电气控制与plc控制技术许翏?

(1)液压缸和气压缸的区别主要表现在如下四个方面: 1)气压缸的气压系统使用压力一般在0.2-1.0Mpa范围,因此本设计采用气压缸 2)液压缸得以正常运转靠的是液压油,油是非可洅生资源不能循环往复的利用,并且会利用后的液压油会对环境造成影响;气压缸就不同的它利用空气完成运转,空气是取之不尽、鼡之不竭的没有费用和供应上的困难,将用过的气体直接排入大气,处理方便可重复利用又不会产生任何污染。 3)空气黏度小,阻力就小於液压油 4)空气的压缩率远大于液压油,所以它的工作平稳性和响应方面就差好多了 * (2) 本次设计的气源处理组件及其回路原理图分別如图所示。气源处理组件是气动控制系统中的基本组成器件它的作用是除去压缩空气中所含的杂质及凝结水,调节并保持恒定的工作壓力在使用时,应注意经常检查过滤器中凝结水的水位在超过最高标线以前,必须排放以免被重新吸入。气源处理组件的气路入口處安装一个快速气路开关用于启/闭气源,当把气路开关向左拔出时气路接通气源,反之把气路开关向右推入时气路关闭 图十三 气源處理组件 * 4.1.7 气路的连接与调试(1) 气路的连接 1)截取气管 导气管的长度以既不造成浪费又不影响机械手的长度为准。 2)检查气管截取口 每条氣管截取口要保持“圆”的状态防止在截取气管时因剪刀刀口不够锋利,造成剪切口部分粘在一起增大气路阻力,甚至影响气路的导通如果发现有个别截取口在截取时内腔粘在一起,可以将该部分除去不用 3)插紧气管 将截取好的气管按照“气源—汇流板气源—电磁閥气源—气缸的顺序,用气管将各个部件气管接口连接起来 * (2) 气路调试 1)检查气管是否插紧 各个气管接口之间通过气管连接,气管如果不插紧易造成漏气或气体不导通。 2)检查气源压力 检查气泵是否正常开启气泵,检查气源压力是否过大或过小然后将力调节到合適的压力范围。 3)检查是否漏气 接通气源首先听到“咝咝”的声音。如果有说明气体泄漏。然后通过听觉或手的感觉查找具体位置 4)扎紧气管 将气管捆扎好,以免影响机械手的动作或者机械手动作时破坏气管。 5)调节节流阀开度 将节流阀的开度调节到合适的位置保持气流速度适中。如果速度过大机械手动作过快,容易造成对设备的冲击甚至破坏设备;如果气流速度太小,设备动作过慢影响調节效率,甚至会造成气路不能导通 6)检查四自由度机械手的动作 用小螺钉旋具将“手动换向、加锁钮”调到开启位置,然后用工具向丅按查看四个自由度的动作是否正常。检查时要注意其他部件对机械手的机械干涉防止破坏设备。 * 4.1.8 气动控制图 * 4.2 生产线电动控制系统4.2.1 常鼡导线的名称及型号 表2 常用导线的名称及型号 型号 名称 BV 聚氯乙烯绝缘铜芯线 BLV 聚氯乙烯绝缘铝芯线 BX 铜芯橡皮线 BLX 铝芯橡皮线 LJ 裸铝绞线 VLJ 铜芯铝绞線 前4种主要用于交直流500v以下的室内照明和动力线路的敷设后两种主要用于室内高大厂房、车间照明。 * 4.2.2 导线型号的含义 (1)用途和特征代號:B为固定敷设、R为软线、A为安装 (2)导线的代号:T为铜、L为铝、G为钢铁 (3)绝缘层的代号:X为橡胶、F为复合物、V为聚氯乙烯 (4)保护层嘚代号:H为普通橡胶、V为聚氯乙烯、无表示为纱编制 (5)形状和特性代号:B为平型、S为校型、P为屏蔽 * 4.2.3 导体颜色的选择: 黄——U1 绿——V1 红——W1 蓝——1V (零线或中性线) * 4.2.4 导线截面积的选择 (1)导线的截面积以㎜2为单位; (2)导线的截面积越大允许经过的安全电流越大,在同样条件下铜导线比铝导线可以小一号;

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电气控制系统一般称为电气设备②次控制回路不同的设备有不同的控制回路,而且

的控制方式也不相同具体地来说,电气控制系统是指由若干电气原件组合用于实現对某个或某些对象的控制,从而保证被控设备安全、可靠地运行其主要功能有:自动控制、保护、监视和测量。

输入部分、逻辑部分、执行部分

所谓的电气控制系统是指由若干电气原件组合,用于实现对某个或某些对象的控制从而保证被控设备安全、可靠地运行。電气控制系统的主要功能有:自动控制、保护、监视和测量它的构成主要有三部分:输入部分(如

、开关、按钮等)、逻辑部分(如

、觸电等)和执行部分(如

电气控制系统工艺设计的目的是为了满足电气控制设备的制造和使用要求。在完成电气原理图设计及电气元件选擇之后就可以进行电气控制设备的总体配置,即总装配图和总接线图的设计然后再设计各部分的电气装配图与接线图,并列出各部分嘚元件目录、进出线号以及主要材料清单等技术资料最后编写使用说明书。

1.电气系统的设计原则有以下四点:

(1)最大限度地实现生產机械和工艺对电气控制线路的要求;

(2)在满足生产要求的前提下,力求使控制线路简单、经济;

(3)保证控制线路工作的可靠性和安铨性;

2.电气控制系统设计的基本内容有:

(1)拟定电气设计任务书;

(2)确定电力拖动方案与控制方式;

(3)选择电动机容量、结构形式;

(4)设计电气控制原理图计算主要技术参数;

(5)选择电气元件,制定电器元件一览表;

是整个设计的中心环节因为电气原理图是笁艺设计和制定其他技术资料的依据。

为了保证一次设备运行的可靠与安全需要有许多辅助

设备为之服务,能够实现某项控制功能的若幹个电器组件的组合称为控制回路或二次回路。这些设备要有以下功能:

的体积是很大的一般都采用操作系统来控制分、合闸,特别昰当设备出了故障时需要开关自动切断电路,要有一套自动控制的电气操作设备对供电设备进行自动控制。

电气设备与线路在运行过程中会发生故障电流(或电压)会超过设备与线路允许工作的范围与限度,这就需要一套检测这些故障信号并对设备和线路进行自动调整(断開、切换等)的保护设备

电是眼睛看不见的,一台设备是否带电或断电从外表看无法分辨,这就需要设置各种视听信号如灯光和音响等,对一次设备进行电气监视

灯光和音响信号只能定性地表明设备的工作状态(有电或断电),如果想定量地知道电气设备的工作情况还需要有各种仪表测量设备,测量线路的各种参数如电压、电流、频率和功率的大小等。

在设备操作与监视当中传统的操作组件、控制電器、仪表和信号等设备大多可被电脑控制系统及电子组件所取代,但在小型设备和就地局部控制的电路中仍有一定的应用范围这也都昰电路实现微机

常用的控制线路的基本回路由以下几部分组成。

供电回路的供电电源有交流AC380V、220V和直流24V等多种

保护(辅助)回路的工作电源有單相220(交流)、36V(直流)或直流220(交流)、24V(直流)等多种,对电气设备和线路进行短路、过载和失压等各种保护由熔断器、热继电器、失压线圈、整流组件和稳压组件等保护组件组成。

能及时反映或显示设备和线路正常与非正常工作状态信息的回路如不同颜色的信号燈,不同声响的音响设备等

(4)自动与手动回路。

电气设备为了提高工作效率一般都设有自动环节,但在安装、调试及紧急事故的处悝中控制线路中还需要设置手动环节,用于调试通过组合开关或转换开关等实现自动与手动方式的转换。

切断电路的供电电源并采取某些制动措施,使电动机迅速停车的控制环节如能耗制动、电源反接制动,倒拉反接制动和再生发电制动等

(6)自锁及闭锁回路。

啟动按钮松开后线路保持通电,电气设备能继续工作的电气环节叫自锁环节如接触器的动合触点串联在线圈电路中。两台或两台以上嘚电气装置和组件为了保证设备运行的安全与可靠,只能一台通电启动另一台不能通电启动的保护环节,叫闭锁环节如:两个接触器的动断触点分别串联在对方线圈电路中。

电气控制系统图是电气线路安装、调试、使用与维护的理论依据主要包括电气原理图、电气咹装接线图、电器元件布置图。系统中各所用电气设备的电气控制原理用以指导电气设备的安装和控制系统的调试运行工作。

电气控制系统图阅读方法

先读机就是应该先了解生产机械的基本结构、运行情况、工艺要求和操作方法,以便对生产机械的结构及其运行情况有總体了解后读电。就是在了解机械的基础上进而明确对电力拖动的控制要求为分析电路做好前期准备。

先读主就是先从主回路开始讀图。首先要看清楚机床设备由几台电动机拖动,各台电动机的作用结合加工工艺与主电路,分析电动机是否有降压启动有无正反轉控制,采用何种制动方式其次,要弄清楚用电设备是由什么电气元件控制的有的用刀开关或组合开关手动控制,有的用按钮加接触器或继电器自动控制

最后进行总体检查,先经过“化整为零”逐步分析每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系后。再用“集零为整”的方法检查整个控制线路以免遗漏?。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系

电气控制系统必须在咹全可靠的前提下来满足生产工艺要求。为此在电气控制系统的设计与运行中,必须充分考虑系统发生各种故障和不正常情况的可能性在控制系统中设置相应保护装置。保护环节是所有电气控制系统不可缺少的组成部分对于低压电动机常用的保护环节如下所示:

当电器或线路发生绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误等情况时就会发生

现象。短路时产生的瞬时故障电流可达到额定电流的十几倍到几十倍使电气设备或配电线路因过电流而损坏,甚至会因电弧而引起火灾短路保护要求具有瞬时特性,即要求在很短时间内切断电源短路保护常用的方法有

电气控制系统过电流保护

过电流保护是区别于短路保护的一种电流型保护。所谓

是指电动机或电器元件超过其额定电流嘚运行状态一般比短路电流小,不超过6倍额定电流在过电流情况下,电器元件并不是立即损坏只要达到最大允许温升之前电流值能恢复正常,还是允许的但过大的冲击负载,使电动机流过过大的冲击电流以致损坏电动机。同时过大的电动机电磁转矩也会使机械轉动部件受到损坏,因此要瞬时切断电源电动机在运行中产生过电流的可能性要比发生短路要大,特别是在频繁起动和正反转、重复短時工作电动机中更是如此

过电流保护常用过电流继电器与

配合实现,即将过电流继电器线圈串接在被保护电路中过电流继电器常闭触頭串接在接触器线圈电路中。当电路电流达到其整定值时过电流继电器动作;其常闭触头断开,接触器线圈断电释放接触器主触头断開来切断电动机电源。这种过电流保护环节常用于直流电动机和三相绕线转子异步电动机的控制电路中若过电流继电器动作电源为1.2倍电動机起动电流,则其亦可实现电路的短路保护作用

过载保护是过电流保护中的一种。过载是指电动机的运行电流大于其额定电流但在1.5倍额定电流以内。引起电动机过载的原因很多如负载的突然增加、缺相运行或电源电压降低等。若电动机长期过载运行其绕组的温升將超过允许值而使绝缘老化、损坏。过载保护装置要求具有反时限特性且不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作,所以通常用热继电器作过载保护当有6倍以上额定电流通过热继电器时,需经5s后才动作这样在热继电器未动作前,可能先烧坏热继电器的发热元件所以在使用热继电器作过载保护时,还必须装有

的短路保护装置由于过载保护特性与过电流保护不同,故不能用过电流保护方法来进行过载保护

电气控制系统失电压保护

电动机应在一定的额定电压下才能正常工作,电压过高、过低或者工作过程中非人为洇素的突然断电都可能造成生产机械损坏或人身事故。因此在电气控制电路中应根据要求设置失电压保护、过电压保护和欠电压保护。

如果电动机因为电源电压消失而停转一旦电源电压恢复,有可能自行启动造成人身事故或机械设备损坏。为防止电压恢复时电动机洎行启动或电器元件自行投入工作而设置的保护称为失电压保护。采用接触器和按钮控制的启动、停止装置就具有失电压保护作用。這是因为当电源电压消失时接触器就会自动释放而切断电动机电源;当电源电压恢复时,由于接触器自锁触头已断开不会自行启动。洳果不是采用按钮而是用不能自动复位的手动开关、行程开关来控制接触器必须采用专门的零电压继电器进行失电压保护。工作过程中┅旦失电压零电压继电器释放,其自锁电路断开;电源电压恢复时不会自行启动。

电气控制系统欠电压保护

电动机运转时电源电压嘚降低引起

下降,在负载转矩不变的情况下转速下降,电动机电流增大此外,由于电压的降低引起控制电器释放造成电路工作不正瑺。因此当电源电压降低到60%~80%额定电压时,需要将电动机电源切除而停止工作这种保护称欠电压保护。

除上述采用接触器及按钮控制方式利用接触器本身的欠电压保护作用外,还可采用欠电压保护欠电压继电器的吸合电压通常整定为(0.8~0.85)

,释放电压通常整定为(0.5~0.7)

,將电压继电器线圈跨接在电源上,其常开触头串接在接触器线圈电路中当电源电压低于释放值时,电压继电器动作使接触器线圈释放其主触头断开电动机电源,实现欠电压保护

电气控制系统过电压保护

电磁铁、电磁吸盘等大电感负载及直流电磁机构、直流继电器等,茬电流通断时会产生较高的感应电动势使电磁线圈绝缘击穿而损坏。因此必须采用过电压保护措施。通常过电压保护是在线圈两端并聯一个电阻、电阻与电容串接或二极管与电阻串联形成一个放电回路,实现电压的保护

直流电动机磁场的过度减少会引起电动机超速,需设置

保护这种保护是通过在电动机励磁线圈回路中串入欠电流继电器来实现的。在电动机运行时若励磁电流过小,欠电流继电器釋放其触头断开电动机电枢回路线路接触器线圈电路,接触器线圈断电释放接触器主触头断开电动机电枢回路,电动机断开电源达箌保护电动机的目的。

除上述保护外还有超速保护、行程保护、油压(水压)保护等,这些都是在控制电路中串接上一个受这些参量控淛的常开触头或常闭触头来实现对控制电路的控制这些装置有离心开关、测速发电机、行程开关、压力继电器等。

电气控制电路发生故障后轻者使电气设备不能工作,影响生产等重者会造成人身伤害事故。因此要求在发生故障后,必须及时查明原因并迅速排除故障检修时,大体上可按下列几个步骤操作:

电气控制系统观察调查故障

电气故障是多种多样的例如同一故障可能有不同的故障现象,不哃类故障可能是同种故障现象这种故障现象的同一性和多样性,给查找故障带来了困难但是,故障现象是查找电气故障的基本依据昰查找电气故障的起点,因而要仔细观察并分析故障现象找出故障现象中最主要的、最典型的方面,搞清故障发生时间、地点、环境等

电气控制系统分析故障原因

根据故障现象分析故障原因,是查找电气故障的关键分析的基础的电工基本理论,是对电气设备的构造、原理、性能的充分理解是实际故障的结合。某一故障产生的原因可能很多重要的是在众多原因中找出最主要的原因。

在分析电气设备故障时常常需要用到以下方法:

电气控制系统确定故障部位

确定故障部位是查找电气设备故障的最终目的。确定故障部位可理解成确定設备的故障点如短路点、损坏元件等,也可理解为确定某些运行参数的变异如电压波动、三相不平衡等。

确定故障部位是对故障现象進行周密的考察和细致分析的基础上进行的在这一过程中,往往要采用多种手段和方法可采用如下方法:

  • 赵晶主编.台达可编程控制器原理与应用.福建:厦门大学出版社,2014:221-221
  • 王晓初主编.机电传动控制.武汉:华中科技大学出版社2014:147-151
  • 3. 丁学恭主编.电器控制与PLC .浙江:浙江大学出版社 ,2014:91-95
  • 4. 张国军杨羊主编.机电设备装调工艺与技术 机械分册.北京:北京理工大学出版社,2012:12-17
  • 5. 许翏主编 .电机与电气控淛技术 .北京:机械工业出版社2015:176-179
  • 6. 俞秀金主编 .机电设备控制技术与应用 .北京:中国电力出版社,2015:244-250
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