机床电气控制技术

1、 绪论绪论 第一章第一章 常用低压控制电器常用低压控制电器 第二章第二章 基本控制线路基本控制线路 第三章第三章 电气控制线路设计基础电气控制线路设计基础 第四章第四章 典型机床控制线路分析典型机床控制线路分析 第五章第五章 可编程控制器的基础知识可编程控制器的基础知识 第六章第六章 三菱三菱fx-2n可编程控制器可编程控制器 一、本课程的性质与任务一、本课程的性质与任务 本课程是一门实用性很强的专业课。主要内容是以电本课程是一门实用性很强的专业课。主要内容是以电 动机或其他执行电器为控制对象，介绍继电接触器控制系动机或其他执行电器为控制对象，介绍继电接触器控制系 统的工作原理、典型机械的电气

2、控制线路统的工作原理、典型机械的电气控制线路、电气控制技术、电气控制技术、 电气控制系统的设计方法电气控制系统的设计方法以及可编程序控制器的基本知识以及可编程序控制器的基本知识。 本课程的培养目标：本课程的培养目标： （1 1）熟悉常用控制电器的结构、原理、用途）熟悉常用控制电器的结构、原理、用途; ; （2 2）熟悉掌握继电接触器控制线路的基本环节）熟悉掌握继电接触器控制线路的基本环节; ; （3 3）能基本根据生产过程和控制要求进行系统设计。）能基本根据生产过程和控制要求进行系统设计。 （4 4）熟悉典型设备的电气控制系统。）熟悉典型设备的电气控制系统。 二、电气控制技术的发展概况二、电气

3、控制技术的发展概况 1 1、机床电力拖动系统的发展概况、机床电力拖动系统的发展概况 （1 1）成组拖动）成组拖动 （2 2）单机拖动）单机拖动 （3 3）多机拖动）多机拖动 2 2、机床电气控制系统的发展概况、机床电气控制系统的发展概况 在控制方法上，从手动控制发展到自动控制；在控制方法上，从手动控制发展到自动控制； 在控制功能上，从单一功能发展到多种功能；在实在控制功能上，从单一功能发展到多种功能；在实 际操作上从紧张繁重到轻松自如。际操作上从紧张繁重到轻松自如。 电气控制系统发展的四个阶段：电气控制系统发展的四个阶段： （1 1）继电器）继电器接触器控制系统接触器控制系统 （2 2）连续控

4、制系统及自动控制系统）连续控制系统及自动控制系统 （3 3）可编程序控制器）可编程序控制器 （4 4）计算机数字控制系统）计算机数字控制系统 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 接触器接触器 第三节第三节 继电器继电器 第四节第四节 其他常用电器其他常用电器 电器的种类：电器的种类： 按工作电压分为高压电器和低压电器。按工作电压分为高压电器和低压电器。 按用途分为配电电器与控制电器。按用途分为配电电器与控制电器。 按动作方式分为自动切换电器和非自动切换电器。按动作方式分为自动切换电器和非自动切换电器。 按工作原理可分为电磁式电器和非电量控制电器。按工作原理可分为电磁式电器和非电量控制电器。

5、电器的定义：电器的定义： 电器是根据外界信号（机械力、电动力和其电器是根据外界信号（机械力、电动力和其 它物理量）自动或手动接通和断开电路它物理量）自动或手动接通和断开电路,实现对电实现对电 路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和 调节用的元件或设备。调节用的元件或设备。 吸引线圈的作用：将电能转换成磁能，即产生磁通，衔吸引线圈的作用：将电能转换成磁能，即产生磁通，衔 铁在电磁吸力作用下产生机械位移使铁心吸合。铁在电磁吸力作用下产生机械位移使铁心吸合。 铁心铁心 衔铁衔铁 线圈线圈 问题问题1如何区分直流线圈和交流线圈？如何区分直流线圈和交流线

6、圈？ 问题问题2 如何区分并联线圈和串联线圈？如何区分并联线圈和串联线圈？ 电磁机构结构图电磁机构结构图 一一. .电磁机构电磁机构 电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁组成。如下电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁组成。如下 图所示。图所示。 交流电磁机构上短路环的作用交流电磁机构上短路环的作用 交流电磁铁的短路环交流电磁铁的短路环 1衔铁衔铁 2铁心铁心 3线圈线圈 4短路环短路环 1. 触头的结构形式触头的结构形式 桥式触头桥式触头指形触头指形触头 二二. 触头系统触头系统 触头是电器的执行机构，在衔铁的带动下起触头是电器的执行机构，在衔铁的带动下起 接通和分断电路的作用。接通和分断电路的作用。 3

7、. 电弧电弧 2. 触头的接触方式触头的接触方式 电弧：触头在通电状态下动、静触头脱离接触电弧：触头在通电状态下动、静触头脱离接触 时，由于电场的存在，使触头表面的自由电子大量时，由于电场的存在，使触头表面的自由电子大量 溢出而产生电弧。溢出而产生电弧。 点接触点接触线接触线接触 面接触面接触 电弧的存在既烧损触头金属表面，降低电器的寿电弧的存在既烧损触头金属表面，降低电器的寿 命，又延长了电路的分断时间，所以必须迅速消除。命，又延长了电路的分断时间，所以必须迅速消除。 接触器是一种用来频繁地接通和断开接触器是一种用来频繁地接通和断开( (交、直流交、直流) ) 负荷电流的电磁式自动切换电器，

8、主要用于控制电负荷电流的电磁式自动切换电器，主要用于控制电 动机、电焊机、电容器组等设备，具有低压释放的动机、电焊机、电容器组等设备，具有低压释放的 保护功能，适用于频繁操作和远距离控制。保护功能，适用于频繁操作和远距离控制。 一、一、 接触器的结构及工作原理接触器的结构及工作原理 1. 交流接触器的结构交流接触器的结构 交流接触器主要由电磁机构、触点系统、灭弧交流接触器主要由电磁机构、触点系统、灭弧 装置和其他辅助部件四大部分组成。结构示意图如装置和其他辅助部件四大部分组成。结构示意图如 下图下图 所示。所示。 3.接触器的工作原理及符号接触器的工作原理及符号 (a) 线圈线圈 (b) 主触

9、常开、常闭触点主触常开、常闭触点 (c) 辅助常开、常闭触点辅助常开、常闭触点 接触器的符号接触器的符号 1动触头动触头 2静触头静触头 3衔铁衔铁 4 弹簧弹簧 5线圈线圈 6铁心铁心 7垫毡垫毡 8触头弹簧触头弹簧 9灭弧罩灭弧罩 10触头触头 压力弹簧压力弹簧 继电器是一种根据某种输入信号的变化来接通继电器是一种根据某种输入信号的变化来接通 或断开控制电路，实现自动控制和保护的电器。其或断开控制电路，实现自动控制和保护的电器。其 输入量可以是电压、电流等电气量，也可以是温度、输入量可以是电压、电流等电气量，也可以是温度、 时间、速度、压力等非电气量。时间、速度、压力等非电气量。 一、电磁

10、式继电器 1底座底座 2反力弹簧反力弹簧 3、4 调节螺钉调节螺钉 5非磁性垫片非磁性垫片 6 衔铁衔铁 7铁心铁心 8极靴极靴 9电电 磁线圈磁线圈 10触点系统触点系统 电磁式继电器的种类：电磁式继电器的种类： 1. 1. 电磁式电流继电器电磁式电流继电器 2. 2. 电磁式电压继电器：电磁式电压继电器： 3. 3. 电磁式中间继电器：中间继电器触点数量电磁式中间继电器：中间继电器触点数量 较多，触点容量较大，且动作灵敏。其主要用较多，触点容量较大，且动作灵敏。其主要用 途是当其他继电器的触点数量或触点容量不够途是当其他继电器的触点数量或触点容量不够 时，可借助中间继电器来扩大触点容量时，

11、可借助中间继电器来扩大触点容量( (触点触点 并联并联) )或触点数量，起到中间转换的作用。或触点数量，起到中间转换的作用。 电磁式继电器符号：电磁式继电器符号： 1.时间继电器的结构时间继电器的结构 (a) (a) 通电延时型通电延时型 二、时间继电器二、时间继电器 (b) (b) 断电延时型断电延时型 2.时间继电器的符号时间继电器的符号 三、热继电器三、热继电器 注注 意意 由于热继电器中发热元件有热惯性，在电路中由于热继电器中发热元件有热惯性，在电路中 不能作瞬时过载保护，更不能作短路保护。不能作瞬时过载保护，更不能作短路保护。 1. 热继电器的作用热继电器的作用 过载保护过载保护 2

12、. 热继电器的结构热继电器的结构 1双金属片固定支点双金属片固定支点 2双金属片双金属片 3发热发热 元件元件 4导板导板 5补偿补偿 双金属片双金属片 6常闭触点常闭触点 7常开触点常开触点 8复位复位 调节调节 9动触点动触点 10复复 位按钮位按钮 11调节旋钮调节旋钮 12支撑支撑 13压簧压簧 14推杆推杆 3.热继电器符号热继电器符号 kr krkr 四、速度继电器四、速度继电器 1.速度继电器的结构及工作原理速度继电器的结构及工作原理 11转轴转轴 22转子转子 33 定子定子 44线圈线圈 55摆摆 锤锤 6 6、77静触点静触点 8 8、 99簧片簧片 一般速度继电器的动作速

13、度为一般速度继电器的动作速度为120r/min，触点的复，触点的复 位速度在位速度在100r/min 以下，转速在以下，转速在3000r/min 3600r/min 能可靠地工作，能可靠地工作， 注注 意意 2. 速度继电器符号速度继电器符号 速度继电器主要根据电动机的额定转速来选择。使速度继电器主要根据电动机的额定转速来选择。使 用时，速度继电器的转轴应与电动机同轴连接，安装接用时，速度继电器的转轴应与电动机同轴连接，安装接 线时，正反向的触点不能接错，否则不能起到反接制动线时，正反向的触点不能接错，否则不能起到反接制动 时接通和断开反向电源的作用。时接通和断开反向电源的作用。 要点：要点：

14、 一、低压开关一、低压开关 图形及文字符号：图形及文字符号： (a) 单极单极 (b) 双极双极 (c) 三极三极 问问 题题 低压开关应如何装？低压开关应如何装？ 二、低压断路器二、低压断路器 结构及工作原理：结构及工作原理： 三、熔断器三、熔断器 1. 熔断器的结构类型熔断器的结构类型 瓷插式熔断器瓷插式熔断器螺旋式熔断器螺旋式熔断器 2. 2. 熔断器的符号及安秒特性熔断器的符号及安秒特性 问题问题1 热继电器能否作熔断器使用？熔断器能否作热继电器能否作熔断器使用？熔断器能否作 热继电器使用？热继电器使用？ 问题问题2 熔断器和低压断路器的优缺点？熔断器和低压断路器的优缺点？ 四、主令电

15、器四、主令电器 1. 控制按钮控制按钮 1）结构）结构 2）符号）符号 2. 行程开关行程开关 1）结构）结构 2）符号）符号 微动行程开关微动行程开关 滚轮式行程开关滚轮式行程开关 back 第一节第一节 电气控制线路的绘制电气控制线路的绘制 第二节第二节 基本电气控制线路基本电气控制线路 第三节第三节 异步电动机降压起动控制线异步电动机降压起动控制线 路路 第四节第四节 异步电动机制动控制线路异步电动机制动控制线路 第五节第五节 双速异步电动机调速控制线双速异步电动机调速控制线 路路 第六节第六节 位置控制电路位置控制电路 电气控制线路是由各种有触点的电器组成的控电气控制线路是由各种有触点

16、的电器组成的控 制线路。为了表达设备电气控制系统的组成结构、制线路。为了表达设备电气控制系统的组成结构、 工作原理等要求，需要用统一的工程语言即用工程工作原理等要求，需要用统一的工程语言即用工程 图的形式来表达，这种工程图即是电气图。图的形式来表达，这种工程图即是电气图。 一、电气原理图的绘制原则一、电气原理图的绘制原则 电路图有电气原理图和电气安装接线图。电路图有电气原理图和电气安装接线图。前者前者 是根据电气动作原理绘制的，表示电气的动作原理是根据电气动作原理绘制的，表示电气的动作原理 和分析动作原理及排除故障，而不考虑电气设备的和分析动作原理及排除故障，而不考虑电气设备的 电气元器件的实

17、际结构和安装情况。后者也叫电气电气元器件的实际结构和安装情况。后者也叫电气 装配图，它是根据电气设备和电气元器件的实际结装配图，它是根据电气设备和电气元器件的实际结 构、安装情况绘制的，用来表示接线方式、电气设构、安装情况绘制的，用来表示接线方式、电气设 备和电气元器件的位置、接线场所的形状和尺寸等。备和电气元器件的位置、接线场所的形状和尺寸等。 1. 1. 电气原理图绘制电气原理图绘制 电气原理图一般分主电路和控制电路两部分。电气原理图一般分主电路和控制电路两部分。 主电路是设备的驱动电路，主电路通常用粗实线画主电路是设备的驱动电路，主电路通常用粗实线画 在图样的左侧在图样的左侧( (或上方

18、或上方) )。控制和辅助电路一般用细。控制和辅助电路一般用细 实线画在图样的右侧实线画在图样的右侧( (或下方或下方) )。控制电路、辅助电。控制电路、辅助电 路要分开画。路要分开画。 2.2.电气原理图中的器件状态电气原理图中的器件状态 (1) (1) 继电器和接触器的线圈处在非激励状态。继电器和接触器的线圈处在非激励状态。 (2) (2) 断路器和隔离开关在断开位置。断路器和隔离开关在断开位置。 (3) (3) 零位操作的手动控制开关在零位状态。零位操作的手动控制开关在零位状态。 (4) (4) 机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力 状态。状态。 (

19、5) (5) 保护类元器件处在设备正常工作状态。保护类元器件处在设备正常工作状态。 一、异步电动机单向直接起动控制线路一、异步电动机单向直接起动控制线路 1. 工作原理工作原理 2. 保护环节保护环节 (1) 短路保护短路保护 (2) 过载保护过载保护 (3) 失压和欠压保护失压和欠压保护 二、多地点与多条件控制线路二、多地点与多条件控制线路 两地控制线路两地控制线路 两个条件控制线路两个条件控制线路 三、点动控制三、点动控制 (a) (b) (c) (d) 四、三相异步电动机的正反转控制线路四、三相异步电动机的正反转控制线路 1. “正正停停反反”控制控制 2. “正正反反停停”控制控制 五

20、、顺序控制线路五、顺序控制线路 back 一、一、 定子串电阻降压起动控制电路定子串电阻降压起动控制电路 问题问题 此电路的缺点为何？此电路的缺点为何？ 改进后的电路改进后的电路 二、二、 星形星形三角形降压起动控制电路三角形降压起动控制电路 三、三、 自耦变压器降压起动控制电路自耦变压器降压起动控制电路 三种降压起动方式优缺点：三种降压起动方式优缺点： 1 1、串起动电阻起动的优点：控制线路结构简单、成、串起动电阻起动的优点：控制线路结构简单、成 本低、动作可靠、提高了功率因素、有利于保证电本低、动作可靠、提高了功率因素、有利于保证电 网质量。缺点：消耗电能。适用场合：要求起动平网质量。缺点

21、：消耗电能。适用场合：要求起动平 稳的中小容量电动机以及起动不频繁的场合。稳的中小容量电动机以及起动不频繁的场合。 2 2、自耦变压器起动的优点：起动电流与起动转矩的、自耦变压器起动的优点：起动电流与起动转矩的 比值按变比平方倍降低。对电网电流冲击小，功率比值按变比平方倍降低。对电网电流冲击小，功率 损耗小。缺点：自耦变压器价格较贵，相对电阻结损耗小。缺点：自耦变压器价格较贵，相对电阻结 构复杂，体积庞大，且是按照非连续工作制设计制构复杂，体积庞大，且是按照非连续工作制设计制 造的，不允许频繁操作。造的，不允许频繁操作。 3 3、y-y-起动的优点：定子绕组星形接法时，起动电起动的优点：定子绕

22、组星形接法时，起动电 压为直接采用三角形接法时的压为直接采用三角形接法时的1/31/3，起动电流为，起动电流为 1/31/3，因而起动电流特性好，线路较简单，投资少。，因而起动电流特性好，线路较简单，投资少。 缺点：起动转矩也相应下降为三角形接法的缺点：起动转矩也相应下降为三角形接法的1/31/3，转，转 矩特性差。此线路适合轻载或空载的场合。矩特性差。此线路适合轻载或空载的场合。 back 一、一、 反接制动控制线路反接制动控制线路 问题问题 此电路的缺点何在？此电路的缺点何在？ 改进后的电路改进后的电路 二、能耗制动控制线路二、能耗制动控制线路 1.单向运行能耗制动控制线路单向运行能耗制动

23、控制线路 1) 1) 按时间原则控制线路按时间原则控制线路 2) 2) 按速度原则控制线路按速度原则控制线路 反接制动优点：制动效果好，其缺点是能量反接制动优点：制动效果好，其缺点是能量 损耗大，在制动过程中有冲击，对转动部件有害，损耗大，在制动过程中有冲击，对转动部件有害， 故用于不太经常起制动的设备。故用于不太经常起制动的设备。 能耗制动优点：能量损耗少，在制动时磁场能耗制动优点：能量损耗少，在制动时磁场 静止不动，不会产生有害的反转，制动停车准确，静止不动，不会产生有害的反转，制动停车准确， 制动过程平稳。缺点是需要整流电路，制动速度制动过程平稳。缺点是需要整流电路，制动速度 也较反接制

24、动慢些。所以，能耗制动适用于电动也较反接制动慢些。所以，能耗制动适用于电动 机容量较大，要求制动平稳和起动频繁的场合。机容量较大，要求制动平稳和起动频繁的场合。 两种制动方式优缺点的比较：两种制动方式优缺点的比较： back 双速异步电动机调速控制线路双速异步电动机调速控制线路 back back 第一节第一节 电气控制设计的主要内容电气控制设计的主要内容 第二节第二节 电力拖动方案的确定、电动机的选择电力拖动方案的确定、电动机的选择 第三节第三节 电气控制方案的确定及控制方式的选择电气控制方案的确定及控制方式的选择 第四节第四节 电气设计的一般原则电气设计的一般原则 第五节第五节 保护环节保

25、护环节 第六节第六节 电气控制系统的一般设计方法电气控制系统的一般设计方法 一、电气控制线路设计的基本要求一、电气控制线路设计的基本要求 (1) (1) 熟悉所设计设备电气线路的总体技术要求及工熟悉所设计设备电气线路的总体技术要求及工 作过程，取得电气设计的基本依据，最大限度地满作过程，取得电气设计的基本依据，最大限度地满 足生产机械和工艺对电气控制的要求。足生产机械和工艺对电气控制的要求。 (2) (2) 优化设计方案、妥善处理机械与电气的关系，优化设计方案、妥善处理机械与电气的关系， 通过技术经济分析，选用性能价格比最佳的电气设通过技术经济分析，选用性能价格比最佳的电气设 计方案。在满足要

26、求的前提下，设计出简单合理、计方案。在满足要求的前提下，设计出简单合理、 技术先进、工作可靠、维修方便的电路。技术先进、工作可靠、维修方便的电路。 (3) (3) 正确合理地选用电气元器件，尽可能减少元器正确合理地选用电气元器件，尽可能减少元器 件的品种和规格，降低生产成本。件的品种和规格，降低生产成本。 (4) (4) 设计中贯彻最新的国家标准。设计中贯彻最新的国家标准。 (1) (1) 拟定电气设计技术任务书；拟定电气设计技术任务书； (2) (2) 提出电气控制原理性方案及总体框图；提出电气控制原理性方案及总体框图； (3) (3) 编写系统参数计算书；编写系统参数计算书； (4) (4

27、) 绘制电气原理图绘制电气原理图( (总图及分图总图及分图) )； (5) (5) 选择整个系统的电气元器件；选择整个系统的电气元器件； (6) (6) 绘制电控装置装配图和接线图。绘制电控装置装配图和接线图。 (7) (7) 标准构件选用与非标准构件设计标准构件选用与非标准构件设计( (包括电控箱包括电控箱 的结构与尺寸、散热器、导线、支架等的结构与尺寸、散热器、导线、支架等) )。 (8) (8) 绘制装置布置图、出线端子图和设备接线图。绘制装置布置图、出线端子图和设备接线图。 (9) (9) 编写操作使用、维护说明书。编写操作使用、维护说明书。 二、电气控制系统设计的基本内容二、电气控制

28、系统设计的基本内容 三、电气控制设备的设计步骤三、电气控制设备的设计步骤 1. 1. 初步设计初步设计 初步设计是研究系统和电气控制装置的组成，初步设计是研究系统和电气控制装置的组成， 拟订设计任务书并寻求最佳控制方案的初步阶段，拟订设计任务书并寻求最佳控制方案的初步阶段， 以取得技术设计的依据。以取得技术设计的依据。 2. 2. 技术设计技术设计 在通过初步设计的基础上，技术设计需要完在通过初步设计的基础上，技术设计需要完 成的一些技术上的任务。成的一些技术上的任务。 3. 3. 产品设计产品设计 产品设计是根据初步设计和技术设计最终完产品设计是根据初步设计和技术设计最终完 成的电气控制系统

29、设备的工作图样。成的电气控制系统设备的工作图样。 一、确定拖动方式一、确定拖动方式 1. 1. 单独拖动单独拖动 单独拖动就是一台设备只由一台电动机拖动。单独拖动就是一台设备只由一台电动机拖动。 2. 2. 分立拖动分立拖动 通过机械传动链将动力传送到达每个工作机通过机械传动链将动力传送到达每个工作机 构，一台设备由多台电动机分别驱动各个工作机构。构，一台设备由多台电动机分别驱动各个工作机构。 二、确定调速方案二、确定调速方案 可采用齿轮变速箱、液压调速装置、双速或多可采用齿轮变速箱、液压调速装置、双速或多 速电动机以及电气的无级调速传动方案。无级调速速电动机以及电气的无级调速传动方案。无级调

30、速 有直流调压调速、交流调压调速和变频变压调速。有直流调压调速、交流调压调速和变频变压调速。 2. 2. 电动机起动、制动和反向要求电动机起动、制动和反向要求 一般说来，由电动机完成设备的起动、制一般说来，由电动机完成设备的起动、制 动和反向要比机械方法简单容易。因此，机电设动和反向要比机械方法简单容易。因此，机电设 备主轴的起动、停止、正反转运动调整操作，只备主轴的起动、停止、正反转运动调整操作，只 要条件允许最好由电动机完成。要条件允许最好由电动机完成。 1. 1. 电动机的选择电动机的选择 电动机的选择包括电动机的种类、结构形电动机的选择包括电动机的种类、结构形 式、额定转速和额定功率。

31、式、额定转速和额定功率。 三、电动机的选择及起动、制动和反向要求三、电动机的选择及起动、制动和反向要求 一、电气控制方案的可靠性一、电气控制方案的可靠性 一个系统或产品的质量，一般包括技术性能指一个系统或产品的质量，一般包括技术性能指 标和可靠性指标，设计的可靠性就是使一个系统或标和可靠性指标，设计的可靠性就是使一个系统或 产品设计满足可靠性指标。产品设计满足可靠性指标。 二、电气控制方案的确定二、电气控制方案的确定 控制方案应与通用性和专用性的程序相适应。控制方案应与通用性和专用性的程序相适应。 一、应最大限度地实现生产机械和工艺的一、应最大限度地实现生产机械和工艺的 要求要求 二、控制线路

32、应简单经济二、控制线路应简单经济 举例举例 三、保证控制线路工作的可靠和安全三、保证控制线路工作的可靠和安全 (a) 不合理连接不合理连接 (b) 合理连接合理连接 (a) 不合理接线不合理接线 (b) 合理接线合理接线 寄生电路寄生电路 触点触点“ “竞争 竞争” ” 一、一、短路保护短路保护 常用的短路保护元器件有熔断器和自动空气开关。常用的短路保护元器件有熔断器和自动空气开关。 二、过载保护二、过载保护 常用的过载保护器件是热继电器。常用的过载保护器件是热继电器。 三、过流保护三、过流保护 过流保护常用电磁式过电流继电器实现。过流保护常用电磁式过电流继电器实现。 四、零电压与欠电压保护四

33、、零电压与欠电压保护 一般常用零压保护继电器和欠电压继电器实一般常用零压保护继电器和欠电压继电器实 现零压保护和欠压保护。现零压保护和欠压保护。 举例：举例： 下图所示是电动机常用保护电路，请指出下图所示是电动机常用保护电路，请指出 各电气元器件所起的保护作用。各电气元器件所起的保护作用。 举例：举例： (4) (4) 横梁夹紧与横梁移动之间及正反向运动之间应横梁夹紧与横梁移动之间及正反向运动之间应 有必要的联锁。有必要的联锁。 现要设计一个龙门刨床横梁升降控制系统。其现要设计一个龙门刨床横梁升降控制系统。其 对电气控制系统提出了如下要求：对电气控制系统提出了如下要求： (1)(1)保证横梁能

34、上下移动，夹紧机构能实现横梁的保证横梁能上下移动，夹紧机构能实现横梁的 夹紧或放松。夹紧或放松。 (2) (2) 横梁夹紧与横梁移动之间必须有一定的操作程序。横梁夹紧与横梁移动之间必须有一定的操作程序。 (3) (3) 横梁在上升与下降时应有限位保护。横梁在上升与下降时应有限位保护。 电气控制线路设计步骤：电气控制线路设计步骤： 1. 1. 设计主电路设计主电路 根据工艺要求可知，横梁移动和横梁夹紧需用两根据工艺要求可知，横梁移动和横梁夹紧需用两 台异步电动机拖动。为了保证实现上下移动和夹紧放台异步电动机拖动。为了保证实现上下移动和夹紧放 松的要求，需要四个接触器分别控制两个电动机的正松的要求

35、，需要四个接触器分别控制两个电动机的正 反转。那么，主电路就是两台电动机的正反转电路。反转。那么，主电路就是两台电动机的正反转电路。 2. 2. 设计基本控制电路设计基本控制电路 4 4个接触器具有个接触器具有4 4个控制线圈，只能用两个点动个控制线圈，只能用两个点动 按钮去控制上下移动和放松夹紧两个运动。因此需要按钮去控制上下移动和放松夹紧两个运动。因此需要 通过两个中间继电器进行控制。根据上述要求，可以通过两个中间继电器进行控制。根据上述要求，可以 设计出下图所示的控制电路。为了实现这两个自动控设计出下图所示的控制电路。为了实现这两个自动控 制要求，还需要做相应地改进，这需要恰当地选择控制

36、要求，还需要做相应地改进，这需要恰当地选择控 制过程中的变化参量来实现。制过程中的变化参量来实现。 控制电路草图控制电路草图 (a) (a) 主电路主电路 (b) (b) 控制电路控制电路 横梁控制电路横梁控制电路 3. 3. 选择控制参量、确定控制方案选择控制参量、确定控制方案 4.4.设计联锁保护环节设计联锁保护环节 完整的控制线路完整的控制线路 第一节第一节 c650卧式车床的电气控制线卧式车床的电气控制线 路路 第二节第二节 摇臂钻床的电气控制线路摇臂钻床的电气控制线路 一、概述一、概述 1. c650 普通卧式车床的主要结构及运动形式普通卧式车床的主要结构及运动形式 1进给进给 箱箱

37、 2挂挂 轮箱轮箱 3 主 轴 变主 轴 变 速箱速箱 4 滑 板 与滑 板 与 刀架刀架 5 溜板箱溜板箱 6 尾 座 尾 座 7丝杠丝杠 8光杠光杠 9床身床身 2. c650 2. c650 普通卧式车床的电力拖动要求与控制特点普通卧式车床的电力拖动要求与控制特点 (1) (1) 车削加工主轴电动机车削加工主轴电动机m1m1通常选用笼型异步电动通常选用笼型异步电动 机，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动。电动机，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动。电动 机采用直接起动的方式起动，可正反两个方向旋转机采用直接起动的方式起动，可正反两个方向旋转 和正反两个方向制动，还具有点动功能。和正反两个

38、方向制动，还具有点动功能。 (2) (2) 车削螺纹时，刀架移动与主轴旋转运动之间必车削螺纹时，刀架移动与主轴旋转运动之间必 须保持准确的比例关系，因此，车床主轴运动和进须保持准确的比例关系，因此，车床主轴运动和进 给运动只由一台电动机拖动，刀架移动由主轴箱通给运动只由一台电动机拖动，刀架移动由主轴箱通 过机械传动链来实现。过机械传动链来实现。 (3) (3) 拖板的快速移动由电动机拖板的快速移动由电动机m3m3单独拖动。根据使单独拖动。根据使 用需要，可随时手动控制起停。用需要，可随时手动控制起停。 (4) (4) 车削加工中，有一台冷却泵电动机车削加工中，有一台冷却泵电动机m2m2。 (5

39、) (5) 必要的保护环节、联锁环节、照明和信号电路。必要的保护环节、联锁环节、照明和信号电路。 二、二、c650 c650 卧式车床的电气控制线路分析卧式车床的电气控制线路分析 1. 主电路分析主电路分析 c650卧式车床电气控制原理图 2. 控制电路分析控制电路分析 3. 常见故障分析常见故障分析 (1) (1) 主轴电动机不能起动。可能的原因：电源没有主轴电动机不能起动。可能的原因：电源没有 接通；热继电器已动作，其常闭触点尚未复位；起接通；热继电器已动作，其常闭触点尚未复位；起 动按钮或停止按钮内的触点接触不良；交流接触器动按钮或停止按钮内的触点接触不良；交流接触器 的线圈烧毁或接线脱

40、落等。的线圈烧毁或接线脱落等。 (2) (2) 按下起动按钮后，电动机发出嗡嗡声，不能起按下起动按钮后，电动机发出嗡嗡声，不能起 动。电动机三相电源缺相，可能原因：熔断器某一动。电动机三相电源缺相，可能原因：熔断器某一 相熔丝烧断；接触器一对主触点没接触好；电动机相熔丝烧断；接触器一对主触点没接触好；电动机 接线某一处断线等。接线某一处断线等。 (3) (3) 按下停止按钮，主轴电动机不能停止。可能的按下停止按钮，主轴电动机不能停止。可能的 原因：接触器触点熔焊、主触点被杂物阻卡；停止原因：接触器触点熔焊、主触点被杂物阻卡；停止 按钮常闭触点被阻卡。按钮常闭触点被阻卡。 (4) (4) 主轴电

41、动机不能点动。可能原因：点动按钮主轴电动机不能点动。可能原因：点动按钮sb4sb4 其常开触点损坏或接线脱落。其常开触点损坏或接线脱落。 一、概述一、概述 1. z3040 1. z3040 摇臂钻床的主要结构与运动形式摇臂钻床的主要结构与运动形式 1 底 座底 座 2 内 立内 立 柱柱 3外外 立柱立柱 4 摇臂升降摇臂升降 丝杠丝杠 5 摇臂摇臂 6 主 轴 箱主 轴 箱 7 主 轴主 轴 8 工 作工 作 台台 2. z3040 2. z3040 摇臂钻床的电力拖动的要求与控制特点摇臂钻床的电力拖动的要求与控制特点 (1) (1) 主轴的旋转运动、纵向进给运动及其变速机构主轴的旋转运动

42、、纵向进给运动及其变速机构 均在主轴箱内，由一台主电动机拖动。均在主轴箱内，由一台主电动机拖动。 (2) (2) 为了适应多种加工方式的要求，主轴的旋转与为了适应多种加工方式的要求，主轴的旋转与 进给运动均有较大的调速范围，由变速机构实现。进给运动均有较大的调速范围，由变速机构实现。 (3) (3) 加工螺纹时，要求主轴能正、反向旋转，采用加工螺纹时，要求主轴能正、反向旋转，采用 机械方法来实现。机械方法来实现。 (4) (4) 摇臂的升降由升降电动机拖动，要求电动机能摇臂的升降由升降电动机拖动，要求电动机能 正、反旋转。可直接起动，不需要调速和制动。正、反旋转。可直接起动，不需要调速和制动。

43、 (5) (5) 拖动液压泵的电动机要求正、反向旋转，采用拖动液压泵的电动机要求正、反向旋转，采用 点动控制。点动控制。 (6) (6) 主轴箱、立柱的夹与松由一条油路控制，且同主轴箱、立柱的夹与松由一条油路控制，且同 时动作。时动作。 二、二、z3040 摇臂钻床的电气控制线路分析摇臂钻床的电气控制线路分析 1. 主电路分析主电路分析 z3040z3040摇臂钻床的电气控制线路原理图摇臂钻床的电气控制线路原理图 第一节可编程序控制器的组成结构第一节可编程序控制器的组成结构 第二节可编程序控制器的工作原理第二节可编程序控制器的工作原理 第三节可编程序控制器的编程语言第三节可编程序控制器的编程语

44、言 二、二、 输入输出模块输入输出模块 一、一、 组成结构组成结构 二、的输入输出滞后现象二、的输入输出滞后现象 一、扫描工作方式及工作过程一、扫描工作方式及工作过程 微处理器（微处理器（cpu） 运算器运算器 控制器控制器 外设外设i/o接口接口 i/o扩展接口 扩展接口 存储器存储器 eprom (系统程序系统程序) （用户程序）（用户程序） 输入单元输入单元 输出单元输出单元 电源电源 i/o扩展模块 扩展模块 编程器编程器 打印机打印机 eprom写入器写入器 上位计算机上位计算机 图形监控系统图形监控系统 主机主机 plc的硬件系统简化图的硬件系统简化图 用户输入设备用户输入设备 用

45、户输出设备用户输出设备 基本组成基本组成 （）直流输入模块（）直流输入模块 、开关量输入模块、开关量输入模块 （）交流输入模块（）交流输入模块 （3 3）输入接线方式）输入接线方式 分隔式输入接线分隔式输入接线 汇点式输入接线汇点式输入接线 (b)交流模块交流模块(a)直流模块直流模块 2 2、开关量输出模块的基本原理、开关量输出模块的基本原理 晶体管输出晶体管输出（ （t） 继电器输出继电器输出 （r r） 可控硅输出可控硅输出 （s） 工作原理工作原理 1、工作方式、工作方式 2 2、工作过程、工作过程 （1）输入采样阶段：）输入采样阶段：plc以扫描方式依次读入所以扫描方式依次读入所 有

46、输入状态和数据，并将它们存入有输入状态和数据，并将它们存入i/o映像区中相应的映像区中相应的 存储单元内。存储单元内。 （2）程序执行阶段：）程序执行阶段：cpu按自上而下、自左而右按自上而下、自左而右 顺序扫描用户程序，逐句执行各条指令。顺序扫描用户程序，逐句执行各条指令。 plc采用周期循环扫描、集中输入与集中输出的采用周期循环扫描、集中输入与集中输出的 工作方式。每次扫描的时间称为扫描周期。工作方式。每次扫描的时间称为扫描周期。 （3）输出刷新阶段：所有程序执行完毕后，）输出刷新阶段：所有程序执行完毕后，cpu 将所有需输出的数据一次性输出以驱动外部负载。将所有需输出的数据一次性输出以驱

47、动外部负载。 1 2 2 3 45 工作原理工作原理 输入输出响应时序图输入输出响应时序图 m100 y6 x0 m100 采样采样采样采样采样采样执行执行执行执行执行执行输出输出输出输出输出输出 第一周期第一周期第三周期第三周期第二周期第二周期 电路电路 工作原理工作原理 滞后原因及改进的措施：滞后原因及改进的措施： （1）提高扫描速度）提高扫描速度 （2）提供高速输入端口以减少输入滤波时间）提供高速输入端口以减少输入滤波时间 （3）提供高速处理模块）提供高速处理模块 （4）采用）采用i/o立即刷新指令立即刷新指令 改进的措施有：改进的措施有： 导致导致plc滞后的因素主要为：滞后的因素主要

48、为： （1 1）输入滤波的时间常数（输入延迟）输入滤波的时间常数（输入延迟） （2 2）输出继电器的机械滞后（输出延迟）输出继电器的机械滞后（输出延迟） （3 3）plcplc的循环扫描工作方式（工作原理）的循环扫描工作方式（工作原理） （4 4）plcplc的输入采样、输出刷新的特殊性（工作原的输入采样、输出刷新的特殊性（工作原 理）理） （5 5）用户程序的编程水平）用户程序的编程水平 梯形图梯形图 左母左母 线线 右母右母 线线 软元软元 件件 导线导线 逻辑逻辑 行行 梯形图梯形图 语句表语句表 第一节第一节 三菱三菱fx-2n plcfx-2n plc简介简介 第二节第二节 fxfx

49、2n2n各种软元件的作用与功能各种软元件的作用与功能 第三节第三节 基本顺控指令及编程基本顺控指令及编程 第四节第四节 定时器与计数器的编程定时器与计数器的编程 第五节第五节 编程举例编程举例 第六节第六节 fxfx系列系列plcplc的步进指令及其编程的步进指令及其编程 第七节第七节 应用指令及其编程应用指令及其编程 fx-2n fx-2n系列系列plcplc是由电源、是由电源、cpucpu、存贮器和、存贮器和 输入输入/ /输出器件组成的单元型可编程控制器，输出器件组成的单元型可编程控制器， 而且而且acac电流、电流、dcdc输入型的内装输入型的内装dc24vdc24v电源作为电源作为

50、传感器的辅助电源。功能强大，可进行逻辑控传感器的辅助电源。功能强大，可进行逻辑控 制、开关量控制、模拟量控制，并可进行各种制、开关量控制、模拟量控制，并可进行各种 各种功能运算、传送、变址寻址、移位等。各种功能运算、传送、变址寻址、移位等。 第一节第一节 三菱三菱fx-2n plcfx-2n plc简介简介 一型号名称体系与其种类一型号名称体系与其种类 举例： nfx2n48mr fx2n32ms fx2n8eyr nfx2n64mt fx2n8ex 二二fxfx2n plc2n plc的主要特点的主要特点 1 1系统配置灵活方便系统配置灵活方便 2 2具有在线和离线编辑功能具有在线和离线编辑

51、功能 3 3高速处理功能高速处理功能 4 4高级应用功能高级应用功能 back （1 1）输入输出）输入输出1616至至256256点。点。 （2 2）内部随机存取存贮器（）内部随机存取存贮器（80008000步）。电步）。电 池后备、池后备、ramram。 （3 3）内部定时时钟（可与公历四位对应，）内部定时时钟（可与公历四位对应， 还可进行闰年校正）。还可进行闰年校正）。 （4 4）基本指令：）基本指令：2727种种 步进阶梯指步进阶梯指 令：令：5 5种种 应用指令：应用指令：128128种种 三产品概述：三产品概述： 二辅助继电器的地址号、作用与功能二辅助继电器的地址号、作用与功能 三

52、状态继电器的地址符号、作用与功能三状态继电器的地址符号、作用与功能 四定时器的地址号、作用与功能四定时器的地址号、作用与功能 五计数器的地址号、作用与功能五计数器的地址号、作用与功能 六数据寄存器的地址号、作用与功能六数据寄存器的地址号、作用与功能 一输入、输出继电器的地址号、作用与功能一输入、输出继电器的地址号、作用与功能 第二节第二节 fxfx2n2n各种软元件的作用与功能各种软元件的作用与功能 输入继电器等效电路 要点：要点： 1 1、输入继电器是、输入继电器是plcplc与外部用户设备连接的接口，与外部用户设备连接的接口， 用来接受用户输入设备发来的输入信号。用来接受用户输入设备发来的

53、输入信号。 2 2、输入继电器编址区域标号为、输入继电器编址区域标号为x x，采用八进制编，采用八进制编 址并从址并从x000x000开始。开始。 3 3、输入继电器只能由外部信号驱动，因此，它、输入继电器只能由外部信号驱动，因此，它 的线圈不能由内部的指令驱动，而其触点也不能的线圈不能由内部的指令驱动，而其触点也不能 直接去驱动外部负载。直接去驱动外部负载。 4 4、输入继电器有无数对常开触点和常闭触点供、输入继电器有无数对常开触点和常闭触点供 编程时使用。编程时使用。 输出继电器电路输出继电器电路 要点：要点： 1 1、输出继电器用于将程序运算的结果经过输出端、输出继电器用于将程序运算的结

54、果经过输出端 送到用户输出设备。送到用户输出设备。 2 2、输出继电器编址区域标号为、输出继电器编址区域标号为y y，采用八进制编，采用八进制编 址并从址并从y000y000开始。开始。 3 3、输出继电器的线圈由程序执行结果所驱动，每、输出继电器的线圈由程序执行结果所驱动，每 个输出继电器只有一个外部输出用的触点（三种个输出继电器只有一个外部输出用的触点（三种 输出方式）与输出方式）与plcplc的输出端子相连，该外部触点用的输出端子相连，该外部触点用 来直接驱动负载。来直接驱动负载。 4 4、每个输出继电器有无数对常开和常闭触点（称、每个输出继电器有无数对常开和常闭触点（称 为内部触点）供

55、编程使用。为内部触点）供编程使用。 辅助继电器编址区域标号为辅助继电器编址区域标号为m，采用十进制，采用十进制 编址并从编址并从m000开始。它和输出继电器一样只能由开始。它和输出继电器一样只能由 程序驱动。它也有无数对常开和常闭触点，但只能程序驱动。它也有无数对常开和常闭触点，但只能 在在内部编程内部编程使用，不能去直接输出驱动外部负载。使用，不能去直接输出驱动外部负载。 外部负载应由输出继电器驱动。辅助继电器分为外部负载应由输出继电器驱动。辅助继电器分为普普 通型、停电型和特殊型通型、停电型和特殊型三种。三种。 1 1、普通型辅助继电器、普通型辅助继电器 特点：它们无断电保持功能，即当切断

56、特点：它们无断电保持功能，即当切断plc的电源的电源 或对或对plc 进行复位时，普通型辅助继电器均断开。进行复位时，普通型辅助继电器均断开。 地址编号：地址编号：m0至至m499，共，共500点点 要点：要点： 辅助继电器辅助继电器 2 2、停电保持型辅助继电器、停电保持型辅助继电器 地址编号：地址编号：m500至至m3071，共，共2572点，其中点，其中 m500至至m1023（共（共524点）可通过参数设定变为点）可通过参数设定变为 非停电保持型（即普通型）。非停电保持型（即普通型）。 保持型辅助继电器电路及其动作时序图保持型辅助继电器电路及其动作时序图 举例：举例： 3 3、特殊型辅

57、助继电器、特殊型辅助继电器 地址编号：地址编号：m8000m8255，共，共256点。这些继电点。这些继电 器各自具有特定的功能，可分成以下两类：器各自具有特定的功能，可分成以下两类： 1 1）触点利用型）触点利用型 m8000m8000、m8001m8001的动作时序的动作时序 m8000、m8001：运行监视继电器：运行监视继电器 m8002m8002、m8003m8003：初始脉冲继电器：初始脉冲继电器 m8002 m8002、m8003m8003的动作时序的动作时序 m8005m8005：锂电池电压过低继电器：锂电池电压过低继电器 m8005 m8005的用法的用法 m8011m801

58、1至至m8014m8014：内部时钟脉冲：内部时钟脉冲 m801110ms m8012100ms m80131s m80141min m8012 m8012的动作时序的动作时序 内部时钟脉冲动作时序举例：内部时钟脉冲动作时序举例： 2 2）线圈驱动型）线圈驱动型 m8040m8040：禁止状态转移：禁止状态转移 m8033m8033：停止时保持输出继电器：停止时保持输出继电器 m8030m8030：电池灭灯：电池灭灯 m8039m8039：恒定扫描：恒定扫描 m8034m8034的用法的用法 m8034m8034：全部输出禁止继电器：全部输出禁止继电器 2.停电保持型状态继电器：停电保持型状态

59、继电器： s500s899 400点点 3. 信号报警器用状态继电器：信号报警器用状态继电器： s900s999 100点点 1.1.普通型状态继电器：普通型状态继电器： s0s499 500 点点 其中：供初始状态使用（一般用双框表示）其中：供初始状态使用（一般用双框表示） s0s9 10点点 供返回原点使用供返回原点使用 s10s19 10点点 状态继电器状态继电器 1）状态）状态s是对工序步进型控制进行简易编程的重是对工序步进型控制进行简易编程的重 要软元件，与步进阶梯指令要软元件，与步进阶梯指令stl组合使用。在不组合使用。在不 用于步进阶梯指令时，状态用于步进阶梯指令时，状态s也和辅

60、助继电器一也和辅助继电器一 样，可在一般的样，可在一般的plc中应用。中应用。 2）状态）状态s 既可作信号报警器使用，也可用作外既可作信号报警器使用，也可用作外 部故障诊断的输出。部故障诊断的输出。 注意注意 定时器（定时器（t t）：）： 1 1、普通型定时器（、普通型定时器（100ms100ms和和10ms10ms两种）两种） （1）100ms（ t0t199 200点）点） 定时范围定时范围 ：0. 13276.7s （2）10ms (t200t245 46点）点） 定时范围定时范围 ：0. 01327.67s 相当于时间继电器，当定时器的线圈被驱动时，相当于时间继电器，当定时器的线圈