多条件，必须依靠着继电器上的技术参数来进行选择，如电源的种类，主触头额定电压、电流，辅助出头的种类、数量及触头的额定电压，电磁线圈的电源种类、频率和额定电压，额定操作频率。

工作原理：

当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场，

接触器图

产生的磁场使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心，并带动交流接触器点动作，常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。

当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，常开触点断开，常闭触点闭合。

直流接触器的工作原理跟温度开关的原理有点相似。

如下图，为接触器的原理图

2）、继电器

定义：

继电器室一种电控制器件，是当输入量的变化达到规定要求时，在电器输出路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。

它具有输入回路和输出回路之间的互动关系。

通常应用于自动化的苦衷电路中。

本质：

是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。

故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动电器。

自动电器的工作主要有四大原则为时间、电流、行程和速度。

继电器有如下几种作用：

（1）扩大控制范围：

例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。

（2）放大：

例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。

　（3）综合信号：

例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。

　（4）自动、遥控、监测：

例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。

常用继电器的种类有许多，如：

a.电磁式继电器

电磁继电器：

利用输入电路内电路在电磁铁铁芯与衔铁间产生的吸力作用而工作的一种电气继电器。

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。

只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。

当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。

这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：

继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。

b.时间继电器

　　时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。

它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。

　　在交流电路中常采用空气阻尼型时间继电器，它是利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。

它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成。

　　时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。

　　空气阻尼型时间继电器的延时范围大（有0.4～60s和0.4～180s两种），它结构简单，但准确度较低。

　　当线圈通电（电压规格有AC380v、AC220v或DC220v、DC24v等）时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。

但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹，上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。

经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。

从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。

延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。

c.固体继电器：

指电子元件履行其功能而无机械运动构件的，输入和输出隔离的一种继电器。

它是由固态半导体元件组成的触头开关元件，它较之电磁继电器具有工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、无火花、无动作噪声和使用方便等一系列优点。

　d.温度继电器：

当外界温度达到给定值时而动作的继电器。

　　e.舌簧继电器：

利用密封在管内，具有触电簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧动作来开，闭或转换线路的继电器

3）熔断器

熔断器是当通过它的电流超过规定值达一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化，从而分断电路的电器。

4）断路器

断路器又称自动开关，是能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下接通、承载一定时间并分断电流的开关电器。

5）主令电器

主令开关主要用于闭合、断开控制电路，以发布命令或信号，达到对电力拖动系统的控制或实现程序控制。

包含按钮、行程开关、接近开关和光电开关。

二、机床的自动控制

1、开关控制的正、反转线路

　倒顺开关是一种组合开关，下图2.13为HZ3-132型倒顺开关的工作原理示意图。

倒顺开关有六个固定触头，其中U1、V1、W1为一组，与电源进线相连，而U、V、W为另一组，与电动机定子绕组相连。

当开关手柄置于“顺转”位置时，动触片S1、S2、S3分别将U-U1、V-V1、W-W1相连接，使电动机正转；当开关手柄置于“逆转”位置时，动触片S1'、S2'、S3'分别将U-U1、V-W1、W-V1接通，使电动机实现反转；当手柄置于中间位置时，两组动触片均不与固定触头连接，电动机停止运转。

图为用倒顺开关控制的电动机正反转线路。

其工作原理是：

利用倒顺开关来改变电动机的相序，预选电动机的旋转方向后，再通过按钮SB2、SB1控制接触器KM来接通和切断电源，控制电动机的启动与停止。

倒顺开关正反转控制电路所用电器少，线路简单，但这是一种手动控制线路，频繁换向时操作人员的劳动强度大、操作不安全，因此一般只用于控制额定电流10A、功率在3kW以下的小容量电动机。

生产实践中更常用的是接触器正反转控制电路电路。

2、行程开关控制的正、反转电路

　 下图为行程开关