电气控制技术.

电气控制技术在生产实践中的应用Electricalcontroltechnologyappliedinproductionpractice摘要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。为满足生产机械的工艺要求，在设计之前必须对生产机械的性能、结构特点和实际情况有充分的了解，并在此基础上来考虑控制方式、起动、各种联锁及保护装置，一般控制线路应安全可靠、操作和维护方便，设备投资少等。本文主要从继电接触器控制系统和可编程序控制系统两方面来介绍电器控制技术在工业生产中的应用。Electriccontroltechnologyisamultidisciplinarycrosstechnology,isanimportanttechnologytorealizetheautomationofindustrialproduction.Tomeetthetechnologicalrequirementsofproductionmachinery,inthedesignbeforeproductionmachinerymustbehavegoodperformance,structuralcharacteristicsandactualsituation,andbasedonthis,considerthecontrolmodeandstarting,interlockandprotectiondevices,generalcontrolcircuitshallbesafeandreliable,easyoperationandmaintenance,lessequipmentinvestment,etc.Thisarticlemainlyfromtherelaycontactorcontrolsystemandprogrammablecontrolsystemtwoaspectstointroduceelectriccontroltechnologyapplicationinindustrialproduction.关关键键字字：：继电器(Powerrelay)可编程控制器(ProgrammableController)引言电气控制技术是随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展的.从最早的手动控制发展到自动控制,从简单的控制设备发展到复杂的控制系统，从有接触的硬接线继电器控制系统发展到以计算机为中心的软件控制系统。现代电气控制技术综合应用了计算机、自动控制、电子技术、精密测量等许多先进的科学技术成果。可编程序控制器(PLC)将计算机的功能完善、通用性、灵活性好的优点与继电接触器控制系统的结构简单、价格便宜、便于掌握等特点有机结合，在现代工业控制中得到广泛应用，是现代工业生产自动化的主要支柱之一。虽然现在对某些控制过程的原理还不是十分的了解，我相信通过后来的学习渐渐地会逐渐的解决。通过这门课的前一部分是对低压电器的介绍，是最传统最常用的控制电器，低压电器主要包括接触器、继电器等电器，就是用这些最基本的电器组成了控制系统。如果没有这些控制系统，我们的许多控制是无法实现的，可以说接触继电器控制系统对我们的工业控制发挥了巨大的作用，没有接触继电器控制的逐渐发展就没有我们工业的发展。正文：1继电器接触器的作用及其在生产中的应用1.1接触器基本介绍接触器(Contactor)是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开。在电工学上，因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制(某些型别可达800安培)电路的装置，所以经常运用于电动机做为控制对象﹐也可用作控制工厂设备﹑电热器﹑工作母机和各样电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制。是自动控制系统中的重要元件之一。1.2继电器基本介绍及其分类当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器就成为继电器。1.21继电器的基本介绍继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当输入量（如电压、电流、温度等）达到规定值时，继电器被所控制的输出电路导通或断开。输入量可分为电气量（如电流、电压、频率、功率等）及非电气量（如温度、压力、速度等）两大类。继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。1.22继电器的主要分类(1)电磁式继电器:电磁式继电器在电气控制中起控制、放大、联锁、保护与调节的作用，以实现控制过程中的自动化。(2）固态继电器（SSR）:固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。(3）时间继电器:时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。(4）热继电器：热继电器是依靠电流流过发热元件时产生的热，是双金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种电器，主要用于电动机的过载保护、断电及电流不平衡与性的保护以及其它电气设备发热状态的控制。1.23继电器的作用继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。作为控制元件，概括起来，继电器有如下几种作用：(1)扩大控制范围：例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。(2）放大：例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。(3）综合信号：例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。(4）自动、遥控、监测：例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。1.3继电器与接触器的区别接触器是一种用来频繁的接通断开（交流、直流）负荷电流的电磁式自动切换电器，主要用来控制电动机、电焊机、电容器等设备。具有低压释放的保护功能，使用与频繁操作和远距离控制。接触器的主要特点有：(1)由电信号驱动(2）控制大电流电路(3）接通断开电路。继电器是一种根据某种输入信号的变化（多种信号）来接通或断开控制电路，以实现制动控制和保护的电器。其输入量可以是电压、电流等电气量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电气量，主要以用于小电源电路。1.4接触器在电机控制中的应用图1—3是用交流接触器控制异步电动机的主电路、控制电路和有关的波形图。接触器的结构和工作原理与继电器的基本相同，区别仅在于继电器触点的额定电流较小，而接触器是用来控制大电流负载的，例如它可以控制额定电流为几十安至几千安的异步电动机。按下起动按钮SBl，它的常开触点接通，电流经过SBl的常开触点和停止按钮SB2、作过载保护用的热继电器FR的常闭触点，流过交流接触器KM的线圈，接触器的衔铁被吸合，使主电路中的3对常开触点闭合，异步电动机M的三相电源被接通，电动机开始运行，控制电路中接触器KM的辅助常开触点同时接通。放开起动按钮后，SBl的常开触点断开，电流经KM的辅助常开触点和SB2、FR的’常闭触点流过KM的线圈，电动机继续运行。KM的辅助常开触点实现的这种功能称为“自锁”或“自保持”，它使继电器电路具有类似于R-S触发器的记忆功能。在电动机运行时按停止按钮SB2，它的常闭触点断开，使KM的线圈失电，KM的主触点断开，异步电动机的三相电源被切断，电动机停止运行i同时控制电路中KM的辅助常开触点断开。当停止按钮SB2被放开，其常闭触点闭合后，KM的线圈仍然失电，电动机继续保持停止运行状态。图1.3给出了有关信号的波形图，图中用高电平表示1状态(线圈通电、按钮被按下)，用低电平表示0状态(线圈断电、按钮被放开)。图1.3中的控制电路在继电器系统和PLC的梯形图中被大量使用，它被称为“起动-保持-停止”电路，或简称为“起保停”电路。2、可编程序控制器及其应用1、PLC的介绍可编程控制器，简称PLC（ProgrammablelogicController）,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。2、PLC的工作原理PLC采用的是循环扫描工作方式。在PLC中，用户程序按照先后顺序存放在PLC中，工作时CPU从第一条指令开始执行，直到遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始，不断循环。PLC的工作过程可分为五个阶段：自诊断、与计算机或编程器等通信、读入现场信号、执行用户程序、输出结果，这五个阶段称为一个扫描周期。采用循环扫描的工作方式，是PLC区别于微机和其他控制设备的最大特点。3.PLC特点（1）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。（2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语