电气控制技术 电气控制技术-绪论 学习课件

电气控制技术-绪论主讲人：郝称意课程的性质电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置或者系统为对象，以实现生产过程自动化的控制技术。在电气控制技术中，其控制系统是主要的组成部份。本门课程就是将电气控制系统作为主要的研究对象进行理论和实践这两个环节的学习和探讨。在现今社会中，电气控制技术已在各行各业中被广泛应用，其电气控制系统已经是实现工业生产自动化的重要的技术手段。因此，《电气控制技术》是工业自动化、电气技术等专业的一门理论性和实践性极强的专业技术课。学习内容1、电气控制系统中常用电器的基础知识；2、电气控制系统的基本控制原理；3、电气控制线路的基本环节；4、典型生产机械控制电路分析；5、电气控制线路的设计、原理图的绘制及元件选用；6、电气控制系统的日常保养与检修；7、实际操作。基本要求1、熟悉常用控制电器元件的结构、工作原理、用途、型号，并能够正确选用；2、熟悉电气控制线路的基本环节，对一般的电气控制线路具有独立分析能力；3、初步具有对相对比较简单的电气控制系统进行改造和设计的能力；4、初步具有对一般的继电器—接触器控制线路故障的分析、检查和排除故障的能力；5、初步具有独立完成相对简单控制电路的装配和调试能力。重点内容1、常用控制电器元件的文字与图形符号（GB符号）；2、电气控制线路原理图的绘制规则；3、电气控制系统的基本控制原理、基本环节；4、典型机床的控制电路分析；5、常见故障的分析与解决方法。“电气”与“电器”的区别*什么是“电气”？“电气”是一个宏观的概念。其所涵盖的内容涉及电能的生产、传输、分配、使用和控制技术与设备等等相关的工程领域。其所涉及的相关学科知识主要有：政治理论、外语、工程数学、电网络理论、电磁场理论、电力电子、电力系统可靠性分析方法、高压绝缘理论、电机与电器设计理论与方法、电机与电气质量控制及检测方法、电力系统及其自动化、电力系统安全及其监测装置、高压绝缘测试技术、电工理论研究新进展、计算机应用技术基础、计算机辅助电路分析、现代管理学基础等。

“电气”，是对电气系统工程的统称。“电气”与“电器”的区别什么是“电器”？“电器”是相对于“电气”来说而相对微观的一个概念。所涵盖的内容涉及到“电气工程”中所应用到的电力装置、设备或器件总成。“电器”根据其适用环境、应用范围等，细化分种类繁多。电器按其工作电压等级可分为高压电器和低压电器。

电气控制技术电气控制技术：用以实现生产过程电气化及其自动控制的电气设备及系统的控制技术。他是以各类电动机为动力的传动装置与系统。电气系统：主要包括普通的电力传动控制（速度、位置、压力、张力、流量等）系统。电气自动控制系统：由电动机及共电、检测、控制装置组成的反馈控制系统，能自动完成能量变换和控制所需的信息处理。开环控制系统没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。电机机械执行部件A相、B相C相、…f、nCNC输入指令脉冲频率f脉冲个数n换算脉冲环形分配变换功率放大半闭环数控系统半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元++--电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈全闭环数控系统全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元++--电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈电气自动控制系统的主要环节：1、动力部分：整个系统的电源共给环节。（动力电源、电器部件、电动机）2、生产过程自动控制部分：是生产过程自动化的核心，是间接控制、指挥动力电器及系统工作的部件（逻辑控制电路和各种自动化仪表）。3、传动装置：是生产机械的连接及传动环节。电气自动控制系统功能：根据外界信号要求可接通或断开电路，改变参数，实现对电路或对非电参数的控制设备。x-y数控拖板变频主轴机床本体数控系统及其操作面板行程开关控制电柜Z轴伺服电机机床设备组成CW6132型车床电气设备安装布置图

图2-3CW6132型车床电气设备安装布置图I/O设备计算机主板显示卡功能模板m功能模板1电子盘多功能卡位置控制板n位置控制板1PLC模块主轴控制模板机床I/O控制面板速度控制单元1速度控制单元n功能驱动1功能驱动m…………系统总线（BUS）标准PC计算机CNC装置CNC系统

典型控制系统结结构图电气控制系统的分类1、按输入、输出信号的状态特征分类

1）开关量控制

2）连续量控制2、按电器开关元件分类

1）有触点控制

2）无触点控制3、按控制程序特征分类

1）固定程序（组合电路、时序电路、顺序电路）

2）可编程序控制方式举例：电冰箱的自动恒温控制右上图为控制电路右下图为电冰箱温度变化曲线和压缩机电动机的运行情况系统特点：结构简单，成本低频繁开停机，能耗大

温控器

K

电源

电动机

G

M1、开关量(断续)控制电源变频器温度传感器电动机θθ0θ1PPN0tt2、连续控制右上图为控制电路，右下图为电冰箱温度变化曲线和压缩机电动机的运行情况。系统特点：结构复杂，成本高运行平稳，能耗低电气控制技术的发展电气控制技术随着科学技术的不断发展创新，对生产工艺不断提出新的要求，机床电气控制装置也在不断地更新。在控制方法:从手动控制发展到自动控制；在控制功能:从简单控制到复杂控制；在操作上:由笨重到轻巧；从控制原理:由单一的有触点硬接线继电器控制系统转为以微处理器为中心的PLC软件控制系统。新的控制理论和新型电器及电子器件的出现，不断地推动着机床电气控制技术的发展。电气控制技术的发展蒸汽机时代：从集中传动到分散传动集中传动开始于瓦特的蒸汽机时代一个车间使用一台蒸汽机提供动力通过天轴、齿轮和皮带系统将动力分配到各个纺织机械。蒸汽机——天轴——纺纱机蒸汽机——天轴——织布机电气控制技术的发展

19世纪末，电机技术开始产生并应用，20世纪20年代初逐步取代蒸汽机，成为主要动力。

电气控制技术是针对电动机的控制技术，伴随着电机制造和应用发展起来。在20世纪的20年代至30年代（继电器控制）借助继电器、接触器、按钮、行程开关等组成继电器—接触器控制系统，实现对机床的起动、停止、有级调速等控制。

继电器—接触器控制系统的优点：是结构简单、价格低廉、维护方便、抗干扰能力强。继电器—接触器控制系统的缺点：是由于是固定接线形式，故在进行程序控制时，改变控制程序不方便、灵活性差；采用有触点开关，动作频率低，触点易损坏，可靠性差。电气控制技术的发展

40年代至50年代：出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，当输出量与给定量发生偏差时就自动调整，系统的控制精度、快速性都有了提高。

电气控制技术的发展

60年代：（顺序控制）出现了晶体管—晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统调速性能大为改善，已完全取代了交磁放大机—电动机系统。同时，出现了一种能够根据生产工艺要求，通过改变控制程序便能达到控制目的的顺序控制器，它是通过组合逻辑元件的插接或编程来实现继电接—触器控制线路的装置。它能满足程序经常改变的控制要求，使控制系统具有较大的灵活性和通用性。它仍然是靠硬件手段完成自动控制任的，装置体积大，功能也受到一定的限制，并没有得到普及应用。电气控制技术的发展

20世纪70年代（PLC）随着大规模集成电路和微处理器技术的发展和应用，上述控制技术也发生了根本的变化，在出现了用软件手段来实现各种控制功能，以微处理器为核心的新型工业控制器

可编程序控制器，这种器件完全能够适应恶劣的工业环境；由于它兼备了计算机控制和继电控制系统两方面的优点，故目前世界各国已作为一种标准化通设备普遍应用于工业控制。模块式结构PLCPLC模块硬件逻辑系统总线数字接口光电隔离器件A/DD/A转换调理电路功率放大传感元件功率放大光电隔离器件计数器计数脉冲滤波、倍频整形PLC模块硬件逻辑框图开关量转换脉冲量转换模拟量转换电气控制技术的发展微处理器和微型计算机问世(数控系统)

计算机应用于机床的局部控制或整机控制中，成为机床电气控制系统的主要发展方向，其中数控机床和数控系统就是典型的例子。

在50年代就出现了数控机床。数控机床是一种具有广泛通用性的高效率自动化机床，它综合应用了电子技术、检测技术、计算机技术、自动控制和机床结构设计等各个技术领域的最新技术成就。目前又发展成为带自动换刀，自适应控制等功能的复杂数控系列产品，称为加工中心。数控车床