1、第8章 電動機的自動控制基礎8.1 控制電器的結(jié)構(gòu)原理和功能 8.2 電動機的基本保護環(huán)節(jié) 8.3 控制電路的基本控制環(huán)節(jié) 8.4 可編程序控制器及應用 內(nèi)容簡介本章首先介紹常用的控制電器如繼電器、接觸器等，講述組成電器控制線路的基本規(guī)則；之后，分析可編程控制器的工作原理。 電器是一種能根據(jù)外界的信號（機械力、電動力和其它物理量），自動或手動接通和斷開電路，從而斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)或狀態(tài)，實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測和調(diào)節(jié)用的電氣元件或設備。什么是電器低壓電器：常指用于交流額定電壓1200v、直流額定電壓1500v及以下的電路中的電器產(chǎn)品8.1 控制電器的結(jié)構(gòu)原理和功能 時

2、間繼電器熱繼電器按鈕熔斷器限位開關(guān)接觸器組合按鈕中間繼電器8.1.1 接觸器動作過程線圈通電銜鐵被吸合觸頭閉合電機接通電源線圈鐵芯銜鐵主觸頭彈簧輔助觸頭M3電機當吸引線圈通電后，產(chǎn)生的電磁吸力將銜鐵吸合，帶動觸頭工作。當線圈斷電或電流小到一定程度時，由反力彈簧作用使銜鐵釋放。 1鐵芯 2線圈 3銜鐵 4靜觸點 5動觸點 6觸點彈簧7釋放彈簧 電磁式電器工作原理示意圖 （a）線圈通以直流電的電磁機構(gòu)I與無關(guān)b）線圈通以交流電接觸器有關(guān)符號：接觸器線圈接觸器主觸頭用于主電路 （流過的電流大，需加滅弧裝置）常開常閉接觸器輔助觸頭用于控制電路 （流過的電流小，無需加滅弧裝置）接觸器控制對象：電動機及其

3、它電力負載接觸器指標：額定工作電壓、電流、觸點數(shù)目等。2) 接觸器的主要技術(shù)參數(shù)（1）線圈額定電壓：指接觸器吸合線圈的額定工作電壓。（2）額定電流：指主觸頭的額定工作電流。（3）動作值：指接觸器的吸合線圈電壓和釋放電壓。8.1.2 主令電器 主令電器是切換控制線路的單極或多極電器，其觸頭容量小，不能切換主電路。主令電器主要包括按鈕、行程開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器等。 1) 按鈕開關(guān) 按鈕開關(guān)通常用來接通或斷開控制電路，從而控制電動機或其他電氣設備的運行。 2) 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)(多路多極開關(guān)) 轉(zhuǎn)換開關(guān)有自復位式和定位式兩種操作方式。自復位式轉(zhuǎn)換開關(guān)當人手離開操作手柄時能自動回復到原始位置；定

4、位式轉(zhuǎn)換開關(guān)則每隔30或45有一個定位。 3) 行程開關(guān) 行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是利用機械運動部件的碰撞或接近來控制其觸頭動作的開關(guān)電器。常用型式有按鈕式和轉(zhuǎn)臂式兩種主令控制器是一種多位置多回路的控制開關(guān)，適合于頻繁操作并要求有多種控制狀態(tài)的場合，例如起貨機、錨機的控制等。 4) 主令控制器低壓熔斷器是低壓配電系統(tǒng)中起安全保護作用的一種電器，廣泛應用于電網(wǎng)保護和用電設備保護。主要作短路保護，有時也可起過載保護作用。船上常用的有管式和螺旋式 。8.1.3 熔斷器螺旋式熔斷器瓷插式熔斷器熔斷器按結(jié)構(gòu)可分為：開啟式、半封閉式和封閉式三種。封閉式熔斷器又分為無填料管式、有填料管式和有填料螺旋式等。（a

5、）管式熔斷器（b）螺旋式熔斷器（c）保護特性（d）電路符號 1 熔斷器的結(jié)構(gòu)和特征 （1）插入式熔斷器（2）螺旋式熔斷器（3）有填料封閉管式快速熔斷器 2熔斷器的選用（1）電燈支路：熔體額定電流支路上所有電燈的工作電流之和。（2）單臺直接起動電動機：熔體額定電流（15 25）電動機額定電流（3）配電變壓器低壓側(cè)：熔體額定電流（112） 變壓器低壓側(cè)額定電流熔體額定電流 的選擇：頻繁起動的電機2. 電動機主回路（稍大）1. 平穩(wěn)負載 （如電燈、電爐）電路符號FU安秒特性tIF幾臺電動機共電路=（1.52.5)In(最大的電動機) +In(其余電動機)3熔斷器使用時的注意事項 （1）根據(jù)各種電器設

6、備用電情況（電壓等級、電流等級、負載變化情況等），在更換熔體時，應按規(guī)定換上相同型號、材料、尺寸、電流等級的熔體。 （2）按線路電壓等級選用相應電壓等級的熔斷器，通常熔斷器額定電壓不應低于線路額定電壓。 （3）根據(jù)配電系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的最大短路電流，選擇具有相應分斷能力的熔斷器。 （4）在電路中，各級熔斷器應相應配合，通常要求前一級熔體比后一級熔體的額定電流大23倍，以免發(fā)生越級動作而擴大停電范圍。（5）不能隨便改變?nèi)蹟嗥鞯墓ぷ鞣绞?，在熔體熔斷后，應根據(jù)熔斷管端頭上所標明的規(guī)格，換上相應的新熔斷管。不能用一根熔絲搭在熔管的兩端，裝入熔斷器內(nèi)繼續(xù)使用。（6）作為電動機保護的熔斷器，應按要求選擇熔絲

7、，而熔斷器只能作電動機主回路的短路保護，不能作過載保護。（7）在下列線路中，不允許接入熔斷器 接地線路中。 三相四線制的中性線路中。 直流電動機的勵磁回路。 三、接觸器 接觸器是利用電磁吸力原理用于頻繁地接通和切斷大電流電路(即主電路)的開關(guān)電器。接觸器按控制電流的種類可分為：交流接觸器和直流接觸器，兩類接觸器在觸頭系統(tǒng)、電磁機構(gòu)、滅弧裝置等方面均有所不同 。按操作方式分有：電磁接觸器、氣動接觸器和電磁氣動接觸器； 按滅弧介質(zhì)分有： 空氣電磁式接觸器、油浸式接觸器和真空接觸器等； 按主觸頭控制的電路種類分有： 交流接觸器、直流接觸器 、切換電容接觸器等 ；按電磁機構(gòu)的勵磁方式分有： 直流勵磁操

8、作與交流勵磁操作兩種 。1交流接觸器 圖8-6是交流接觸器的結(jié)構(gòu)圖和原理圖。它主要是由電磁鐵和觸點組兩部分組成。 （a）結(jié)構(gòu)圖 （b）原理圖 圖8-6 交流接觸器 按狀態(tài)的不同，接觸器的觸點分為動合（常開）觸點和動斷（常閉）觸點兩種。接觸器在線圈未通電時的狀態(tài)稱為釋放狀態(tài)；線圈通電、鐵心吸合時的狀態(tài)稱為吸合狀態(tài)。接觸器處于釋放狀態(tài)時斷開、而處于吸合狀態(tài)時閉合的觸點稱為動合觸點；反之稱為動斷觸點。 輔助觸點既有動合觸點，也有動斷觸點，通常接在由按鈕和接觸器線圈組成的控制電路中，以實現(xiàn)某些功能，這部分電路又稱輔助電路。圖8-7 接觸器點動控制電路圖8-8 接觸器連續(xù)運行控制電路2直流接觸器 直流接

9、觸器由操作電磁系統(tǒng)、觸點滅弧系統(tǒng)、輔助觸點及底板等部分組成。當接通操作線圈的操作電源時，電磁系統(tǒng)就產(chǎn)生電磁吸力，帶動可動部分，使接觸器觸點閉合；當操作線圈斷電時，電磁吸力消失， 在觸點壓力和反力彈簧的帶動下，使觸點斷開。交直流接觸器在電磁機構(gòu)有很大的區(qū)別，交流接觸器的線圈鐵芯和銜鐵由硅鋼片疊成，以便減少鐵損，而直流接觸器的鐵心和銜鐵可用整塊鋼。交流接觸器的吸引線圈因具有較大的交流阻抗，故線圈匝數(shù)比較少，且采用較粗的漆包銅線繞制。相比之下，直流接觸器的線圈匝數(shù)較多，繞制的漆包線較細。圖8-9 短路環(huán)為了消除交流接觸器工作時的振動和噪聲，交流接觸器的電磁鐵心上必須裝有短路環(huán)，其原理參見關(guān)于交流電磁

10、鐵的介紹，圖8-9所示為交流接觸器上短路環(huán)的示意圖。四、繼電器 繼電器是根據(jù)電量(如電流、電壓)或非電量(如時間、溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等)的變化而通斷控制線路的電器，常用于信號傳遞和多個電路的擴展控制。 其結(jié)構(gòu)和動作原理與電磁式接觸器相似，與接觸器不同的地方是繼電器無主、輔觸頭之分，動作靈敏。它也有交流和直流之分。分類：過電壓、欠電壓、零電壓繼電器。1電磁式繼電器（1）電壓繼電器：其電壓線圈匝數(shù)多、線徑細，并聯(lián)于電路中。正常電壓時，銜鐵被吸合。當電壓低于某一整定值或為零時，銜鐵被釋放。（2）電流繼電器：其電流線圈匝數(shù)少、線徑粗，串聯(lián)于電路中。當電流達到某一整定值時，銜鐵被吸合或釋放。（3）中間繼電

11、器：是將一個輸入信號變?yōu)橐粋€或多個輸出信號的繼電器。其作用是增加觸頭數(shù)量以擴大控制范圍；具有以弱控強的開關(guān)信號“放大”能力。在較復雜的電路中用作程序控制元件。 2. 時間繼電器類型：電子式阻容式電磁式（空氣式）電動式機械式數(shù)字式（1）空氣阻尼式時間繼電器的工作原理空氣阻尼式時間繼電器主要由電磁機構(gòu)、工作觸頭(微動開關(guān))、氣室及傳動機構(gòu)等組成,它有通電延時與斷電延時兩種。 延時時間的長短與氣室的進氣量有關(guān)，調(diào)節(jié)螺釘可整定延時時間，調(diào)節(jié)范圍在0.4180s之間。 常開觸頭延時閉合 常閉觸頭延時打開 線圈銜鐵常閉觸頭常開觸頭線圈通電 銜鐵吸合（向下） 連桿動作 觸頭動作動作過程鐵心出氣孔進氣孔橡皮膜

12、傘形活塞 杠桿斷 電 式常閉斷電后延時閉合常開斷電后延時斷開通 電 式瞬時動作延時動作常閉觸點常開觸點常開通電后延時閉合常閉通電后延時斷開（2）半導體時間繼電器 C1、C2為濾波電容,當電源變壓器接上電源，正、負半波由二個二次繞組分別向電容C4充電， A點電位按指數(shù)規(guī)律上升。原始狀態(tài)VT1管導通、VT2管截止。+_附加電源的目的，提高線性度和增加延時時間。+_+AKAT1T2RCtuUCt1t2（2）半導體時間繼電器 當A點電位高于B點電位，VT1管截止、VT2管導通，VT2管集電極電流通過高靈敏繼電器KA的線圈，右側(cè)繼電器KA的觸點輸出信號，同時KA的常閉觸點斷開充電電路，KA的常開觸點閉合

13、使電容放電，為下次工作做好準備。 +_（2）半導體時間繼電器 調(diào)節(jié)電位器RW1的數(shù)值，就可以改變延時的大小，延時可達0.2s300s。 +_3 熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應而動作的電器。熱繼電器脫扣后，經(jīng)過一段時間冷卻可自動或手動復位，圖示的結(jié)構(gòu)只能手動復位。熱繼電器也是反時限特性。發(fā)熱元件雙金屬片復位按鈕它主要作用是對電動機實現(xiàn)過載保護。整定電流與電動機的額定電流基本上一致 ?？郯謇蛇B板常閉觸頭熱繼電器的符號發(fā)熱元件KH常閉觸頭KH（a）外形圖 （b）原理圖 圖8-10 熱繼電器感應式 4 速度繼電器按轉(zhuǎn)速大小傳遞信號的繼電器。按結(jié)構(gòu)的不同分為感應式、離心式等。圓環(huán)的轉(zhuǎn)動力矩很小，當

14、轉(zhuǎn)速降到100rmin時，觸頭在彈簧反力作用下恢復原位。 轉(zhuǎn)軸永久磁鐵圓環(huán)鼠籠繞組擺槌彈簧觸頭觸頭定子-由硅鋼片迭成籠型空心圓環(huán)套在轉(zhuǎn)子上，裝有鼠籠型短路繞組。轉(zhuǎn)子-圓柱形永久磁鐵，與電動機同軸連接。8.1.5 電磁制動器 電動機的機械制動采用電磁制動器來實現(xiàn)的，常見的有圓盤式和抱閘式兩種。1) 圓盤式電磁制動器 當電動機運轉(zhuǎn)時，電磁剎車線圈通電產(chǎn)生吸力，將靜摩擦片(即電磁鐵的銜鐵)吸住，而與動摩擦片相脫開，使電動機可自由旋轉(zhuǎn)。停車時，剎車線圈失電，靜摩擦片被反作用彈簧緊壓到安裝在電動機軸上的動摩擦片上，產(chǎn)生摩擦力矩，迫使電動機停轉(zhuǎn)。 調(diào)整制動器外殼上的螺栓，用于改變反作用彈簧制動力矩，但必須

15、注意所有螺栓要均勻調(diào)節(jié)，否則會造成摩擦片歪斜、氣隙不均勻，出現(xiàn)噪聲和振動。圓盤式電磁制動器工作時靜、動摩擦片之間的間隙通常在2至6mm之間，間隙過小，容易造成松閘時靜、動摩擦片之間的擦碰；間隙過大，則在制動時產(chǎn)生較大機械碰撞。2) 抱閘式電磁制動器 抱閘式電磁制動器又叫電磁抱閘，其制動原理與圓盤式電磁制動器相仿。它由制動電磁鐵和制動閘瓦制成。當制動電磁鐵線圈通電后，產(chǎn)生吸力，使抱閘閘瓦松開，電動機便能自由轉(zhuǎn)動；當線圈斷電時，閘瓦在彈簧力作用下，將電動機閘輪剎住，使電動機迅速停轉(zhuǎn)。 8.2 電動機的基本保護環(huán)節(jié) 對電動機控制而言，須具備四種基本保護：短路電流保護，過載保護(或過電流保護)，欠電壓

16、保護(包括零電壓保護)以及對三相交流電動機缺相保護等。 一、短路保護 電流不經(jīng)負載而直接形成回路稱短路。常用的短路保護措施有：在電路中裝設自動空氣斷路 器（又稱自動空氣開關(guān)）、熔斷器（俗稱保險絲）等。熔斷器串聯(lián)在電源和用電電路之間，如圖8-13中的 FU1。當流過的電流超過其允許值時，熔體自動熔 斷，從而切斷故障電路。當流過熔斷器的電流小于其額 定電流時，熔斷器可長期工作而不熔斷。當流過的電流 超過其額定電流時，并不是立即熔斷，而是要經(jīng)過一定 的時間使熔體的溫度達到熔點后才會熔斷。 二、過載保護 對于大多數(shù)電氣設備來說，當電流超過其額定值（即過載）時，并不一定會立即損壞，但長時間的或嚴重的過載

17、是不能允許的。故在電路中常裝設過載保護，以防被保護電器因過載而損壞。過載保護的原理是：當被保護電器出現(xiàn)長時間過載或超強度過載時，利用過載時出現(xiàn)的熱效應、電磁效應等使過載保護電器動作，使被保護設備脫離電源。 用于過載保護的電器：熱繼電器、過電流繼電器、自動空氣開關(guān)。三、失壓（欠壓）保護 失壓(零壓)（欠壓）保護是依據(jù)接觸器本身的電磁機構(gòu)和起動按鈕來實現(xiàn)的。當電源電壓由于某種原因消失時，電動機會自動停車。當電源電壓恢復時，電動機不會自動起動，只有在操作人員按下起動按鈕后，電動機才可起動，這種保護稱為失壓保護。當電源電壓過分降低（欠壓）時，電動機為了維護電磁轉(zhuǎn)矩滿足負載轉(zhuǎn)矩的需要，其電流必將增加，使

18、電動機可能過載甚至燒毀。而此時由于電源電壓過分降低，接觸器反力彈簧的作用力大于電磁吸力時銜鐵將釋放，主觸頭斷開，使電動機脫離電源，實現(xiàn)欠壓保護。用作零電壓和欠電壓保護的繼電器或接觸器，必須具備高返回系數(shù)，吸引線圈的吸合電壓Ux，一般整定在0.80.85額定電壓之間，釋放電壓Uf整定在0.50.7額定電壓之間。四、缺相保護 三相交流異步電動機運行時，任一相斷線(或失電)，會造成單相運行，此時電動機為了得到同樣的電磁轉(zhuǎn)矩，定子電流將大大超過其額定電流，導致電機發(fā)熱燒壞，缺相運行的電機，還伴隨著劇烈的電振動和機械振動。一般熱繼電器的發(fā)熱元件串接在三相主電路的任意兩相之中，在任一相發(fā)生斷路（缺相）故障

19、時，必然導致另兩相電流的大幅度增加。8.3 控制電路的基本控制環(huán)節(jié) 一、電氣控制系統(tǒng)原理電路圖和安裝接線圖 在電氣控制系統(tǒng)中，各種電機、電器等元件是按照生產(chǎn)工藝的要求，按照一定的規(guī)律，由導線等聯(lián)成電氣線路，而表示電氣電路圖的方法有兩種，即原理圖和安裝接線圖。 原理圖是用來說明電氣控制系統(tǒng)工作原理的電氣電路圖，繪制原理圖的出發(fā)點是便于閱讀，下面列出繪制原理圖的幾項原則：（1）所有電機、電器等元件都應采用統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號來表示。 （2）原理圖一般分主電路和輔助電路兩大部分。 （3）在原理圖中，同一電器的不同部分（如線圈、觸點）分散在圖內(nèi)不同的部位，為易于識別，規(guī)定使用同一文字符號標明。

20、 （4）在原理圖中所有的觸點均表示“正常狀態(tài)”，所謂正常狀態(tài)是指各種電器在沒有通電和沒有外力作用時的狀態(tài)。 （5）為安裝和維修方便，電機和電器的各接線端都要用數(shù)字編號。 安裝接線圖是用來表明電氣控制系統(tǒng)中各元件的實際安裝位置和接線情況的，在安裝和檢修電氣設備時用安裝接線圖更為方便，下面列出繪制安裝接線圖的幾項原則： （1）安裝接線圖應表示出各電器的實際位置，同一電器的各元件要畫在一起。（2）要表示出各電機、電器之間的電氣聯(lián)接，凡是導線走向相同的可以合并畫成單線。（3）安裝接線圖中元件的圖形和文字符號以及端子的編號應與原理圖一致。（4）安裝接線圖上應標明導線的走線管的型號、規(guī)格和尺寸。 CW61

21、32型普通車床電氣原理圖50505050320360線槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU4CW6132型車床電器位置圖EL0HL231424231032.5mm22M1M24132.5mm231mm250.75mm230.75mm232.5mm2QSQ1CW6132型車床電氣互連圖觸頭（KM）打開按鈕松開線圈（KM）斷電 電機停轉(zhuǎn)。觸頭（KM）閉合按下按鈕（SB） 線圈（KM）通電電機轉(zhuǎn)動；ABCM3起動按鈕二、電動機的點動控制電路三、電動機的連續(xù)控制電路 大多數(shù)鼠籠式電動機的連續(xù)控制采用磁力起動器進行控制。磁力起動器是用來遠距離控制和保護鼠籠式電動機最簡單的成套電器，它是由電源開關(guān)、

22、熔斷器、按鈕、交流接觸器和熱繼電器等組成。在點動控制的基礎上，若將接觸器KM的一對常開輔觸頭KM與起動按鈕SBl的觸頭并聯(lián)，即成為“連續(xù)”控制，輔觸頭 KM被稱為“自鎖”(或 “自?！?觸頭。上節(jié)介紹的交流磁力起動器對電動機進行直接起動控制就是連續(xù)控制方式。該方式中要解除“自鎖”，必須按停車按鈕SB2。 四、電動機的多地點控制電路為了操作方便，某些設備往往要求在兩個或兩個以上的地點對它都能進行操作。實現(xiàn)這一要求的就是多地點控制，只要將兩個或多個起動按鈕和停止按鈕分別組成并聯(lián)和串聯(lián)電路即可。圖8-16的電路就屬于兩地點控制中的按鈕連接方式的一種。 有些生產(chǎn)機械要求能在兩個或兩個以上多地點進行控制

23、，例如，機艙內(nèi)許多泵浦電動機不但要求能在泵附近進行起?？刂?，而且要求能在集控室進行遙控操縱。為此可將多地點起動按鈕并接成“或”邏輯關(guān)系，多地點停車按鈕串接成“與”邏輯關(guān)系。 五、電動機的行程控制電路 某些生產(chǎn)機械的運動部件的行程范圍有一定限制，例如船舶舵機的左右舵角偏轉(zhuǎn)必須限制在35以內(nèi)；起貨機提升機構(gòu)必須防止吊索收盡以免造成吊鉤撞碰吊臂事故等。實現(xiàn)行程控制，應將限位（行程）開關(guān)安置在設限的位置上。STB和STA分別為左右移動的終端限位（行程）開關(guān)。正程逆程STASTBKMFKMRKMRKMFKHSTASTBSB1SB2KMFSB2KMR限位控制是避免生產(chǎn)機械進入異常位置的一種限位保護。六、電

24、動機的互鎖控制電路線路中的接觸器觸頭KMF和KMB構(gòu)成了電動機正反轉(zhuǎn)互鎖保護，用于防止正、反轉(zhuǎn)接觸器KMF和KMB的同時動作。電氣互鎖. 機械和電氣互鎖保護，用于防止正、反轉(zhuǎn)接觸器KMF和KMB的同時動作。 七、電動機的聯(lián)鎖控制電路 船舶主空壓機正常工作時，需要冷卻水進行冷卻，所以要求冷卻水泵先運行，冷卻水壓力建立后才能起動空壓機。還有船舶甲板上的電動起貨機中的主拖動電動機的起動，只有在為它冷卻的風機電動機起動后它才能起動。這就是順序起動聯(lián)鎖控制。 接觸器KM1控制設備A， KM2控制設備B。KM1的常開輔觸頭串在KM2的控制回路中，因此只有當KM1獲電動作后， KM2才有可能動作。而KM2的

25、常開輔觸頭KM2與按鈕SB3并聯(lián)，因此當KM2獲電處于運行狀態(tài)時， KM1是不會失電停止工作的。 當一臺電機啟動后,第二臺才能啟動。如冷卻泵先啟動，工作泵后啟動。七、電動機的雙位控制電路 在許多無人管理的生產(chǎn)場合，常用到 “雙位”自動控制。例如船舶輔鍋爐的高低水位控制，食品冷庫的高低溫度控制，空調(diào)壓縮機的自動起停控制等等。在壓力雙位控制中，通常使用組合式壓力開關(guān)，此種壓力開關(guān)有兩對觸頭，一對是高壓觸頭(為動斷觸頭)，一對是低壓觸頭(為動合觸頭)。被控對象的高限對應于壓力開關(guān)SP的高壓觸頭的斷開值，而其低限則對應于壓力開關(guān)SP的低壓觸頭的閉合值。 (a)單元式雙位控制 (b)組合式雙位控制 圖8

26、-21 雙位控制八、時間控制 船舶機艙泵浦電機按照時間原則啟動，很多控制電路需要實施時間控制。例如：大容量三相交流異步電動機起動的Y換接起動；船上的燃油輔鍋爐，點火時間通常設定為510s，在這段時間內(nèi)如果點火不成功，則視為點火失敗，發(fā)出報警。 通電延時斷電延時第四節(jié) 異步電機的典型控制電路 一、電動機正反轉(zhuǎn)控制電路 1電動機正、反轉(zhuǎn)控制電路圖8-22是用輔助觸頭作聯(lián)鎖的電動機正反轉(zhuǎn)控制電路。圖8-23是利用復合按鈕及輔助觸頭作聯(lián)鎖的電動機正反轉(zhuǎn)起動控制。圖8-22 正反轉(zhuǎn)起動控制復合按鈕正、反轉(zhuǎn)起動控制KHKMFSB1KMFSBFKMRKMRKMRKMFSBRKMFKMRM3ABCFUQSKH

27、電器互鎖復合按鈕雙保險復合按鈕互鎖觸頭二、海（淡）水柜水位自動控制電路水柜為壓力水柜，隨著用水量的變化，水、氣空間容積在變化，即液位高度和氣壓都在變化。水位上升，氣的空間高度減小，氣壓增加，如果不考慮漏氣損耗，氣壓大小顯然是與水位高低成正比例的，高限水位H(H)對應著高限壓力，低限水位H(L)對應著低限壓力 。雙位（限）原理的自動控制海(淡)水柜(壓力)自動控制壓力開關(guān)SP(H)和SP(L)分別代替SB2和SB1海(淡)水柜(壓力)自動控制空壓機自動控制電路它的控制要求是：當主空氣瓶內(nèi)氣壓達到2.52.8MPa高限值時，空壓機必須停機；而當氣壓降低到1.51.3MPa低限值時，空壓機則要重新起

28、動。在手動控制時，先把“手動自動”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“手動”位置。當“手動自動”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“自動”位置時，空壓機的起動和停機完全由組合式壓力開關(guān)SP的高、低壓觸頭來控制。 卸載起動YV1冷卻水電磁閥YV2供氣電磁閥YV3殘氣電磁閥SP_w冷卻水壓力開關(guān)低油、水壓保護高溫保護過載保護HL1、3停止指示燈HL2、4運行指示燈壓力開關(guān)高壓整定為2.5-2.8MPa低壓整定為1.5-1.8MPa三、異步電機Y換接起動控制電路正常運行時采用形接法，起動時采用Y形接法，以減小起動電流。 按SB1 1KM有電(自鎖)KT通電延時3KM有電(互鎖2KM)Y形起動KT延時時間到3KM失電2KM有電(自鎖)形起動KT

29、失電FU短路保護FR過載(缺相)保護1KM失壓保護兩地控制并帶工作狀態(tài)指示燈四、自藕變壓器降壓起動控制電路自藕變壓器起動器，又叫補償起動器。用它起動電動機時，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)抽頭位置進行調(diào)節(jié)，使用自藕變壓器時，高壓側(cè)接到電網(wǎng)，低壓側(cè)接到電動機。圖8-26為采用自藕變壓器降壓起動鼠籠式異步電動機的起動線路。 圖8-26 自耦變壓器降壓起動控制按SBTKM1有電(自鎖)KM2有電降壓起動KT通電延時圖8-26 自耦變壓器降壓起動控制KT延時時間到KA有電(自鎖)KM1失電(解鎖)KM2失電KM3有電全壓運行FU短路保護FR過載(缺相)保護KA失壓保護五、定子回路串聯(lián)電抗、電阻降壓起動控制

30、電路 鼠籠式異步電動機定子回路串電阻起動，適用于中等容量的異步電動機要求平穩(wěn)起動的場合。這種降壓起動方法是在電動機起動時，在三相定子回路中分別串接一個電阻，由于串聯(lián)了電阻，使加在電動機繞組上的電壓低于電網(wǎng)電壓，待起動后，再將電阻短路切除，電動機即在額定電壓下正常運行。 圖8-27 定子回路串電阻降壓起動圖8-28 另一種定子回路串電阻降壓起動六、三相異步電動機的制動控制電路 1機械制動控制電路 2反接制動控制電路3能耗制動控制電路1機械制動控制電路SBT起動按紐SBP停止按紐YB電磁制動器2反接制動控制電路圖8-30 單向起動反接制動控制電路YS速度繼電器大于120RPM閉合低于100RPM斷

31、開R反接制動限流電阻YS轉(zhuǎn)速可調(diào)整限制30次/分2反接制動控制電路圖8-31 單向起動反接制動另一控制電路3能耗制動控制電路圖8-32 能耗制動主電路圖8-33 手動控制能耗制動電路圖8-34 延時控制能耗制動電路(通電延時繼電器)圖8-35 另一種延時控制能耗制動電路(斷電延時繼電器)八、三相交流異步電動機的調(diào)速控制電路 三相交流異步電動機調(diào)速的種類及方法較多，在這里只介紹異步電動機的變極調(diào)速控制。改變異步電動機的磁極對數(shù)調(diào)速，一般適用于鼠籠型異步電動機，因為改變定子極對數(shù)時，轉(zhuǎn)子極對數(shù)也必須同時改變，而鼠籠型轉(zhuǎn)子本身沒有固定的極數(shù)，它的極數(shù)隨定子磁場的極數(shù)而定。為了避免在轉(zhuǎn)子方面進行變極改

32、接，故變極調(diào)速不用于繞線式轉(zhuǎn)子異步電動機。 YD系列是國內(nèi)變極電動機的主要產(chǎn)品系列。YD系列雙速電動機為單繞組，三速、四速為雙繞組。接線見圖8-36，出線端見表8-2.圖8-36 YD系列雙速電動機繞組接線表8-2極數(shù)4/26/48/48/612/66/4/28/4/28/6/412/8/6/4連結(jié)組 /YYY/YY/Y/YY/YY/YY出線端數(shù)6912圖8-37 從起動到Y(jié)Y運轉(zhuǎn)控制圖8-38 雙速電動機的另一種控制電路九、直流電動機起動控制電路 直流他勵電動機起動時，需要在電樞電路中串入起動電阻，起動電阻的控制方法很多。圖8-39所示為按時間原則控制直流電動機起動的電路。圖中電動機的電樞電

33、路串有三級起動電阻，電動機起動時，利用時間繼電器，依次切除起動電阻。 圖8-41是用按鈕操作的利用時間原則起動電動機的電路。 圖8-40 用主令控制器利用時間原理控制直流電動機的起動KUC欠電流繼電器KOC過流保護繼電器KZP零位保護RD續(xù)流電阻Re調(diào)磁電阻圖8-40 用按鈕操縱利用時間原則起動直流電動機十、 直流他勵電動機正、反轉(zhuǎn)控制電路改變轉(zhuǎn)向的方法有兩個：一是電樞繞組兩端極性不變，而將勵磁繞組反接，另一是勵磁繞組極性不變而將電樞繞組反接。圖8-42 為直流他勵電動機正反轉(zhuǎn)主電路原理圖圖8-41 直流他勵電動機正反轉(zhuǎn)主電路原理圖第五節(jié) 電動機的智能控制 模塊控制有幾個明顯的優(yōu)點：第一，集成

34、化，單元結(jié)構(gòu)體積小、控制電路可靠；第二，智能化，在模塊上采用了微處理器；第三，互換性。一、模塊的基本功能 模塊有五種，分別為ESM-101、ESM-102、ESM-103、ESM-104及ESM-105，用這些模塊可以組成各種控制方法。通過對模塊上起動/停止按鈕的操作，或通過對集控臺、機旁等上起動/停止按鈕的操作，就可以實現(xiàn)輔助機械（指電機）的起動/停止。通過模塊上的手動-自動或手動-自動轉(zhuǎn)換選擇按鈕開關(guān)的選擇，并根據(jù)壓力開關(guān)信號或浮子液位信號，能自動實現(xiàn)電動機的起動/停止控制。 二、智能化控制模塊組成的控制電路的工作原理和運行分析 1模塊ESM-105的控制功能模塊ESM-105組成的控制電

35、路的功能是實現(xiàn)組合性負載自動切換且在電網(wǎng)失電后，再恢復供電時，能依據(jù)事先設定的次序重新自動起動并運行。 1）手動操作 1）起動和運行 2）停止 3) 過載 4) 連續(xù)起動2）自動切換操作 1）起動和備用 2) 停止 3）過載 4）運行泵出口壓力低 5） 連續(xù)起動2模塊ESM-105組成的控制電路的原理和運行分析No1 泵控制電路No2 泵控制電路8.6 可編程序控制器及應用在PLC的發(fā)展歷程中，有過幾個不同的名稱：可編程序矩陣控制器PMC （Programmable Matrix Controller）可編程序順序控制器PSC （Programmable Sequence Controller

36、）可編程序邏輯控制器PLC （Programmable Logic Controller）8.6.1 PLC概述1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應汽車型號不斷更新的需要，提出了十條技術(shù)指標在社會上公開招標，制造一種新型的工業(yè)控制裝置。1969年美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)招標的要求，研制出世界上第一臺可編程序控制器，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應用成功。PLC的分類：（1）按 IO點數(shù)分類 IO點數(shù)小于 32為微型PLC； IO點數(shù)在32128為微小型PLC； IO點數(shù)在128256為小型PLC； IO點九在2561024為中型PLC； IO點數(shù)大于1024為大型

37、PLC； IO點數(shù)在4000以上為超大型PLC。（2）按結(jié)構(gòu)形式分類：整體式PLC： 又稱單元式或箱體式。整體式PLC是將電源、CPU、I0部件都集中裝在一個機箱內(nèi)。一般小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。模塊式PLC：將PLC各部分分成若干個單獨的模塊， 如 CPU模塊、I0模塊、電源模塊和各種功能模塊。 模塊式PLC由框架和各種模塊組成。模塊插在插座上。一般大、中型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)，有的小型PLC也采用這種結(jié)構(gòu)。疊裝式PLC：有的PLC將整體式和模塊式結(jié)合起來， 稱為疊裝式PLC。 PLC的優(yōu)、缺點：（1）PLC的優(yōu)點 可靠性高(平均無故障時間3-5萬小時) 編程簡單 通用性強 體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、

38、安裝、維護方便（2）PLC的缺點 主要是PLC的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開放的：如專用總線、專家通信網(wǎng)絡及協(xié)議，I/O模板不通用，甚至連機柜、電源模板亦各不相同。 編程語言雖多數(shù)是梯形圖，但組態(tài)、尋址、語言結(jié)構(gòu)均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。PLC的應用領(lǐng)域PLC在工業(yè)自動化中起著舉足輕重的作用，在國內(nèi)外已廣泛應 用于機械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、 交通等行業(yè)。經(jīng)驗表明， 80 以上的工業(yè)控制可以使用PLC來完成。在日本，凡8個以上中間繼電器組成的控制系統(tǒng)都已采用PLC來取代。8.4.2 PLC基本組成和工作原理 PLC的基本組成編程器或其他編程設備SBSQ

39、SAHLYVKM微處理器存儲器輸入單元輸出單元電源1.中央處理單元（CPU）：(1)從程序存儲器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令(2)將各種輸入信號取入(3) 把運算結(jié)果送到輸出端(4) 響應各種外部設備的請求-通用處理器：8086、80286、80386單片機芯片：8031、8096位片式微處理器：AMD-2900小型PLC多采用8位微處理器或單片機作為CPU中型PLC多采用16位微處理器或單片機作為CPU大型PLC多采用高速位片式微處理器2. 存儲RAM：存儲各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào) 試的程序。ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。3. 輸入、輸出接口：采用光電隔離，實現(xiàn)了PLC的

40、內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。輸出接口作用：將主機向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計算機與外部強電隔離。輸出三種形式：繼電器 - 低速大功率 可控硅 - 高速大功率 晶體管 - 高速小功率輸入接口作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機。（1）輸入接口電路：采用光電耦合器，防止強電干擾。COM光電三極管發(fā)光二極管直流電源輸入端子+PLCXn+24V發(fā)光二極管繼電器輸出（2）輸出接口電路：以繼電器形式為例：PLC內(nèi)部電路內(nèi)部電路J+交流電源或直流電源YCOM-4.電源單元把外部供應的電源變換

41、成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的電源。有的電源單元還向外提供24v隔離直流電源，可供開關(guān)量輸入單元連接的現(xiàn)場無源開關(guān)等使用?？删幊绦蚩刂破鞯碾娫匆话悴捎瞄_關(guān)式電源，其特點是輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、效率高、抗干擾性能好。5. 各種接口、高功能模塊：便于擴展 小型機：一體機。有接口可擴展。 電源模塊CPU模塊IO模塊底 板中、大型機：模塊式。可根據(jù)需要在主板上隨意組合。輸入點總有輸入映象區(qū)的某一位與之相對應 I/O映象區(qū)的大小與系統(tǒng)控制的規(guī)模有關(guān) PLC工作時，將采集到的輸入信號狀態(tài)存放在輸入映象區(qū)對應的位上；將運算的結(jié)果存放到輸出映象區(qū)對應的位上。PLC在執(zhí)行用戶程序時所需“輸入繼電器”、“輸出繼

42、電器”的數(shù)據(jù)取用于I/O映象區(qū)，而不直接與外部設備發(fā)生關(guān)系 。 PLC的工作原理建立I/O映像區(qū)初始化CPU自診斷通信信息處理與外設交換信息執(zhí)行用戶程序輸入輸出信息處理定期檢查用戶程序存儲器、I/O單元的連接、I/O總線是否正常，定期復位監(jiān)控定時器WDTPLC之間以及PLC與PC之間； PLC與其他帶微處理器的智能裝置通信編程器、終端設備、彩色圖形顯示器、打印機 以掃描的方式按順序逐句掃描處理，運算結(jié)果存入輸出映象區(qū)對應位中 掃描的方式輸入信號的狀態(tài)存入輸入映象區(qū)；結(jié)果存入輸出映象區(qū)，直至傳送到外部被控設備。 清除內(nèi)部繼電器區(qū)，復位定時器等，并進行自診斷，對電源、PLC內(nèi)部電路、用戶程序的語法進行檢查。 PLC工作過程可編程序控制器對用戶程序進行循環(huán)掃描可分為三個階段進行，即輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。 用戶程序的循環(huán)掃描過程S7-200PLC的系統(tǒng)配置基本單元（S7-200CPU模塊）也稱為主機，它包括一個中央處理單元（CPU）、電源、數(shù)字量輸入輸出單元?；締卧梢詷?gòu)成一個獨立的控制系統(tǒng)。個人計算機（PC）或編程器需裝上STEP7-Micro/WIN32編程軟件后，才可供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視等。STEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能是創(chuàng)建、編輯、調(diào)試用戶程序、組態(tài)系統(tǒng)等。通訊電纜