PLC第二章电气控制系统的基本控制电路

1、,电气控制与PLC应用 第二章电气控制系统的基本控制电路 各种各样生产机械大都以电动机作为动力拖到源。 电器（逻辑）控制线路： 将按钮、继电器、接触器等低压控制电器用导线按一定的次 序和组合方式连接起来组成的控制线路。 作用：实现电力拖动系统的启动、调速、正反转和制动等运 动控制；实现拖动系统的保护，满足生产工艺的要求；实现 生产过程自动化。 优点：线路简单，电路图直观形象，装置结构简单、价格便 宜、抗干扰能力强、运行可靠。 缺点：固定接线方式，通用性和灵活性差；有触头电器触头 易发生故障，维修量较大。,电气控制与PLC应用 第二章,电气控制系统的基本控制电路,第一节电器控制线路的绘制原则 电

2、气系统线路图有三种： 电器原理图 电器元件布置图 安装接线图 一、电器原理图 电器原理图是根据工作原理而绘制的，采用电器元件展开的 方式绘制。具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电 路的工作原理等优点。 （一）电器原理图的绘制原则,电气控制与PLC应用 第二章电气控制系统的基本控制电路 原理图分为主电路和控制以及辅助电路。 主电路包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的 部分，一般画在原理图的左边。 控制电路是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器元 件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触点等组成， 一般画在原理图的右边。 辅助电路是指设备中的信号和照明部分。一般画在原 理图的右边 各电器元件不

3、画实际的外形，采用国家统一规定的标 准图形、文字符号。 各电器元件不必按照实际位置画，同一元件的各个部 分可以不画在一处。 所有电器触点，都按没有通电和没有外力作用是的状 态画出。,电气控制与PLC应用 第二章电气控制系统的基本控制电路 继电器和接触器的线圈在没通电状态； 断路器和隔离开关在断开位置； 零位操作的手动控制开关在零位状态； 按钮和机械操作开关（如行程开关）在非工作状态或 不受力状态。 各元器件一般按照动作先后顺序排列，从上到下，从 左到右依次排列，可水平布置或垂直布置 有直接电联系的两线交叉连接时的电气连接点须用黑 点标出。 （二）图面区域的划分 （三）符号位置的索引,电气控制与

4、PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,某机床电器原理图,电气控制与PLC应用,第二章电气控制系统的基本控制电路 二、电器元件布置图 电器元件布置图是电器设备上或电器原理图中所有电器元 件的实际安装位置图，它是机械电气控制设备生产、维护时 必不可少的技术文件。,电器元件布置图,电气控制与PLC应用,第二章电气控制系统的基本控制电路 三、电器安装接线图 电器安装接线图表示电气设备或装置连接关系的简图，用于 电气设备安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。通常 与电气原理图、电器元件布置图一起使用。,EL,HL,0 3 1,32.5mm2,42 31 42 2 2,0 41,32.5mm2

5、,31mm2,50.75mm2,30.75mm2,32.5mm2 QS,Q1 M1M2,电器安装接线图,电气控制与PLC应用,第二章电气控制系统的基本控制电路 第二节电器控制线路中的基本环节 一、启动、点动和停止控制环节 1.单向全压启动控制线路 自锁：由接触器（继电器） 自身的常开触点来使其线圈 长期保持通电的环节叫“自锁” 环节。,单向全压启动（长动）控制线路,电气控制与PLC应用 第二章,电气控制系统的基本控制电路,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,2.点动控制线路,几种点动控制线路,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,(a)无互锁的正反转控

6、制线路,二、可逆控制和互锁环节 控制电路(a)： 相互独立的正转和反转起 动控制电路； 按下SB2，正转接触器KM1 得电工作； 按下SB3，反转接触器KM2 得电工作； 按下SB2、SB3，KM1与KM2 同时工作，两相电源短路，,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,控制电路(b)： 接触器的动断(常闭)辅助 触点相互串联在对方的控制 回路，这种环节称为“互锁” 环节； 一方工作时切断另一方的 控制回路，使另一方的起动 按钮失去作用； 正、反转接触器互锁，避 免了同时接通造成主电路短 路。 正、反转切换的过程中间 要经过“停”，操作不方便。 (b) “正停反”控制线路,

7、电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,。,控制电路(c)： 复合按钮SB2、SB3直接实现 由正转变成反转；复合按钮互 锁。 接触器辅助动断触点互锁必 不可少：主触点被强烈的电弧 “烧焊”在一起，或者接触器 的动作机构失灵，使衔铁卡住 总是处在吸合状态，都可能使 主触点不能断开，如果另一接 触器线圈通电动作，主触点正 常闭合就会造成电源短路事故 (c) “正反停”控制线路,电气控制与PLC应用 第二章,电气控制系统的基本控制电路,电气控制与PLC应用 第二章电气控制系统的基本控制电路 行程开关控制的电动机正反转（自动循环）控制电路,工作台行程示意图,自动循环控制线路图,电气

8、控制与PLC应用 第二章,电气控制系统的基本控制电路,电气控制与PLC应用,第二章电气控制系统的基本控制电路 三、顺序控制环节 具有多台电动机拖动的机械设备，在操作时为了保证设备 的运行和工艺过程的顺利进行，对电动机的起动、停止， 必须按一定顺序来控制，这就称为电动机的顺序控制。,两台电机顺序启动控制电路,M1,M2,电气控制与PLC应用 第二章,电气控制系统的基本控制电路,电气控制与PLC应用,第二章电气控制系统的基本控制电路 【例】如图所示是3条皮带运输机的示意图。对于这3条皮带 运输机的电气要求是：,三条皮带运输机工作示意图 起动顺序为1号、2号、3号，即顺序起动，以防止货物在 皮带上堆

9、积； 停车顺序为3号、2号、1号，即逆序停止，以保证停车后 皮带上不残存货物； 当1号或2号出故障停车时，3号能随即停车，以免继续进 料。 试画出3条皮带运输机的电气控制线路图，并叙述其工作原理。,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,3条皮带运输机顺序起动、逆序停止控制线路,解：,电气控制与PLC应用 第二章电气控制系统的基本控制电路 第三节三相交流电动机启动控制线路 一、直接启动(全压启动)控制线路 前面已经分析过。 二、降压启动控制线路 定子串电阻降压启动 星形三角形降压启动 自耦变压器（补偿器）降压启动,电气控制与PLC应用,第二章电气控制系统的基本控制电路 定子串

10、电阻降压起动控制线路：起动时，定子电路串接电阻降低绕 组电压，限制起动电流；起动后电阻短路，电动机全压下运行。 控制电路(a)： KM2得电， 电动机正常运行。 起动后，KM1 与KT一直得电， 浪费电能。,定子串电阻降压起动控制线路（a）,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,控制电路(b)： KM2得电，KM1 和KT失电，KM2自 锁，节能实现控制 要求。,定子串电阻降压起动控制线路（b）,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,星-三角减压起动 控制电路：全压工 作时为三角形接法 的电动机，起动时 将其定子绕组接成 星形，降低电动机 的绕组相电压，

11、进 而限制起动电流。 当反映起动过程结 束的定时器发出指 令时再将电动机的 定子绕组改接成三 角形接法实现全压 工作。,Y-降压启动线路,电气控制与PLC应用 第二章,电气控制系统的基本控制电路,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,自耦变压器（补偿 器）降压起动控制 电路：依靠自耦变 压器降低起动时的 电压，达到限制起 动电流的目的。电 动机起动的时候， 定子绕组得到的电 压是自耦变压器的 二次电压。一旦起 动结束，自耦变压 器便被切除，额定 电压通过接触器直 接加于定子绕组， 电动机进入全压运 行的正常工作。,自耦变压器降压起动控制线路,KM2,KM2KM1,电气控制与

12、PLC应用 第二章电气控制系统的基本控制电路 第四节三相交流电动机制动控制线路 迅速停车或准确定位，即要求对电动机进行制动 ，强迫立即 停车。 机械制动：机械抱闸、液压或气压制动 电气制动：实质是产生反向制动转矩，有反接制动、能耗制 动等。 一、反接制动控制 反接制动控制：停车时，首先切换电动机定子绕组三相电源相 序，产生与转子转动方向相反的转矩，因而起制动作用。电动 机的转速下降接近零时，及时断开电动机的反接电源。 电动机反接制动电流很大，故在主回路中串入电阻R，可防止 制动时电动机绕组过热。,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,反接制动控制电路(a),反接制动控制电路

13、(a): 起动时，合上电源开关 QS，按下起动按钮SB2， 电动机起动运转。当电 动机转速升高到一定数 值时，速度继电器KS的 常开触点闭合，为反接 制动作准备。 停车时，按下停止按钮 SB1，串入电阻R进行反 接制动，迫使电动机转 速下降，当转速降至 100r/min以下时，KS的 常开触点复位断开,及时 切断电动机的电源。,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,反接制动控制电路(b): 停止按钮使用了复合 按钮SB1，并在其常开 触点上并联了KM2的常 开触点，使KM2能自锁。 这样在用手转动电动 机时，虽然KS的常开 触点闭合，但只要不 按复合按钮SB1，KM2 就不

14、会通电，电动机 也就不会反接于电源， 只有按下SB1，KM2才 能通电，制动电路才 能接通。,反接制动控制电路(b),电气控制与PLC应用,简单能耗制动线路（a）,第二章电气控制系统的基本控制电路 二、能耗制动控制 能耗制动控制：三相笼型异步电动机切断三相电源的同时，定子 绕组接通直流电源，转子原来储存的机械能转变为电能，消耗在 转子制动上。 主电路：变压器TC和整流器VC提供制动直流电源，KM2为制 动接触器。 控制电路(a)： 手动控制， 停车时按 下SB1按钮，制动结束 时放开。电路简单， 操作不便。,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,控制电路(b)： 根据电动机

15、带负 载制动过程时间 长短设定时间继 电器KT的定时值， 实现制动过程的 自动控制。,按时间原则控制的单向能耗制动线路（b）,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,控制电路(c)： 手动操作，按下 按钮SB1后两相 定子绕组获得直 流电源，电动机 进入能耗制动。 当电动机转子的 惯性速度接近零 时，KS常开触点 复位，KM2线圈 断电而释放，能 耗制动结束。 按速度原则控制的单向能耗制动控制线路（c）,电气控制与PLC应用 第二章电气控制系统的基本控制电路 能耗制动控制电路特点： 制动作用强弱与通入直流电流的大小和电动机的转速有关， 在同样的转速下电流越大制动作用越强，电流

16、一定时转速越高 制动力矩越大。 一般取直流电流为电动机空载电流的35倍，过大会使定子 过热。 可调节整流器输出端的可变电阻RP，得到合适的制动电流。 能耗制动与反接制动比较： 能耗制动： 制动准确、平稳、能量消耗小。制动力较弱，需要直流电源 反接制动： 制动显著，有冲击，能量消耗较大。 在实际使用时，应根据设备的工作要求选用合适的制动方法。,电气控制与PLC应用,第二章电气控制系统的基本控制电路 多地点与多条件控制线路：多地点控制是指在两地或两个以上 地点进行的控制操作；在某些机械设备上，为保证操作安全， 需要多个条件满足，设备才能工作，称为多条件控制。,两地控制线路,两个条件控制线路,电气控

17、制与PLC应用 第二章,电气控制系统的基本控制电路,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,第五节电气控制线路中的保护环节 一、短路保护,熔断器短路保护,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,二、过载保护,过载保护电路,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,三、过电流保护,I,U,N 过电流保护,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,四、失压（零压）和欠压保护,失压保护,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,I,U,N 欠压保护,电气控制与PLC应用,第二章电气控制系统的基本控制电路 第六节异步电

18、动机的其他基本控制电路 点动与长动控制：机械设备长时间运转，即电动机持续工作，称为长动；机 械设备手动控制间断工作，即按下启动按钮，电动机转动，松开按钮，电动 机停转，这样的控制，称为点动。 （a）（b）（c）（d）,点动与长动控制电路,电气控制与PLC应用,两电动机联锁控制电路,第二章电气控制系统的基本控制电路 联锁控制：也称为互锁控制，是设备运行的重要环节，常用于不能同时出现 的电路接通状态。 两电动机联锁控制电路： KM1动作后，它的动断辅助触 点就将KM2接触器的线圈通电 回路断开，抑制了KM2再动作， 反之也一样，KM1和KM2的两 对动断触点，称做“互锁” 触点。,电气控制与PLC

19、应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,SQ1,SQ1,SQ2,SQ3,SQ4,SQ3,SQ2,SQ4,KM1,KM2,KM1KM2 工作台进给联锁控制电路,工作台进给联锁控制电路： 扳动任一方向手柄，KM1或 KM2都能得电。 当两方向手柄同时扳动时， KM1或KM2失电，进给运动自 动停止。,电气控制与PLC应用 第二章电气控制系统的基本控制电路 自动循环控制：按一定的动作顺序自动的逐步完成，以及不断 的重复进行，实现这种工作过程的控制即为自动循环控制。 分类： 电动机驱动设备实现的自动循环控制 液压系统驱动设备实现的自动循环控制 电动机工作的自动循环控制电路：通过控制电路按照工作循环

20、图确定的工作顺序要求对电动机进行启动和停止的控制。 工作循环图：标明动作的顺序和每个工步的内容，确定各工步 应接通的电器，同时还注明控制工步转换的转换主令。,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,单电机自动循环控制电路,工作台行程示意图,自动循环控制线路图,电气控制与PLC应用 第二章,电气控制系统的基本控制电路,SA,KA,KA,KMKT1KA 自动间歇供油润滑控制电路,KT2,KT1,KT2,自动间歇供油润滑控制 电路： KT1控制油泵电机供 油时间 KT2控制油泵电机间 歇时间。,电气控制与PLC应用,第二章,电气控制系统的基本控制电路,多电机自动循环控制电路,双动力头自动循环控制电路,双动力头自动循环工作流程 工作过程： 按起动按钮SB2，接触器KM1得电自锁， 使电动机M1正转，动力头由原位b点向a点 前进。 动力头到a点位置时，SQ2行程开关被压下， KM1失电，动力头停止；同时KM2得电 动作，电动机M2正转，动力头由原位c点 向d点前进。 动力头到达d点时，SQ4被压下，KM2 失电，KM3和KM4得电动作自锁，电动机 M1和M2反转，动力头与向原位退回。 退回到原位时，行程开关ST1、ST3被压下， KM3和KM4失电，两个动力头都停在原位。,电气控制与PLC应用,第二章电气控制系统的基本控制电路 液压系统工作的自