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机电传动控制,第一章 绪 论,第一节 机电传动及其控制系统的发展概况,一、机电传动的发展 成组拖动,第一节 机电传动及其控制系统的发展概况,一、机电传动的发展 单电机拖动,第一节 机电传动及其控制系统的发展概况,一、机电传动的发展 多电机拖动,第一节 机电传动及其控制系统的发展概况,一、机电传动的发展 交直流变速（先有直流后有交流）,第一节 机电传动及其控制系统的发展概况,瑞士IBAG公司电主轴结构,第一节 机电传动及其控制系统的发展概况,二、机电传动控制系统的发展 1继电接触器控制 20世纪2030年代2顺序控制 60年代3PLC控制 60年代末4数控机床NC5计算机数控CNC6加工中心MC（带自动换刀装置的数控机床）7自适应数控机床AC8柔性制造系统FMS9计算机集成制造系统CIMS,第二节 机电一体化技术,一、机电一体化（Mechatronics）技术基本概念“机电一体化是指在机构的主动能、动力功能、信息处理功能和可控制功能上引入电子技术，并将机械装置和电子设备以软件等有机结合而构成系统的总称。”,第二节 机电一体化技术,二、机电一体化技术的关键技术自动控制技术检测传感技术信息技术伺服驱动精密机械技术接口技术,第二节 机电一体化技术,三、机电一体化技术的发展前景性能上：向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展；功能上：向小型化、轻型化、多功能方向发展；层次上：则向系统化、复合集成化的方向发展,第二章 继电器接触器基本控制电路,第一节 常用低压电器,交流电 1200V以下 直流电1500以下分类：1 按在电路中所处的地位和作用 2 按动作方式的不同 3 按有无触点分等电力拖动控制系统可以分成两大部分：1 用于接通和断开电动机的主电路，由电动机及其相关电器元件(如电器主触头)等组成，允许通过较强的电流；2 控制电路，只能通过较弱的电流，一般由电器线圈及其辅助触头、按钮、行程开关等组成,第一节 常用低压电器,一、接触器作用：在低压电路系统中远距离控制、频繁接通和切断交直流主电路和大容量控制电路的自动控制电器，主要控制对象为交直流电动机，也可用于电焊机、电热设备、照明设备等其他负载的控制。具有大容量的执行机构及迅速熄灭电弧的能力。可以根据故障检测信号，迅速可靠地切断电源，并有欠(零)电压保护功能。,第一节 常用低压电器,接触器,第一节 常用低压电器,构造 常开、常闭触点在动作时都行动，但一般先“断开”后“闭合”,第一节 常用低压电器,常闭触点,接触器原理示意图,常开触点,线圈电源,第一节 常用低压电器,第一节 常用低压电器,交流接触器 交流接触器的主触头用于接通和分断交流主电路，当交变磁通穿过铁心时，特产生涡流和隘滞损耗使铁心发热。为了减少因涡流和磁滞损耗造成的能量损失，铁心用硅钢片冲制后叠铆而成。为了便于散热，线圈在骨架上绕成扁而厚的圆筒形状，并与铁心隔离。交流接触器的线团匝数较少，故电阻小，当线圈通电而衔铁尚未吸合的瞬间，电流将达到工作电流的10。15倍。如果衔铁被卡住而不能吸合，或频繁动作，线圈将有可能被烧毁。所以，对于要求频繁启停的控制系统不宜采用交流接触器。,第一节 常用低压电器,第一节 常用低压电器,直流接触器 直流接触器的主触头用来通断直流主电路。和交流接触器不向，直流接触器的铁心中不会产生涡流和磁滞损耗，放不会发热。为了便于加工，铁心用整块电工软钢制成。为使线圈散热良好，通常将线圈绕制成长而薄的圆筒状，且不设线圈骨架，使线圈和铁心直接接触。由于直流接触器的线圈卞通以直流电，故没有较大的启动电流冲击，铁心和衔铁也44会因电源频率的变化而产生猛烈的撞击，因此直流接触器的寿命比交流接触器长，适用于可靠性要求高或要求频繁动作的场合。,第一节 常用低压电器,第一节 常用低压电器,图形符号,可横画、可竖画，主电路竖画，一般“上开下闭（横画）、左开右闭（竖画）”,第一节 常用低压电器,二、继电器作用：继电器广泛应用于自动控制系统中，起控制和保护电路或传递和转换信号的作用。分类：按输入信号可分为电压继电器、中间继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器等；按动作原理可分为电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器、机械式继电器和热继电器等，其中电磁式继电器应用最为广泛。,第一节 常用低压电器,（一）电磁式继电器分类：电压继电器（根据电压信号动作）：过电压式 大于（1.051.2URT）时动作 欠电压式 小于（0.20.3URT）时动作,第一节 常用低压电器,过/欠电压继电器,第一节 常用低压电器,（一）电磁式继电器分类：中间继电器：本质上是一种电压继电器，作用信号放大。扩展触头数目，增加控制回路数。,第一节 常用低压电器,中间继电器,第一节 常用低压电器,（一）电磁式继电器分类：电流继电器（根据电流信号动作）：过电流式 欠电流式,第一节 常用低压电器,电流继电器（根据电流信号动作）：,第一节 常用低压电器,图形符号：中间继电器的文字符号为K或KM，电压继电器和电流继电器的文字符号分别为KV和KA。,第一节 常用低压电器,（二）热继电器FR作用：过载保护，即电动机过载持续时间较长，超过了允许温升，则会加速电动机的绝缘老化，甚至导致绕组严重过热而烧毁，须对电动机进行过载保护采用热继电器。,第一节 常用低压电器,热继电器,第一节 常用低压电器,热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电器,（a）三相热元件（b）动断触头,第一节 常用低压电器,热继电器,第一节 常用低压电器,图形符号：热继电器的文字符号为FR注意：热继电器不能用作短时过载保护，也不能用作短路保护。,第一节 常用低压电器,（三）时间继电器KT时间继电器当线圈通电或断电后，触点经过一定的延时后才能闭合或断开，它在电路中起着控制动作时间的作用。时间继电器的延时方式有两种：即通电延时和断电延时。分类：电磁式时间继电器 空气阻尼式时间继电器 电动机式时间继电器 电子式时间继电器,第一节 常用低压电器,电磁式时间继电器,第一节 常用低压电器,空气阻尼式时间继电器,空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼作用来达到延时的目的。主要由电磁机构、延时机构及触头三部分组成。其电磁机构有直流和交流两种。通电延时型 断电延时型,第一节 常用低压电器,空气阻尼式时间继电器,第一节 常用低压电器,空气阻尼式时间继电器,第一节 常用低压电器,电动机式时间继电器,电动机式时间继电器是利用微型向步电动机俗动减速齿轮较量并由特殊的电磁机构控制以产生延时的时间继电器 它有通电延时和断电延时两种类型。这种时间继电器的优点是延时范围宽(几秒、几小时)，延时精度高，打延时时间指尔，调荷方便，其缺点是机械结构复杂，寿命短，不适于频繁操作体积大价格较高等,第一节 常用低压电器,电子式时间继电器,电子式时间继电器也称晶体管或半导体式时间继电路，采用晶体管或集成电路和电阻、电容等电子元件构成。它是利用RC电路中电容器充电时，电容器上的电压逐渐上升的原理实现延时的。因此改变充电电路的时间常数，即可整定其延时时间。,第一节 常用低压电器,时间继电器的图形符号(a）线圈一般符号（b）通电延时线圈(c）断电延时线圈（d）延时闭合常开触头（e）延时断开常闭触头（f）延时断开常开触头（g）延时闭合常闭触头（h）瞬动常开触头（i）瞬动常闭触头,第一节 常用低压电器,（四）速度继电器KS 速度继电器又称反接制动继电器。由于它只能反映电动机的转动方向及电动机是否停转，故主要与接触器配合使用，实现笼型异步电动机的反接制动控制。,第一节 常用低压电器,速度继电器原理示意图l、转轴 2、转子3、定子4、绕组 5、摆锤 6、7 静触头 8、9、簧片,第一节 常用低压电器,第一节 常用低压电器,速度继电器图形符号(a）动合触头（b）动断触头,第一节 常用低压电器,三、主令电器主令电器是一种专门用来“发布”电气控制命令的电器，主要用于切换控制电路，以达到控制其他电器动作或实现顺序控制的目的。,第一节 常用低压电器,（一）按钮作用：发布命令，手动发出控制信号以远距离控制接触器、继电器、电磁起动器等,第一节 常用低压电器,第一节 常用低压电器,按钮的文字符号为SB 图形符号,第一节 常用低压电器,（二）行程开关 作用：利用生产机械的行程位置实现电路切换，以控制其运动方向、速度及行程大小。它将机械信号转换为电信号，对生产机械予以必要的保护。用机械部分撞击来发布命令,第一节 常用低压电器,直动式,第一节 常用低压电器,行程开关（限位开关）,第一节 常用低压电器,滚动式,滚轮式行程开关(a）外形图（b）原理图1一滚轮 2一上转臂 3、5、11弹簧4 一套架 6、9 一压板 7 一触头 8 一触间推杆 10 一小滑轮,第二章 继电器接触器基本控制电路,滚动式,第二章 继电器接触器基本控制电路,滚动式行程开关,第一节 常用低压电器,微动式,微动行程开关原理图 1、推杆 2、弯形片状弹簧 3、常开触头4、常闭触头 5、恢复弹簧,第二章 继电器接触器基本控制电路,第一节 常用低压电器,微动行程开关,第一节 常用低压电器,行程开关的文字符号,（a）动合触头（b）动断触头,第一节 常用低压电器,(三)接近开关 作用：当生产机械或被检测物体接近它的动作距离范围时，它就发出信号，除了代替有触头行程开关完成一般的行程控制和限位保护外，还可用于位置检测、计数控制、物体存在检测、液面控制、零件尺寸检测等,第一节 常用低压电器,第一节 常用低压电器,第一节 常用低压电器,(四)万能转换开关万能转换开关是一种具有多个挡拉、多对触头，可以控制多个回路的控制电器，主要作电路转换之用。,第一节 常用低压电器,第一节 常用低压电器,(五)主令控制器 主令控制器可以按照预定顺序频繁地切换多个控制回路。与万能转换开关相比，主今控制器的触头容量要大一些，操作挡位也较多，可用作大容量电动机的起动、换向、调速和制动等远距离控制。主令控制器并不是直接控制电动机，而是通过空制接触器，再由接触器控制电动机。因此，主令控制器的触头按小电流进行设计，一般不需要火弧装置，体积小，操作起来也更为轻便、灵活。,第一节 常用低压电器,四、熔断器熔断器广泛应用于低压配电系统、控制系统及用电设备中，作线路和设备的短路和过载保护。常用熔断器：插入式、无填料密闭管式、有填料封闭管式、螺旋式、快速熔断器等作用：起短路保护作用图形符号FU,第一节 常用低压电器,熔断器,第一节 常用低压电器,第一节 常用低压电器,第一节 常用低压电器,五、自动空气开关自动空气开关也称断路器。它主要用来手动或自动地接通和分断负载电路，也可用来不频繁地起动电动机。当电路发生严重过载、短路及欠电压等故障时能自动切断电路，有效地保护电路中的电气设备。分类：按用途分有保护配电线路用、保护电动机用、保护照明线路用及漏电保护用自动空气开关；按结构型式分有框架式(又称万能式)和装置式(又称塑壳式)自动空气开关；按极数分有单极；双极、三极、四极自动空气开关；按限流性能分有不限流和快速限流自动空气开关；按操作方式分有直接手柄操作式、杠杆操作式、电磁铁操作式、电动机操作式自动空气开关。其中，比较常用而且人们也较为沙惯的分类方法是按结构型式分类。,第一节 常用低压电器,自动开关的图形符号,第二节 电气原理图的画法,一、电气原理图及其绘制原则 包括主电路、控制电路基本原则：布局合理，排列均匀，便于看图分析主电路用粗线画，放上方或左方L1、L2、L3从左到右按国标给的符号画根据工作原理的要求，同一个电器元件各部分可以分开画在不同的地方所有电器按未得电的常态画。按动作顺序画,第二节 电气原理图的画法,二、图形符号和文字符号,第三节 异步电动机的启动控制线路,与同容量直流电动机相比，三相异步电动机具有体积小、重量轻、转动惯量小的特点，加之结构简单，价格便宜，维护方便、运行可靠，坚固耐用，因此在工业生产中得到了最为广泛的应用。异步电动机分为鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机。这两种异步电动机的转子构造不同，故起动方法个同，起动控制线路存在很大差别。,第三节 异步电动机的启动控制线路,异步电动机定子结构,第三节 异步电动机的启动控制线路,鼠笼式异步电动机转子结构,第三节 异步电动机的启动控制线路,异步电动机磁场工作原理,三相电流,旋转磁场,第三节 异步电动机的启动控制线路,一、鼠笼式异步电动机起动控制线路（一）直接启动（全压启动）（二）降压启动（三）软启动,第三节 异步电动机的启动控制线路,（一）鼠笼式异步电动机直接起动控制线路,第三节 异步电动机的启动控制线路,二、降压起动控制线路 对于大容量电动机来说，如果采用直接起动方式，由于起动电流过大，会引起电源电压的大幅度波动，因此当电动机容量超过供电变压器的525时，必须采用降压起动方式，以限制其起动电流；三相鼠笼式异步电动机的降压起动方式有Y-降压起动、自耦变压器降压起动、定子绕组串电阻降压起动、延边三角形降压起动等。,第三节 异步电动机的启动控制线路,二降压起动控制线路,1.Y-降压起动控制线路,第三节 异步电动机的启动控制线路,2、自耦变压器降压起动控制线路,第三节 异步电动机的启动控制线路,3.定子绕组串电阻降压起动控制线路,第三节 异步电动机的启动控制线路,4.延边三角形降压起动线路,第三节 异步电动机的启动控制线路,4.延边三角形降压起动线路,第三节 异步电动机的启动控制线路,二.绕线式异步电动机起动控制线路 鼠笼式异步电动机的起动转矩小，起动电流大，因此不能满足某些生产机械需要高起动转矩、低起动电流的要求。绕线式异步电动机可以通过在转于电路中串接电阻，达到减小起动电流、提高转子电路的功率因数和增大起动转矩的目的。1、转子电路串电阻起动控制线路2、转子电路串频敏变阻器起动控制线路,第三节 异步电动机的启动控制线路,三.软起动控制线路,电压逐渐升高，控制电机起动电流上升。水泵和风机用得多，也可用软停止节省能源,第四节 异步电动机的正反转控制线路,第五节 异步电动机的制动控制线路,一、反接制动控制线路 反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，从而产生制动力矩的制动方法。反接制动电流大(是全压直接起动电流的2倍)，因而制动迅速，制动效果好，但冲击效应较大，通常只适用于10LW以下的小容量电动机。为了减小冲击电流，通常在电动机主电路中串接电阻以限制制动电流，这个电阻称为反接制动电阻。反接制动的另一个要求是在电动机转速接近于零时，必须及时切断反相序电源，否则电动机将反向起动运行。,第五节 异步电动机的制动控制线路,一、反接制动控制线路,第五节 异步电动机的制动控制线路,一、反接制动控制线路,第五节 异步电动机的制动控制线路,二、能耗制动控制线路 所谓能耗制动，是指在电动机脱离三相交流电源后，立即在定子绕组的任意两相通人低压直流电流，使其在电动机内部产生一恒定磁场。由于惯性，电动机仍按原方向继续旋转，转子内产生感应电势和感应电流。该电流与恒定磁场相互作用，产生与转子旋转方向相反的制动力矩，从而使电动机转速迅速下降，达到制动目的。当转速降为零时，转子对磁场无相对运动，转子中的感应电势和感应电流变为零，制动力矩消失，电功机停转，制动过程结束。,第五节 异步电动机的制动控制线路,二、能耗制动控制线路,第五节 异步电动机的制动控制线路,二、能耗制动控制线路,第五节 异步电动机的制动控制线路,三、机械制动 机械制动是利用机械装置使电动机在断电后迅速停止转动的方法，一般采用电磁抱闸制动。,第六节 电液控制,一、电磁铁（YA）与电磁阀 电磁阀是电液控制系统中的电液控制元件，它将输入的电信号转换为液压信号输出。YA没有自锁功能，靠中间继电器控制得失电。延时用压力继电器控制。,第六节 电液控制,图a为单电二位二通电磁阀，图b为单电二位二通电磁阀，图c为单电二位四通电磁阀，图d为单电二位五通电磁阀，图e为双电二位四通电磁阀，图f为双电三位四通电磁阀。,第六节 电液控制,第六节 电液控制,二、电液控制 动作要求：1、压SQ1加紧YA1得电2、夹紧后工进，YA3得电，进给3、到终点，后退，YA4、YA5得电，YA3失电4、退到原位，松开YA1失电，YA2得电松开5、松开后，取下工件YA2得,动作表：,第七节 其他基本控制电路,一、点动控制和连续控制线路1、点动控制线路,第七节 其他基本控制电路,2、连续控制线路,第七节 其他基本控制电路,3、既能点动控制又能连续控制的控制线路,第七节 其他基本控制电路,二、多地点控制线路,第七节 其他基本控制电路,三、顺序起停控制线路,第七节 其他基本控制电路,四、自动循环控制线路,第三章 电气控制线路的设计,机床电气设计应包括以下内容：拟定电气设计任务书(技术条件)。确定电气传动控制方案，选择电动机。设计电气控制原理图。选择电气元件，并制定电气元件明细表。设计操作台、电气拒及非标准电气元件。设计机床电气设备布置总图、电气安装。编写电气说明书和使用操作说明书。,第一节 电气控制线路设计的一般原则,一、最大限度满足生产机械和工艺对电气控制线路的要求 电气控制线路是为整个生产机械和工艺过程服务的，所以在设计前应深入生产现场，切实掌握生产机械的工艺要求、工作过程、工作方式及生产机械所需要的保护等。,第一节 电气控制线路设计的一般原则,二、保证控制线路的工作安全，可靠 1、电器元件的选择 为了保证电气控制线路工作的安全性和可靠性，首先要选用可靠的电器元件，也就是说应尽可能选用机械和电气寿命长、结构坚实、动作可靠、抗干扰性能好的电器。,第一节 电气控制线路设计的一般原则,2、正确连接电器线圈,第一节 电气控制线路设计的一般原则,2、正确连接电器线圈,第一节 电气控制线路设计的一般原则,3、正确连接电器线圈,第一节 电气控制线路设计的一般原则,3、正确连接电器的触头,第一节 电气控制线路设计的一般原则,4、避免多个电器元件依次连通,第一节 电气控制线路设计的一般原则,5、电器线圈回路不能串接自身的动断触头,第一节 电气控制线路设计的一般原则,6、控制线路中应避免出现寄生电路,第一节 电气控制线路设计的一般原则,6、控制线路中应避免出现寄生电路,第一节 电气控制线路设计的一般原则,7、避免电路竞争,第一节 电气控制线路设计的一般原则,7、避免电路竞争,第一节 电气控制线路设计的一般原则,8、电气联锁与机械联锁共用,第一节 电气控制线路设计的一般原则,三、在满足生产工艺要求的前提下，控制线路力求经济、简单 尽量减少电器元件的品种、规格和数量，同一用途的器件尽可能选用相同品牌、相同型号的产品，以减少备品备件的种类和数量。,第一节 电气控制线路设计的一般原则,尽量减少不必要的触头，这样不但可以简化线路，而且可以减少出故障的机会。另外可以通过合并同类触头的方法达到减少触头数量的目的，但是应注意合并后的触头容量是否够用。,第一节 电气控制线路设计的一般原则,尽量缩减连接导线的数量和长度。,第一节 电气控制线路设计的一般原则,控制线路在工作时，除必要的电器元件外，其余电器应尽量不长期通电，以延长电器元件的使用寿命和节约电能。,第一节 电气控制线路设计的一般原则,四、应设置必要的保护环节 短路保护,熔断器,自动空气开关,第一节 电气控制线路设计的一般原则,四、应设置必要的保护环节 过电流保护,电流继电器,第一节 电气控制线路设计的一般原则,四、应设置必要的保护环节 过载保护,热继电器,第一节 电气控制线路设计的一般原则,四、应设置必要的保护环节 断相保护,具备断相保护机构的三相热继电器,第一节 电气控制线路设计的一般原则,四、应设置必要的保护环节 零(欠)压保护,第二节 电动机容量的选择,功率：电机的功率功率就是实际上能够转换成机械能的所需要的功，即电机轴头输出功率，指电动机所产的功能（力）kw。容量：电机容量是指电机运行是电网需要给电机提供的能量，指电动机容积能装下kva电流。,第二节 电动机容量的选择,第二节 电动机容量的选择,型号：例如Y132S1-2中“Y”表示Y系列鼠笼式异步电动机,“132”表示电机的中心高为132mm，“S”表示中机座（L表示长机座，S表示短机座），“2”表示2极电机。额定功率：电动机在额定状态（电压、电流、频率、负载等)下运行时，其轴上所能输出的机械功率称为额定功率。额定速度：在额定状态下运行时的转速称为额定转速。额定频率：电动机在额定运行状态下，定子绕组所接电源的频率，叫额定频率。我国规定的额定频率为50HZ 额定电压：额定电压是电动机在额定运行状态下，电动机定子绕组上应加的线电压值。Y系列电动机的额定电压都是380V。,第二节 电动机容量的选择,额定电流：电动机加以额定电压，在其轴上输出额定功率时，定子从电源取用的线电流值称为额定电流。防护等级：指防止人体接触电机转动部分、电机内带电体和防止固体异物进入电机内的防护等级。8、接法：电机绕组引出端的连接方式：或 Y 接法。温升（或绝缘等级）：指电机超过环境温度的热量。LW值：LW值指电动机的总噪声等级。LW值越小表示电动机运行的噪声越低。噪声单位为dB。工作制：指电动机的运行方式。一般分为“连续”（代号为S1）、“短时”（代号为S2）、“断续”（代号为S3）,第二节 电动机容量的选择,一、电动机容量选择的原则1、发热（温升）maxa max最高温升 a绝缘材料允许的最高温升,第二节 电动机容量的选择,2过载能力 TLmaxTmax=TRT TLmax负载的最大转矩（需计算）电网波动时电动机的过载倍数=0.8m TRT电动机额定转矩 m=Tmax/TRT 电动机过载倍数：,第二节 电动机容量的选择,3启动能力 启动转矩就是在启动时候产生的一个比额定转矩大倍的转矩，这个启动转矩能克服转子的静摩擦和电机所带动的负荷产生的阻力。负载转矩TL起动转矩TststTRT 计算方法：统计法和类比法：,第二节 电动机容量的选择,二、电动机的发热和冷却（一）电动机的发热过程 铜耗与电流的平方成正比而铁耗与机械损耗几乎是不变的，这些损耗都将转变成热能而使电动机发热。（二）电动机的冷却过程,第二节 电动机容量的选择,由于电动机的发热和冷却都有一个过程，其温升不仅取决于负载的大小，而且与负载的持续时间有关，也就是与电动机的运行方式有关。换句话说，电动机额定功率的大小与其运行方式(亦称为工作制)有关。为了使用上的方便，我国将电动机的运行方式按发热情况分为三类，即连续工作制、短时工作制和重复短时(断续)工作制，并分别按上述原则规定出电动机的额定功率和额定电流。下向将按不向的工作制分别介绍电动机容量的选择。,第二节 电动机容量的选择,三、不同工作制下电动机容量的选择（一）连续工作制电动机容量的选择 连续工作制亦称长期工作制，其特点是电动机的连续工作时间tp(3-4)Th，运行中电动机的温升可以达到稳定值。这一类电动机的产品数量最多，所有铭牌上没有标明工作制的电动机均属于此类。连续工作制电动机的负载有两类即恒定负载和变动负载。,第二节 电动机容量的选择,1、带恒定负载时电动机容量的选择 PL负载功率额定功率PRT,第二节 电动机容量的选择,例：流量Q=50m3/n，总扬程H=15m，转速n=1450r/min，=0.4，选择电机解：由设计手册，查,r：液体重度kg/m2；1、2：泵和传动装置的效率查产品得：Y1325-4型，PRT=5.5KW，nRT=1440转,第二节 电动机容量的选择,第二节 电动机容量的选择,2、带变动负载时电动机容量的选择,P固定损耗,Ieq为等效电流,第二节 电动机容量的选择,P固定损耗,等效电流法,2.等效转矩（转矩T与I正比）,3.等效功率：当电动机具有较硬机械特性,第二节 电动机容量的选择,（二）短时工作制电动机容量的选择 某些生产机械工作时间较短tp(3-4)Th，拖动这类机械的电动机的工作特点是工作时温升达不到稳定值，而停车时温升可下降为零。,第二节 电动机容量的选择,1.选用短时工作制电动机 我国生产的专用短时工作制电动机，规定的标准持续运行时间ts是10min，30min，60min及90min四种。这类电动机铭牌上所标的额定功率PRT是和一定的标准持续运行时间ts。相对应的。所以应按实际工作时间tp选择与上述标淮持续运行时间ts相接近的电动机。如果二者不同，则应根据等效功率法换算。,第二节 电动机容量的选择,然后再按Ps选择电动机的额定功率，并进行过载能力与起动能力的校验。,第二节 电动机容量的选择,2.选用连续工作制电动机 由于短时工作制电动机生产较少，有时也可选用连续工作制电动机用于短时工作方式。显然，如果把这种电动机用于短时工作，而输出功率不变，则电动机运行时将达不到允许温升，因此可以使电动机过载运行，即电动机额定功率PRT应选得比实际负载功率PL。要小，这样才能充分利用电动机的发热能力。,第二节 电动机容量的选择,：电动机短期过载倍数,第二节 电动机容量的选择,（三）重复短时工作制电动机容量的选择 某些生产机械工作一段时间后便停歇一段时间，工作、停歇交替进行，而且时间都较短，的电动机的工作特点是：工作时间tp(3-4)Th及，停车(或空载)时间t0(3-4)Th，工作时间内电动机的温升不能达到稳定温升停车时间内温升尚未下降到零时，下一个周期又已经开始。这样每经过一个周期(tp+t0)，温升便有所上升，经过若干个周期后，电动机温升将在一稳定的小范围内波动。,第二节 电动机容量的选择,（三）重复短时工作制电动机容量的选择 重复性短时工作制具有重复性与短时性的特点，通常用负载持续率(或暂载率)来表征重复短时工作制的工作情况。,第二节 电动机容量的选择,1.选用重复短时工作制电动机 我国生产的专用重复短时工作制电动机的标准负载持续率s规定为15，25，40和60四种，并以25为额定负载持续率sRT，同时规定一个周期的总时间不超过10min。,第二节 电动机容量的选择,首先根据生产机械的负载图算出电动机的实际负载持续率s，如果算出的值与电动机的额定负载持续率sRT(25)相等，即可从产品目录中查得额定功率PRT，使PRT等于或略大于生产机械所需功率P0。如果算出的值不等于sRT，按下式换算,第二节 电动机容量的选择,2.选用连续工作制电动机 连续工作制电动机的标准负载持续率s为100%。,第二节 电动机容量的选择,三、电动机容量选择的统计法与类比法统计法，就是对国内外同类型机休所选用的电动机额定功率进行统计和分析，并结合我国的生产实际情况，从中找出电动机容量与机床主要参数之间的关系，并用数学公式加以表达，以此作为设计新机床时选择电动机容量的主要依据。类比法，它是对经过长期运行考验的同类型生产机械的电动机容量进行调查研究，并对其主要参数和工作条件进行对比，从而确定新设计生产机械所需电动机的容量。,第三节 常用电气元件的选择,一、接触器的选择（一）接触器的基本参数额定工作电压额定工作电流约定发热电流线固额定电压额定通断能力允许操作频率触头动作时间(1)吸合时间(2)释放时间、寿命,第三节 常用电气元件的选择,（二）接触器的工作制及使用类别 额定工作制、使用类别（三）接触器的选用原则 使用类别的确定、型式的确定、主电路参数的确定、接触器线圈的电流种类和电压等级应与控制电路相同、辅助触头参数的确定、电寿命的选用,第三节 常用电气元件的选择,（二）接触器的工作制及使用类别 额定工作制、使用类别（三）接触器的选用原则 使用类别的确定、型式的确定、主电路参数的确定、接触器线圈的电流种类和电压等级应与控制电路相同、辅助触头参数的确定、电寿命的选用,第三节 常用电气元件的选择,一、电磁式继电器的选择（一）电磁式继电器的主要参数,第三节 常用电气元件的选择,（二）电磁式继电器的选用原则1.电压和电流继电器(1)线圈的电流种类和电压(电流)等级应与负载电路一致。(2)根据控制要求确定继电器的类型(过电压或欠电压，过电流或欠电流)、触头型式(动合或动断)及其数量。(3)额定电压(电流)和动作电压(电流)的选择 过电流继电器启动电流的倍整定 欠电流继电器最小励磁电流的0.85倍 过电压继电器额定电压的倍 欠电压继电器对释放电压值无特殊要求2.中间继电器，触头数量,第三节 常用电气元件的选择,三、热继电器的选择1.热继电器的选用原则（1）热继电器与相应的电机匹配；（2）热元件据电机额定电流选择；（3）热元件的整定电流（4）散热条件（5）热继电器允许的操作频率,第三节 常用电气元件的选择,四、时间继电器的选择1.时间继电器的选用原则（线圈、电源）电流种类与电压等级与控制电流相同；按控制电路的要求选择延时方式(通电延时型或断电延时型)、触点型式(延时闭合或延时断开)及其数量。对于延时要求不高的场合，电磁式或空气阻尼式时间继电器；对于延时要求较高的场合，选用电动机式或电子式时间继电器。选用时还要考虑操作频率的影响，如果操作频率过高，小仅会影响电寿命，而且还会导致延时动作失调。,第三节 常用电气元件的选择,五、主令电器的选择1.主令电器的选用原则满足控制电路的电器要求；满足安全要求和防护等级。根据机械设备与行程什关的传力与位移关系选择行程开关头部型式选用时还要考虑操作频率的影响，如果操作频率过高，小仅会影响电寿命，而且还会导致延时动作失调。,第三节 常用电气元件的选择,六、熔断器的选择（一）熔断器的主要特性1.安秒特性2.短路分断能力,第三节 常用电气元件的选择,六、熔断器的选择（二）熔断器选用原则1.熔断器类型的选择2.熔断器额定电压的选择3.熔断器额定电流的选择4.配电系统中保护配合,第三节 常用电气元件的选择,七、自动空气开关的选择(1)自动空气开关的额定电压应等于或大于线路额定电压，它与通断能力及使用类别有关同一个自动空气开关可以有几个额定电压和相应的通断能力及使用类别。(2)自动空气开关的额定电流应等于或大于线路计算负载电流。(3)自动空气开关的额定短路通断能力应等于或大于线路中可能出现的最大短路电流。(4)根据主电路系统对保护的要求，选择脱扣器的形式及额定电压(电流),第四节 电气控制线路设计举例,一、电气控制线路的设计方法经验设计法是根据生产工艺要求，凭借设计人员的实际经验，将各种典型的基本控制环节加以合理综合，并适当配置联锁和保护等环节，从而形成满足控制要求的控制线路。如果没有典型控制环节可以来用，则按照生产机械的工艺要求自行设计。具体的做法是：将主令信号经过适当的组合与变换，在一定条件下得到执行元件所需要的工作信号，然后再套用典型控制线路完成设计。由此可见，这种设计方法要求设计人员必须熟悉和掌握大量的典型控制线路，并具有丰富的设讨嗅验，此外还必须深人生产现场，熟悉生产工艺，了解生产机械的性能。,第四节 电气控制线路设计举例,一、电气控制线路的设计方法逻辑设计法是从满足生产工艺要求的角度出发，利用逻辑代数来设计电器控制线路，同时也可用于线路的分析和简化。这种设计方法较为科学，设计出来的线路比较合理，使用的电器元件和触点可达到最少。但是和经验设计法相比，逻辑设计法比较复杂，难度较大，不易掌握，且容易出错，故在一般的常规设计中很少采用。,第四节 电气控制线路设计举例,二、电气控制线路设计实例,第四节 电气控制线路设计举例,（一）横梁升降夹紧机构的工艺要求1 点动控制 按下：横梁升或降 松开：升降停止2 升降与夹紧关系 升降前先松开，然后升或降 松开按钮，夹紧3 有一定夹紧力（KA过电流继电器）4 向上移动不碰横梁，向下不碰刀架（限位）5 联锁（上下移动和主拖动工作台）6 保护,第三节 常用电气元件的选择,第五章 可编程序控制器（PLC）,第一节 可编程序控制器概述,一、可编程序控制器的产生 20世纪60年代末，美国汽车制造业生产线由继电器控制装置来控制已无法满足生产要求。根据美国通用汽车公司在1968年提出对控制装置的要求，第二年，美国DEC(数字设备公司)根据上述要求，份制出第一台可编程序控制器，称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC。20世纪70年代中期，随着微处理器和微型计算机间世后，人们将微机技术应用到PLC中，使它具有数字运算和数据通信等功能。1980年正式命名为“Programmable Controller”简称PC，中文称可编程序控制器。,第一节 可编程序控制器概述,第一节 可编程序控制器概述,PLC技术代表了当今电器程序控制的世界先进水平，已广泛应用于冶金、石油化工、机械加工、机车制造、轻工食品、能源交通等几乎所有工业领域。PLC与数空技术和工业机器人已成为机械加工自动化的三大支柱，进入20世纪90年代后，美国、德国、日本等工业发达国家，PLC技术已跃居主导地位。特别需要指出，PLC在机械行业的应用有着十分重要意义。据国外资料统计，用于机械行业的PLC销售额占60%，其中用于机床的PLC占25；美国、日本、西欧用于机床的PLC每年约100万台。PLC既能改造传统的机械产品成为机电一体化新产品，又适用于生产过程控制，是实现机电一体化的重要手段，是实现用微电子技术改造机械工业的根本方向。,第一节 可编程序控制器概述,二、可编程序控制器的特点 具有高度可靠性，适应各种应用环境使用灵活，通用性强功能完善，适应性强编程直观、简单、易于掌握接口简单，功能强体积小，便于维修。,第一节 可编程序控制器概述,三、PLC的分类(1)小型PLC(2)中型PLC(3)大型PLC另：根据结构形式分(1)整体式(箱体式)(2)机架模块式,第二节 可编程序控制器的基本组成和工作原理,一、PLC的硬件,第二节 可编程序控制器的基本组成和工作原理,1中央处理器主要功能是：(1)编程时接收并存储从编程器输入的用户程序和数据，并能进行修改或更新。(2)以扫描方式接收现场输入装置的信号和数据，并存人输入状态表(即输入继电器)和数据寄存器形成所谓输入映像寄存器。(3)从存储器中逐条读出用户程序，经解读用户逻辑，完成用户程序中规定的各种任务，更新输出映像寄存器的内容。(4)根据输出锁存电路的有关内容实现输出控制。(5)执行各种诊断程序,第二节 可编程序控制器的基本组成和工作原理,2.存储器PLC内部存储器用来存放PLC的系统程序，用户程序和各种逻辑变量及数据信息。只读存储器(ROM)：内容在使用时只能读出不能写入，它的写入需要使用特殊的方法和设备，一旦写入即使掉电也不会消失，称为固化。ROM主要存放监控程序及已调试好的用户程序。随机存储器(RAM)：内容可以随时由CPU对它进行读取、写入，任意修改，但掉电后，信息丢失。用户程序是使用者为PLC完成果一具体控制任务编写的应用程序，用户程序在设计和调试过程中要经常进行读写操作，为了便于调试、修改、扩充、完善，用户程序一般使用RAM存储。,第二节 可编程序控制器的基本组成和工作原理,3.输入、输出模块 是PLC与被控设备的连接部件，输入模块通过输入端子接收现场设备的控制信号(包括开关量和模拟量)，如控制按钮、限位开关、传感器信号等，并把这些信号转换成CPU能处理的数字信号。输出模块则接收经中央处理单元处理后的数字输出信号，并把它转换成被控设备能接收的电压或电流信号，以驱功被控装置(包括开关量和模拟量)，如电磁阀、接触器、信号灯等。,第二节 可编程序控制器的基本组成和工作原理,4扩展接口 当PLC主机(基本单元)的点数不够用时，可以通过扩展I/O接口连接扩展机(扩展单元，以增加输入和输出点数。5电源部件 电源部件将外部提供的交流电转换成y比内部正常工作所需的直流电，它是主机的重要组成都分。6编程器和其他外设 PLC需要通过编程器输入、检查、修改、完善和调试程序况，也需要它在线监控PLC的工作情 况编程器是PLC最主要的外围设备。PLC也可以配置其他设备，如打印机、显示器、EPROM写入器和盒式磁带机等。,第二节 可编程序控制器的基本组成和工作原理,二、PLC的软件1系统软件系统软件亦称系统程序，是由PLC厂家编制的，用来管理、协调PLC的各部分工作，充分发挥硬件功能的程序，通常被固化在ROM中与PLC一起提供给用户。系统程序一般包括功能：(1)初始化；(2)系统自诊断(