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1、电气系统构成,控制系统,常用的控制线路的基本回路由以下几部分组成。(1)电源供电回路(2)保护回路(3)信号回路(4)自动与手动问路(5)制动停车回路(6)自锁及闭锁同路,电气系统,控制,输入,输出,从硬件组成分为,输入设备：启动元件、保护开关、传感器控制设备：接触器、继电器、PLC控制器、变频器输出设备：控制机械和声光汽水等被控量的设备有电机、警报器、电铃、各类指示灯、电磁阀和执行器,电气系统,输入设备,电气系统,刀开关,(一)结构：一种最简单的手动电器。,(三)作用：用在不频繁接通和分断的电路中，也用于隔离电路和电源（又称为隔离开关）,(二)分类：单极(单刀)、双极(双刀)、三极(三刀),
2、电气系统,组合开关,（一）结构：也是一种刀开关，刀片可转动，由装在同一轴上的单个或多个单极旋转开关叠装组成。转动手柄，可使动触片与静触片接通与断开。,（二）分类：单极、双极、三极、多极。,（三）作用：生产机械的电源引入、局部照明等。,（一）作用：最常用的短路保护电器。熔体由电阻率较高而熔点较低的合金制成，正常工作时熔体不熔断，短路时熔体立即熔断，及时切断电源。,熔断器,电气系统,选择熔体额定电流,(1)照明电路熔体额定电流被保护电路上所有照明电器工作电流之和。(2)电动机：单台直接起动电动机熔体额定电流(1.5 2.5)电动机额定电流。多台直接起动电动机总保护熔体额定电流(1.52.5)各台电
3、动机电流之和。(3)配电变压器低压侧熔体额定电流(1.01.5)变压器低压侧额定电流。(4)并联电容器组熔体额定电流(1.431.55)电容器组额定电流。(5)电焊机熔体额定电流(1.52.5)负荷电流。(6)电子整流元件熔体额定电流1.57整流元件额定电流。,电气系统,按钮,(一)作用：发出操作信号、接通和断开电流较小的控制电路，以控制电流较大的电动机运行。,(二)结构：钮帽、动触点、静触点和复位弹簧等。,一种最简单的手动电器。,动断触点,动静触点,动断触点：动触点与上面的静触点接通。,动合触点：动触点与下面的静触点断开。,按钮未按下时：,按下按钮时：上面的动断触点断开，下面的 动合触点接通
4、。,当松开按钮时：动触点在复位弹簧作用下复位，动断触点和动合触点都恢复原态。,空气开关,集控制和多种保护功能于一身。除了能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机,电气系统,原理,电气系统,分类：配电保护型 电动机保护型 家用保护型 漏电保护型跳闸原因：1、短路 2、过载 3、欠压,电气系统,热继电器,.通常用热继电器来实现过载保护。,原理,电气系统,发热元件,发热元件动断触点,双金属片,跳闸原因,1、过流2、过载,电气系统,整定电流,当发热元件中通过的电流超过整定电流值的20时，热继电器应在20分钟内动作。热继电器的整定
5、电流大小可通过整定电流旋钮来改变。,热继电器与熔断器区别,热继电器只能作过载保护而不能作短路保护熔断器则只能作短路保护,电气系统,电机保护器,电气系统,电机保护器的作用是给电机全面的保护,为什么传统的保护装置保护效果不甚理想？,传统的电机保护装置以热继电器为主，但热继电器灵敏度低、误差大、稳定性差，保护不可靠。事实也是这样，尽管许多设备安装了热继电器，但电机损坏而影响正常生产的现象仍普遍存在。,电气系统,电气系统,适用于正反转和通断频繁的特殊工作制电动机,原理,电机保护器选用原则,满足现场实际需求，做到经济性和可靠性的统一，具有较高的性能价格比。根据现场的实际情况合理地选择保护器的种类、功能，
6、同时考虑保护器安装、调整、使用简单方便，更重要的是要选择高质量的保护器。,电气系统,保护电器选用原则,在供配电线路中，保护电器必须达到“三性：即选择性、快速性、灵敏性”,电气系统,对生产机械的某一运动部件的行程或位置变化进行控制。通常用行程开关来实现。,行程开关（限位开关）：,是利用机械部件位移来切换电路的自动电器。,直线式,单滚轮式,双滚轮式,(c)符号,传感器和仪表,传感器的定义是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器 件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。,电气系统,传感器,敏感元件用来感受被测量元件传感元件把非电量转化为电参量测量转化电路的作用把传感元件输出的电参量转换
7、容易处理的电压,电流,频率量一个完整的自动检测系统,主要包含:传感器,信号处理电路,执行机构,数据处理装置,接近开关,又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等,电气系统,接近开关有以下几种：,1、涡流式接近开关2、电容式接近开关3、霍尔接近开关4、光电式接近开关5、热释电式接近开关,电气系统,涡流式接近开关原理,电气系统,选用注意事项,当被测对象是导电物体或可以固定在一块金属物上的物体时，一般都选用涡流式接近开关，因为它的响应频率高、抗环境干扰性能好、应用范围广、价格较低。若所测对象是非金属（或金属）、液位高度、粉状物高度、塑料
8、、烟草等。则应选用电容式接近开关。这种开关的响应频率低，但稳定性好。,电气系统,光电开关,利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。,电气系统,原理,光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。,电气系统,分类,对射型光电开关由发射器和接收器组成特征：辨别不透明的反光物体；有效距离大，因为光束跨越感应距离的时间仅一次；不易受干扰漫反射型光电开关是当开关发射光束时，目标产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当 光电开关有足够的组合光返回接收器时，开关状态发生变化特征：对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的
9、反射性能敏感。,使用及注意事项,1、避免强光源2、防止相互干扰3、镜面角度影响,电气系统,热电偶测温原理,2023/2/20,计算机控制技术,39,热电偶温度计利用不同导体或半导体的热电效应来测温的 两种不同的导体材料（或半导体）A，B组成的闭合回路。相接触时，存在电子的迁移，达到平衡时，在接触的两端形成电势,热电偶测温原理,工业上常用的(已标准化)热电偶有：铂铑30-铂铑6热电偶、铂铑10-铂热电偶、镍铬-镍硅(镍铬-镍铝)热电偶等。,2023/2/20,计算机控制技术,40,热电阻,2023/2/20,计算机控制技术,41,热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来测量温度的
10、若忽略物体的长度和截面随温度的变化,则在参比温度t0下的电阻值Rt0和电阻温度系数a已知,可以通过测量此物体的电阻来反映其温度.Rt=Rt01+a(t-t0),工业常用热电阻,2023/2/20,计算机控制技术,42,在我国,标准化的热电阻现有铂的和铜的两种铂热电阻用于摄氏度范围内测温，铜热电阻因在高温下易氧化而适用于摄氏度范围内测温。前者稳定性好，准确度高；后者价格便宜，电阻与温度关系的线性度较好。,热电阻和隔爆型热电阻,2023/2/20,计算机控制技术,43,红外线水分测定仪,电气系统,测量原理,水对一些特定波长的红外光表现出强烈的吸收特性，当用这些特定波长的红外光照射物料时，物料中所含
11、的水就会吸收部分红外光的能量，含水越多吸收也越多，因此可测量反射光的减少量计算物料的水份,电气系统,水份仪的工作原理,光源发射的红外光穿过分光盘上的滤光片，经反射镜射向被测物料;分光盘上的不同滤光片只允许某一波长的红外光透过，分光盘在马达的驱动下高速旋转，使测量波长及参比波长的红外光交替射向被测物料;这些红外光部分被物料吸收，部分反射到凹面聚光镜，被光电传感器接收并转换为电信号，由后续电路处理以计算出物料的水份,电气系统,电磁式流量计,2023/2/20,计算机控制技术,47,电磁流量计是基于电磁感应原理来测量流量的仪表，它能测量具有一定电导率的液体的体积流量。测量的准确度不受被测液体粘度、密
12、度、温度及电导率变化影响，测量管中没有任何阻碍被测液体流动的部件，所以几乎没有压力损失。,2023/2/20,计算机控制技术,48,电磁流量计,2023/2/20,计算机控制技术,49,物位检测及变送,在生产过程中常需要对容器中储存的固体(块料、粉料或颗粒)、液体的储量进行测量，以保证生产工艺正常运行和进行经济核算。这种测量通过检测储物在容器中的积存高度来实现，储物的堆积高度就叫做物位。,磁性液位控制器,磁性液位控制器利用磁性浮子随液位变化升或降，使检测管内的干簧管开关动作，送出接点信号。结构简单，易于安装维修。应用广泛，价格低廉。,2023/2/20,计算机控制技术,51,浮球液位控制器,液
13、位浮动开关利用重力与浮力的原理设计。主要包括浮标和微动开关，当液位变化，浮标内的开关通、断。,2023/2/20,计算机控制技术,52,浮球液位控制器,浮球液位控制器由测量和输出两部分组成，当液位变化时，浮球随之上下移动，从而使磁钢摆动。根据磁性同性相斥原理，使触点接通或断开,2023/2/20,计算机控制技术,53,音叉料位计,电气系统,原理,音叉式料位开关是一种新型的液位限位开关。音叉由晶体激励产生振动，当音叉被液体浸没时振动频率发生变化，这个频率变化由电子线路检测出来并输出一个开关量。,电气系统,测速发电机 tachogenerator,2023/2/20,计算机控制技术,56,输出电动
14、势与转速成比例的微特电机。其输出电动势E和转速n成线性关系，即Ekn，其中k是常数。只要检测出输出电动势，即能获得被测机构的转速，故又称速度传感器。,测速发电机,2023/2/20,计算机控制技术,57,。在自动控制系统中作为检测速度元件，以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度。交流测速发电机的输出频率与转速严格对应，输出信号可经放大整形变换电路转换成标准的电压或电流信号,光电编码器,2023/2/20,计算机控制技术,58,光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。,光电编码器,2023/2/20,计
15、算机控制技术,59,光电编码器作为一种传感器具有精度高、耗能低、非接触无磨损、稳定可靠等优点。尤其是它以数字量输出，具有与计算机容易联机的优点。在自动化系统中，它可作为敏感检测元件组成自动检测系统，也可作为检测反馈元件，组成闭环或半闭环的自动控制系统,介绍,提供精确的快速测量路径，角度，旋转方向的探测设备.编码器可用来探测角度，位置和速度.,测量原理 任何位置的改变提供相应的脉冲计数值(增量型)为每一位置提供一个特定的输出码(绝对值型),工作原理,利用光电耦合器扫描安装在机械轴上的分割成断的圆盘。,增量型,机械代码被转换为成比例的电气脉冲信号。,工作原理,绝对值编码器 通过一些光电耦合器扫描旋
16、转盘上的代码图案。每一个位置有其独一无二的代码。,绝对值编码器,单圈 编码器只有一圈被编码。编码器转完一个完整的圈后，代码开始重复 最多至每圈8192步,或13位 在断电情况下位置的改变也能被记忆下来。不能区分到底转了多少圈。,传感器和检测仪表的发展,2023/2/20,计算机控制技术,65,1.功能上不断扩展。2.原理上不断创新。3.结构和材质上不断改进。,输出设备,控制中常用的执行器,2023/2/20,计算机控制技术,67,执行器是过程计算机控制系统中的一个重要组成部分。其作用是接收控制器送来的控制信号，改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。,气动执行器,
17、2023/2/20,计算机控制技术,68,气动执行器又称气动调节阀，由气动执行机构和控制机构组成。执行器上有标尺，用以指示执行器的动作行程,图.气动执行器,气动执行机构,2023/2/20,计算机控制技术,69,常见的气动执行机构有薄膜式和活塞式两大类其中薄膜式执行机构最常见,气动薄膜调节阀的组成,2023/2/20,计算机控制技术,70,气动薄膜调节阀是由上部的薄膜执行机构和下部的调节机构两部分组成,执行机构,调节机构,控制机构,2023/2/20,计算机控制技术,72,控制机构即调节阀，实际上是一个局部阻力可以改变的节流元件 调节阀由阀体、阀座、阀芯、阀杆、上下阀盖等组成。调节阀的阀芯有直
18、行程阀芯与角行程阀芯,电/气转换器,2023/2/20,计算机控制技术,73,电气转换器 电气阀门定位器,电气阀门定位器,2023/2/20,计算机控制技术,74,图.电/气阀门定位器原理图原理,常见故障及产生的原因,（一）调节阀不动作：1无信号、无气源。气源未开，由于气源堵塞或过滤器、减压阀堵塞失灵，压缩机故障；气源总管泄漏。2有气源，无信号。调节器故障；定位器波纹管漏气；调节网膜片损坏。3定位器无气源。过滤器堵塞；减压阀故障I管道泄漏或堵塞。4定位器有气源，无输出。定位器的节流孔堵塞。5有信号、无动作。阀芯脱落，阀芯与社会或与阀座卡死；阀杆弯曲或折断；阀座阀芯冻结或焦块污物；执行机构弹簧因
19、长期不用而锈死。,（二）调节阀的动作不稳定：1气源压力不稳定。压缩机容量太小；减压阀故障。2信号压力不稳定。控制系统的时间常数（TRC）不适当；调节器输出不稳定。3气源压力稳定，信号压力也稳定，但调节阀的动作仍不稳定。定位器中放大器的球阀受脏物磨损关不严，耗气量特别增大时会产生输出震荡；定位器中放大器的喷咀挡板不平行，挡板盖不住喷咀；,电动执行器,2023/2/20,计算机控制技术,77,它是一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作,电动执行器,2023/2/20,计算机控制技术,78,2023/2/20,计算机控制技术,79,电动执行器主要由伺服放大器
20、和执行机构组成，如下图：,电动执行机构方框图,优点电动执行器的优点是能源取用方便，信号传输速度快，传输距离远，便于集中控制，灵敏度和精度较高，与电动调节仪表配合方便，安装接线简单。缺点结构较复杂，更容易发生故障，容易造成电机过热，产生热保护，同时也会加大对减速齿轮的磨损；运行响应较慢，推力小，平均故障率高于气动执行机构，适用于防爆要求不高，气源缺乏的场所。,电磁阀,2023/2/20,计算机控制技术,81,电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀利用电磁力控制流体流动方向。,直动式电磁阀：特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。,先导
21、式电磁阀：特点：流体压力范围上限较高，可任意安装（需定制）但必须满足流体压差条件。,电磁阀原理,直动电磁阀原理,先导式电磁阀原理,FESTO阀岛,2023/2/20,计算机控制技术,91,电磁阀用途,电磁阀：用于液体和气体管路的开关控制，只能用作开关量，是两位DO控制。一般用于小型管道的控制。,2023/2/20,计算机控制技术,92,2023/2/20,计算机控制技术,93,电动阀：电动阀一般是管径大,应用于流体的流通、截止、流量、压力等控制，进行流通、截止控制的叫电动开关阀,2023/2/20,计算机控制技术,94,小结：本次课主要介绍了电气自动控制系统组成，并对常见控制系统检测、执行结构进行学习了解，希望对大家以后的工作有所帮助。,2023/2/20,计算机控制技术,95,谢谢大家！,
