【導讀】—電機、電氣控制、PLC，以及學習該門課的方法。電機拖動系統(tǒng)是用電動機來拖動機械運行的系統(tǒng)。控制設備和電源五個部分。上的不便，迫使人們去尋找新的能源和動力。工業(yè)受到了嚴重的束縛。解放后，我國電機工業(yè)迅猛發(fā)展。自行設計和研制，逐步形成了自己的生產體系。三相異步電動機被廣泛用來驅動各種金屬切削機床、起重機、中、小。單相異步電動機由于容量小，性能較差，常用于日常生活中。電動機為一靜止磁場，三相異步電動機卻是一旋轉磁場。動機的轉差n2與同步轉速n1之比值稱做轉差率s。③當異步電動機轉速0<n＜n1，則轉差率的范圍在0～1之間變化。⑤空載時，n接近n1，則sN≈～。三相異步電動機種類繁多，若按轉子結構分為鼠籠式和繞線式異步電動機兩大類。電動機分類方法雖不同，但各類三相異步電動機的基本結構卻是相同的。的型號和主要技術數(shù)據(jù)，供正確選擇和使用電動機時參考。三相異步電動機被廣泛用來驅

　　

【正文】 方法由于不受電動機接線形式的限制，設備簡單，所以在中小型生產機械上應用廣泛。但是，定子串電阻降壓起動，能量損耗較大。為了節(jié)省能量可采用電抗器代替電阻，但其成本較高。 二、星一三角降壓起動控制線路 凡是正常運行時定子繞組接成三角形的三相籠型異步電動機可采用星 —— 三角的降壓起動方法來達到限制起動電流的目的。 圖 32 籠型感應電動機星 —— 三角降壓起動的 控制線路 圖 32 為籠型感應電動機星 —— 三角降壓起動的控制線路。當合上刀開關 QS 以后，按下起動按鈕 SB2,接觸器 KM1 線圈、 KM3 線圈以及通電延時型時間繼電器 KT 線圈通電，電動機接成星形起動；同時通過 KM1 的常開輔助觸點自鎖，時間繼電器開始定時。當時間繼電器 KT 延時時間已到， KT 的延時常閉觸點斷開，切斷 KM3 線圈電路， KM3 斷電釋放，其主觸點和輔助觸點復位；同時， KT 的延時常開觸點閉合，使 KM2 線圈通電自鎖，主觸點閉合，電動機接三角接線示意圖成三角形運行。時間繼電器 KT 線圈也因 KM2 常閉觸點斷開而失電，時間 繼電器的觸點復位，為下一次起動做好準備。圖中的 KM KM3 常閉觸點是互鎖控制，防止 KM2, KM3 線圈同時通電而造成電源短路。 三、自耦變壓器降壓起動控制線路 自耦變壓器按星形聯(lián)結，起動時將電動機定子繞組接到自耦變壓器二次側。這樣，電動機定子繞組得到的電壓即為自耦變壓器的二次電壓，當起動完畢時，自耦變壓器被切除，額定電壓（直接加到電動機定子繞組上，電動機進入全壓正常運行。 合上電源開關 QS,按下起動按鈕 SB2, KM KM2 的線圈及 KT 的線圈通電并通過 KM1的輔助常開觸點自鎖， KM KM2 的主觸點將自 耦變壓器接人，電動機定子繞組做降壓起動。同時，時間繼電器 KT 開始延時。當電動機轉速上升到接近額定轉速時，對應的 KT 延時結束，其延時常開觸點閉合，中間繼電器 K 通電動作并自鎖， K 的常閉觸點斷開使 KM1, KM2, KT 的線圈均斷電，將自耦變壓器切除， K 的常開觸點閉合使 KM3 線圈通電動作，主觸點接通電動機主電路，電動機在全壓下運行。 圖 33 自耦變壓器降壓起動控制線路 自耦變壓器降壓起動方法適用于電動機容量較大、正常工作時接成星形或三角形的電動機。起動轉矩可以通過改變抽頭的連接位置得到改變。它的缺 點是自耦變壓器價格較貴，而且不允許頻繁起動。 第二節(jié) 三相異步電動機制動控制線路 三相異步電動機從切除電源到完全停止旋轉，由于慣性的原因，總需要一段時間。但實際工業(yè)生產中，很多生產機械在運行過程中都要求安全和準確定位、以及為了提高勞動生產率，都需要電動機能迅速停車，所以要求對電動機進行制動控制。 一、三相異步電動機的制動 方法 制動方法：機械制動 電氣制動 —— 反接制動 能耗制動 機械制動 —— 利用機械裝置使電動機在 切斷電源后迅速停轉 普遍方法 —— 電磁抱閘 電磁鐵 閘瓦制動器 電氣制動 是產生一個與原來轉動方向相反的制動力矩。籠型感應電動機制動可采用反接制動和能耗制動兩種方法。 二、 籠型異步電動機反接制動控制線路 三相籠型感應電動機反接制動是依靠改變定子繞組中的電源相序，使定子繞組旋轉磁場反向，轉子受到與旋轉方向相反的制動力矩作用而迅速停車。因此它的控制要求是制動時使電源反相序，制動到接近零轉速時，電動機電源自動切除。 圖 1 為三相籠型感應電動機單向運轉、反接制動的控制線路。圖中， KM1 為單向旋轉接觸器， KM2 為反接制動接觸器， KV 為速度繼電器， R 為反接制動電阻。 圖 34 相籠型感應電動機單向運轉、反接制動的控制線路 線路的工作過程如下： 合上電源開關 QS,按下起動按鈕 SB2,接觸器 KM1 線圈通電并自鎖，電動機在全壓下起 動運行，當轉速升到某一值（通常為大于 120 r/min)以后，速度繼電器 KV 的常開觸點閉合，為制動接觸器 KM2 的通電做準備。停車時，按下停車按鈕 SB1， KM1 斷電釋放， KM2 線圈通電動作并自鎖， KM2 的常開主觸點閉合，改變了電動機定子繞組中電源的相序，電動機在定子繞組串入電阻 R 的情況下反接制動，電動機轉速迅速下降，當轉速低于 100 r/min 時，速度繼電器 KV 復位， KM2 線圈斷電釋放，制動過程結束。 三、籠型異步電動機能耗制動控制線路 能耗制動是將運轉的電動機脫離三相交流電源的同時，給定子繞組加一直流電源，以產生一個靜止磁場，利用轉子感應電流與靜止磁場的作用，產生反相電磁力矩而制動的。 圖 35 籠型異步電動機能耗制動控制線路 如圖 2 線路的工作情況如下： 起動時，合上電源開關 QS,按下起動按鈕 SB2,則接觸器 KM1 動作并自鎖，其主觸點接通電動機主電路，電動機在全壓下起動運 行。停車時，按下停止按鈕 SB1，其常開觸點斷開使 KM1 線圈斷電，切斷電動機電源， SB1 的常開觸點閉合，接觸器 KM2,時間繼電器 KT 線圈通電并經(jīng) KM2 的輔助觸點和 KT 的瞬動觸點自鎖；同時， KM2 的主觸點閉合，給電動機兩相定子繞組送人直流電流，進行能耗制動。經(jīng)過一定時間后， KT 延時結束，其常閉延時打開的觸點打開， KM2 線圈斷電釋放，切斷直流電源，并且 KT 線圈斷電，為下次制動做好準備。顯見，時間繼電器 KT 的整定值即為制動過程的時間。圖中利用 KM1 和 KM2 的常閉觸點進行互鎖的目的是防止交流電和直流電同時加人電動機 定子繞組。 小結： ① 三相異步電動機反接制動線路的繪制 ② 三相異步電動機能耗制動線路的繪制 ③ 三相籠型異步電動機 串降壓起動線路的繪制 作業(yè)： ① 繪制三相異步電動機的制動控制圖。 ② 三相籠型異步電動機 串電阻降壓起動線路的繪制 ③ 某機床主軸由一臺鼠籠式電動機帶動，潤滑油泵由另一臺鼠籠式電動機帶動。 今要求： (1)主軸必須在油泵開動后，才能開動； (2)主軸要求能用電器實現(xiàn)正反轉，并能單獨停車； (3)有短路、零壓及過載保護。 本章復習 試畫出三相鼠籠式電動機既能連續(xù)工作、又能點動工作的繼電接觸 器控制線路。 圖 36 三相鼠籠式電動機 解： 電路如圖 36 所示。其中 SB2 為連續(xù)工作起動按鈕。 SB3 是雙聯(lián)按鈕，用于點動工作。當按下 SB3 時，接觸器線圈有電，主觸點閉合，電動機起動。串聯(lián)在自鎖觸點支路的常閉按鈕斷開，使自鎖失效。松開 SB3 時，接觸器線圈立即斷電，電動機停車?？梢?SB3 只能 使電動機點動工作。 根據(jù)下圖 37 接線做實驗時， 將開關 Q 合上后按下起動按鈕 SB2，發(fā)現(xiàn)有下列現(xiàn)象，試分析和處理故障： (1)接觸器 KM 不動作； (2)接觸器 KM 動作，但電動機不轉動， (3)電動機轉動，但一松手電動機就不轉， (4)接觸器動作，但吸合不上； (5)接觸器觸點有明顯顫動，噪音較大， (6)接觸器線圈冒煙甚至燒壞； (7)電動機不轉動或者轉得極慢，并有“嗡嗡”聲。 解： (1)有 3種可能的原因：① 1， 2兩根線上的熔絲有一個或兩個燒斷，使控制電路無電源；②熱 繼電器常閉觸點跳開后未復位，③ 4， 5 兩點有一點 (或兩點 )未接 好。 (2)可能有兩個原因：① A相熔斷器熔絲燒斷，電動機單相供電，無起動轉矩；②電動機三相繞組上沒接通電源；例如丫形接法只將 Ul， V1， W1，接向電源，而 U2， V2， W2未接在一 起?！餍谓臃〞r未形成封閉三角形等等。 如圖 37 (3)自鎖觸點未接通，電動機在點動控制狀態(tài)。 (4)可能有 3個原因：①電源電壓不足； ②接觸器線圈回路 (即控制回路 )接觸電阻過大；③接觸器鐵心和銜鐵間有異物阻擋。 (5)接觸器鐵心柱上短路銅環(huán)失落。 (6)可能有 3個原因：①接觸器線圈額定電壓與電源電壓不符，②接觸器長時間吸合不上，電流過大而燒壞，③接觸器線圈絕緣損壞，有匝間短路。 (7)A相熔絲燒斷，電動機單相運行。 今要求三臺鼠籠式電動機 M1， M2， M3 按照一定順序起動，即 M1 起動后 M2 才可起動，M2 起動后 ,M3 才可起動。試繪出控制線路。 解： 控制線路如圖 38 所示。三臺電動機的主電路是互相獨立的，控制電路也基本相似，但在 KM2 支 路中串聯(lián)了 KM1 常開觸點，在 KM3 支路中串聯(lián)了 KM2 常開觸點，保證了電動機的工作順序。然而三臺電動機停車則互相獨立。 圖 38 第三篇 PLC技術 第一章 PLC 簡介 教學目的要求： ① 了解可 編程序控制器的產生 ② 掌握可 編程序控制器的定義和特點 ③ 掌握 PLC 的基本組 成 ④ 掌握 PLC 的工作過程 主要教學內容： ① 可 編程序控制器的產生 ② 可 編程序控制器的定義和特點 ③ 可 編程序控制器的基本組成和工作過程 教學重點、難點： 重點： ① 可 編程序控制器的產生 ② 可 編程序控制器的定義和特點 ③ 可 編程序控制器的基本組成和工作過程 難點： ① 可 編程序控制器的定義和特點 ② 可 編程序控制器的基本組成和工作過程 教具： OMRON 的 C 系列 CPM1A 型 可 編程序控制器一個、手持編程器一個。 教學內容： 第一節(jié) 可編程控制器的基本知識 （ 2 學時） 可編程序控制器 —— PLC—— 以微處理器為 基礎，綜合了計算機技術，自動控制技術和通訊技術，用面向控制過程，面向用戶的“自然語言”編程，適應工業(yè)環(huán)境，簡單易懂，操作方便，可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。表示成 PLC—— 與個人電腦 PC 相區(qū)別。事實 上，已不再局限于邏輯控制，其運算功能，接口功能都越來越強了。 一、 編程序控制器的產生 上世紀 60 年代，計算機技術已開始應用于工業(yè)控制了。但由于計算機技術本身的復雜性，編程難度高、難以適應惡劣的工業(yè)環(huán)境以及價格昂貴等原因，未能在工業(yè)控制中廣泛應用。當時的工業(yè)控制，主要還是以繼電 — 接觸器組成控制系統(tǒng)。 1968 年，美 國最大的汽車制造商 —— 通用汽車制造公司（ GM），為適應汽車型號的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能減少重新設計和更換繼電器控制系統(tǒng)的硬件及接線、減少時間，降低成本。即： 硬件： 減少 軟件： 靈活 簡單 1969 年，美國數(shù)字設備公司（ GEC）首先研制成功第一臺可編程序控制器 PDP14，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。 1971 年，日本從美國引進了這項新技術，很快研制出了日本第一臺可編程序控制器DSC8。 1973 年，西歐國家也研制出了他們的第一臺可編程序控 制器。我國從 1974 年開始研制， 1977 年開始工業(yè)應用。早期的可編程序控制器是為取代繼電器控制線路、存儲程序指令、完成順序控制而設計的。 主要用于： 1. 邏輯運算 2. 計時，計數(shù)等順序控制，均屬開關量控制。所以，通常稱為可編程序邏輯控制器（ PLC— Programmable Logic Controller）。 進入 70 年代，隨著微電子技術的發(fā)展， PLC 采用了通用微處理器，這種控制器就不再局限于當初的邏輯運算了，功能不斷增強。因此，實際上應稱之為 PC—— 可編程序控制器。 至 80 年代，隨大規(guī)模和超大規(guī)模集 成電路等微電子技術的發(fā)展，以 16 位和 32 位微處理器構成的微機化 PLC 得到了驚人的發(fā)展。使 PLC 在概念、設計、性能、價格以及應用等方面都有了新的突破。不僅控制功能增強，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提 圖 11 高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠程 I/O 和通信網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展，使 PC 向用于連續(xù)生產過程控制的方向發(fā)展，成為實現(xiàn)工業(yè)生產自動化的一大支柱。 二、 可編程序控制器的定 義 可編程序控制器一直在發(fā)展中，所以至今尚未對其下最后的定義。國際電工學會（ IEC）曾先后于 ； 和 發(fā)布了可編程序控制器標準草案的第一，二，三稿。在第三稿中，對 PLC 作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P的外圍設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個 整體、易于擴充其功能的原則設計。（見教材 P1） 定義強調了 PLC 是： 1 數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)