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《电气控制技术》课程综述班级：14级自动化1班姓名：王宪孺学号：1405031011日期：2016年12月20日2一、课程学习的目的与意义本课程是一门传授工厂电气控制相关理论和技能知识的专业课。本课程采用工厂电气控制中的各种典型实例，讲解相关的电压电器、基本控制线路知识、电气控制设计方法，来对工厂电气控制进行深入细致的讲解，内容涉及各类低压电器结构、工作原理、在控制线路中的使用和常用电机控制线路和车床控制线路实训操作。通过本课程的学习，我们能够独立完成中等复杂程度控制电路安装、调试、维护和设计，具备高素质劳动者和中初级专门人才所必需的低压控制电器应用，机床控制电路基本知识和基本技能，培养工程意识，激发创新思维，为毕业后尽快适应岗位需求奠定基础。二、主要内容1、常用低压控制器1）、接触器接触器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。2）、继电器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。32、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。继电器的种类有许多，分别为：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。4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。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。温度继电器：当外界温度达到给定值时而动作的继电器。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5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。2、机床的自动控制一、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。6图2.14是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。二、行程开关控制的正、反转电路图2.16为行程开关控制的正反转电路，它与按钮控制直接正反转电路相似，只是增加了行程开关的复合触头SQ1及SQ2。它们适用于龙门刨床、铣床、导轨磨床等工作部件往复运动的场合。这种利用运动部件的行程来实现控制的称为按行程原则的自动控制或称为行程控制。工作原理：按下正向启动按钮SB2，接触器KM1得电并自锁，电动机正转使工作台前进。当运行到SQ2位置时，撞块压下SQ2，SQ2动断触点使KM1断电，SQ2的动合触点使KM2得电动作并自保，电动机反转使工作台后退。当撞块又压下SQ1时，KM2断电，KM1得电，电动机又重复正转。图中行程开关SQ3、SQ4是用作极限位置保护的。当KM1得电，电机正转，运动部件压下行程开关SQ2时，应该使KM1失电，而接通KM2，使电机反转。但若SQ2失灵，运动部件继续前行会引起严重事故。若在行程极限位置设置SQ4（SQ3装在另一极端位置），则当运动部件压下SQ4后，KM1失电而使电机停止。这种限位保护的行程开关在行程控制电路中必须设置。7工作台自动往返运动的示意图电路工作过程分析如下：起动时，按下正转起动按钮SB2，KM1线圈得电并自锁，电动机正转运行并带动机床运动部件左移，当运动部件上的撞块1碰撞到行程开关SQ1时，将SQ1压下，使其动断触点断开，切断了正转接触器KM1线圈回路；同时SQ1的动合触点闭合，接通了反转接触器KM2线圈回路，使KM2线圈得电自锁，电动机由正向旋转变为反转，带动运动部件向右运动，当运动部件上的撞块2碰撞到行程开关SQ2时，SQ2动作，使电动机由反转又转入正转运行，如此往返运动。从而实现运动部件的自动循环控制。若起动时工作台在左端，应按下SB3进行起动。继电器与接触器在机床中是被广泛使用的，他们的配合实现了机床的许多自动化控制，同时也是保障了机场安全生产，节约人力和成本，加快工作效率。使的机械制造业有了更高的发展。8三、可编程序控制器及其应1、PLC的介绍可编程控制器，简称PLC（ProgrammablelogicController）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。1）PLC的特点:1）可靠性高，抗干扰能力强配套齐全，功能完善;2）适用性强易学易用，深受工程技术人员欢迎;3）体积小，重量轻，能耗低;4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造.2）PLC的应用领域:9目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类:1)开关量的逻辑控制;2)模拟量控制;3)运动控制;4)过程控制;5)数据处理;6)通信及联网.PLC在现在的工业中有很重要的地位，初始的PLC作为辅助设备安装在机械设备中，随着科技的发展，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。此时的PLC为微机技术与继电器常规控制概念相结合的产物，PLC已经进入了成熟的发展阶段。在不远的未来PLC还将有更大的发展，不论从各方面看PLC的发展将不断地完善，伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。2、PLC的应用PLC在数控机床中的应用形式：数控机床中所用的PLC可分为两类：一类是专为实现数控机床顺序控制而设计制造的内装型PLC(built-inType)，另一类是那些输入输出技术规范，输入输出点数、程序存储容量以及运算和控制功能等均能满足数控机床控制要求的独立型PLC(Stand-aloneType)。“内装型”PLC（或称“内含型”PLC、“集成式”PLC）从属于CNC装置，PLC与NC间的信号传送在CNC装置内部即可实现。PLC与MT间则通过CNC输入／输出接口电路实现信号传送10“独立型”PLC又称“通用型”PLC。独立型PLC是独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务的装置。采用独立型PLC的数控机床系统框图如图在数控机床中，PLC是数控机床的大脑，何时进刀，何时退刀，刀量多少，工件的加工流程及所有要控制的操作都要由PLC发出指令，机床的限位开关等机械控制部分以及液压控制部分也会应用到PLC。通过计算机与PLC的组合，实现对刀架换刀的准确控制。2、PLC在数控机床中的工作流程11PLC在数控机床中的工作流程，和通常的PLC工作流程基本上是一致的，分为以下几个步骤：（1）、输入采样：输入采样，就是PLC以顺序扫描的方式读入所有输入端口的信号状态，并将此状态，读入到输入映象寄存器中。当然，在程序运行周期中这些信号状态是不会变化的，除非一个新的扫描周期的到来，并且原来端口信号状态已经改变，读到输入映象寄存器的信号状态才会发生变化。（2）、程序执行：程序执行阶段系统会对程序进行特定顺序的扫描，并且同时读入输入映像寄存区、输出映像寄存区的读取相关数据，在进行相关运算后，将运算结果存入输出映像寄存区供输出和下次运行使用。（3）、出刷新阶段：在所