电气控制第五章.ppt

第五章继电接触式控制系统,什么是继电接触式控制系统：即电气控制系统，控制对象以电动机为主。电气控制系统线路组成：接触器、继电器、按钮、行程开关等。作用：根据工艺上的要求，控制电动机的启动、停止，正反转、调速，实现对电动机拖动系统的保护。学习内容：器件基本控制环节典型控制线路读图、设计,5.1电气控制线路的绘制原则、图形及文字符号,电气控制线路：用导线将电机、电器、仪表等电器元件按一定的要求和方法联系起来，并能实现某种功能的电气线路。电气控制线路图：作用：安装、调整、使用、维修。图的表示：图形符号、文字符号绘图原则：简明易懂、统一规定。,5.1.1常用电气符号和文字符号,绘制电气线路时，电气元件的图形符号和文字符号必须符合国家标准的规定，不能采用任何非标准的符号。在后边的学习中，记住常用的电器文字符号和图形符号。,5.1.2电气线路图形及其绘制原则,分类：安装图、原理图。安装图：电气安装时使用的图纸。原理图：为了便于阅读和分析线路而绘制的图纸。根据电气控制线路的工作原理来绘制。电器原理图分为主电路和辅助电路两部分。主电路：电气控制线路中强电流流过的部分，由电机以及与电机相连接的电气元件组成。如：组合开关、接触器的主触点、热继电器的热元件、熔断器、低压断路器等。辅助电路：包括控制电路、照明电路、信号电路、保护电路。辅助电路电流较小。其中控制电路由按钮、接触器辅助触点、继电器吸引线圈以及热继电器的触点等组成。,绘制电气原理图应遵循的原则,采用国标主电路用粗实线绘制在图的左侧或上方，辅助电路则用细实线绘制在图的右侧或者下方。无论是主电路或辅助电路或其元件，均按功能布置，尽可能按动作顺序排列。对因果次序清楚的简图，尤其是电路图和逻辑图，其布局顺序应该是从左到右从上到下。在原理图中，同一器件的不同部分（如线圈、触点）分散在图中，为了表示是同一器件，要在电器的不同部分使用同一文字符号来表示。对于几个同类电器，其表示的文字符号后加下标或者数字序号来区别。,所有电器的可动部分均以自然状态画出。所谓自然状态是指各种电器在没有通电和没有外力作用下的状态。原理图上尽可能减少线条和避免线条的交叉。各导线间有电的联系时，在交叉点处画一个实心的圆点。根据画图布置的需要，可以将图形符号旋转90度、180度、45度，即图面可以水平布置也可以垂直布置，也可以采用斜的交叉线。,5.1.3阅读和分析电气控制线路图的方法,查线读图法：直接读图法或跟踪追击法逻辑代数法：间接读图法,电气控制线路的主要组成部分,执行元件：操作机器的执行机构。如电机、电磁离合器、电磁制动器、电磁阀、电磁铁等。电磁阀：由电磁铁和阀门两部分组成。它是利用线圈通电后产生的电磁力来驱动阀心，将阀开启或关闭。电磁阀主控制气体或液体在管道中的流动。电磁阀的种类很多，有的电磁阀只有开和闭两种状态，有的电磁阀可以控制阀门开度的大小，从而可以控制气体或液体流量或压力。电磁离合器和电磁制动器：电磁离合器用于电机的启动，电磁制动器用于电机的停止或制动。这两种器件即可以联合使用又可以单独使用,电磁离合器避免在电机启动时，电机轴与电机轴带动的机械部分直接冲击。电磁制动器又叫抱闸，电磁机构加电后松开电机轴，用于电动机制动。信号元件：用于把控制线路以外的其他物理量、非电量的变化转换为电信号或实现电信号的转变，以作为控制信号。这类元件有压力继电器、电流继电器、主令电器等。控制元件：对信号元件的信号以及自身的触点信号进行逻辑运算，以控制执行元件按要求工作。控制元件包括：接触器、继电器等。在某些情况下，信号元件可以直接控制执行元件。附加元件：主要用来改变执行元件（特别是电机）的工作特性。这类元件有电阻器和电抗器及各类启动器。,5.1.3.1查线读图法,了解生产工艺过程与执行电器（如电机）的关系在分析电气线路前，应该充分了解工艺，在了解工艺的基础上得知生产机械要完成那些动作，这些动做由几台电机来完成，电机与电机之间的动作有什么逻辑关系。必要时可以画出工艺流程图，明确各个电机动作的关系。生产工艺最终会反映到电气控制线路图上，所以提前了解生产工艺，可以降低读图难度，因此读图前应该先了解工艺，先去现场看实物。如果不了解生产工艺直接去读线路图，等于把已知条件当做未知条件来求解，当生产工艺复杂时，很难读懂线路图。,图5-1,工艺：车床主轴传动时，要求油泵先给齿轮箱供润滑油。该工艺说明包含两层意思：第一层意思，该工艺涉及到的控制系统中有两台电动机，一台是主轴传动电动机，另一台是给齿轮箱供润滑油的电动机。（主回路）第二层意思，润滑油电动机先启动，主轴传动电动机后启动。在润滑油电机没启动的时候，主轴电机不能启动。（控制回路）,分析主回路分析电气线路时，一般应该从电动机（执行元件）下手，即从主电路看有那些控制元件的主触点、电阻（附加元件）等，然后根据其组合规律就大致可以判断电动机是否有正反转控制、是否有制动控制、是否要求调速等。同时在了解工艺的前提下，还可以大致的知道这些电动机是干什么用的。图5-1主电路构成：隔离开关、接触器KM1、KM2（电动机启动方式为直接启动）、熔断器短路保护，热继电器过载保护（要注意器件的符号）。,读图和分析控制电路1）根据主电路中控制元件的主触点文字符号，找到相关控制环节以及环节间的联系。2）读控制回路顺序：从上到下、从左到右。3）设想按动了操作按钮（要记住各个信号元件、控制元件、执行元件未按下按钮前的状态），查对线路（跟踪追击），观察有哪些元件受控动作。逐一查看这些动作元件的触点又是如何控制其他元件动作的，进而驱动被控机械或被控对象有何运动。,动作分析,按下SB2，接触器线圈KM1得电，其触点KM1闭合，电动机M2启动，在电动机M1没有启动的时候，电动机M2可以启动，这说明M2是润滑油电机。继续跟踪线路图线路图，按下SB2后，再按SB4，接触器线圈KM2得电，其触头KM2闭合，电动机M1启动，在不按下SB2的情况下，直接按下SB4，由于KM1辅助触点KM1常开，所以KM2不会得电，其触头KM2也不会闭合，则电动机M1不会启动，所以M1是主轴转动电动机。当两台电动机都在运行时，按下SB1？当两台电动机都在运行时，按下SB3？,电气线路图复杂的时候可以化整为零，分别消化，然后在化零为整。化整为零时可以根据主电路的构成情况（或按工艺分块），把控制回路分成和主电路对应的几个基本环节，一个环节一个环节的分析。再把每个环节之间的联系弄清楚，化零为整。,如图5-1，主电路可以分为两大块，一块是润滑油电机的，一块是主轴转动电动机的。那么控制回路也可以分为两大块，润滑油电动机控制部分，主轴转动电动机控制部分。润滑油电动机控制回路与主轴转动电动机控制回路之间的联系就是控制润滑油电机的接触器的辅助触点KM1，该触点决定了必须润滑油电机先启动，主轴转动电动机才能启动。,5.1.3.2逻辑代数法,用逻辑表达式的运算来分析电路。,5.2组成电气控制线路的规律,主要介绍控制线路的两大规律：按联锁控制的规律按控制过程中变化参量的规律控制线路要根据这两条规律进行拟定。,5.2.1按联锁控制的规律,5.2.1.1启动、停止控制工艺：控制三相异步电动机的启动、停止。当按启动按钮时电机直接启动，当按停止按钮时，电机停止。要求有短路保护、过载保护，隔离开关。,课本图5-2,先画主电路：刀开关QS（隔离）、熔断器（短路保护）、接触器主触点、热继电器发热元件（过载保护）。后画控制电路：热继电器触点（常闭）、电动机停止按钮（常闭）、电动机启动按钮（常开）、接触器线圈（线圈得电与否决定电机的启停）、自锁环节（不用一直按着启动开关不放）。控制电路可横向画也可纵向画。自锁：接触器用自己的辅助触点保持通电。实质是接触器用自己的辅助触点短路对应的按钮，使该按钮失去作用。,电路的保护,短路保护：熔断器FU。过载保护：热继电器；欠压和失压保护：接触器本身可以实现。电磁式低压电器电磁机构的特性曲线。零压保护：指电气控制系统在意外断电（如过载保护）后，再上电，系统不会自行启动，必须通过人的操作才能运行。零压保护为的是使人和设备不受到伤害。,5.2.1.2正反向接触器间的互锁控制,工艺：机械设备常常需要做往返运动，这就需要电动机即可以正转又可以反转，所以机械设备的往返运动实质是电动机的正反转控制。要求按正向转动按钮时，电动机正向转动，按反向转动按钮时，电动机反向转动，按停止按钮时，电动机停止转动。电动机需要有过载保护和短路保护，主电路有隔离开关。,课本图5-3,先画主电路：隔离开关、熔断器、正向转动接触器触点、反向转动接触器触点（倒相序），热继电器，电机。后画控制电路：（图a）热继电器常闭触点、停止按钮、正转按钮、正转接触器线圈、正转自锁、反转按钮、反转接触器线圈、反转自锁。缺点（漏洞）：若当前电动机状态为正转，且想改变电动机运行状态为反转，必须先按停止按钮，等电动机停止时才可以按反转按钮，使电动机反转。如果在电动机正转时直接按反转按钮，会行成相间短路。,（图b）增加互锁逻辑：KM1闭合时（正转）不允许KM2闭合（反转），KM2闭合时，不允许KM1闭合。互锁：在两个接触器线圈控制线路中进行，其中一个接触器的常闭辅助触点串入另一接触器线圈电路中，这样两个接触器不能同时工作。互锁与控制线路是串联的关系，自锁与按钮是并联的关系。缺点：图b的电路虽然可以避免KM1、KM2同时闭合造成的相间短路，但是操作起来仍不方便。如果电机处与正转状态，按下反转按钮电机是不会反转的，只有按停止按钮，使KM1断开，这时再按反转按钮，电机才能反转。（图c）利用按钮本身的互锁，实现电机的直接正反转切换。,5.2.1.3实现按顺序工作时的联锁控制,工艺：润滑油电动机先启动，主轴转动电机后启动。润滑油电动机停止后，主轴转动电动机停止（保护部分省略）。,图5-4a,先画主电路：润滑油电动机接触器主触头、润滑油电动机；主轴转动电动机接触器触点，主轴转动电动机。后画控制电路：1润滑油电动机启动按钮、自锁、润滑油电动机停止按钮、润滑油电动机接触器线圈KM1。2主轴转动电动机启动按钮、自锁、主轴转动电动机停止按钮、润滑油接触器辅助常开触点、主轴转动电动机接触器线圈。,动作：按下润滑油电动机启动按钮，润滑有电动机直接启动，按钮自锁。此时按下主轴转动电动机启动按钮，主轴转动电动机直接启动。若按下润滑油电动机停止按钮，两台电机同时停止。若按下主轴电动机停止按钮，润滑油电机不会停止。按顺序启动的联锁控制：先动作的电动机，其对应接触器的常开辅助触点要串联在后动作电动机对应接触器的线圈回路中。,电路或工艺的改进：在整个系统停机时应该先停主轴转动电动机后停润滑油电动机。（或在主轴转动电动机转动时，按润滑油电动机停止按钮不起作用，主轴电动机停止时，按润滑油电动机停止按钮才起作用）（图5-4b）用KM2的常开触点短路润滑油电动机停止按钮。按顺序停止的联锁控制：先停的电动机对应接触器的常开辅助触点并联在后停电动机对应停止开关上。先停的电动机没有停，则后停的电动机的停止按钮就不起作用。,5.2.1.4正常工作与点动控制,工艺1：只实现电动机的点动控制，要求短路保护和过载保护，有隔离开关。先画主电路：隔离开关、熔断器、接触器触点、热继电器、电动机。（图5-5a）后画控制电路1：热继电器常闭触点、按钮、接触器线圈。缺点：只能实现点动控制，没有正常工作功能。,工艺2：既可以点动控制，又可以正常工作控制。（图5-5b）在接触器KM的自锁线路中串联手动开关SA。由SA的通断来选择是点动状态还是正常运行状态。缺点：每次启动电机都需要看手动开关的位置，容易误操作。,（图5-5c）不需要用选择开关来决定按钮是点动状态还是连续运行状态。直接用两个按钮来实现电动机的两种状态运行。一个按钮是点动按钮，另一个是连续运行按钮。要注意同一按钮的常开常闭触点动作的顺序。,用时间继电器实现电机的先后启动（图5-6）,工艺：润滑油泵M1启动后t秒后，主轴传动电机M2自动启动。控制电路设计思路（对照图5-1）：在以前先后启动控制电路上稍做改动即可。先启动电动机的接触器线圈得电的信息应该传给时间继电器的线圈。用时间继电器延时闭合常开触点代替后启动电机的启动按钮。后启动电机接触器线圈得电后应自锁，同时要断开时间继电器的线圈。,动作：按下启动开关SB2，KM1线圈得电，自锁，电动机M1启动，同时，时间继电器线圈KT得电，开始延时。t秒后，延时闭合常开触点闭合，KM2线圈得电，自锁。延时继电器线圈断电。电动机M2在电动机M1启动后t秒启动。按下停止按钮SB1，KM1、KM2同时断电，电动机SB1、SB2停止。,5.2.1.5多地点联锁控制,在多个地点可以操作同一台设备。多点控制按钮的连接：（图5-7）常开启动按钮并联连接（或），常闭停止按钮串联连接（与非）。,联锁控制的总结,联锁控制实质是某一运动的联锁触点控制另一运动的相应电器（如接触器线圈）。要求甲接触器动作时，乙接触器不能动作，则须将甲接触器的常闭辅助触点串在乙接触器的线圈电路中。要求甲接触器动作后乙接触器方能动作，则须将甲接触器的常开辅助触点串在乙接触器的线圈电路中。要求乙接触器线圈先断电释放后方能使甲接触器的线圈断电释放，则须将乙接触器的常开触点并在甲接触器线圈电路中的停止按钮上。,5.2.2按控制过程的变化参量控制的规律,为实现设备的自动控制，使设备自动的完成某种动作，必须在控制中引入设备运行的参量，如设备的行程位置，电机的转速和转动方向等，控制线路根据这些参量的实际情况对设备进行自动的控制，这就是按控制过程变化参量控制的规律。联锁控制不具备这种功能。下面以钻削加工时刀架的自动循环为例说明按控制过程的变换参量控制的规律。,钻削刀架的工艺,1自动循环：由电机带动刀架主体自动循环，如图5-8，刀架自动的从位置1移动到位置2进行钻削加工并自动退回位置1。2无进给切削：刀具到达位置2时，不能再给进，但钻头继续旋转下去，进行无给进切削以提高工件加工精度。3快速停车：当刀架在停车位置（位置1或位置2）时，要求快速停车，这样可以减少超行程，并减少辅助工时。由于工艺要求较多，所以控制回路也较复杂，此时应该按照刀架动作的顺序逐步实现控制电路的设计。,5.2.2.1刀架自动循环,自动循环工艺：由电机带动刀架主体自动循环，如图5-8，刀架自动的从位置1移动到位置2进行钻削加工并自动退回位置1。工艺分析：电动机在1和2之间做往返运动：电动机启动、停止控制，电动机正反转控制。电动机在位置2停止，并能自动返回位置1：需要自动完成的动作往往需要引入其对应的参量。引入行程参量“位置1”、“位置2”，实现参量引入的电器：行程开关。,电路设计（图5-9）,先画主电路：隔离刀开关、熔断器、电动机正转接触器触头、热继电器（两相）、电动机、电动机反转接触器触头。控制电路：1先只画电动机正反转控制电路。,2引入行程控制参量的电路设计,当刀架运行到位置2，正转停止，在位置2装行程开关SQ2，SQ2是用来停止电动机正转的，所以其常闭触点串在KM1线圈的控制线路中，当电动机到达位置2时，SQ2常闭触点被碰开，KM1线圈断电，其主电路中对应的触点也断开。同理，刀架到达位置1时，电动机反转停止，因此在位置1装行程开关SQ1，SQ1的常闭触点串在KM2线圈的控制回路中。这样，电动机在位置1和位置2实现了自动停车。下一步要实现的是刀架在位置1和2之间自动往返运行。,刀架要在1和2之间自动往返运行，这个运动对于电机来说是：电动机正转到达位置2时，线圈KM1断电，线圈KM2得电，该动作可将SQ2的常开触点并在按钮SB3两端实现；电动机反转到达位置1时，线圈KM2断电，线圈KM1得电，该动作可将SQ1的常开触点并在按钮SB2两端实现。如果SB2两侧不并联SQ1的常开触点，刀架每次回到位置1自动停止，再按启动按钮才能运行。刀架动作检查：1先按下SB2；2先按下SB3；3先按下SB2后再按SB3；4按下SB1,行程参量的控制思路,用行程开关（接近开关）做检测元件，再将变化的参数反馈回来，作用于控制线路，达到对控制对象自动控制的目的。,2无进给切削,刀具到达位置2时，不能再给进，但钻头继续旋转下去，进行无给进切削以提高工件加工精度。由于刀架在位置2要延时，所以自然的考虑到用时间继电器完成这一任务，刀架到达位置2的信息要传达给时间继电器KT的线圈。SQ2常开触点与时间继电器线圈串联。时间继电器KT的常开触点与SB3并联。动作检查：按下SB2,3快速停车,当刀架在停车位置（位置1或位置2）时，要求快速停车，这样可以减少超行程，并减少辅助工时。快速停车的实现：对电动机反接制动。如果电动机正向转动，从位置1到位置2，当电动机到达位置2时，线圈KM1失电，其主回路中对应触点断开，线圈KM2得电，其主回路中对应触点闭合，电动机虽然此时正转，却受到了反向的制动力。当电动机正转速度下降到一个很小值时，反接制动结束，线圈KM2失电，其主回路对应触点断开。电动机从位置2反转到位置1的反接制动过程是类似的。,反接制动控制回路,要实现上述动作需要引入两个变化参量：电动机的转速、转向。因此应该使用速度继电器。速度继电器：刀架从位置1向位置2运行，电动机正转，且转速达到速度继电器动作值，速度继电器正转触点KSF常开闭合，常闭断开。刀架从位置2向位置1运行时，电动机反转，且转速达到速度继电器动作值，速度继电器反转触点KSR常开闭合，常闭断开。,当电动机运行到位置2，线圈KM1断电，其在反转回路中的互锁辅助触点KM1闭合，若要实现反接制动，在反转控制回路中引入速度继电器的正向常开触点KSF，其一端在停止按钮SB1左侧，这样按SB1停电动机时，控制回路也有反接制动的功能。动作分析：到电动机正转向位置2运行，其转速达到速度继电器动作值，此时速度继电器的常开触点KSF闭合，到电动机到达位置2时，线圈KM1失电，主回路中对应触点断开，控制回路中，互锁辅助触点KM1闭合，导致KM2接通，反接制动开始。当电动机正转转速下降到很小值时，速度继电器低于触点动作值，KSF断开，但KM2仍然得电，因为KM2有其自锁触点保持通电。控制电路需要改进。,改进方法：将速度继电器正转常闭触点串联在线圈KM2的控制回路中，其位置在常开触点与控制回路接线端之前。这样，当电机转速下降，从KSF常开触点断开到其常闭触点闭合需要一段时间，因为，电动机转速下降需要一个过程，所以由杠杆连接的动触点分断常开触点后，不能立即到达常闭触点，只有当转速进一步下降，常闭触点才能闭合。在常闭触点闭合时，线圈KM2已经失电，自锁无法形成，KM2主回路中对应触点断开，反接制动结束。延时达到t秒时，延时继电器常开触点KT闭合，电动机反向朝位置1运动。电动机方向运行到达位置1后的反接制动原理与上述一致。,引入参量为电流,在现实生产机械自动控制的过程中，常常要根据负载或机械力的大小进行控制。可以用间接的方法进行检测。机械力的大小和异步电动机中的电流大小成正比，机械力越大，异步电动机的电流越大。可以通过检测异步电动机的电流来反映机械力的大小，通常采用电流继电器来实现。,按变化参量控制的思路,找出反映运动实质的参量：选用可以检测参量的继电器将参量的变化程度转换成触点的闭合和断开，并在控制回路中引入该触点。,5.3电气控制线路的一般设计方法,经验设计法根据生产工艺的要求，利用各种典型的线路环节，直接设计控制线路。这种设计方法比较简单，但需要设计人员必须熟悉大量的控制线路，掌握许多种典型的设计资料，同时具有丰富的设计经验。在设计过程中需要反复修改、实验，才能使线路符合设计要求。即使这样设计出来的可能不是最简，所用的电器及触点不一定最少，所以得出的方案不一定是最佳方案。逻辑设计法根据生产工艺的要求，利用逻辑代数来分析、设计线路。这种方法设计的线路比较合理，特别适合完成较复杂的生产工艺所要求的控制线路。但设计难度较大，不易掌握。,5.3.2一般方法设计控制线路的原则,1最大限度的实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求。A详细了解生产工艺和机械动作；B明确控制要求，及电机的动作；C明确控制线路各个部分的联锁关系；D保护与预警措施。,2在满足生产要求的前提下，控制线路应力求简单、经济。尽量选用标准的、常用的或经过实际考验的线路和环节。尽量缩短连接导线的数量和长度。因为电气元件所在的实际位置从电气线路图上反映不出来。如按钮一般在操作台上，接触器在电气柜中，电动机一般在现场，走线的距离是比较远的。在画线路图的时候要考虑到这些因素，尽可能减少走线的长度。见课本图5-13.图a和图b功能上是一样的，但图a所用的导线比图b长。,尽量缩减电器的数量，采用标准件，并尽可能选用相同型号。（更换与做备件容易）应减少不必要的触点以简化线路。在控制线路图设计完成后，宜将线路化成逻辑代数式计算，以便得到最简化的线路。应考虑电器元件触点“竞争”问题，因为同一继电器的常开触点和常闭触点有“先断后合”型和“先合后断”型。有些情况下，常开触点与常闭触点分断闭合先后逻辑会直接影响到电路的动作逻辑。如图5-14.,控制线路在工作时，应尽量减少多个元件依次通电动作后才接通另一个电器元件的情况。如图5-15，图a的接法，触点KA流过电流最大，图b可以减少流过触点KA的电流，使线路工作更加安全。,3保证控制线路的可靠和安全正确连接电器的触点。同一电器的常开和常闭辅助触点靠的很近，如果分别接在电源的不同位置上，由于两触点的电位不同，所以在触点分断时产生的电弧可能使线路发生短路故障。如图5-16.正确连接电器的线圈。如：1）交流控制电路中，线圈不能串联连接。2）电感量相差悬殊的直流电压线圈，不能直接并联。如下图，YA线圈的电感量较大，KA线圈的电感量较小，左图中，KM分断时，线圈YA感应出来的电流可以驱动线圈KA，是KA触点不能及时分断。右图为正确接法,在控制线路中应避免出现寄生电路。如图5-18，首先假设图中没有指示灯，该电路为电动机正反转控制电路。增加指示灯HL1，功能为正转指示，HL2，功能为反转指示，在电动机没有过载保护时，控制线路工作正常。若电动机正转，KM1线圈得电，触点闭合，发生过载保护时，控制回路出现寄生电路，虽然寄生电路中有KM2分压，但是KM1仍然达不到释放值，KM1得不到释放，电机仍然转动，起不了保护作用。,在线路中尽量避免许多电器依次接通才能接通另一个电器的控制线路。在频繁操作的可逆线路中，正、反向接触器不但要有电器联锁（互锁），而且还有有机械联锁（指通过按钮互锁，图5-3C，也有机械互锁接触器，专用于电动机正反转控制）。设计的线路应尽可能适应所在地的电网情况。根据电机的大小和电网容量的大小选择电动机是直接启动还是间接启动。在线路中采用小容量的继电器触点控制大容量的接触器线圈时，要计算继电器触点断开和接通容量是否足够。如果不够，必须用中间继电器增加触点容量，或用小容量接触器。,应具有完善的保护环节，以避免因误操作而发生事故。保护环节包括：过载、短路、过流、过压、失压等，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示灯。4尽量使操作和维修方便。控制机构应操作简单便利，能迅速和方便的由一种控制方式转换到另一种控制方式，如由自动控制切换到手动控制。同时希望实现多点控制和自动转换程序。使用隔离开关，以免带电作业。,5.3.3一般方法设计控制线路的实例分析,5.3.3.1龙门刨床横梁机构的工作原理,龙门刨床的工艺,在龙门刨床上装有横梁机构，刀架装在横梁上，用来加工工件。为了适应不同高度工件加工对刀高度的需要，要求横梁能够通过丝杆快速上下移动，这一动作由一台三相异步电动机完成。为了保证零件加工的精度，当横梁点动到需要的高度时，应立即通过夹紧机构将横梁夹紧在立柱上。每次移动前先松开夹紧机构，因此，为实现横梁移动前的放松和到位后的夹紧动作，应设置另一台三相交流异步电动机拖动夹紧放松机构。龙门刨床上还有其他运动部件，本例只涉及横梁部分。,5.3.3.2电气控制系统的要求,有两台三相异步交流电动机，电动机M1控制横梁的升降，需要正反转控制。电动机M2控制夹紧松开动作，也需要正反转控制。横梁的夹紧、松开与横梁移动必须按一定顺序操作。当横梁上下移动时，能够自动按照“放松横梁-横梁上下移动-夹紧横梁-夹紧电动机自动停止”的顺序进行操作具有上下行程的限位保护。横梁夹紧与横梁上下移动之间及正反向运动之间具有必要的联锁。,5.3.3.3龙门刨床横梁机构的控制线路设计,设计电路时，有时很难做到一步到位，所以需要分步进行，逐步完善。设计主电路草图画主电路前需要明确几点：A所设计的控制需要几台电动机完成；B电动机用什么方式控制；C隔离保护；图5-20：KM1上升、KM2下降、KM3夹紧、KM4松开。,2控制回路草图画控制回路草图时，需要先明确控制回路中有几个按钮，按钮和主回路中的接触器触点动作有什么关系。本例中，夹紧松开电动机的正反转是自动完成的，所以不需要按钮，横梁的上下移动需要两个按钮。,A按下横梁上升按钮，夹紧电动机松开（KM4吸合），横梁向上移动(KM1吸合)。一个按钮的常闭触点要吸合两个接触器线圈，可以用增加中间继电器来增加触点数量的办法。B按下横梁下降按钮，夹紧电动机松开（KM4吸合），横梁向下移动（KM2吸合）。C横梁完成移动后，夹紧电动机自动夹紧。（按钮断开即是移动完成）,引入控制参量并完善控制电路,1当按上升按钮时，夹紧电动机先松开，即KM4先吸合，等待松开到合适的位置时，横梁上升，即KM1吸合，同时夹紧电动机停止运行，即KM4断开。需要使用行程开关引入行程参量，完成电动机的先后启动与夹紧电动机的自动停止。按下降按钮也是同一道理。2当松开按钮时，夹紧电动机自动夹紧。3当达到一定夹紧程度时，夹紧电动机自动停止。4增加正反转互锁与横梁的上下移动限位。,5.4电气控制线路的逻辑设计方法,逻辑设计法：所谓逻辑设计法，就是从机械设备的生产工艺要求出发，将控制线路中的接触器、继电器等电器元件线圈的通电与断电，触头的闭合与断开，以及主令元件触头的接通与断开等，看成逻辑变量。配合生产工艺过程，用逻辑函数关系式表示这些逻辑变量之间的逻辑关系，再运用逻辑函数基本公式和运算规律对逻辑函数式进行化简，然后由化简的逻辑函数式画出相应的电气原理图，最后再进一步检查、化简和完善。逻辑设计法可使线路简单，充分利用电器元器件得到较合理的电路。,电器的逻辑表示,用KA、KM、SQ、SB分别表示继电器、接触器、行程开关及按钮的动合（常开）触头；动断（常闭）触头在对应的动开触头符号上加“非”，即横线。电路中电器元件受激状态为“1”状态，自然状态（未受激状态）为“0”状态。对于继电器、接触器、电磁铁、电磁阀、电磁离合器等元件的线圈，得电状态为“1”状态，失电状态为“0”状态。按钮、行程开关等，压下状态为“1”状态，复位状态为“0”状态。于是下列各式就有明确定义：KM=1：接触器线圈处于得电状态，或动合触点闭合。KM=0:接触器线圈处于失电状态，或动合触点断开。=1：接触器动断触头闭合。若等于零，接触器动断触头分断。即元件线圈状态的1或0取值和它们动合触头1或0取值一致，而和其动断触头取值相反。,5.4.2.1逻辑与触点串联,图5-22所示逻辑表达式：KM=KA1KA2真值表5-4逻辑与是两个触点串联的关系。,5.4.2.2逻辑或触点的并联,图5-23逻辑表达式：KM=KA1+KA2真值表：5-5逻辑或是两个触点并联的关系。,5.4.2.3逻辑非,图5-24逻辑表达式真值表5-6逻辑非用于常闭触点的表示。,5.4.4继电器开关的逻辑函数,图5-25，功能启动保持停止。用逻辑关函数分析两个电路的区别。图a逻辑函数表达式：Fk=SB1+(SB2非)K图b逻辑函数表达式：Fk=S