第12章 电气自动控制技术

1第12章电气自动控制技术12.1常用控制电器12.2

三相异步电动机基本控制电路12.3可编程序控制器12.4可编程序控制器应用举例2了解常用低压电器的结构、功能和用途掌握自锁、联锁的作用和方法掌握过载、短路和失压保护的作用和方法4.掌握基本控制环节的组成、作用和工作过程。能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单的控制电路本章要点5.了解可编程控制器的硬件结构和原理6.了解可编程控制器基本指令和编程方法7.了解可编程控制器的简单应用3

应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制和保护，称为继电接触控制。

以微型计算机为核心，使用软件编程的方法代替继电器硬件的连接，可以很容易通过改变控制对象的运转程序来改变其控制过程，这种控制为PLC。第12章电气自动控制技术412.1常用控制电器12.1.1

刀开关和熔断器

刀开关是一种结构简单的手动电器，又称闸刀开关。通常用来不频繁地接通或断开容量不大的三相异步电动机、低压供电电路，或作为用电设备与电源分离的隔离开关。(a)外形图(b)电路符号

符号FU熔断器额定电流IN的选择（1）电灯、电炉等电阻性负载IN>IL（3）频繁起动的电机（2）空载启动的电机熔断器用于低压线路中的短路保护。

常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器、管式熔断器和有填料式熔断器。6可实现短路、过载、失压保护。12.1.2自动空气断路器（自动开关）锁钩主触点手动闭合

过流脱扣器

欠压脱扣器衔铁释放自动空气断路器原理图连杆装置释放弹簧712.1.3主令电器(b)结构按钮常用于接通和断开控制电路。按钮的外形图和结构如图所示。按钮开关的外形和结构(a)外形图常闭触点常开触点1、按钮

复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式触头常开静触头外壳4SBSBSB结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮1234123按钮帽实现电路自动切换、限位保护和行程控制等。2、行程开关(限位开关)(b)示意图

结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。未撞击撞击(a)外形图ST常开触点常闭触点ST(c)

符号M3~3、

组合开关

组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。右图为用转换开关实现三相电动机起停控制的接线图。11交流接触器的外形图12.1.4接触器用于远距离频繁地接通和断开交直流电路及大容量控制电路电器。12接触器通常为三对常开触点，允许通过大电流，常用于主电路中。接触器结构13线圈辅助触点铁心衔铁电源电机主触点常闭常开弹簧接触器工作原理14接触器符号线圈KM用于主电路流过的大电流（需加灭弧装置）用于控制电路流过的小电流（无需加灭弧装置）属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。动合(常开)主触点KM常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ120等系列。KM动合(常开)辅助触点动断(常闭)辅助触点KM1512.1.5热继电器用于电动机的过载保护。热继电器外形与结构(a)外形(b)结构16~

发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。发热元件杠杆工作原理：结构原理图双金属片常闭触头热继电器结构和工作原理17热继电器的符号串联在主电路中串联在控制电路中常闭触头FR发热元件FR18通电延时的空气式时间继电器结构示意图常开触头延时闭合常闭触头延时打开常开触头常闭触头线圈通电衔铁向下吸合连杆动作触头动作工作原理:调节螺丝进气孔托板线圈动铁心恢复弹簧挡块释放弹簧活塞杆橡皮膜排气孔12.1.6时间继电器19时间继电器触头类型常闭断电后延时闭合常开断电后延时断开通电延时式瞬时动作延时动作常闭触点常开触点常开通电后延时闭合常闭通电后延时断开断电延时式

继电接触控制线路由一些基本控制环节组成，下面介绍继电接触控制线路的绘制。

在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。电器继电控制原理图的绘制原则及读图方法：1.按国家规定的电工图形符号和文字符号画图2.控制线路由主电路（被控制负载所在电路）和控

制电路（控制主电路状态）组成3.属同一电器元件的不同部分（如接触器的线圈和触点）按其功能和所接电路的不同分别画在不同的电路中，但必须标注相同的文字符号4.所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下的正常状态画出，即按通电前的状态绘制5.与电路无关的部件（如铁心、支架、弹簧等）

在控制电路中不画出分析和设计控制电路时应注意以下几点：1.使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准确可靠2.尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一个

电器的控制电路3.必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈串

联22熔断器FU交流接触器KM组合开关Q按扭SBSB1SB2热继电器FRM3～12.2三相异步电动机基本控制电路12.2.1直接起停和点动控制(a)结构图1.直接起停23电动机的保护

短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通常采用熔断器FU和过流继电器等。

欠压是指电动机工作时，引起电流增加甚至使电动机停转，失压是指电源电压消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动，易造成人身或设备故障。常用的失压和欠压保护有：对接触器实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。

过载保护是为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护。常采用热继电器FR保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。2.既能长期工作又能点动的控制电路

按下起动按钮SB3，电动机运转，松开起动按钮，电动机停转。点动按钮SB3的作用：（1）使接触器线圈KM通电；（2）使线圈KM不能自锁。KMSB2FRKMSB1~SB3复合按钮2.既能长期工作又能点动的控制电路KMSB2FRKMSB1~SB3后闭合先断开按下SB3闭合电机运转点动时：自锁触点不起作用通电KMSB2FRKMSB1~SB3先断开后闭合断开断电2.既能长期工作又能点动的控制电路松开SB32.既能长期工作又能点动的控制电路松开SB3电机停转实现点动用途:试车、检修以及车床主轴的调整等。KMSB2FRKMSB1~SB3先断开后闭合断开断电12.2.2正反转和行程控制

将电动机接到电源的任意两根线对调一下，即可使电动机反转。

需要用两个接触器来实现这一要求。当正转接触器工作时，电动机正转；

当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任意两根联线对调一下，电动机反转。1.正反转按下SBFSBKMF

在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为“联锁”。“联锁”触点利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。

缺点：改变转向时必须先按停止按钮。解决措施：在控制电路中加入机械连锁。KMRSBFKMFKMFSBRKMRKMR.....通电断开断电电机正转闭合30机械联锁电气联锁利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。鼠笼式电动机正反转的控制线路KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR31KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR当电机正转时，按下反转按钮SBR先断开断电闭合通电断开停止正转闭合闭合电机反转2.行程控制自动往返运动：1.能正向运行也能反向运行2.到位后能自动返回行程控制：

控制某些机械的行程，当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制。STaSTb电机正程限位开关STaSTb逆程STaSTb前进（正转）后退12按SBF时KMF通电（其常闭断开，常开闭合）KMF断电KMR通电自动往返运动：电机正转工作台前进到达预定位置，挡块1撞击STbSBKMRSBFKMFKMFKMRSTbSTaKMFKMRSBR停止正转

电机反转（工作台后退）正反转控制线路3~MFRFUQ......KMFFRKMRSB1SBFKMFSBRKMRKMRKMFKMR

下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错误，请改正之。KM1FUQKM2M1M23~3~.SBSB1KM1KM1SB2KM2KM2按SB1通电闭合再按SB2闭合通电闭合闭合1.控制顺序：M1起动后M2才能起动。M2既不能单独起动，也不能单独停车。M1转动12.2.3时间和顺序控制M2转动....KMFUQFR电机绕组U1U2V1V2W1W2KM-YU1V1W1U2W2YV2W2V1V2U2W1U1KM-主电路电机的Y－起动

KM-Y闭合，电机接成Y形；

KM-闭合，电机接成形。KMFUQFRU1U2V1V2W1W2KM-YKM-KT主电路接通电源延时KM-KM-YY转换完成SB2

KMKTKM-YKM-KM-KTKTKM-YKM-YKM-KM-KTKM-KMSB1SB2KMY－起动控制电路FR~KM2SBKM2SBKM1FR1FR2KM1

例：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时:M1起动后M2才能起动；停车时:M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？起动：通电通电闭合闭合39SBKM1FR1KM2SBKM2FR2KM1停止：断电断电断开断开40

继电器、接触器控制电路读图和设计中应注意的问题：1、首先了解工艺过程及控制要求；2、搞清控制系统中各电机、电器的作用以及它们的控制关系；3、主电路、控制电路分开阅读或设计