【文章內(nèi)容簡介】 其實就是一種短路保護器，主要進行短路保護或嚴重過載保護。根據(jù)電流超過規(guī)定值一段時間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開；運用這種原理制成的一種電流保護器。熔斷器廣泛應用于高低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及用電設備中，作為短路和過電流的保護器，是應用最普遍的保護器件之一。對熔斷器的選擇要求是：在電氣設備正常運行時，熔斷器不應熔斷；在出現(xiàn)短路時，應立即熔斷；在電流發(fā)生正常變動（如電動機起動過程）時，熔斷器不應熔斷；在用電設備持續(xù)過載時，應延時熔斷。對熔斷器的選用主要包括類型選擇和熔體額定電流的確定。選擇熔斷器的類型時，主要依據(jù)負載的保護特性和短路電流的大小。例如，用于保護照明和電動機的熔斷器，一般是考慮它們的過載保護，這時，希望熔斷器的熔化系數(shù)適當小些。所以容量較小的照明線路和電動機宜采用熔體為鉛鋅合金的RC1A系列熔斷器，而大容量的照明線路和電動機，除過載保護外，還應考慮短路時分斷短路電流的能力。若短路電流較小時，可采用熔體為錫質(zhì)的RCIA系列或熔體為鋅質(zhì)的RM10系列熔斷器。用于車間低壓供電線路的保護熔斷器，一般是考慮短路時的分斷能力。當短路電流較大時，宜采用具有高分斷能力的RL1系列熔斷器。當短路電流相當大時，宜采用有限流作用的RT0系列熔斷器。熔斷器有高壓熔斷器和低壓熔斷器熔之分，在這里我們運用的是380V電壓，主要介紹低壓熔斷器。低壓熔斷器種類很多，有插入式（RC型），螺旋式（RL型），無填料密閉管式（RM型），有填料封閉管式（RT型）及高分段能力的NT型等。RT14系列高分斷能力有填料圓柱型熔斷器符合GB1353IEC6026VDE0636標準! 適用于交流50Hz，額定電壓交流380/500V，額定電流至63A的配電線路中，作過載和短路保護。 圖311 RT系列熔斷器 圖312 NT型熔斷器 接觸器和熱繼電器的選擇 接觸器接觸器（Contactor）狹義上是指能頻繁關合、承載和開斷正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關合裝置。它應用于電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。它的控制對象主要是電動機、電熱設備、電焊機及電容器組等。接觸器分為直流接觸器和交流接觸器，在該系統(tǒng)中我們運用交流接觸器，下面我們主要介紹一下交流接觸器。 交流接觸器工作原理為,當線圈通電時，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將動鐵芯吸合，由于觸頭系統(tǒng)是動鐵芯聯(lián)動的，因此動鐵芯帶動三條動觸片同時運行，觸點閉合，從而接通電源。當線圈斷電時，吸力消失，動鐵芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離，使主觸頭斷開，切斷電源。由于控制系統(tǒng)的主電路中有兩臺電機，需要選擇與之匹配的接觸器去控制電機的通斷情況。這里我選擇的是交流接觸器。根據(jù)主電路中各個電動機的功率情況，系統(tǒng)選擇的型號為CJX2D09。市場上有多種接觸器，在這里我們運用國產(chǎn)CJX2D09型號交流接觸器。 圖313 國產(chǎn)CJX2D09 圖314 西門子 3TF系列交流接觸器 市場上還有一種常見接觸器，那就是西門子生產(chǎn)的接觸器，西門子接觸器主要有以下優(yōu)點：安全性能好，導電部件不外露；體積小，重量輕，滅弧罩材料采用不飽和樹脂，耐弧好，不會碎裂；滅弧室呈封閉型，飛弧距離小，可縮小電氣箱體寸；主觸頭系統(tǒng)結構獨特，觸頭磨損小，電壽命增加；電磁鐵工作可靠，損耗少，噪音小，且具有很高的機械度；操作頻率和控制容量高。 熱繼電器熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當形變達到一定距離時，就推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實現(xiàn)電動機的過載保護。繼電器作為電動機的過載保護元件，以其體積小，結構簡單、成本低等優(yōu)點在生產(chǎn)中得到了廣泛應用。主電路中有兩臺電機，電動機在實際運行中，如拖動生產(chǎn)機械進行工作過程中，若機械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動機遇到過載，則電動機轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將增大，使電動機的繞組溫度升高。若過載電流不大且過載的時間較短，電動機繞組不超過允許溫升，這種過載是允許的。但若過載時間長，過載電流大，電動機繞組的溫升就會超過允許值，使電動機繞組老化，縮短電動機的使用壽命，嚴重時甚至會使電動機繞組燒毀。所以，這種過載是電動機不能承受的。熱繼電器就是利用電流的熱效應原理，在出現(xiàn)電動機不能承受的過載時切斷電動機電路，為電動機提供過載保護的保護電器。在運行當中都會產(chǎn)生熱量，而產(chǎn)熱過高就會影響整個系統(tǒng)的工作狀況，甚至造成生產(chǎn)事故，為了防止此類事件的發(fā)生，就要在電機的控制中加入熱繼電器，當有過載現(xiàn)象時，就自動將電路斷開，減少事故的發(fā)生，也便于將事故排出。 圖315電子式熱繼電器 圖316施耐德IR2熱繼電器施耐德熱繼電器主要應用于工業(yè)控制、能源及基礎設施、建筑等；標準的電動機保護 ；線路保護；電動機過載保護、電動機堵轉(zhuǎn)及缺相保護；這里我們選擇的是施耐德IR2熱過載繼電器。傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量電路組成。（1）電容式接近開關這種開關的測量通常是構成電容器的一個極板，而另一個極板是開關的外殼。這個外殼在測量過程中通常是接地或與設備的機殼相連接。當有物體移向接近開關時，不論它是否為導體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關的接通或斷開。這種接近開關檢測的對象，不限于導體，可以絕緣的液體或粉狀物等。當檢測體為非金屬材料時，如；木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應選用電容型接近開關。（2）霍爾接近開關霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關，叫做霍爾開關。當磁性物件移近霍爾開關時，開關檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應而使開關內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進而控制開關的通或斷。這種接近開關的檢測對象必須是磁性物體。對于檢測體為金屬時，若檢測靈敏度要求不高時，可選用價格低廉的磁性接近開關或霍爾式接近開關。（3）電感式接近開關電感式接近開關它是利用導電物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的接近開關時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用到接近開關，使開關內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無導電物體移近，進而控制開關的通或斷。這種接近開關所能檢測的物體必須是導電體。（4）光電式接近開關金屬體和非金屬要進行遠距離檢測和控制時，應選用光電型接近開關或超聲波型接近開關?？刂葡到y(tǒng)中要收集膜信號、動盤到位情況和料位情況，所以采用光電傳感器。光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成，如圖所示。 圖317 光電傳感器內(nèi)部電路圖圖317是光電開關原理圖,在該圖中光電開關具有電源極性及輸出反接保護功能。光電開關具有自我診斷功,當對設置后的環(huán)境變化（溫度、電壓、灰塵等）的裕度滿足要求，穩(wěn)定顯示燈顯示（如果余度足夠，則燈亮），當接收光的光敏元件接收到有效光信號，并且光的強度足夠大，控制輸出的三極管導通，同時動作顯示燈顯示。這樣光電開關能檢測自身的光軸偏離、透面鏡（傳感器面）的污染、地面和背景對其影響、外部干擾的狀態(tài)等傳感器的異常和故障，有利于進行養(yǎng)護，以便設備穩(wěn)定工作。 圖318 光 電 傳 感 器光電檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。 這里所選用的是歐姆龍公司的 J0SRW05型光電傳感器。如圖318。 第四章 控制系統(tǒng)硬件設計PLC控制系統(tǒng)的電氣原理圖（電路）設計是硬件與軟件設計的基礎，原理圖設計關系控制系統(tǒng)安全、可靠運行等諸多問題，設計完成后不可以隨意修改，因此必須引起重視，設計時不能因為PLC具有靈活通用的特點，將全部控制都寄希望于軟件。PLC控制系統(tǒng)的電路設計包括如下內(nèi)容：控制系統(tǒng)主回路設計；控制系統(tǒng)控制回路設計；控制系統(tǒng)安全電路設計；I/O連接電路設計。主回路、控制回路、安全電路、I/O連接電路的設計思想與要求統(tǒng)一體現(xiàn)在電路圖上。電路圖是系統(tǒng)軟件設計、安裝與連接設計、系統(tǒng)調(diào)試、維修最為重要的技術資料，它應全面反映系統(tǒng)所使用的全部電氣元器件及它們之間的連接要求、主要規(guī)格參數(shù)等內(nèi)容。設計應遵循國際、國家或行業(yè)的標準與規(guī)范，涉及安全性、可靠性的準則不可違背。 主回路設計 主回路設計原則在電氣控制系統(tǒng)中可以直接向負載提供電能的電路稱為主回路。PLC控制系統(tǒng)的主回路通常包括電動機主回路、各種驅(qū)動裝置的電源回路與動力回路、變壓器的初級輸入回路、向控制裝置提供電能的電源輸入回路等。PLC控制系統(tǒng)的主回路設計與其他電氣控制系統(tǒng)無區(qū)別，主回路設計主要應考慮以下方面的內(nèi)容。（1）電源總開關為了使得控制系統(tǒng)與電網(wǎng)隔離，機械設備的電氣控制裝置必須安裝電源總開關。總開關必須具有足夠的分析能力，分斷電流必須大于系統(tǒng)中功率最大的電動機處于堵轉(zhuǎn)、其他所有用電設備和電動機處于額定工作狀態(tài)的電源總和。總開關原則上應能斷開系統(tǒng)中的所有用電設備的電源,例外的是,當系統(tǒng)安裝有總電源切斷情況下使用的安全保護裝置時,這部分的電源允許直接連接在進線上。（2）保護裝置的安裝為了對主回路進行有效保護，設備中的每一獨立部件都必須安裝短路、過流保護（斷路器）。保護裝置必須具有足夠的分斷能力，能夠可靠分斷被保護的用電設備。出于調(diào)試、維修的需要與可靠性、安全性的考慮，原則上應對不同類型的主回路分類安裝總保護斷路器。對于I/O點數(shù)、種類較多，構成復雜，控制要求較高的控制系統(tǒng)，I/O宜采用分離供電，并安裝獨立的保護斷路器。（3）接地與抗干擾電氣控制系統(tǒng)應安裝接地母線，與主回路連接的各獨立控制裝置應有獨立的接地線與接地母線連接。系統(tǒng)易受干擾或產(chǎn)生諧波的電氣控制裝置（如PLC、CNC、驅(qū)動器、變頻器等），應安裝隔離變壓器、濾波電抗器等。需要進行通/斷感性負載，應安裝浪涌電壓吸收器，以抑制過壓。（4）輔助控制電源的設計用于系統(tǒng)安全保護、緊急停機控制裝置的電源，應確保不會因急停等操作而分斷。系統(tǒng)中可靠性要求較高的控制部件（如PLC、CNC），如采用直流供電，應盡量采用穩(wěn)壓電源；如采用交流供電，應安裝獨立的隔離變壓器。PLC、CNC原則上不應與其他控制電路和執(zhí)行元件（如電磁閥、控制電路）共用電源。PLC I/O傳感器、開關、執(zhí)行元件所需要的電源盡可能采用外部供電，以防損壞PLC。 主電路電源供電模塊 包裝系統(tǒng)中，設備多，工作電壓也不盡相同。三相異步電動機工作電壓是380V(AC)，PLC的工作電壓為220V（AC）,傳感器的工作電壓為24V DC。（1）電源進線 如圖41所示，電源由滑線引入電器柜中，經(jīng)過刀開關QS后，再經(jīng)由熔斷器后供給系統(tǒng)的控制回路及主電機電路部分。三相電源的線電壓為380V ，相電壓為220V，因此系統(tǒng)采用三相中的A相相電壓提供220V的交流電壓。（2）電源模塊如圖42所示，直流電源能使電路中形成恒定電流的裝置，如干電池、蓄電池、直流發(fā)電機等。在24V電壓范圍內(nèi)又叫24V直流電源，直流電源有正負兩個電極，正極的電勢高，負極的電勢低；當兩個電極與電路連通后，直流電源能維持兩個電極之間的恒定電勢差，從而在外電路中形成由正極到負極的恒定電流。24V電源模塊開關電源為系統(tǒng)中的A/D模塊和電磁閥提供24V DC電壓。圖42 電源模塊主電路圖圖41 電源進線主電路圖 包裝生產(chǎn)線的繼電器控制主電路原理圖 圖43 主 電 路 原 理 圖 控制回路設計PLC控制系統(tǒng)中的控制回路是指由繼電器、接觸器等低壓電器構成的強電控制回路?？刂苹芈芬话阌蠥C 220V與DC24V兩類。（1）AC 220V控制回路PLC控制系統(tǒng)中的AC 220V控制回路通常包括以下部分。AC 220V安全電路，如緊急分斷電路、安全門控制電路、雙手控制電路等?？刂蒲b置、電動機的啟動、停止控制回路。AC 220V接觸器通/斷控制電路。雖然部分PLC的輸出可以直接驅(qū)動AC 220V負載，但出于安全、可靠性及線路互鎖方面的考慮，主回路的接觸器控制宜用AC 220V電路。各種驅(qū)動裝置、控制裝置的AC 220V輔助控制電路等。（2）DC 24V控制回路PLC控制系統(tǒng)中的DC 24V控制回路一般包括以下部分。DC 24V繼電器/接觸器控制回路。DC 24V緊急分斷電路、安全電路、防護門聯(lián)鎖電路。DC 24V電磁閥、制動器、電磁離合器等