电气控制与PLC工程应用第2章课件.ppt

1、第2章电气控制基础2.1电气控制基础知识2.2三相异步电动机的控制2.3典型电气电路分析与控制系统设计2.1电气控制基础知识2.1.1电气控制系统图及有关规定2.1.2继电器接触器控制基本环节2.1.3电动机的保护环节2.1.1电气控制系统图及有关规定1.电气原理图2.电气元件布置图3.电气安装图1.电气原理图1)电气原理图一般分为主电路和辅助电路。2)每一电气元件采用国家规定的统一的图形符号来表示，在图形符号附近用文字符号标注属于哪类电器。3)同一电器的各个部件(如接触器的线圈和触点)在图中的位置，根据便于阅读和研究的原则来安排，可以不画在一起，但属于同一电器的部件均编以相同的文字符号。4)

2、对于接触器、继电器的触点按吸引线圈不通电状态画出，控制器手柄按趋于零位时的状态画出，按钮、行程开关触点按不受外力作用时的状态画出等。5)在原理图中，无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般应按动作顺序和信号流从上到下、从左到右依次排列，可水平布置或者垂直布置，并尽可能减少线条和避免线条交叉。6)直流和单相电源电路用水平线画出，一般画在图样上方(直流电源的正极)和下方(直流电源的负极)。7)为了便于检索电气电路，方便阅读和分析，在原理图的上方或右方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与作用。8)在电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点之间的从属关系要加以说明，即在原理图中相应线圈的下方，给出触

3、点的文字符号，并在其下注明相应触点的索引代号。图2-1CW6132车床电气原理图图2-2接触器KM触点的索引图2-3电气元件布置图3.电气安装图1)同一电气的各部件画在一起，其尺寸和比例没有严格要求，各部件的位置尽量符合实际情况。2)各电气元件的图形符号、文字符号和回路标记，均应以原理图为准，并且要保持一致。3)不在同一控制箱内或不是同一块配电屏上的各电气元件之间的连接，必须通过接线端子板进行连接。4)应详细地标明配线用的各种导线的型号、规格、截面积及连接导线的根数。图2-4CW6132车床电气安装图2.1.2继电器接触器控制基本环节1.起停、自锁环节和连续控制2.点动控制3.接触器控制的电动

4、机正、反转控制电路4.多地点与多条件控制5.顺序控制（1 1）异步机的异步机的直接起动直接起动-点动点动控制控制M3ABCKMFUQKMSB动作过程动作过程主触头（主触头（KM）打开打开按钮按钮松开松开（SB）线圈（线圈（KM）断电断电 电机停车电机停车。主触头（主触头（KM）闭合闭合按下按下按钮按钮（SB）线圈（线圈（KM）通电通电电机运行电机运行；控制电路控制电路主电路主电路（2 2）异步机的直接起动异步机的直接起动-连续运行连续运行控制控制KM自锁自锁自锁（自锁（失压保护失压保护）的作用的作用按下按钮按下按钮（SB2），），线圈（线圈（KM）通电，通电，电机起动；同时，辅助触头（电机起动

5、；同时，辅助触头（KM）闭合，闭合，即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机连续运行。连续运行。KMSB2M3ABCKMFUQSB1起动起动按钮按钮停车停车按钮按钮主电路主电路控制电路控制电路图2-5三相异步电动机起保停控制电路a)主电路b)控制回路KMM3ABCKMFUQFR电流形成回路，电流形成回路，只要接两相就可以了。只要接两相就可以了。（3 3）异步机的直接起动异步机的直接起动 +过载保护过载保护发热发热元件元件热继电热继电器触头器触头主电路主电路控制电路控制电路KMSB1SB2FRM3ABCKMFUQ主主电电路路失压保护失压保护：采用继电器、接触器控制

6、采用继电器、接触器控制 采用继电器、接触器控制后，电采用继电器、接触器控制后，电源电压源电压85%时，接触器触头自动时，接触器触头自动断开，可避免烧坏电机；另外，在断开，可避免烧坏电机；另外，在电源停电后突然再来电时，可避免电源停电后突然再来电时，可避免电机自动起动而伤人。电机自动起动而伤人。KMSB1KMSB2控制电路控制电路QFRM3AB CKMFU方法一：方法一：用复合按钮。用复合按钮。(5)(5)异步机的直接起动异步机的直接起动-点动点动+连续运行连续运行控制控制SB3：点动点动SB2：连续运行连续运行控制控制关系关系该电路缺点：动作不够可靠。该电路缺点：动作不够可靠。KMSB1KMS

7、B2FRSB3主电路主电路控制电路控制电路(6)异步机的直接起动异步机的直接起动-点动点动+连续运行连续运行控制控制SBKASB1KASB2FRKMKAM3AB CKMFU方法二：方法二：加中间继电器（加中间继电器（KA）控制控制关系关系SB：点动点动SB2：连续运行连续运行FRQ图2-6点动控制电路 以下以下控制电路能否实现既能点动、控制电路能否实现既能点动、又能连续运行又能连续运行 思考思考?KMSB1KMSB2SB不能点动！不能点动！FR3.接触器控制的电动机正、反转控制电路(1)电动机“正停反”控制电路(2)电动机“正反停”控制电路(3)具有自动往复功能的正反转控制电路鼠笼式电机的鼠笼

8、式电机的正反转正反转控制控制(2)-(2)-加加联联锁锁电器联锁电器联锁(互锁互锁)作用作用：正转时，：正转时，SBR不不起作用；反转时，起作用；反转时，SBF不起作用。从而避不起作用。从而避免两触发器同时工作造成主回路短路。免两触发器同时工作造成主回路短路。KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMFKMRM3A BCKMFFRFUQ KMRSBR互锁互锁KMR鼠笼式电机的鼠笼式电机的正反转正反转控制控制(3)-(3)-双重联锁双重联锁KMRKMFM3A BCFUQFR电器联锁电器联锁KMFSB1KMFFRKMRKMRKMFSBRSBF机械联锁机械联锁双保险双保险机械联锁机械联锁（复合按钮

9、）（复合按钮）电器联锁电器联锁（互锁触头）（互锁触头）图2-7三相异步电动机正反转控制电路(3)具有自动往复功能的正反转控制电路1)起动控制：合上开关QF，按下按钮SB2，使KM1线圈得电并自锁，其常闭触点断开，切断KM2线圈的回路，实现互锁，电动机M通电正转，工作台向前运动；当挡铁B压下SQ2时，SQ2的常闭触点切断KM1线圈回路，电动机停止正转，同时其常开触点闭合，接通KM2线圈回路并使KM2自锁，同时KM2的常闭触点切断KM1回路，实现互锁，电动机开始反转，工作台向后运动；当挡铁A压下SQ1时，SQ1的常闭触点切断KM2线圈回路，同时接通KM1回路并使其自锁，电动机又开始正转进入下一个循

10、环。2)停机控制：按下SB1，接触器KM1、KM2线圈失电，电动机M断电停机，工作台停止运动。图2-8工作台自动往返运动控制电路a)工作台往复运动示意图b)主电路c)控制电路行程控制电路行程控制电路（1 1）正程正程限位开关限位开关STASTB逆程逆程至右极端位置撞开至右极端位置撞开STA 动作过程动作过程SB2 正向运行正向运行电机停车电机停车（反向运行同样分析）（反向运行同样分析）控制电路控制电路KMFFRKMRSB1KMFSB2STASB3STBKMRKMRKMF限位开关限位开关行程控制行程控制(2)-(2)-自动自动往复运动往复运动正程正程逆程逆程电电 机机工作要求：工作要求：1.能正

11、向运行也能反向运行能正向运行也能反向运行 2.到位后能自动返回到位后能自动返回电机电机STaSTbKMRSTa行程控制行程控制(2)-(2)-自动往复运动自动往复运动控制电路控制电路 限位开限位开关用复合式关用复合式开关。正向开关。正向运行停车的运行停车的同时，自动同时，自动起动反向运起动反向运行；反之亦行；反之亦然。然。STaSBRKMFKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTb关键措施关键措施FRSTb图2-9多地点与多条件控制电路a)多地点控制电路b)多条件控制电路图2-10顺序控制电路1 电机电机M1控制要求：控制要求：1.M1.M1 1 起动后，起动后，M M2 2才能起动，才能起动

12、，2.M2.M2 2 可单独停车。可单独停车。2 电机电机M2例例2：顺序控制顺序控制顺序控制电路顺序控制电路（1）：）：两电机两电机只保证起动的先只保证起动的先后顺序，没有延时要求后顺序，没有延时要求。FUKM2AB CFUM3AB CKM1M3主电路主电路控制电路控制电路FR1KM1KM2SB3SB4KM2KM1SB1SB2KM1FRFR1FR2FR2不可以不可以 !两电机各自要有独立两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头的电源；这样接，主触头（KM1）的负荷过重。的负荷过重。M3KM1FRKM2M3KM2KM1SB2KM2KM1SB3SB1主电路主电路控制电路控制电路这样实现顺序这样实

13、现顺序控制可不可以控制可不可以?FRKM1SB1SB2KTFRKM1KM2KM2KM2KT顺序控制电路顺序控制电路(2)(2)：M M1 1起动后，起动后，M M2 2延时起动。延时起动。SB2 KM1 KT KM2 延时延时 KM2 M1起动起动KT M2起动起动主电路同前主电路同前控制电路控制电路 实现实现M1M1起动后起动后M2M2延时起动的延时起动的顺序控制，顺序控制，用以下电路可不可以？用以下电路可不可以？不可以不可以！继电器、接触器的线圈有各自的额定值，继电器、接触器的线圈有各自的额定值，线圈不能串联线圈不能串联。KM1SB1SB2KTFRKM1KM2KM2KT图2-11按时间顺序

14、起动的控制电路2.1.3电动机的保护环节1.短路电流保护2.过载保护3.过电流保护4.零电压与欠电压保护5.弱磁保护1.短路电流保护(1)熔断器保护(2)断路器保护图2-12电动机常用保护环节2.2三相异步电动机的控制2.2.1电动机减压起动控制2.2.2电动机减压制动控制2.2.3双速异步电动机的高低速控制2.2.1电动机减压起动控制1.定子串接电阻减压起动2.联结减压起动图2-13定子串电阻减压起动电路KMFUQFR电机电机绕组绕组U1U2V1V2W1W2KM-YU1V1W1U2V2W2YW2V1V2U2W1U1KM-主电路主电路1:1:电机的电机的Y Y 起动起动 KM-Y闭合，闭合，电

15、机接成电机接成 Y 形；形；KM-闭合，闭合，电机接成电机接成 形。形。例例图2-14减压起动电路2.2.2电动机减压制动控制1.反接制动2.能耗制动1.反接制动1)三相感应电动机电源相序要反接。2)当电动机转速接近零时，应迅速切断三相感应电动机的三相电源，否则会出现反向起动。3)进行电源反接制动时，电动机定子电路应串入反接制动电阻，以减小反接制动电流，减小制动冲击。图2-15电动机单向运行反接制动电路2.能耗制动1)KM2常闭触点与KM1线圈回路串联，KM1常闭触点与KM2线圈回路串联。2)按钮SB1的常闭触点接入KM1线圈回路，SB1的常开触点接入KM2线圈回路，这时按钮互锁保证了KM1、

16、KM2不可能同时通电，与上面的互锁触点起到同样作用。图2-16能耗制动原理图2.2.3双速异步电动机的高低速控制1.联结2.联结图2-17双速电动机三相绕组接法图2-18双速电动机高、低速控制2.3典型电气电路分析与控制系统设计2.3.1C650型普通卧式车床电气控制2.3.2Z3040摇臂钻床电气控制2.3.3电气控制电路设计2.3.1C650型普通卧式车床电气控制1)进给电动机(简称主电动机)M1，功率为30kW，允许在空载情况下直接起动。2)冷却泵电动机M2，功率为0.15kW，用于在车削加工时，提供切削液，对零件与刀具进行冷却。3)快速移动电动机M3，功率为2.2kW，由于溜板箱连续移

17、动是短时工作，故M3只要求单向点动、短时运转，不设过载保护。4)电路还应有必要的互锁、保护及安全可靠的照明电路。1.电气原理图分析2.控制电路分析2.控制电路分析(1)主电动机M1的点动调整控制(2)主电动机M1的正、反转控制(3)主电动机M1的停车制动控制(4)冷却泵电动机M2的控制(5)刀架移动电动机M3的控制(6)辅助电路图2-19C650型卧式车床电气控制原理图2.3.2Z3040摇臂钻床电气控制1.主电路2.控制电路图2-20Z3040摇臂钻床2.控制电路(1)主轴电动机M1的控制(2)摇臂升降电动机M2的控制(3)主轴箱与立柱的夹紧与放松控制(4)照明电路(5)摇臂升降的限位保护2

18、.3.3电气控制电路设计1.控制电路力求简单、经济，提高性价比2.保证控制电路工作安全、可靠3.应尽量便操作和维修方便1)尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的电路和环节。2)合理安排电气元件及触点的位置。3)尽量缩减电器的数量，采用标准件，并尽可能选用相同型号，这样可以降低生产成本，便于厂家采购和降低备品备件的数量、种类。图2-22触点的合理安排(一)图2-24控制电路的简化a)合并开关b)合并触点2.保证控制电路工作安全、可靠1)正确连接电器线圈和触点。2)控制电路中应避免出现“寄生”电路。3)尽量避免多个电器依次动作才能接通另一个电器的控制结构，这样可以提高电路工作的可靠性，如图2-2

19、8所示。4)选择好控制电气元件的动作类型，避免“竞争冒险”现象。5)应具有完善的保护环节，包括必要的电气互锁。图2-25接触器线圈的连接a)错误连接b)正确连接图2-27“寄生”电路的处理a)错误连接b)正确连接图2-28减少通电电器的连接方法图2-29触点的“竞争冒险”图2-30自动间歇控制电路4.试设计一个工作台前进退回控制电路。(1)前进后退停止到原位；(2)工作台到达终点后停一下(延时5s)再后退；(3)工作台在前进中能立即后退到原位；(4)有终端保护。11.试设计一台异步电动机的控制电路。(1)能实现起、停的两地控制；(2)能实现点动调整；(3)能实现单方向的行程保护；(4)要有短路保护和过载保护。12.试设计一条自动运输线，有两台电动机，M1拖动运输机，M2拖动卸料机。(1)M1先起动后，M2才允许起动;(2)M2先停止，经一段时间后M1才自动停止，且M2可单独停止;(3)两台电动机均有短路保护和过载保护。13.试设计M1和M2两台电动机顺序起、停的控制电路。(1)M1起动后，M2立即自动起动；(2)M1停止后，延时一段时间，M2才自动停止；(3)M2能点动调整工作;(4)两台电动机均有短路保护和过载保护。