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1、第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步可编程序控制器应用教程（第二版）Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步第第1章章工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.1工厂常用电器工厂常用电器1.2基本控制电路基本控制电路1.3控制系统实例控制系统实例第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步本章主要内容：本章主要内容：l l核核心心是是掌掌握握继继电电器器、接接触触器器、按按钮钮开开关关等等常常规规控控
2、制制电电器器的的动动作作执执行行特特点点，由由此此对对一一般般继继电接触控制电路进行熟练分析和设计。电接触控制电路进行熟练分析和设计。l l工厂常用电器工厂常用电器l l基本控制电路基本控制电路l l控制系统实例控制系统实例返回本章首页返回本章首页第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.1工厂常用电器工厂常用电器1.1.1工厂电器基本知识工厂电器基本知识1.1.2工厂常用电器工厂常用电器1.1.3电气图形电气图形返回本章首页返回本章首页第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.1.1工厂电器基本知识工厂电器基本知识1.分类分类（1）按适用的电压范围分类）按适用的电压范围分
3、类分为低压电器和高压电器。分为低压电器和高压电器。（2）低压电器按所控制的对象分类）低压电器按所控制的对象分类根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制电器。根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制电器。（3）按所起作用分类）按所起作用分类依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器。依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器。（4）按动作性质分类）按动作性质分类依据电器的动作性质可分为自动控制电器和非自动控制电依据电器的动作性质可分为自动控制电器和非自动控制电器。器。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.1.2工厂常用电器工厂常用电器下下面面分分别别以以控控制制按按钮钮和和接接
4、触触器器为为例例介介绍绍手手动动电电器器和自动电器的结构和工作原理。和自动电器的结构和工作原理。（1）按钮）按钮按按钮钮是是手手动动控控制制电电器器的的一一种种，用用来来发发出出信信号号和和接接通通或或断断开开控控制制电电路路。图图1.1是是按按钮钮的的结结构构示示意意图图和和图图文文符符号号，图图（a）中中1、2是是动动断断（常常闭闭）触触点点，3，4是是动动合合（常常开开）触触点点，5是是复复位位弹弹簧簧，6是是按按钮帽。图（钮帽。图（b）为图文符号。）为图文符号。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步（a）结构示意（b）图文符号图图1.1按钮按钮第第1 1章章 工厂电气控制初步
5、工厂电气控制初步（2）万能转换开关）万能转换开关图图1.5是是LW6型型万万能能转转换换开开关关的的图图形形符符号号和和触触点点合合断断表表。图图形形符符号号中中有有6个个回回路路，3个个挡挡位位连连线线下下有有圆圆圈圈“o”的的，表表示示这这条条电电路路是是接接通通的的。在在触触点点合合断断表表中中用用“”表表示示被被接接通通的的电电路路，空空格格表表示示转换开关在该位置时此路是断开的。转换开关在该位置时此路是断开的。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.2万能转换开关万能转换开关触点号123456第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步2.自动控制电器自动控制电器
6、（1）接触器）接触器（2）电磁式继电器）电磁式继电器（3）时间继电器）时间继电器（4）热继电器）热继电器（5）速度继电器）速度继电器第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步（1）接触器）接触器l l结构及工作原理结构及工作原理接接触触器器是是利利用用电电磁磁吸吸力力的的原原理理工工作作的的，主主要要由由电电磁磁机机构构和和触触头头系系统统组组成成。电电磁磁机机构构通通常常包包括括吸吸引引线线圈圈、铁铁心心和和衔衔铁铁三三部部分分。图图1.2为为接接触触器器的的结结构构示示意意图图与与图图文文符符号号，（a）图图中中，1、2，3、4是是静静触触点点，5、6是是动动触触点点，7、8是是吸吸
7、引引线线圈圈，9、10分分别别是是动动、静静铁铁心心，11是是弹弹簧簧。（b）图图中中，1、2之之间间是是常常闭闭触触点点，3、4之之间间是是常常开开触触点点，7、8之间是线圈。之间是线圈。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步（a）结构示意（b）图文符号图图1.3接触器接触器第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步电磁铁特点电磁铁特点根据吸引线圈通电电流的性质分类，电磁铁分为直流电根据吸引线圈通电电流的性质分类，电磁铁分为直流电磁铁和交流电磁铁。通常采用短路环来解决交流电磁铁磁铁和交流电磁铁。通常采用短路环来解决交流电磁铁的振动问题。短路环的示意图如图的振动问题。短路环的示
8、意图如图1.3所示，其中所示，其中1为短路为短路环，环，2为铁心。短路环起到磁通分相的作用，把极面上的为铁心。短路环起到磁通分相的作用，把极面上的交变磁通分成两个交变磁通，并且使这两个磁通之间产交变磁通分成两个交变磁通，并且使这两个磁通之间产生相位差，那么它们所产生的吸力间也有一个相位差，生相位差，那么它们所产生的吸力间也有一个相位差，这样，两部分吸力就不会同时达到零值，当然合成后的这样，两部分吸力就不会同时达到零值，当然合成后的吸力就不会有零值的时刻，如果使合成后的吸力在任一吸力就不会有零值的时刻，如果使合成后的吸力在任一时刻都大于弹簧拉力，就消除了振动。时刻都大于弹簧拉力，就消除了振动。第
9、第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.4短路环短路环第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步灭弧灭弧常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和将电弧分段。常用的灭弧方法有：拉长电弧、冷却电弧和将电弧分段。对对于于电电弧弧较较弱弱的的接接触触器器，只只采采用用灭灭弧弧罩罩即即可可。电电弧弧较较强强的的接接触触器器，常常采采用用灭灭弧弧栅栅熄熄弧弧。图图1.4是是灭灭弧弧栅栅的的机机构构图图。图图中中1是是灭灭弧弧室室，2和和5分分别别为为动动、静静触触点点，3为为金金属属栅栅片片，4为为电电弧弧。灭灭弧弧栅栅是是数数片片钢钢片片制制成成的的栅栅状状装装置置，当当触触点点断断开
10、开发发生生电电弧弧时时，电电弧弧进进入入栅栅片片内内，被被分分割割为为数数段段，迅迅速速熄灭。熄灭。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.5灭弧栅灭弧栅返回本节返回本节第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步继电器继电器1）电磁式继电器。）电磁式继电器。在在控控制制系系统统中中，使使用用最最多多的的是是电电磁磁式式继继电电器器。电电磁磁式式继继电电器器的的结结构构和和工工作作原原理理与与电电磁磁式式接接触触器器相相类类似似，也也是是由由电电磁磁系系统统、触触头头系系统统和和释释放放弹弹簧簧等等组组成成的的。不不过过由由于于继继电电器器用用于于控控制制电电路路，流流过过
11、触触头头的的电电流流比比较较小小（一一般般5A以以下下），因因此此不不需需要要灭灭弧弧装装置置。常常用用的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器和电流继电器。的电磁式继电器有电压继电器、中间继电器和电流继电器。电电压压继继电电器器和和电电流流继继电电器器通通过过监监测测所所接接电电路路的的电电压压和和电电流流完完成成对对电电路路电电压压和和电电流流的的保保护护与与控控制制。其其中中过过压压（流流）继继电电器器用用于于电电路路过过电电压压（流流）保保护护；欠欠压压（流流）继继电电器器用用于电路欠电压（流）保护，零压继电器则用于电路的失压保护。于电路欠电压（流）保护，零压继电器则用于电路的失压保护。
12、中中间间继继电电器器是是一一种种传传递递中中间间信信号号的的电电磁磁式式继继电电器器，可可以以用用于于放放大大中中间间信信号号，也也可可以以将将一一个个信信号号转转换换成成多多个个信信号号从从而而增增加加触触点点的的数数目目。中中间间继继电电器器实实质质上上是是一一种种电电压压继继电电器器。它它的的特特点点是是触触头头数数量量较较多多（可可达达8对对），触触头头容容量量较较大大（5A10A），动动作作灵灵敏敏，在在电电路路中中起起增增加加触触头头数数量量和和起起中中间间放放大大作作用用。由由于于中中间间继继电电器器只只要要求求线线圈圈电电压压为为零零时时能能可靠释放，对动作参数无要求，故中间继
13、电器没有调节装置。可靠释放，对动作参数无要求，故中间继电器没有调节装置。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步2）时间继电器）时间继电器图图1.6为为空空气气阻阻尼尼式式通通电电延延时时型型时时间间继继电电器器的的结结构构示示意意图图和和图图文文符符号号。它它是是利利用用空空气气阻阻尼尼的的原原理理来来获获得得延延时时的的。主主要要由由电电磁磁系系统统、气气室室及及触触点点系系统统组成。组成。工作原理：在图工作原理：在图1.6（a）中当线圈）中当线圈11通电时，电通电时，电磁力克服弹簧磁力克服弹簧14的反作用拉力而迅速将衔铁向上的反作用拉力而迅速将衔铁向上吸合，衔铁吸合，衔铁13带动
14、杠杆带动杠杆15立即使立即使1、2常闭触点分常闭触点分断，断，3、4常开触点闭合。常开触点闭合。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步（a）结构示意（b）图文符号图图1.6空气阻尼通电延时型时间继电器空气阻尼通电延时型时间继电器第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步热热继继电电器器的的测测量量元元件件通通常常采采用用双双金金属属片片，由由两两种种具具有有不不同同线线膨膨胀胀系系数数的的金金属属碾碾压压而而成成。主主动动层层采采用用膨膨胀胀系系数数较较高高的的铁铁镍镍铬铬合合金金，被被动动层层采采用用膨膨胀胀系系数数很很小小的的铁铁镍镍合合金金。当当双双金金属属片片受受热热后
15、后将将向向被被动动层层方方向向弯弯曲曲，当当弯弯曲曲到到一一定定程程度度时时，通通过过动动作作机机构构使使触触点点动动作作。如如图图1.7所所示示，（a）图图是是热热继继电电器器的的结结构构中中感感受受部部分分的的示示意意图图，（b）图图为为图图文符号。文符号。在图在图1-7（a）中发热元件）中发热元件2通电发热后，主双金属片通电发热后，主双金属片1受热受热向左弯曲，推动导板向左弯曲，推动导板3向左推动执行机构发生一定的运动。向左推动执行机构发生一定的运动。电流越大，执行机构的运动幅度也越大。当电流大到一电流越大，执行机构的运动幅度也越大。当电流大到一定程度时，执行机构发生跃变，即触点发生动作
16、从而切定程度时，执行机构发生跃变，即触点发生动作从而切断主电路。断主电路。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步3）速度继电器）速度继电器速速度度继继电电器器用用来来感感受受转转速速。它它的的感感受受部部分分主主要要包包括括转转子子和和定定子子两两大大部部分分，执执行行机机构构是是触触头头系系统统。当当被被控控电电机机转转动动时时，带带动动继继电电器器转转子子以以同同样样速速度度旋旋转转而而产产生生电电磁磁转转矩矩，使使定定子子克克服服外外界界反反作作用用力力转转动动一一定定角角度度，转转速速越越高高角角度度越越大大。当当转转速速高高于于设设定定值值时时，速速度度继继电电器器的的触触
17、点点发发生生动动作作，当当速速度度小小于于这这一一设设定定值值时时，触触点点又又复复原原。速速度度继继电电器器常常用用于于电电机机的的降降压压起起动动和和反反接接制制动动，其其图图文文符符号号如如图图1.8所示。所示。图图1.7速度继电器图文符号速度继电器图文符号第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步4）固态继电器。）固态继电器。固态继电器（固态继电器（SSR）是采用半导体元件组装而成的一种无触点开关。）是采用半导体元件组装而成的一种无触点开关。由于没有机械部件，因此具有开关速度快、工作频率高、重量轻、由于没有机械部件，因此具有开关速度快、工作频率高、重量轻、使用寿命长、噪声低和动作
18、可靠等优点。固态继电器不仅在许多自使用寿命长、噪声低和动作可靠等优点。固态继电器不仅在许多自动化装置中代替了常规电磁式继电器，而且广泛应用于数字程控装动化装置中代替了常规电磁式继电器，而且广泛应用于数字程控装置、调温装置、数据处理系统及计算机输入置、调温装置、数据处理系统及计算机输入/输出接口等电路，尤其输出接口等电路，尤其适用于动作频繁、防爆耐潮和耐腐蚀等特殊场合。适用于动作频繁、防爆耐潮和耐腐蚀等特殊场合。固态继电器有两个输入端、两个输出端。当控制输入端无信号时，固态继电器有两个输入端、两个输出端。当控制输入端无信号时，其主电路输出呈阻断状态；当输入端施加控制信号时，主电路输出其主电路输出
19、呈阻断状态；当输入端施加控制信号时，主电路输出端呈导通状态。固态继电器中的光电器件利用信号光电耦合方式消端呈导通状态。固态继电器中的光电器件利用信号光电耦合方式消除了控制回路与负载之间的电磁关系，实现了输入与输出之间的电除了控制回路与负载之间的电磁关系，实现了输入与输出之间的电气隔离。气隔离。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步（3）位置开关）位置开关位置开关又称行程开关或限位开关，它的作用是将机械位移转变为位置开关又称行程开关或限位开关，它的作用是将机械位移转变为电信号，使电动机运行状态发生改变，从而控制机械运动或实现安电信号，使电动机运行状态发生改变，从而控制机械运动或实现安全
20、保护。位置开关包括：行程开关、限位开关、微动开关和接近开全保护。位置开关包括：行程开关、限位开关、微动开关和接近开关等。根据生产机械的行程发出命令以控制其运行方向或行程长短关等。根据生产机械的行程发出命令以控制其运行方向或行程长短的电器称为行程开关。若将行程开关安装于生产机械行程终点处，的电器称为行程开关。若将行程开关安装于生产机械行程终点处，以限制其行程，则称为限位开关或终点开关。接近开关是一种非接以限制其行程，则称为限位开关或终点开关。接近开关是一种非接触式的行程开关，通过感应头与被测物体间介质能量的变化来获取触式的行程开关，通过感应头与被测物体间介质能量的变化来获取信号，当生产机械接近它
21、到一定距离范围之内时，它就能发出信号，信号，当生产机械接近它到一定距离范围之内时，它就能发出信号，以控制生产机械的位置或进行计数。接近开关的应用已超出一般行以控制生产机械的位置或进行计数。接近开关的应用已超出一般行程控制和限位保护的范畴，可用于高速计数、测速、液面控制、检程控制和限位保护的范畴，可用于高速计数、测速、液面控制、检测金属体的存在、检测零件尺寸以及无触点按钮等场合。即使用作测金属体的存在、检测零件尺寸以及无触点按钮等场合。即使用作一般行程开关，其定位精度、操作频率、使用寿命及对恶劣环境的一般行程开关，其定位精度、操作频率、使用寿命及对恶劣环境的适应能力也比机械行程开关高。适应能力也
22、比机械行程开关高。行程开关在结构上可以分为直动式、滚动式、微动式和非接触式行程开关在结构上可以分为直动式、滚动式、微动式和非接触式4种。种。图图1.8所示为直动式形程开关的结构原理图和图文符号。（所示为直动式形程开关的结构原理图和图文符号。（a）图中，）图中，1为顶杆，为顶杆，2为弹簧，为弹簧，3为常闭触点，为常闭触点，4为触头弹簧，为触头弹簧，5为常开触点。为常开触点。（b）图中，）图中，3为常闭触点，为常闭触点，5为常开触点。为常开触点。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图1.8直动式行程开关（a）结构示意（b）图文符号第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步3.保护
23、电器保护电器保护电器包括热继电器、熔断器、电磁脱扣器等。保护电器包括热继电器、熔断器、电磁脱扣器等。热热继继电电器器是是利利用用电电流流的的热热效效应应来来切切断断电电路路的的保保护护电电器器，它它在在控控制制电电路路中中，用用作作电电动动机机的的过过载载保保护护，既既能能保保证证电电动动机机不不超超过过容容许许的的过过载载，有有可可以以最最大大限限度度地地保保证证电电动动机机的的过过载载能能力力。当当然然，首首先先要要保保证电动机的正常起动。证电动机的正常起动。返回本节返回本节第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步（a）感受部分结构示意（b）图文符号图图1.9热继电器热继电器第第1
24、 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.1.3电气图形电气图形1.文字符号文字符号2.2.端子标记端子标记3.3.电气图形电气图形第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.文字符号文字符号表表1.1字字母母符符号号含含义义第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步2.端子标记端子标记电电气气图图中中各各电电器器的的接接线线端端子子用用规规定定的的字字母母数数字字符符号号标标记记。按按国国家家标标准准GB402683电电器器接接线线端端子子的的识识别别和和用用字字母母数数字字符符号号标标志志接接线线端端子子的的通通则则规定：规定：三相交流电源的引入线用三相交流电源的引入线用
25、L1、L2、L3、N、PE标记。直流系统电源正、负极、中间线分别用标记。直流系统电源正、负极、中间线分别用L+、L与与M标记。三相动力电器的引出线分别按标记。三相动力电器的引出线分别按U、V、W顺序标记。顺序标记。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步3.电气图形电气图形常常用用的的电电气气图图有有系系统统图图、框框图图、电电路路图图、位位置置图图和接线图等。和接线图等。通通常常，系系统统图图用用于于描描述述系系统统或或成成套套装装置置，如如图图1.9所所示示。框框图图用用于于描描述述分分系系统统或或设设备备。国国家家标标准准GB6988.386电电气气制制图图系系统统图图和和框框图
26、图中中，具具体体规规定定了了绘绘制制系系统统图图和和框框图图的的方方法法，并并阐阐述述了了它的用途。它的用途。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.10系统图系统图第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步位位置置图图用用来来表表示示成成套套装装置置、设设备备中中各各个个项项目目位位置置的的一一种种图图。例例如如，图图1.10为为某某工工厂厂电电器器位位置置图图，图图中中详详细细地地绘绘制制出出了了电电气气设设备备中中每每个个电电器器元元件件的的相相对对位位置置，图图中中各各电电器器元元件件的的文文字字代代号号必必须须与与相相关关电电路路图图中中电电器元件的代号相同。器
27、元件的代号相同。图图1.11位置图位置图第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步接接线线图图是是电电气气装装备备进进行行施施工工配配线线、敷敷线线和和校校线线工工作作时时所所应应依依据据的的图图样样之之一一。它它必必须须符符合合电电器器装装备备的的电电路路图图的的要要求求，并并清清晰晰地地表表示示出出各各个个电电器器元元件件和和装装备备的的相相对对安安装装与与敷敷设设位位置置，以以及及它它们们之之间间的的电电连连接接关关系系。它它是是检检修修和和查查找找故故障障时时所所需需的的技技术术文文件件，如如图图1.11所所示示。在在国国家家标标准准GB6988.586电电气气制制图图接接线线图
28、图和和接接线线表表中中详详细细规规定定了了编制接线图的规则。编制接线图的规则。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.12接线图接线图返回本节返回本节第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.2基本控制电路基本控制电路1.2.1直接起动控制电路直接起动控制电路1.2.2降压起动降压起动1.2.3电机的制动电机的制动1.2.4电机的调速电机的调速1.2.5顺序控制顺序控制返回本章首页返回本章首页第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.2.1直接起动控制电路直接起动控制电路1.单向旋转单向旋转2.2.可逆转动可逆转动3.3.点动控制点动控制4.4.自动往返运动
29、自动往返运动第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.单向旋转单向旋转三三相相笼笼型型电电动动机机单单向向旋旋转转可可用用开开关关或或接接触触器器控控制制，图图1.13为接触器控制电路。为接触器控制电路。接接触触器器控控制制电电路路图图中中，Q为为开开关关，FU1、FU2为为主主电电路路与与控控制制电电路路的的熔熔断断器器，KM为为接接触触器器，KR为为热热继继电电器器，SB1、SB2分分别别为为起起动动按按钮钮与与停停止止按按钮钮，M为笼型感应电动机。为笼型感应电动机。图图1.13单向旋转单向旋转第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步其中的保护环节为：其中的保护环节为：1
30、）短路保护。）短路保护。2）过载保护。）过载保护。3）欠压保护。）欠压保护。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步2.可逆转动可逆转动在在实实际际生生产产中中常常需需要要运运动动部部件件实实现现正正反反两两个个方方向向的的运运动动，这这就就要要求求拖拖动动电电动动机机能能做做正正反反两两方方向向的的运运转转。从从电电机机原原理理可可知知，改改变变电电动动机机三三相相电电源源相相序序即即可可改改变变电电动动机机旋旋转转方方向向。电电动动机机的的常常用用可可逆逆旋旋转转控控制电路如图制电路如图1.14所示。所示。图图1.14可逆旋转可逆旋转第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步
31、3.点动控制点动控制生产过程中，不仅要求生产机械运动部件连续运生产过程中，不仅要求生产机械运动部件连续运动，还需要点动控制。图动，还需要点动控制。图1.15为电动机点动控制为电动机点动控制电路。图中的控制电路既可实现点动控制，又可电路。图中的控制电路既可实现点动控制，又可实现连续运转。实现连续运转。SB3为连续运转的停止按钮，为连续运转的停止按钮，SB1为连续运转起动按钮，为连续运转起动按钮，SB2为点动起动按钮。为点动起动按钮。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.15点动控制电路点动控制电路第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步4.自动往返运动自动往返运动在实际
32、生产中，常常要求生产机械的运动部件能在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自动往返。因为有行程限制，所以常用行程实现自动往返。因为有行程限制，所以常用行程开关做控制元件来控制电动机的正反转。图开关做控制元件来控制电动机的正反转。图1.16为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。图中为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。图中KM1、KM2分别为电动机正、反转接触器，分别为电动机正、反转接触器，SQ1为反向转正向行程开关，为反向转正向行程开关，SQ2为正向转反向行程为正向转反向行程开关，开关，SQ3、SQ4分别为正向、反向极限保护用分别为正向、反向极限保护用限位开关。限位开关。返回本节返回本节第
33、第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.16往返运行往返运行第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.2.2降压起动降压起动1.自耦变压器起动法自耦变压器起动法图图1.16是采用自动控制自耦变压器降压起动的控是采用自动控制自耦变压器降压起动的控制电路。是由交流接触器、热继电器、时间继电制电路。是由交流接触器、热继电器、时间继电器、按钮和自耦变压器等元件组成。图中器、按钮和自耦变压器等元件组成。图中KM1为为正常运转接触器，正常运转接触器，KM2为降压起动接触器，为降压起动接触器，KA为起动中间继电器，为起动中间继电器，KT为降压起动时间继电器。为降压起动时间继电器。第第
34、1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.17自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步2.Y-D起动法起动法凡凡是是正正常常运运行行时时三三相相定定子子绕绕组组接接成成三三角角形形运运转转的的三三相相笼笼型型感感应应电电动动机机，都都可可采采用用Y-D降降压压起起动动。起起动动时时，定定子子绕绕组组先先接接成成Y联联结结，接接入入三三相相交交流流电电源源，起起动动电电流流下下降降到到全全压压起起动动时时的的1/3，对对于于Y系系列列电电动动机机直直接接起起动动时时起起动动电电流流为为额额定定电电流流IN的的5.57倍倍。当当转转速速接接近近
35、额额定定转转速速时时，将将电电动动机机定定子子绕绕组组改改成成D联联结结，电电动动机机进进入入正正常常运运行行。这这种种方方法法简简便便、经经济济，可可用用在在操操作作较较频频繁繁的的场场合合，但但其其起起动动转转矩矩只只有有全全压压起起动动时时的的1/3，Y系系列列电电动动机机起起动动转转矩矩为为额额定定转转矩矩的的1.42.2倍倍。图图1.18为为用用于于13kW以以上上电电动动机机的的起起动动电路，由三个接触器和一个时间继电器构成。电路，由三个接触器和一个时间继电器构成。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.18Y-D起动起动返回本节返回本节第第1 1章章 工厂电气控制
36、初步工厂电气控制初步1.2.3电机的制动电机的制动图图1.22为电动机单向旋转电机反接制动控制电路。为电动机单向旋转电机反接制动控制电路。当电动机转速接近零时应迅速切断三相电源，否当电动机转速接近零时应迅速切断三相电源，否则电动机将反向起动。为此采用速度继电器来检则电动机将反向起动。为此采用速度继电器来检测电动机的转速变化，并将速度继电器调整在测电动机的转速变化，并将速度继电器调整在n130r/min时触点动作，而当时触点动作，而当n100r/min时，触时，触点复原。图点复原。图1.19中，中，KM1为反接制动接触器，为反接制动接触器，KM2为电动机单向旋转接触器，为电动机单向旋转接触器，K
37、V为速度继电为速度继电器，器，R为反接制动电阻。为反接制动电阻。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.19反接制动反接制动返回本节返回本节第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.2.4电机的调速电机的调速图图1.20是是D-YY反转向方案变极调速电动机接线方法及控反转向方案变极调速电动机接线方法及控制电路。它是通过改变定子绕组的半相绕组电流方向来制电路。它是通过改变定子绕组的半相绕组电流方向来实现变极的。将三相绕组的首尾端依次相接，构成一个实现变极的。将三相绕组的首尾端依次相接，构成一个封闭三角形，从首端引出线接电源，中间抽头悬空着，封闭三角形，从首端引出线接电源
38、，中间抽头悬空着，构成构成D联结。若将三个首尾端相接构成一个中性点联结。若将三个首尾端相接构成一个中性点N，而，而将各绕组中间抽头接电源，构成将各绕组中间抽头接电源，构成YY联结。使每相的两个联结。使每相的两个半相绕组并联，从而使其中一个半相绕组电流方向反了，半相绕组并联，从而使其中一个半相绕组电流方向反了，于是电动机极对数减小一半，即于是电动机极对数减小一半，即pD=2pYY。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.20电机变极调速电机变极调速(a)返回本节返回本节（a）电机接线方法）电机接线方法第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步（b）控制电路图图1.20电机变
39、极调速电机变极调速(b)第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.2.5顺序控制顺序控制顺顺序序控控制制是是指指以以预预先先规规定定好好的的时时间间或或条条件件为为依依据据，按按预预先先规规定定好好的的动动作作次次序序，对对控控制制过过程程各各阶阶段段顺顺序序地地进进行行自自动动控控制制。图图1.21是是顺顺序序控控制制原原理理图图，其其中中G1G4分分别别表表示示第第一一至至第第四四程程序序的的执执行行电电路路，可可根根据据每每一一程程序序的的具具体体要要求求设设计计，K1K4分分别别表表示示G1G4程程序序执执行行完完成成时时发发出出的的控控制制信信号，号，SB5、SB6分别为起
40、动和停止按钮。分别为起动和停止按钮。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.21顺序控制原理图顺序控制原理图返回本节返回本节第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.3数学辅助分析法数学辅助分析法1.用继电接触控制线路表示逻辑代数的基用继电接触控制线路表示逻辑代数的基本运算本运算2.逻辑函数与继电接触控制线路图逻辑函数与继电接触控制线路图第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.用继电接触控制线路表示逻辑代数的基本运算用继电接触控制线路表示逻辑代数的基本运算（1）“与与”运算（逻辑乘）运算（逻辑乘）逻辑代数中运算符号逻辑代数中运算符号“”或或“”读作读作“与
41、与”。“与与”运算的真值表如表运算的真值表如表1.2所示。所示。表表1.2与运算与运算第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步实实现现逻逻辑辑乘乘的的器器件件叫叫做做“与与”门门，它它的的逻逻辑辑符符号号如如图图1.22（a）所所示示，图图1.22（b）显显示示出出了了继继电电控控制制线线路路中中“与与”运运算算的的实实例例，它它表表示示触触点点的的串串联联。若若规规定定触触点点接接通通为为“1”，断断开开为为“0”，线线圈圈通通电电为为“1”，断断电电为为“0”，则则可可以以写写出出KMKA1KA2，只只有有触触点点KA1、KA2均均接接通通，接接触器线圈触器线圈KM能通电。能通电。
42、第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步（a）逻辑符号）逻辑符号（b）控制线路实例）控制线路实例图图1.22逻辑逻辑“与与”第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步（2）“或或”运算（逻辑加）运算（逻辑加）逻辑代数中运算符号逻辑代数中运算符号“+”读作读作“或或”。“或或”运算的真运算的真值表如表值表如表1.3所示。所示。表表1.3或运算或运算第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步实实现现逻逻辑辑乘乘的的器器件件叫叫做做“或或”门门，它它的的逻逻辑辑符符号号如如图图1.23（a）所所示示，图图1.23（b）显显示示出出了了继继电电控控制制线线路路中中“或或”运运算算的
43、的实实例例，它它表表示示触触点点的的并并联联，可可写写成成KMKA1+KA2，当当触触点点KA1或或KA2接接通通，或或者者KA1和和KA2多接通时，接触器线圈都可通电。多接通时，接触器线圈都可通电。图图1.23逻辑逻辑“或或”（a）逻辑符号）逻辑符号（b）控制线路实例）控制线路实例第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步（3）“非非”运算（逻辑非）运算（逻辑非）逻逻辑辑代代数数中中“非非”运运算算的的符符号号用用变变量量上上面面的的短短横横线线表表示示，读读作作“非非”。“非非”运运算算的的真真值值表表如如表表1.4所所示示。它它表表示示了了事事物物相相互互矛矛盾盾的的两两个个对对立
44、立面面之之间间的的关关系系。这这种种规规律律的的因果规律称为因果规律称为“非非”逻辑关系。逻辑关系。表表1.4 非运算非运算第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步实实现现逻逻辑辑“非非”的的器器件件叫叫做做“非非”门门，它它的的逻逻辑辑符符号号如如图图1.24（a）所所示示，图图1.24（b）示示出出了了继继电电控控制制线线路路中中“非非”运运算算的的实实例例，通通常常称称KA为为原原变变量量，为为反反变变量量，它它们们是是一一个个变变量量的的两两种种形形式式，如如同同一一个个继继电电器器的的一一对对常常开开、常常闭闭触触点点，在在向向各各自自相相补补的的状状态态切切换换时时同同步步
45、动动作作。图图（b）中中，触触点点KA的的取取值值与与线线圈圈KM的的取取值值相相同同，而而KM1与与继继电电器器的的常常闭闭触触点点的的取取值值相相同同，所所以以，故故实实现现了了非非运运算。算。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步（a）逻辑符号（b）控制线路实例图图1.24逻辑逻辑“非非”第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步2.逻辑函数与继电接触控制线路图逻辑函数与继电接触控制线路图（1）逻辑函数）逻辑函数（2）逻辑图和继电接触控制线路图）逻辑图和继电接触控制线路图由继电接触控制线路图写出逻辑函数由继电接触控制线路图写出逻辑函数由逻辑函数画出继电接触控制线路由逻辑函
46、数画出继电接触控制线路第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.25（a）为为一一个个最最简简单单的的起起-保保-停停线线路路，接接触触器器线线圈圈是是串串接接在在由由触触点点构构成成的的网网络络上上，然然后后与与电电源源相相接接，是是一一个串联电路。它的逻辑函数是：个串联电路。它的逻辑函数是：图图1.25（b）为图（）为图（a）的反演电路，实现的逻辑功能完全）的反演电路，实现的逻辑功能完全相同，接触器线圈与触点网络并联，所以图（相同，接触器线圈与触点网络并联，所以图（b）是并联）是并联电路。图中所接的电阻电路。图中所接的电阻R是限流电阻，防止电源短路。原是限流电阻，防止电源短路
47、。原理是通过开关网络使线圈的两端短接（线圈不通电）或理是通过开关网络使线圈的两端短接（线圈不通电）或不予短接（线圈通电），来控制线圈。所以串联电路是不予短接（线圈通电），来控制线圈。所以串联电路是直接控制原理，并联电路是旁路控制原理。直接控制原理，并联电路是旁路控制原理。第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步图图1.25串联和并联继电接触控制线路串联和并联继电接触控制线路返回本节返回本节（a）（b）第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.4控制系统实例控制系统实例1.4.1主轴和进给电动机的控制主轴和进给电动机的控制1.4.2快速移动快速移动1.4.3工作台或主轴箱与主轴
48、机动进给联锁工作台或主轴箱与主轴机动进给联锁返回本章首页返回本章首页第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步下面以镗下面以镗床为例，床为例，分析其控分析其控制线路的制线路的应用和控应用和控制系统的制系统的组成。图组成。图1.26为镗为镗床电气控床电气控制原理图。制原理图。图图1.26T68镗镗床床控控制制原原理理图图第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.4.1主轴和进给电动机的控制主轴和进给电动机的控制1.M1电动机的正反转控制电动机的正反转控制2.高速与低速的转换高速与低速的转换3.3M1电动机的停车制动电动机的停车制动4.4点动控制点动控制5.5主轴及进给变速控制主轴
49、及进给变速控制6.（1）停车变速）停车变速7.（2）运行中变速）运行中变速返回本节返回本节第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.4.2快速移动快速移动主主轴轴、工工作作台台和和主主轴轴箱箱的的快快速速移移动动，由由快快速速手手柄柄并并联联动动行行程程开开关关SQ9、SQ10，控控制制接接触触器器KM6、KM7，从从而而控控制制M2快快速速移移动动电电动动机机来来实实现现的的。快快速速手手柄柄扳扳到到中中间间位位置置，SQ9、SQ10不不被被压压下下，M2电电动动机机停停止止转转动动；扳扳到到正正向向位位置置，SQ10接接通通，SQ9断断开开，KM6通通电电，M2电电动动机机正正转
50、转；扳扳到到反反向向位位置置，SQ9接接通通，SQ10断断开开，KM7通通电电，M2电动机反转。电动机反转。返回本节返回本节第第1 1章章 工厂电气控制初步工厂电气控制初步1.4.3工作台或主轴箱与主轴机动进给联锁工作台或主轴箱与主轴机动进给联锁为为防防止止主主轴轴箱箱或或工工作作台台机机动动进进给给时时出出现现将将花花盘盘刀刀架架或或主主轴轴扳扳到到机机动动进进给给的的误误操操作作，一一般般都都安安装装一一个个行行程程开开关关SQ5以以便便与与主主轴轴箱箱和和工工作作台台操操纵纵手手柄柄有有机机械械联联动动，另另外外在在主主轴轴箱箱上上再再设设置置一一个个行行程程开开关关SQ6以以便便与与主