第二篇-8電動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制基礎(chǔ)

第8章電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)控制基礎(chǔ)§8-1控制電器的結(jié)構(gòu)原理和功能§8-2電動(dòng)機(jī)的基本保護(hù)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(yīng)用內(nèi)容簡(jiǎn)介本章主要講述繼電-接觸器控制中常用的電器元件和基本控制線路，以及可編程序控制器的原理及應(yīng)用。時(shí)間繼電器熱繼電器按鈕熔斷器限位開(kāi)關(guān)接觸器組合按鈕中間繼電器§8-1控制電器的結(jié)構(gòu)原理和功能繼電接觸器控制控制電器熔斷器……起動(dòng)器……速度繼電器……配電電器開(kāi)關(guān)接觸器繼電器時(shí)間繼電器電磁式繼電器熱繼電器計(jì)算機(jī)控制器：PLC、單片機(jī)、PLD原理圖電路符號(hào)8.1.1接觸器1）觸頭系統(tǒng)~~~線圈鐵芯銜鐵主觸頭彈簧輔助觸頭M3~電機(jī)動(dòng)作過(guò)程線圈通電銜鐵被吸合觸頭閉合電機(jī)接通電源1）觸頭系統(tǒng)2）滅弧裝置（1）柵片滅?。ń涣鬟^(guò)零不自燃）串勵(lì)磁吹滅?。簻缁【€圈與靜觸頭串聯(lián)，電弧受磁場(chǎng)作用向上轉(zhuǎn)移到滅弧角，降壓冷卻。（2）磁吹滅弧裝置（直流）缺點(diǎn)：磁吹力與電流平方成正比，小電流滅弧困難優(yōu)點(diǎn)：電流反向，磁吹力不變3）電磁機(jī)構(gòu)交流如前述，直流如下圖：IU特點(diǎn):

一定一定磁動(dòng)勢(shì)F=IN一定磁通和磁阻成反比（線圈中沒(méi)有反電動(dòng)勢(shì)）（R

為線圈的電阻）直流電磁鐵直流電磁鐵吸合后串聯(lián)經(jīng)濟(jì)電阻來(lái)減少電流，延長(zhǎng)壽命電磁鐵吸合過(guò)程的分析：在吸合過(guò)程中若外加電壓不變,則基本不變。iu小電流小電磁鐵吸合后(氣隙?。?/p>

大起動(dòng)電流大電磁鐵吸合前(氣隙大）如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長(zhǎng)時(shí)間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱，把線圈燒壞。注意：交流電磁鐵吸力F與氣隙δ的關(guān)系曲線F=f(δ)，稱為吸力特性曲線電流I與氣隙δ的關(guān)系曲線I=f(δ)，稱為電流特性曲線4）接觸器的調(diào)整方法吸力>反力，吸合；吸力<反力，釋放。：使電磁機(jī)構(gòu)可靠釋放的最大輸入量，稱釋放值：使電磁機(jī)構(gòu)可靠吸合的最小輸入量，稱動(dòng)作值：返回系數(shù)，越接近1，越靈敏。對(duì)接觸器則動(dòng)作值和釋放值的調(diào)整：整定反力彈簧松緊、非磁性材料墊片的厚度（氣隙的大小）非磁性墊片厚度銜鐵閉合后氣隙XfXx不變Kf若增加釋放后氣隙，則Kf下降增加反力彈簧預(yù)壓力，動(dòng)作值釋放值都增加，動(dòng)作電流增加，Kf有所減小交直流電磁鐵不同：直流電磁鐵：屬于恒磁勢(shì)型電磁鐵

①.導(dǎo)線細(xì)，匝數(shù)多，線圈電阻大，保證電流不過(guò)大；

②.線圈做成細(xì)長(zhǎng)形，緊緊靠著鐵心，增加散熱。

③鐵心可用整塊軟鋼制成（也用厚硅鋼片，減少啟動(dòng)時(shí)的損耗）；穩(wěn)定工作時(shí)，無(wú)渦流、磁滯損耗；交流電磁鐵：屬于恒磁通型電磁鐵

①.導(dǎo)線粗，匝數(shù)少，線圈電阻小、電抗大；

②.勵(lì)磁電流（產(chǎn)生磁通的電流）在銜鐵吸合前后變化很大（銜鐵容易卡住的電磁鐵一般不采用交流電磁鐵）

③.

鐵心用硅鋼制成，減少鐵耗（或稱為鐵損）；有短路環(huán)

8.1.2主令電器1）按鈕開(kāi)關(guān)安裝式、防護(hù)式、防水式、防腐式、鑰匙式等；觸頭不同分類2）萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)組合開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖有自復(fù)位式和定位式轉(zhuǎn)軸3）行程開(kāi)關(guān)按鈕式轉(zhuǎn)臂式4）主令控制器又稱操作開(kāi)關(guān)。它是在控制線路中按預(yù)定程序可以頻繁切換控制線路的一種手動(dòng)主令電器。

結(jié)構(gòu)圖主令控制器的圖示法8.1.3熔斷器作用：用于短路保護(hù)。熔體額定電流的選擇：頻繁起動(dòng)的電機(jī)2.電動(dòng)機(jī)主回路（稍大）1.平穩(wěn)負(fù)載（如電燈、電爐）電路符號(hào)FU幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)共電路=（1.5~2.5)×In(最大的電動(dòng)機(jī))+∑In(其余電動(dòng)機(jī))安秒特性tIF8.1.4繼電器結(jié)構(gòu)、原理與電磁式接觸器相似，不同是繼電器無(wú)主、輔觸頭之分，動(dòng)作靈敏。它也有交流和直流之分。1）電磁式繼電器（1）電壓繼電器：電壓線圈匝數(shù)多、線徑細(xì)，并聯(lián)于電路中。正常電壓時(shí)，銜鐵被吸合。當(dāng)電壓低于某一整定值或?yàn)榱銜r(shí)，銜鐵被釋放。（2）電流繼電器：電流線圈匝數(shù)少、線徑粗，串聯(lián)于電路中。當(dāng)電流達(dá)到某一整定值時(shí)，銜鐵被吸合或釋放。（3）中間繼電器：將一個(gè)輸入信號(hào)變?yōu)橐粋€(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)的繼電器。其作用是增加觸頭數(shù)量以擴(kuò)大控制范圍；具有以弱控強(qiáng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)“放大”能力。在較復(fù)雜的電路中用作程序控制元件。時(shí)間繼電器定時(shí)類型：電子式阻容式數(shù)字式電磁式（空氣式）電動(dòng)式機(jī)械式2）時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器觸頭類型斷電式常閉斷電后延時(shí)閉合常開(kāi)斷電后延時(shí)斷開(kāi)通電式瞬時(shí)動(dòng)作延時(shí)動(dòng)作常閉觸點(diǎn)常開(kāi)觸點(diǎn)常開(kāi)通電后延時(shí)閉合常閉通電后延時(shí)斷開(kāi)濾波濾波數(shù)字式時(shí)間繼電器采用計(jì)數(shù)器式延時(shí)電路，由輸入的信號(hào)頻率決定延時(shí)時(shí)間。（1）半導(dǎo)體式時(shí)間繼電器調(diào)整電位器Rw1的阻值可調(diào)整延時(shí)時(shí)間初態(tài):VT1導(dǎo)通，VT2截止C4充電，電位A>B，VT2導(dǎo)通，VT1截止KAAB空氣阻尼式時(shí)間繼電器（2）空氣阻尼式時(shí)間繼電器通電延時(shí)常開(kāi)觸頭延時(shí)閉合常閉觸頭延時(shí)打開(kāi)線圈銜鐵常閉觸頭常開(kāi)觸頭線圈通電銜鐵吸合（向下）連桿動(dòng)作觸頭動(dòng)作動(dòng)作過(guò)程鐵心出氣孔進(jìn)氣孔橡皮膜傘形活塞3）熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動(dòng)作的電器。發(fā)熱元件雙金屬片復(fù)位按鈕它主要作用是對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。整定電流與電動(dòng)機(jī)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(hào)發(fā)熱元件KH常閉觸頭KH感應(yīng)式按轉(zhuǎn)速大小傳遞信號(hào)的繼電器。按結(jié)構(gòu)的不同分為感應(yīng)式、離心式等。轉(zhuǎn)軸永久磁鐵圓環(huán)鼠籠繞組擺槌彈簧觸頭觸頭4）速度繼電器8.1.5電磁制動(dòng)器松閘時(shí)制動(dòng)時(shí)控制系統(tǒng)的組成：

電器由元件組成，電器用導(dǎo)線連接成電氣線路，從而組成繼電接觸器控制系統(tǒng)。常用控制電器：各種繼電器、接觸器、按鈕、開(kāi)關(guān)及其它電器，電動(dòng)機(jī)也是控制系統(tǒng)的一部分§8-2電動(dòng)機(jī)的基本保護(hù)環(huán)節(jié)8.2.1短路電流保護(hù)熔斷器：瞬時(shí)大電流保護(hù)，有時(shí)限特性8.2.2過(guò)載保護(hù)熱繼電器：熱慣性元件，長(zhǎng)期過(guò)載動(dòng)作。用于異步電機(jī)注意：熔斷器和熱繼電器的配合過(guò)電流繼電器：提供短路過(guò)載保護(hù)，無(wú)延時(shí)。常用于限流起動(dòng)的直流電動(dòng)機(jī)和繞線式異步電動(dòng)機(jī)。起貨機(jī)、錨機(jī)高速檔廣泛采用過(guò)電流保護(hù)，超過(guò)高速檔額定電流時(shí)，自動(dòng)退回到中速檔。8.2.3零電壓保護(hù)和欠電壓保護(hù)按鈕作為主令電器的控制線路：接觸器兼作零壓和欠壓保護(hù)吸合電壓：0.8～0.85，釋放電壓：0.5～0.7主令控制器作為主令電器的控制線路：有專用零壓和欠壓保護(hù)——電壓繼電器8.2.4缺相保護(hù)熱繼電器：串接在三相主電路的任意兩相，任一相發(fā)生斷路，必將使另外兩相電流增加。§8-3控制電路的基本控制環(huán)節(jié)8.3.1點(diǎn)動(dòng)控制8.3.2連續(xù)控制8.3.3行程控制8.3.4多地點(diǎn)控制8.3.5互鎖控制8.3.6連鎖控制8.3.7雙位控制8.3.8時(shí)間控制8.3.9典型控制電路控制線路圖示法2.接線圖:又稱安裝圖。一.控制線路中電器和元件的圖形符號(hào)和文字符號(hào)二.電氣線路圖電氣線路圖可分為主電路和輔助（控制）電路?？衫L制成兩種不同的形式：電路圖和接線圖。1.電路圖:對(duì)分析電氣系統(tǒng)的工作原理是十分方便的。5.各元件一般按動(dòng)作順序從上到下,從左到右依次排開(kāi)。有直接電聯(lián)系的導(dǎo)線交叉連接點(diǎn)要用小圓圈或黑圓點(diǎn)表示。三.繪制電路圖的規(guī)定其主要規(guī)定歸納如下：1.電機(jī)、電器和其他帶電部分都應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)繪制和標(biāo)注。2.按主電路和控制電路兩部分畫出。3.電器都按沒(méi)通電或不受外力作用時(shí)的正常狀態(tài)畫出。4.同一電器的不同部件,按其在電路中的作用畫在不同的電路部位上,標(biāo)以相同的文字符號(hào)。ABCM3~觸頭（KM）打開(kāi)按鈕松開(kāi)線圈（KM）斷電

電機(jī)停轉(zhuǎn)。觸頭（KM）閉合按下按鈕（SB）

線圈（KM）通電電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；起動(dòng)按鈕8.3.1點(diǎn)動(dòng)控制8.3.2連續(xù)控制(磁力起動(dòng)器控制）KRM3~KMKMSB2SB1ABCKMFUQSKR自保的作用按下按鈕（SB），線圈（KM）通電，電機(jī)起動(dòng)；同時(shí)，輔助觸頭（KM）閉合，即使按鈕松開(kāi)，線圈保持通電狀態(tài)，電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。UU8.3.3行程控制8.3.4多地點(diǎn)控制KMSB1甲SB2甲KMSB1乙SB2乙乙地甲地控制原則:起動(dòng)按鈕并聯(lián),停止按鈕串聯(lián)。8.3.5互鎖控制KHKMFSB1KMFSBFKMRKMRKMRKMFSBR正反轉(zhuǎn)雙重互鎖控制KMFKMRM3~ABCFUQSKH雙保險(xiǎn)機(jī)械互鎖（復(fù)合按鈕）電器互鎖（互鎖觸頭）8.3.6連鎖控制保證兩電機(jī)起動(dòng)的先后順序組合式高低壓壓力繼電器波紋管彈簧擺動(dòng)板微動(dòng)開(kāi)關(guān)微動(dòng)開(kāi)關(guān)8.3.7雙位控制通常：不論是壓力還是溫度開(kāi)關(guān)，不論是延時(shí)還是不延時(shí)，如果不加特別說(shuō)明，一般都是功能時(shí)動(dòng)作。有些圖紙有說(shuō)明：LowPressureOn/HighTemperatureOff8.3.8時(shí)間控制（得電延時(shí)、斷電延時(shí)）8.3.9典型控制電路1）電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路吊艇機(jī)控制電路機(jī)械制動(dòng)手搖柄終點(diǎn)限位2）海淡水柜水位自動(dòng)控制電路海(淡)水柜(壓力)自動(dòng)控制線路3）空壓機(jī)自動(dòng)控制電路冷卻水供氣殘氣釋放KTKT4）三相異步電動(dòng)機(jī)Y－Δ起動(dòng)控制線路自耦變壓器降壓起動(dòng)控制轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)控制起動(dòng)過(guò)程：按SB2KM1有電自保M起動(dòng)為KM2通電做準(zhǔn)備因?yàn)镵I1比KM2動(dòng)作快KI1有電KM2無(wú)電串入全部電阻M起動(dòng)(a)能耗制動(dòng)停車控制反接制動(dòng)停車控制為防止轉(zhuǎn)速過(guò)零后反向起動(dòng),常采用速度繼電器控制.速度繼電器直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制除了容量很小的直流電動(dòng)機(jī)外，均需要采取適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)限制起動(dòng)電流。最常用的方法是在電樞繞組串電阻來(lái)限制起動(dòng)電流。在起動(dòng)時(shí)，為了獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，要求起動(dòng)電流在I1=（2~2.5)In到I2=（1.2~1.5)In之間變化。直流電動(dòng)機(jī)按時(shí)間方式自動(dòng)起動(dòng)控制線路交流磁力起動(dòng)器常見(jiàn)故障原因及排除方法1、按起動(dòng)按鈕接觸器不動(dòng)作 原因：斷路、卡死、故障：斷路、短路；電氣、機(jī)械。斷路故障：開(kāi)關(guān)、觸點(diǎn)、接線端、熔斷器短路故障：線圈、繞組因短路、過(guò)載或者機(jī)械損傷造成的2、按下起動(dòng)按鈕，電機(jī)動(dòng)作，放開(kāi)后停止 原因：自鎖觸頭閉合不好3、按起動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)嗡嗡響但不轉(zhuǎn) 原因：斷相4、按停止按鈕，接觸器不釋放、電機(jī)不停 原因：按鈕故障、觸頭熔焊、銜鐵卡死、 彈簧故障、5、接觸器嗡嗡叫，線圈過(guò)熱 原因：電壓低、線圈斷路、短路環(huán)斷§8-4可編程序控制器8.4.1可編程序控制器的工作原理8.4.2FX2n系列PLC簡(jiǎn)介8.4.3FX2n可編程序控制器基本指令8.4.4PLC選型8.4.5梯形圖編程的一般要求和常識(shí)8.4.1可編程序控制器的工作原理系統(tǒng)組成、工作原理、操作使用都與計(jì)算機(jī)類似。早期語(yǔ)言：梯形圖語(yǔ)言；后期語(yǔ)言：高級(jí)語(yǔ)言用途：工業(yè)控制（自動(dòng)化），為繼電器控制替代品1）PLC的基本組成CPU、RAM（ROM）、I/O、電源、編程器一.邏輯階段

邏輯階段就是可以實(shí)現(xiàn)繼電系統(tǒng)中的一般邏輯性設(shè)計(jì)。即A常開(kāi)；B常閉；C線圈。這就對(duì)應(yīng)了PLC中的基本元素了，只不過(guò)是閱讀的方法不一樣罷了...

二．順控階段

順序控制在工業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，例如一般性的自動(dòng)機(jī)床它就是一個(gè)順序控制過(guò)程...三．匯編階段

該階段是本質(zhì)上區(qū)別于繼電控制系統(tǒng)，是繼電控制系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，也是提高PLC控制系統(tǒng)功能的根本，稱之為匯編階段，很相象于單片機(jī)的匯編語(yǔ)言編程，例如單片機(jī)中的傳送指令MOV，在PLC中的高級(jí)指令中也是一樣的功能。這一階段難度比較大...四．特殊階段

特殊階段就是對(duì)特殊功能的系統(tǒng)而言的，例如運(yùn)動(dòng)控制，PID溫度控制，網(wǎng)絡(luò)連接等。不同的PLC能實(shí)現(xiàn)的功能不一樣，有些功能PLC內(nèi)是集成的而有些是需要外加擴(kuò)展的，那么就要根據(jù)不同的控制對(duì)象去選用了。掌握好該階段是可以大大提高PLC的程序，但是還需掌握PLC以外的其他自動(dòng)化知識(shí)，如伺服，變頻器等等...五．網(wǎng)絡(luò)階段

隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展由PLC做下位機(jī)的應(yīng)用也十分多見(jiàn)。該階段主要是學(xué)習(xí)不同的PLC通信協(xié)議和一些通訊指令，如PLC通過(guò)編程口控制變頻器如西門子的USS協(xié)議與變頻器進(jìn)行信息的交換。還有工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線等如西子的PROFIBUS;AS-i;

等等。CPU隨機(jī)型：通用微處理器、單片機(jī)芯片、位片式微處理器開(kāi)關(guān)量輸出形式：繼電器輸出、可控硅輸出、晶體管輸出輸入：按鈕、開(kāi)關(guān)輸出：電磁閥、接觸器、繼電器I/O開(kāi)關(guān)量模擬量開(kāi)關(guān)量輸入形式：無(wú)源觸點(diǎn)、晶體管集電極輸出經(jīng)光電隔離輸入：模擬量傳感器輸出：可調(diào)電位器、伺服電動(dòng)機(jī)（A）繼電器輸出最大負(fù)載能力2A；最高負(fù)載電壓交直流250V（B）