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1、 电气控制技术在生产实践中的应用 The application of English electrical control technology in the production practice 班级：机械2102 姓名：俞彬彬 学号：3102101231 指导教师：周力摘要 电气控制技术主要靠继电器以及PLC等来实现其在各种工业生产中的应用，本文主要介绍了时间继电器在控制回路中的应用，PLC在扶梯控制系统中的应用。 Electrical control technologydepends mainly onthe relayandPLC, etc.toachieve their goa
2、ls ina variety ofindustrialapplications,this paperintroduces thetime relayin the control loopapplications, PLCcontrol systeminthe application ofthe escalator.关键词：继电器 PLC 控制系统引言 电气控制技术包含了低压电器和继电器控制系统；可编程序控制器及其应用；直流电动机调速控制系统；交流电动机调速控制系统。学习这些知识让我知道了工业生产中的机床的生产运动需要在各种条件下实现，而这些条件就是各种控制系统的工作条件。通过各种控制系统实现机
3、床的的安全生产。这些控制系统都是在工业机床上广泛运用的，是实现机电一体化的根本，通过这些控制实现工业生产的自动化、准确化。 电气控制技术是一门多学科交叉的技术,是实现工业生产自动化的重要技术手段.随着科学技术的不断发展,特别是计算机和网络技术的应用,以及新型控制策略的出现,使电气控制系统从控制结构到控制理念均发生了根本的变化。一、继电接触器控制系统1、常用低压控制器1）、接触器接触器是一种可频繁地接通和分断电路的控制电器。从输入输出能量关系观看，它是一种功率放大器件。最常用的接触器就是电磁接触器，当吸引线圈通电后，电磁系统将电能转换为机械能，所产生的电磁力克服释放弹簧和触头弹簧的反力使铁心吸合
4、，并带动触头支架使动、静触头接触闭合。当吸引线圈断电或者电压显著下降时，由于电磁吸力消失或过小，衔铁在弹簧反力作用下返回原位，同时带动动触头脱离静触头，将电路切断。2）、继电器 继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动电器。输入信号可以是电压、电流等电量，也可以是温度、速度、压力等非电量。其工作方式是当输入变量变化到某一定值时继电器的触头即动作，接通或断开控制电路。它一般由感测机构、中间机构和执行机构三个基本部分组成。感测机构把感测到的电气量或非电气量传递给中间机构，将它与设定的整定值进行比较，当达到整定值（过量或欠量）时，中间机构便使执行机构动作，从而接通或断开被控电路。继电器的分类有
5、很多种，如热继电器，时间继电器，中间继电器等，继电器的应用非常广泛，几种常用继电器1.1 热继电器热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电器，具有反时限保护特性。热继电器主要用于电动机的过载保护和断相保护1.1.1 热继电器结构及工作原理热继电器就是利用电流的热效应原理，在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。热继电器一般用于三相异步电动机的长期过载保护图 热继电器结构示意图图中：1电流调节凸轮，2片簧（2a，2b），3手动复位按钮，4弓簧片，5主金属片，6外导板，7内导板，8常闭静触点，9动触点，10杠杆，11常开静触点（复位调节螺钉），12补偿双金属
6、片，13推杆，14连杆，15压簧使用热继电器对电动机进行过载保护时，将热元件与电动机的定子绕组串联，将热继电器的常闭触头串联在交流接触器的电磁线圈的控制电路中，并调节整定电流调节旋钮，使人字形拨杆与推杆相距一适当距离。当电动机正常工作时，通过热元件的电流即为电动机的额定电流，热元件发热，双金属片受热后弯曲，使推杆刚好与人字形拨杆接触，而又不能推动人字形拨杆。常闭触头处于闭合状态，交流接触器保持吸合，电动机正常运行。若电动机出现过载情况，绕组中电流增大，通过热继电器元件中的电流增大使双金属片温度升得更高，弯曲程度加大，推动人字形拨杆，人字形拨杆推动常闭触头，使触头断开而断开交流接触器线圈电路，使
7、接触器释放、切断电动机的电源，电动机停车而得到保护。1.1.2 热继电器符号、型号及典型产品热继电器的文字符号为FR，图形符号如下图所示 1.2 中间继电器1.2.1中间继电器的原理及用途中间继电器和电压、电流继电器都属于电磁式继电器。它的工作原理和交流接触器一样，都是由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳组成。线圈通电，动铁芯在电磁力作用下动作吸合，带动动触点动作，使常闭触点分开，常开触点闭合；线圈断电，动铁芯在弹簧的作用下带动动触点复位。中间继电器在控制电路中主要用来传递信号、扩大信号功率以及将一个输入信号变换成多个输出信号等。因此，对工作电流小于5A的电气控制线路
8、，可用中间继电器代替接触器实施控制。由于继电器用于控制电路，流过触头的电流小，故不需要灭弧装置。 中间继电器实质上是电压继电器的一种，它的触点数多， 触点电流容量大，动作灵敏。中间继电器的主要用途是当其它继电器的触点数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或触点容量，从而起到中间转换的作用。 1.2.2中间继电器的图形符号及型号意义中间继电器的文字符号为KM或K，图形符号如下图： KM KM KM （a）线圈 （b）常开触点 （c）常闭触点中间继电器型号含义1.3时间继电器时间继电器是一种用来实现触点延时接通或断开的控制电器，主要作为辅助电器元件用于各种电气保护及自动装置中，使被
9、控元件达到所需要的延时。按其动作原理与结构不同，可分为空气阻尼式、电动式、 电子式等多种类型。 时间继电器的符号时间继电器的文字符号是KT,图形符号如下图所示： 时间继电器的图形和文字符号(a) 线圈； (b) 延时闭合的动合触头；(c) 延时断开的动断触头； (d) 延时闭合的动断触头； (e) 延时断开的动合触头 3）熔断器熔断器是当通过它的电流超过规定值达一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化，从而分断电路的电器。4）断路器 断路器又称自动开关，是能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下接通、承载一定时间并分断电流的开关电器。5）主令电器 主令开关主要用于
10、闭合、断开控制电路，以发布命令或信号，达到对电力拖动系统的控制或实现程序控制。包含按钮、行程开关、接近开关和光电开关。、2机床的自动控制电气控制在机床上应用 2、CA6140型卧式车床的电气控制电路（如图3）3、CA6140电气控制电路分析3.1、主电路分析主电路中共有三台电动机，图中M1为主轴电动机，用以实现主轴旋转和进给运动；M2为冷却泵电动机；M3为溜板快速移动电动机。M1、M2、M3均为三相异步电动机，容量均小于10kW，全部采用全压直接起动皆有交流接触器控制单向旋转。M1电动机由起动按钮SB1，停止按钮SB2和接触器KM1构成电动机单向连续运转控制电路。主轴的正反转由摩擦离合器改变传
11、动来实现。M2电动机是在主轴电动机起动之后，扳动冷却泵控制开关SA1来控制接触器KM2的通断，实现冷却泵电动机的起动与停止。由于SA1开关具有定位功能，故不需自锁。M3电动机由装在溜板箱上的快慢速进给手柄内的快速移动按钮SB3来控制KM3接触器，从而实现M3的点动。操作时，先将快速进给手柄扳到所需移动方向，再按下SB3按钮，即实现该方向的快速移动。三相相电源通过转换开关QS1引入，FU1和FU2作短路保护。主轴电动机M1由接触器KM1控制启动，热继电器FR1为主轴电动机 。M1的过载保护。冷却泵电动机M2由接触器KM2控制启动，热继电器FR2为它的过载保护。溜板快速移动电机M3由接触器KM3控
12、制启动。3.2、控制电路分析 控制回路的电源由变压器TC副边输出110V电压提供，采用FU3作短路保护。主轴电动机的控制：按下启动按钮SB2，接触器KM1的线圈获电动作，其主触头闭合，主轴电动机M1启动运行。同时KM1的自触头和另一副常开触头闭合。按下停止按钮SB1，主轴电动机M1停车。冷却泵电动机控制：如果车削加工过程中，工艺需要使用却液时，合上开关QS2，在主轴电动机M1运转情况下，接触器KM1线圈获电吸合，其主触头闭合，冷却泵电动机获电运行。由电气原理图可知，只有当主轴电动机M1启动后，冷却泵电动机M2才有可能启动，当M1停止运行时，M2也就自动停止。溜板快速移动的控制：溜板快速移动电动
13、机M3的启动是由安装在进给操纵手柄顶端的按钮SB3来控制，它与中间继电器KM3组成点动控制环节。将操纵手柄扳到所需要的方向，压下按钮SB3，继电器KM3获电吸合，M3启动，溜板就向指定方向快速移动。3常见控制电路图3.1单向直接起动控制电路图3.2正反转电路图3.3星三角变换电路图3.4自动循环电路图3.5双速发电机电路图二、可编程序控制器及其应1、PLC的介绍可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执
14、行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。1）PLC的特点:1）可靠性高，抗干扰能力强 配套齐全，功能完善;2）适用性强易学易用，深受工程技术人员欢迎;3）体积小，重量轻，能耗
15、低;4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造.2）PLC的应用领域:目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类:1)开关量的逻辑控制;2)模拟量控制;3)运动控制;4)过程控制;5)数据处理;6)通信及联网.PLC在现在的工业中有很重要的地位，初始的PLC作为辅助设备安装在机械设备中，随着科技的发展，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它
16、在现代工业中的地位。此时的PLC为微机技术与继电器常规控制概念相结合的产物，PLC已经进入了成熟的发展阶段。在不远的未来PLC还将有更大的发展，不论从各方面看PLC的发展将不断地完善，伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。2、PLC的应用1 三菱PLC的型号意义以及组成1.1 型号及意义1.2 PLC硬件系统组成 1、 PLC在数控机床中的应用形式： 数控机床中所用的PLC可分为两类：一类是专为实现数控机床顺序控制而设计制造的内装型PLC(built-in Type)，另一类是那些输入输出技术规范，输
17、入输出点数、程序存储容量以及运算和控制功能等均能满足数控机床控制要求的独立型PLC(Stand-alone Type)。 “内装型”PLC（或称“内含型”PLC、“集成式”PLC）从属于CNC装置，PLC与NC间的信号传送在CNC装置内部即可实现。PLC与MT间则通过CNC输入输出接口电路实现信号传送 “独立型”PLC又称“通用型”PLC。独立型PLC是独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务的装置。采用独立型PLC的数控机床系统框图如图 在数控机床中，PLC是数控机床的大脑，何时进刀，何时退刀，刀量多少，工件的加工流程及所有要控制的操作都要由PLC发出指令，机床的
18、限位开关等机械控制部分以及液压控制部分也会应用到PLC。通过计算机与PLC的组合，实现对刀架换刀的准确控制。2、PLC在数控机床中的工作流程 PLC在数控机床中的工作流程，和通常的PLC工作流程基本上是一致的，分为以下几个步骤：（1）、输入采样：输入采样，就是PLC以顺序扫描的方式读入所有输入端口的信号状态，并将此状态，读入到输入映象寄存器中。当然，在程序运行周期中这些信号状态是不会变化的，除非一个新的扫描周期的到来，并且原来端口信号状态已经改变，读到输入映象寄存器的信号状态才会发生变化。（2）、程序执行：程序执行阶段系统会对程序进行特定顺序的扫描，并且同时读入输入映像寄存区、输出映像寄存区的
19、读取相关数据，在进行相关运算后，将运算结果存入输出映像寄存区供输出和下次运行使用。（3）、出刷新阶段：在所指令执行完成后，输出映像寄存区的所有输出继电器的状态（接通/断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过特定方式输出，驱动外部负载。 结论时代在进步，随着科学技术的不断发展、生产工艺的不断改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上，从手动控制发展到自动控制；在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从笨重发展到信息化处理；在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统。现代
20、电气控制技术综合应用了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。经过整个学期的学习，我对电气控制这么课有了较深的认知，也学到了很多专业方面的知识。机械的控制从手动控制发展到自动控制；从简单的控制到智能化控制；从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络自动控制系统。由原始的简单纯机械控制到现在的机电一体化，结合计算机技术等一些先进的科技成果。继电器的自动控制，PLC的程序控制，都是在工业生产中应用广泛的。在微处理器发展迅猛的时代，PLC变得更轻便，功能更强，结构更简单。性能强大的PLC在控制系统和控制器的领
21、域内，没有什么产品可以比肩。熟练的学习这些知识可以让我的在以后的机械设计中跟好的进行机电一体化的结合。参考文献【1】殷际英，何广平：关节型机器人.北京：化学工业出版社，2003【2】朱世强，王宣银：机器人技术及其应用.杭州：浙江大学出版社，2001.7【3】求是科技：PLC应用开发技术与工程实践.北京：人民邮电出版社，2005.1【4】王永华.现代电气控制及PLC应用技术M.北京:北京航空天出版社，2003【5】廖常初.可编程序控制应用技术M.(第三版)重庆：重庆大学出版社，2002.【6】阮友德. 电气控制与PLC， 北京：人民邮电出版社，2009年.【7】蔡新华. Plc的运用， 北京：航空航天大学出版社，2008年 【8】王兆义小型可编程控制器实用技术【M】北京：机械工业出版社，1997 【9】百度论坛及豆丁网
