第四章继电接触式控制系统

1、第四章第四章 继电接触式控制系统继电接触式控制系统 什么是继电接触式控制系统：什么是继电接触式控制系统： v即电气控制系统，控制对象以电动机为主。即电气控制系统，控制对象以电动机为主。 v电气控制系统线路组成：接触器、继电器、按钮、电气控制系统线路组成：接触器、继电器、按钮、 行程开关等。行程开关等。 v作用：根据工艺上的要求，控制电动机的启动、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停止，正反转、调速，实现对电动机拖动系统的 保护。保护。 v学习内容：器件学习内容：器件 基本控制环节基本控制环节 典型控典型控 制线路制线路读图、设计读图、设计 5

2、.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的绘制原则、图形及文字符号 v电气控制线路：用导线将电机、电器、仪表等电电气控制线路：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。某种功能的电气线路。 v电气控制线路图：电气控制线路图： 作用：安装、调整、使用、维修。作用：安装、调整、使用、维修。 图的表示：图形符号、文字符号图的表示：图形符号、文字符号 绘图原则：简明易懂、统一规定。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常用电气符号和文字符号 v绘制电气线路时，电气元

3、件的图形符号和文字符绘制电气线路时，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，不能采用任何非标号必须符合国家标准的规定，不能采用任何非标 准的符号。准的符号。 v在后边的学习中，记住常用的电器文字符号和图在后边的学习中，记住常用的电器文字符号和图 形符号。形符号。 5.1.2 电气线路图形及其绘制原则电气线路图形及其绘制原则 v 分类：安装图、原理图。分类：安装图、原理图。 v 安装图：电气安装时使用的图纸。安装图：电气安装时使用的图纸。 v 原理图：为了便于阅读和分析线路而绘制的图纸。根据电原理图：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

4、分为主电路和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。辅助电路两部分。 v 主电路：电气控制线路中强电流流过的部分，由电机以及主电路：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。主触点、热继电器的热元件、熔断器、低压断路器等。 v 辅助电路：包括控制电路、照明电路、信号电路、保护电辅助电路：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、接触器辅路。辅助电路电流较小。其中控制电路由按钮

5、、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。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绘制电气原理图应遵循的原则 v采用国标采用国标 v主电路用粗实线绘制在图的左侧或上方，辅助电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，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尤其是电路图和逻辑图，其布局

6、顺序应该是从左 到右从上到下。到右从上到下。 v在原理图中，同一器件的不同部分（如线圈、触在原理图中，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。字序号来区别。 v所有电器的可动部分均以自然状态画出。所谓自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然状态是指各种电器在没有通电和没有外力作用 下的

7、状态。下的状态。 v原理图上尽可能减少线条和避免线条的交叉。各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，可以将图形符号旋圆点。根据画图布置的需要，可以将图形符号旋 转转90度、度、180度、度、45度，即图面可以水平布置度，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。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阅读和分析电气控制线路图的方法 v查线读图法：直接读图法或跟踪追击法查线读图法：直接读图法或跟踪追击法 v逻辑代数法：间接

8、读图法逻辑代数法：间接读图法 电气控制线路的主要组成部分电气控制线路的主要组成部分 v执行元件：操作机器的执行机构。如电机、电磁执行元件：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。离合器、电磁制动器、电磁阀、电磁铁等。 v电磁阀：由电磁铁和阀门两部分组成。它是利用电磁阀：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动。电磁阀的种类很多，有的电磁阀只有开和闭 两种

9、状态，有的电磁阀可以控制阀门开度的大小，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。从而可以控制气体或液体流量或压力。 v电磁离合器和电磁制动器：电磁离合器用于电机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两种器件即可以联合使用又可以单独使用 v 电磁离合器避免在电机启动时，电机轴与电机轴带动的机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，电磁机构加电后械部分直接冲击。电磁制动器又叫抱闸，电磁

10、机构加电后 松开电机轴，用于电动机制动。松开电机轴，用于电动机制动。 v 信号元件：用于把控制线路以外的其他物理量、非电量的信号元件：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。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。这类元件有压力继电器、电流继电器、主令电器等。 v 控制元件：对信号元件的信号以及自身的触点信号进行逻控制元件：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。

11、在某些情况下，信号元件可以直接控制触器、继电器等。在某些情况下，信号元件可以直接控制 执行元件。执行元件。 v 附加元件：主要用来改变执行元件（特别是电机）的工作附加元件：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。特性。这类元件有电阻器和电抗器及各类启动器。 5.1.3.1 查线读图法查线读图法 v了解生产工艺过程与执行电器（如电机）的关系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，这工艺的基础上得知生产机械要完成那些动作，这

12、 些动做由几台电机来完成，电机与电机之间的动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，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，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，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，线路图，等于把已知条件当做未知条

13、件来求解， 当生产工艺复杂时，很难读懂线路图。当生产工艺复杂时，很难读懂线路图。 图图5-1 v工艺：车床主轴传动时，要求油泵先给齿轮箱供工艺：车床主轴传动时，要求油泵先给齿轮箱供 润滑油。润滑油。 v该工艺说明包含两层意思：该工艺说明包含两层意思： v第一层意思，第一层意思， 该工艺涉及到的控制系统中有两台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）轮箱供润滑油的电动机。（主回路） v第二层意思，润滑油电动机先启动，主轴传动电第二层意思，润滑油电动机先启动，主轴传动电 动机后启动。在润滑

14、油电机没启动的时候，主轴动机后启动。在润滑油电机没启动的时候，主轴 电机不能启动。（控制回路）电机不能启动。（控制回路） v分析主回路分析主回路 v分析电气线路时，一般应该从电动机（执行元件）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、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

15、知道这些电动机是干什么用提下，还可以大致的知道这些电动机是干什么用 的。的。 v图图5-1主电路构成：隔离开关、接触器主电路构成：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（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（要注意器件的符路保护，热继电器过载保护（要注意器件的符 号）。号）。 v读图和分析控制电路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，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。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。）读控制回路顺序：从上到下、从

16、左到右。 3）设想按动了操作按钮（要记住各个信号元件、）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。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元件动作的，进而驱动被控机械或被控对象有何 运动。运动。 动作分析动作分析 v 按下按下SB2，接触器线圈，接触器线圈KM1得电，其触点得电，其触点KM1闭合，电闭合，电 动机动机M2启动，在电动机

17、启动，在电动机M1没有启动的时候，电动机没有启动的时候，电动机M2 可以启动，这说明可以启动，这说明M2是润滑油电机。是润滑油电机。 v 继续跟踪线路图线路图，按下继续跟踪线路图线路图，按下SB2后，再按后，再按SB4，接触，接触 器线圈器线圈KM2得电，其触头得电，其触头KM2闭合，电动机闭合，电动机M1启动，启动， 在不按下在不按下SB2的情况下，直接按下的情况下，直接按下SB4，由于，由于KM1辅助辅助 触点触点KM1常开，所以常开，所以KM2不会得电，其触头不会得电，其触头KM2也不也不 会闭合，则电动机会闭合，则电动机M1不会启动，所以不会启动，所以M1 是主轴转动电是主轴转动电 动

18、机。动机。 v 当两台电动机都在运行时，按下当两台电动机都在运行时，按下SB1？ v 当两台电动机都在运行时，按下当两台电动机都在运行时，按下SB3？ v电气线路图复杂的时候可以化整为零，分别消化，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，化零的分析。再把每个环节之间的联系弄清楚，化零 为整。为整。

19、 v如图如图5-1 ，主电路可以分为两大块，一块是润滑，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，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控制润滑油电机的接触器的辅助触点KM1，该，该 触点决定了必须润滑油电机先启动，主轴转动电触点决定了必须润滑油电机先启动，主轴转动电

20、动机才能启动。动机才能启动。 5.1.3.2 逻辑代数法逻辑代数法 v用逻辑表达式的运算来分析电路。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组成电气控制线路的规律 主要介绍控制线路的两大规律：主要介绍控制线路的两大规律： v按联锁控制的规律按联锁控制的规律 v按控制过程中变化参量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。控制线路要根据这两条规律进行拟定。 5.2.1 按联锁控制的规律按联锁控制的规律 5.2.1.1 启动、停止控制启动、停止控制 v工艺：控制三相异步电动机的启动、停止。当按工艺：控制三相异步电动机的启动、停止。当按 启动按钮时电机

21、直接启动，当按停止按钮时，电启动按钮时电机直接启动，当按停止按钮时，电 机停止。机停止。 v要求有短路保护、过载保护，隔离开关。要求有短路保护、过载保护，隔离开关。 课本图课本图5-2 v先画主电路：刀开关先画主电路：刀开关QS（隔离）、熔断器（短（隔离）、熔断器（短 路保护）、接触器主触点、热继电器发热元件路保护）、接触器主触点、热继电器发热元件 （过载保护）。（过载保护）。 v后画控制电路：热继电器触点（常闭）、电动机后画控制电路：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）、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）、接

22、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。电路可横向画也可纵向画。 v自锁：自锁：接触器用自己的辅助触点保持通电。实质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。该按钮失去作用。 电路的保护电路的保护 v短路保护：熔断器短路保护：熔断器FU。 v过载保护：热继电器；过载保护：热继电器； v欠压和失压保护：接触器本身可以实现。电磁式欠压和失压保护：接触器本身可以实现。电磁式 低压电器电磁机构的

23、特性曲线。低压电器电磁机构的特性曲线。 v零压保护：指电气控制系统在意外断电（如过载零压保护：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。备不受到伤害。 5.2.1.2 正反向接触器间的互锁控制正反向接触器间的互锁控制 v工艺：机械设备常常需要做往返运动，这就需要工艺：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

24、制。要求按正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，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。主电路有隔离开关。 课本图课本图5-3 v先画主电路：隔离开关、熔断器、正向转动接触先画主电路：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），热继器触点、反向转动接触器触点（倒相序），热继 电器，电机。电器，电机。 v后画控制电路：后画控制电路

25、： （图（图a）热继电器常闭触点、停止按钮、正转按钮、）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。触器线圈、反转自锁。 v缺点（漏洞）：若当前电动机状态为正转，且想缺点（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，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，会行转。如果在电动机正转时直接按反转按钮，会行 成相间短路。成相间短路。

26、v （图（图b）增加互锁逻辑：）增加互锁逻辑：KM1闭合时（正转）不允许闭合时（正转）不允许 KM2闭合（反转），闭合（反转），KM2闭合时，不允许闭合时，不允许KM1闭合。闭合。 v 互锁：互锁：在两个接触器线圈控制线路中进行，其中一个接触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。接触器不能同时工作。 v 互锁与控制线路是串联的关系，自锁与按钮是并联的关系。互锁与控制线路是串联的关系，自锁与按钮是并联的关系。 v 缺点：图缺点：图b的电路虽然可以避免的电路虽然可以避免

27、KM1、KM2同时闭合造同时闭合造 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，使钮，使KM1断开，这时再按反转按钮，电机才能反转。断开，这时再按反转按钮，电机才能反转。 v （图（图c）利用按钮本身的互锁，实现电机的直接正反转切）利用按钮本身的互锁，实现电机的直接正反转切 换。换。 5.2.1.3 实现按顺序工作时的联锁控制实现按顺序工作时的联锁控制 v工艺：润滑油电动机先启动，主轴转动电机后启工艺：润滑油电动机先启动，主轴转动电

28、机后启 动。润滑油电动机停止后，主轴转动电动机停止动。润滑油电动机停止后，主轴转动电动机停止 （保护部分省略）。（保护部分省略）。 图图5-4a v先画主电路：润滑油电动机接触器主触头、润滑先画主电路：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，主轴转油电动机；主轴转动电动机接触器触点，主轴转 动电动机。动电动机。 v后画控制电路：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、主轴转动电主轴转动电动机启动按钮

29、、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。轴转动电动机接触器线圈。 v动作：按下润滑油电动机启动按钮，润滑有电动动作：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。按下主轴电动机停止按钮，润滑油电机不会停止。 v按顺序

30、启动的联锁控制按顺序启动的联锁控制：先动作的电动机，其对：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。对应接触器的线圈回路中。 v电路或工艺的改进：在整个系统停机时应该先停电路或工艺的改进：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）止按钮才起作用） v（

31、图（图5-4b）用）用KM2的常开触点短路润滑油电动的常开触点短路润滑油电动 机停止按钮。机停止按钮。 v按顺序停止的联锁控制：按顺序停止的联锁控制：先停的电动机对应接触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。停止按钮就不起作用。 5.2.1.4 正常工作与点动控制正常工作与点动控制 v工艺工艺1：只实现电动机的点动控制，要求短路保：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。护和过载保护，有隔离开关。

32、v先画主电路：隔离开关、熔断器、接触器触点、先画主电路：隔离开关、熔断器、接触器触点、 热继电器、电动机。热继电器、电动机。 v（图（图5-5a）后画控制电路）后画控制电路1： v热继电器常闭触点、按钮、接触器线圈。热继电器常闭触点、按钮、接触器线圈。 v缺点：只能实现点动控制，没有正常工作功能。缺点：只能实现点动控制，没有正常工作功能。 v工艺工艺2：既可以点动控制，又可以正常工作控制。：既可以点动控制，又可以正常工作控制。 v（图（图5-5b）在接触器）在接触器KM的自锁线路中串联手动的自锁线路中串联手动 开关开关SA。由。由SA的通断来选择是点动状态还是正的通断来选择是点动状态还是正 常

33、运行状态。常运行状态。 v缺点：每次启动电机都需要看手动开关的位置，缺点：每次启动电机都需要看手动开关的位置， 容易误操作。容易误操作。 v（图（图5-5c）不需要用选择开关来决定按钮是点动）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，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。另一个是连续运行按钮。 v要注意同一按钮的常开常闭触点动作的顺序。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（图用时间继电器实现电机的先后启动（图5-

34、6） v工艺：润滑油泵工艺：润滑油泵M1启动后启动后t秒后，主轴传动电机秒后，主轴传动电机 M2自动启动。自动启动。 控制电路设计思路（对照图控制电路设计思路（对照图5-1）：）： v在以前先后启动控制电路上稍做改动即可。在以前先后启动控制电路上稍做改动即可。 v先启动电动机的接触器线圈得电的信息应该传给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。时间继电器的线圈。 v用时间继电器延时闭合常开触点代替后启动电机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。的启动按钮。 v后启动电机接触器线圈得电后应自锁，同时要断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

35、器的线圈。开时间继电器的线圈。 v动作：动作： v按下启动开关按下启动开关SB2，KM1线圈得电，自锁，电线圈得电，自锁，电 动机动机M1启动，同时，时间继电器线圈启动，同时，时间继电器线圈KT得电，得电， 开始延时。开始延时。 vt秒后，延时闭合常开触点闭合，秒后，延时闭合常开触点闭合，KM2线圈得电，线圈得电， 自锁。延时继电器线圈断电。电动机自锁。延时继电器线圈断电。电动机M2在电动在电动 机机M1启动后启动后t秒启动。秒启动。 v按下停止按钮按下停止按钮SB1，KM1、KM2同时断电，电同时断电，电 动机动机SB1、SB2停止。停止。 5.2.1.5 多地点联锁控制多地点联锁控制 v在

36、多个地点可以操作同一台设备。在多个地点可以操作同一台设备。 v多点控制按钮的连接：多点控制按钮的连接： v（图图5-7）常开启动按钮并联连接（或），常闭）常开启动按钮并联连接（或），常闭 停止按钮串联连接（与非）。停止按钮串联连接（与非）。 联锁控制的总结联锁控制的总结 v联锁控制实质是某一运动的联锁触点控制另一运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）。动的相应电器（如接触器线圈）。 v要求甲接触器动作时，乙接触器不能动作，则须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将甲接触器的常闭辅助触点串在乙接触器的线圈 电路

37、中。电路中。 v要求甲接触器动作后乙接触器方能动作，则须将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甲接触器的常开辅助触点串在乙接触器的线圈电 路中。路中。 v要求乙接触器线圈先断电释放后方能使甲接触器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。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按控制过程的变化参量控制的规律 v为实现设备的自动控制，使设备自动的完成某种为实现设备的自动控制，使设备自动的完

38、成某种 动作，必须在控制中引入设备运行的参量，如设动作，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。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。联锁控制不具备这种功能。 v下面以钻削加工时刀架的自动循环为例说明按控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。制过程的变换参量控制的规律。 钻削刀架的工艺钻削刀架的工艺 1 自动循环：由电机带

39、动刀架主体自动循环，如自动循环：由电机带动刀架主体自动循环，如图图 5-8，刀架自动的从位置，刀架自动的从位置1移动到位置移动到位置2进行钻削进行钻削 加工并自动退回位置加工并自动退回位置1。 2 无进给切削：刀具到达位置无进给切削：刀具到达位置2时，不能再给进，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。件加工精度。 3 快速停车：当刀架在停车位置（位置快速停车：当刀架在停车位置（位置1或位置或位置2） 时，要求快速停车，这样可以减少超行程，并减时，要求快速停车，这样可以减少超行程，并减 少辅助工时。少辅助工时。 由于工

40、艺要求较多，所以控制回路也较复杂，此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。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，如自动循环工艺：由电机带动刀架主体自动循环，如 图图5-8，刀架自动的从位置，刀架自动的从位置1移动到位置移动到位置2进行钻削进行钻削 加工并自动退回位置加工并自动退回位置1。 工艺分析：工艺分析： v电动机在电动机在1和和2之间做往返运动：之间做往返运动： 电动机启动、停止控制，电动机正反转控制。电动机启动、停止控制，电动机正反转控制

41、。 v电动机在位置电动机在位置2停止，并能自动返回位置停止，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。需要自动完成的动作往往需要引入其对应的参量。 引入行程参量引入行程参量“位置位置1”、“位置位置2”， 实现参量引入的电器：行程开关。实现参量引入的电器：行程开关。 电路设计（电路设计（图图5-9） v先画主电路：隔离刀开关、熔断器、电动机正转先画主电路：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、电动接触器触头、热继电器（两相）、电动机、电动 机反转接触器触头。机反转接触器触头。 v控制电路：控制电路： 1 先只画电动机正反转控制电路。先只画

42、电动机正反转控制电路。 2 引入行程控制参量的电路设计引入行程控制参量的电路设计 v当刀架运行到位置当刀架运行到位置2，正转停止，在位置，正转停止，在位置2装行程装行程 开关开关SQ2，SQ2是用来停止电动机正转的，所以是用来停止电动机正转的，所以 其常闭触点串在其常闭触点串在KM1线圈的控制线路中，当电动线圈的控制线路中，当电动 机到达位置机到达位置2时，时，SQ2常闭触点被碰开，常闭触点被碰开，KM1线线 圈断电，其主电路中对应的触点也断开。圈断电，其主电路中对应的触点也断开。 v同理，刀架到达位置同理，刀架到达位置1时，电动机反转停止，因时，电动机反转停止，因 此在位置此在位置1装行程开

43、关装行程开关SQ1，SQ1的常闭触点串的常闭触点串 在在KM2线圈的控制回路中。这样，电动机在位置线圈的控制回路中。这样，电动机在位置 1和位置和位置2实现了自动停车。下一步要实现的是刀实现了自动停车。下一步要实现的是刀 架在位置架在位置1和和2之间自动往返运行。之间自动往返运行。 v刀架要在刀架要在1和和2之间自动往返运行，这个运动对于之间自动往返运行，这个运动对于 电机来说是：电动机正转到达位置电机来说是：电动机正转到达位置2时，线圈时，线圈 KM1断电，线圈断电，线圈KM2得电，该动作可将得电，该动作可将SQ2的的 常开触点并在按钮常开触点并在按钮SB3两端实现；电动机反转到两端实现；电

44、动机反转到 达位置达位置1时，线圈时，线圈KM2断电，线圈断电，线圈KM1得电，该得电，该 动作可将动作可将SQ1的常开触点并在按钮的常开触点并在按钮SB2两端实现。两端实现。 如果如果SB2两侧不并联两侧不并联SQ1的常开触点，刀架每次的常开触点，刀架每次 回到位置回到位置1自动停止，再按启动按钮才能运行。自动停止，再按启动按钮才能运行。 v刀架动作检查：刀架动作检查： 1 先按下先按下SB2； 2 先按下先按下SB3；3 先按下先按下SB2 后再按后再按SB3； 4 按下按下SB1 行程参量的控制思路行程参量的控制思路 v用行程开关（接近开关）做检测元件，再将变化用行程开关（接近开关）做检

45、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。对象自动控制的目的。 2 无进给切削无进给切削 v刀具到达位置刀具到达位置2时，不能再给进，但钻头继续旋时，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。转下去，进行无给进切削以提高工件加工精度。 v由于刀架在位置由于刀架在位置2要延时，所以自然的考虑到用要延时，所以自然的考虑到用 时间继电器完成这一任务，刀架到达位置时间继电器完成这一任务，刀架到达位置2的信的信 息要传达给时间继电器息要传达给时间继电器KT的线圈。的线圈。 vSQ2常开触点与时间继

46、电器线圈串联。时间继电常开触点与时间继电器线圈串联。时间继电 器器KT的常开触点与的常开触点与SB3并联。并联。 v动作检查：按下动作检查：按下SB2 3 快速停车快速停车 v当刀架在停车位置（位置当刀架在停车位置（位置1或位置或位置2）时，要求快）时，要求快 速停车，这样可以减少超行程，并减少辅助工时。速停车，这样可以减少超行程，并减少辅助工时。 v快速停车的实现：对电动机反接制动。如果电动快速停车的实现：对电动机反接制动。如果电动 机正向转动，从位置机正向转动，从位置1到位置到位置2，当电动机到达位，当电动机到达位 置置2时，线圈时，线圈KM1失电，其主回路中对应触点断失电，其主回路中对应

47、触点断 开，线圈开，线圈KM2得电，其主回路中对应触点闭合，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。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，线圈动结束，线圈KM2失电，其主回路对应触点断开。失电，其主回路对应触点断开。 电动机从位置电动机从位置2反转到位置反转到位置1的反接制动过程是类的反接制动过程是类 似的。似的。 反接制动控制回路反接制动控制回路 v要实现上述动作需要引入两个变化参量：电动机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

48、速度继电器。的转速、转向。因此应该使用速度继电器。 v速度继电器：刀架从位置速度继电器：刀架从位置1向位置向位置2运行，电动机运行，电动机 正转，且转速达到速度继电器动作值，速度继电正转，且转速达到速度继电器动作值，速度继电 器正转触点器正转触点KSF常开闭合，常闭断开。刀架从位常开闭合，常闭断开。刀架从位 置置2向位置向位置1运行时，电动机反转，且转速达到速运行时，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度继电器动作值，速度继电器反转触点KSR常开常开 闭合，常闭断开。闭合，常闭断开。 v 当电动机运行到位置当电动机运行到位置2，线圈，线圈KM1断电，其在反转回路中断电，

49、其在反转回路中 的互锁辅助触点的互锁辅助触点KM1闭合，若要实现反接制动，在反转闭合，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控制回路中引入速度继电器的正向常开触点KSF，其一端，其一端 在停止按钮在停止按钮SB1左侧，这样按左侧，这样按SB1停电动机时，控制回停电动机时，控制回 路也有反接制动的功能。路也有反接制动的功能。 v 动作分析：到电动机正转向位置动作分析：到电动机正转向位置2运行，其转速达到速度运行，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继电器动作值，此时速度继电器的常开触点KSF闭合，到闭合，到 电动机到达位置电动机到达位置2时，线圈时，线

50、圈KM1失电，主回路中对应触点失电，主回路中对应触点 断开，控制回路中，互锁辅助触点断开，控制回路中，互锁辅助触点KM1闭合，导致闭合，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，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，速度继电器低于触点动作值，KSF断开，但断开，但KM2仍然得仍然得 电，因为电，因为KM2有其自锁触点保持通电。控制电路需要改有其自锁触点保持通电。控制电路需要改 进。进。 v改进方法：将速度继电器正转常闭触点串联在线改进方法：将速度继电器正转常闭触点串联在线 圈圈KM2的控制回路中，其位置在常开触点与控制的控制回路中

51、，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，线圈点才能闭合。在常闭触点闭合时，线圈KM2已经已经 失电，自锁无法形成，失电，自锁无法形成，KM2主回路中对应触点断主

52、回路中对应触点断 开，反接制动结束。延时达到开，反接制动结束。延时达到t秒时，延时继电器秒时，延时继电器 常开触点常开触点KT闭合，电动机反向朝位置闭合，电动机反向朝位置1运动。运动。 v电动机方向运行到达位置电动机方向运行到达位置1后的反接制动原理与后的反接制动原理与 上述一致。上述一致。 引入参量为电流引入参量为电流 v在现实生产机械自动控制的过程中，常常要根据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

53、械力越大，异步电动机的电流流大小成正比，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。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按变化参量控制的思路 v找出反映运动实质的参量：找出反映运动实质的参量： v选用可以检测参量的继电器选用可以检测参量的继电器 v将参量的变化程度转换成触点的闭合和断开，并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。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电气控制线路的一般设计方法 v 经验设计法经验设

54、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，所以得出的方不是最简，所用的电器及触点不一定最

55、少，所以得出的方 案不一定是最佳方案。案不一定是最佳方案。 v 逻辑设计法逻辑设计法 根据生产工艺的要求，利用逻辑代数来分析、设计线路。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。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最大限度的实现生产机械和工艺对电气控制线路 的要求。的要求。 A 详细了解生产工艺和机械动作；详

56、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；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；明确控制线路各个部分的联锁关系； D 保护与预警措施。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、在满足生产要求的前提下，控制线路应力求简单、 经济。经济。 v 尽量选用标准的、常用的或经过实际考验的线路尽量选用标准的、常用的或经过实际考验的线路 和环节。和环节。 v尽量缩短连接导线的数量和长度。因为电气元件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

57、作台上，接触器在电气柜中，电动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。见课本的长度。见课本图图5-13. 图图a和图和图b功能上是一功能上是一 样的，但图样的，但图a所用的导线比图所用的导线比图b长。长。 v尽量缩减电器的数量，采用标准件，并尽可能选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）用相同型号。（更换与做备件容易） v应减少不必要的触点以简化线路。在控制线路图应减少不必要

58、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。便得到最简化的线路。 v应考虑电器元件触点应考虑电器元件触点“竞争竞争”问题，因为同一继电问题，因为同一继电 器的常开触点和常闭触点有器的常开触点和常闭触点有“先断后合先断后合”型和型和“先先 合后断合后断”型。有些情况下，常开触点与常闭触点型。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。分断闭合先后逻辑会直接影响到电路的动作逻辑。 如如图图5-14. v控制线路在工作时，应尽量减少多个元件依次通控制线路在工作时，应尽量减少多

59、个元件依次通 电动作后才接通另一个电器元件的情况。如电动作后才接通另一个电器元件的情况。如图图5- 15，图，图a的接法，触点的接法，触点KA流过电流最大，图流过电流最大，图b可可 以减少流过触点以减少流过触点KA的电流，使线路工作更加安全。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保证控制线路的可靠和安全 v 正确连接电器的触点。同一电器的常开和常闭辅助触点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的电位不同，所以在触

60、点分断时产生的电弧可能使线路发 生短路故障。如生短路故障。如图图5-16. v 正确连接电器的线圈。如：正确连接电器的线圈。如：1）交流控制电路中，线圈不）交流控制电路中，线圈不 能串联连接。能串联连接。2）电感量相差悬殊的直流电压线圈，不能）电感量相差悬殊的直流电压线圈，不能 直接并联。如下图，直接并联。如下图，YA线圈的电感量较大，线圈的电感量较大，KA线圈的电线圈的电 感量较小，左图中，感量较小，左图中，KM分断时，线圈分断时，线圈YA感应出来的电感应出来的电 流可以驱动线圈流可以驱动线圈KA，是，是KA触点不能及时分断。右图为正触点不能及时分断。右图为正 确接法确接法 v 在控制线路中