机床电气控制技术机床电气控制技术课程总结课程总结主讲：景晓华主讲：景晓华定义：定义：一种能控制电能的器件。电能的生产、输送、分配与应用起着控制、一种能控制电能的器件。电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用。调节、检测和保护的作用。 分类：分类：1 1按工作电压等级分按工作电压等级分 （1 1）低压电器）低压电器 （2 2）高压电器）高压电器2 2按用途分按用途分（1 1）控制电器：）控制电器：接触器、控制继电器、电动机起动器接触器、控制继电器、电动机起动器（2 2）主令电器：）主令电器：控制按钮、主令开关、行程开关、万能转换开关控制按钮、主令开关、行程开关、万能转换开关（3 3）保护电器：）保护电器：熔断器、热继电器、各种保护继电器、避雷器熔断器、热继电器、各种保护继电器、避雷器（4 4）配电电器：）配电电器：高压断路器、隔离开关、刀开关、断路器高压断路器、隔离开关、刀开关、断路器（5 5）执行电器：）执行电器：电磁铁、电磁离合器电磁铁、电磁离合器3.3.按工作原理分按工作原理分（1 1）电磁式电器）电磁式电器（2 2）非电量控制电器）非电量控制电器常用低压电器常用低压电器常用低压电器常用低压电器1 1、接触器、接触器: :是一种电磁式电器，能是一种电磁式电器，能频繁频繁地接通或断开交、直流主电路，实现地接通或断开交、直流主电路，实现远距远距离自动控制离自动控制，主要用于控制电动机。，主要用于控制电动机。 图形和文字符号：图形和文字符号：电磁系统电磁系统触头系统触头系统触头系统触头系统灭弧装置灭弧装置灭弧装置灭弧装置线圈线圈铁芯铁芯衔铁衔铁主触点主触点主触点主触点辅助触点辅助触点常开触点常开触点常开触点常开触点常闭触点常闭触点常闭触点常闭触点组成：组成：2 2、继电器、继电器继电器是根据某种输入信号接通或断开小电流控制电路，实现远距继电器是根据某种输入信号接通或断开小电流控制电路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电器。离自动控制和保护的自动控制电器。(1)(1)电流继电器电流继电器特点：线圈串接于电路中，根据线圈电流的大小而动作。特点：线圈串接于电路中，根据线圈电流的大小而动作。分类：分类： 过电流继电器过电流继电器 欠电流继电器欠电流继电器图形和文字符号图形和文字符号 (2)(2)电压继电器电压继电器 特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细。根据线圈两端电压的特点：线圈并联在电路中，匝数多，导线细。根据线圈两端电压的大小接通或断开电路。大小接通或断开电路。 分类：过电压继电器、欠电压继电器、零电压继电器分类：过电压继电器、欠电压继电器、零电压继电器图形和文字符号图形和文字符号: :(3)(3)中间继电器中间继电器 放大触点容量、数量。放大触点容量、数量。 图形和文字符号图形和文字符号: :(4)(4)热继电器热继电器过载保护、断相保护过载保护、断相保护 图形和文字符号图形和文字符号 (5)(5)时间继电器时间继电器按整定时间长短通断电路按整定时间长短通断电路图形和文字符号：图形和文字符号： (a)热元件(b)常闭触点FRFR(6)(6)速度继电器速度继电器主要用作笼型异步电动机的反接制动控制，又称反接制动继电器。主要用作笼型异步电动机的反接制动控制，又称反接制动继电器。根据速度的大小通断电路。根据速度的大小通断电路。文字和图形符号：文字和图形符号： 熔熔 断断 器器短路和严重过载保护短路和严重过载保护图形和文字符号图形和文字符号FU主令电器主令电器用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器。用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器。（闭合、断开控制电路，不允许分合主电路（闭合、断开控制电路，不允许分合主电路 ) )控制按钮控制按钮 SB SB 行程开关行程开关 STST 刀开关刀开关1 1）不频繁地手动接通）不频繁地手动接通 / / 断开交、直流电路断开交、直流电路2 2）作隔离开关用）作隔离开关用 QSQS机床电气控制线路机床电气控制线路电气原理图绘制原则电气原理图绘制原则电气原理图电气原理图电气设备安装图电气设备安装图电气设备接线图电气设备接线图电气设备图样种类电气设备图样种类电动机保护环节电动机保护环节短路保护短路保护过载保护过载保护过电流保护过电流保护零电压与欠电压保护零电压与欠电压保护弱磁保护弱磁保护正反转的控制线路正反转的控制线路 自动往返控制电路自动往返控制电路 按顺序工作的联锁控制按顺序工作的联锁控制 多地控制多地控制 双速电机高低速控制双速电机高低速控制Y-Y-降压起动降压起动定子串电阻降压起动定子串电阻降压起动自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动 降压起动降压起动直接起动直接起动起动控制线路起动控制线路开关直接起动开关直接起动接触器直接起动接触器直接起动点动控制电路点动控制电路长动控制电路长动控制电路电气制动电气制动 制动方式制动方式机械制动机械制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动电气原理图绘制原则电气原理图绘制原则（ GB/6988.2-1997 GB/6988.2-1997 ）1 1）原理图一般分主电路和控制电路两部分：主电路用粗线条画在原理图的左边；）原理图一般分主电路和控制电路两部分：主电路用粗线条画在原理图的左边；控制电路用细线条画在原理图的右边。控制电路用细线条画在原理图的右边。 2 2）电路图中各电气元器件，采用国家标准规定符号绘出。）电路图中各电气元器件，采用国家标准规定符号绘出。 3 3）需要测试和拆、接外部引出线的端子，应用图形符号）需要测试和拆、接外部引出线的端子，应用图形符号“空心圆空心圆”表示。电路的表示。电路的交叉交叉连接点用连接点用“实心圆实心圆”表示。表示。 4 4）采用电器元件展开图的画法。）采用电器元件展开图的画法。 5 5）所有按钮、触点均按原始状态画出。）所有按钮、触点均按原始状态画出。 6 6）控制电路的分支电路，原则上按动作顺序和信号流自上而下或自左至右的原则）控制电路的分支电路，原则上按动作顺序和信号流自上而下或自左至右的原则绘制。绘制。 7 7）电路图应按主电路、控制电路、照明电路、信号电路分开绘制。）电路图应按主电路、控制电路、照明电路、信号电路分开绘制。 8 8）电路中各元器件触点图形符号以）电路中各元器件触点图形符号以“左开右闭左开右闭”绘制。绘制。开关直接起动开关直接起动点动控制点动控制电路电路点动：按按钮时电机转动，点动：按按钮时电机转动， 松开时停止工作。松开时停止工作。 1 1）无自锁触点）无自锁触点 2 2）无过载保护（短时工作）无过载保护（短时工作） 长动控制长动控制电路电路长动：正常加工时连续不断长动：正常加工时连续不断的工作，有自锁。的工作，有自锁。自锁：自锁：（自保持）：依靠接（自保持）：依靠接触器自身辅助触点而使其线触器自身辅助触点而使其线圈保持通电圈保持通电 星星三角降压起动控制线路三角降压起动控制线路定子串电阻降压起动控制线路定子串电阻降压起动控制线路自耦变压器减压起动的控制自耦变压器减压起动的控制反接制动控制线路反接制动控制线路能耗制动能耗制动a a接接触触器器互互锁锁正正/ /反反转控制电路转控制电路b b按按钮钮和和接接触触器器双双重重互锁控制电路互锁控制电路正反转的控制线路正反转的控制线路 自动往返控制电路自动往返控制电路 按顺序工作的联锁控制按顺序工作的联锁控制 多地控制多地控制双速电机高低速控制双速电机高低速控制可编程序控制器可编程序控制器 可编程控制器的定义可编程控制器的定义PLCPLC的基本构成的基本构成PLCPLC控制系统的等效工作电路控制系统的等效工作电路可编程序控制器的工作方式可编程序控制器的工作方式PLCPLC的工作过程的工作过程输入输入/ /输出滞后现象输出滞后现象梯形图编程语言梯形图编程语言编程元件及存储区域分配编程元件及存储区域分配基本指令基本指令可编程序控制器系统分析、设计及应用可编程序控制器系统分析、设计及应用 v什么是什么是PLC？Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller，简称，简称PLCPLC。Programmable Controller Programmable Controller ，简称，简称PCPC。中文名称为中文名称为可编程控制器可编程控制器；v19871987年，国际电工委员会（年，国际电工委员会（IECIEC）定义：定义： “可可编编程程控控制制器器是是一一种种数数字字运运算算操操作作的的电电子子系系统统，专专为为在在工工业业环环境境下下应应用用而而设设计计。它它采采用用可可编编程程序序的的存存储储器器，用用来来在在其其内内部部存存储储执执行行逻逻辑辑运运算算、顺顺序序控控制制、定定时时、计计数数和和算算术术运运算算等等操操作作的的指指令令，并并通通过过数数字字式式和和模模拟拟式式的的输输入入和和输输出出，控控制制各各种种类类型型的的机机械械或或生生产产过过程程。可可编编程程控控制制器器及及其其有有关关外外围围设设备备，都都应应按按易易于于与与工工业业系系统统联联成成一一个个整整体体，易易于于扩扩充充其其功能的原则设计。功能的原则设计。 PLCPLC的基本构成的基本构成外部设备外部设备现场用户输出设备现场用户输出设备 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）运算器运算器控制器控制器输输出出接接口口输输入入接接口口系系统统存存储储器器用用户户存存储储器器I/OI/O扩扩展展接接口口通通讯讯及及编编程程接接口口编程设备编程设备计算机计算机打印机等打印机等传感器传感器按钮、开关按钮、开关现场信号现场信号电磁阀电磁阀中间继电器中间继电器执行器执行器现场用户输入设备现场用户输入设备扩展设备扩展设备扩展单元扩展单元通讯模块通讯模块功能模块功能模块电源变换器电源变换器110V/220V110V/220VPLCPLC基本单元基本单元图图3-1 PLC3-1 PLC的基本构成的基本构成SB2SQSB1公共端公共端公共端公共端输入部分输入部分输出端子输出端子输入端子输入端子内部控制电路内部控制电路输出部分输出部分KM01000PLCCOM000000000000001000020000001000000010000201000COM0000100002PLCPLC控制系统的等效工作电路控制系统的等效工作电路可编程序控制器的工作方式可编程序控制器的工作方式v 工作方式：工作方式：周期循环顺序扫描周期循环顺序扫描v用扫描工作方式执行用户程序时，扫描是从第一条程序用扫描工作方式执行用户程序时，扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行用户程序，直到程序结束。然后再从头开先后，逐条执行用户程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，周而复始重复运行。始扫描执行，周而复始重复运行。 v一个循环扫描过程称为扫描周期。扫描过程分为三个阶一个循环扫描过程称为扫描周期。扫描过程分为三个阶段进行：段进行：输入采样输入采样程序执行程序执行输出刷新输出刷新输入采样输入采样程序执行程序执行输出处理输出处理一个扫描周期一个扫描周期Y0Y0Y1Y1YnYn输输入入映映像像寄寄存存器器采样采样元元件件映映像像寄寄存存器器写写写写读读X0X0Y0Y0Y0Y0M0M0输输出出锁锁存存电电路路输输出出端端子子输输入入端端子子读读 PLCPLC的工作过程的工作过程X0X0X1X1XnXn刷新刷新梯形图编程语言：在继电器控制线路的基础上简化了符号梯形图编程语言：在继电器控制线路的基础上简化了符号演变而来（图形编程）。演变而来（图形编程）。继电器原理图与梯形图中所用图符的对比关系继电器原理图与梯形图中所用图符的对比关系梯形图编程规则梯形图编程规则v梯形图梯形图LDLD简介简介 物理继电器物理继电器 PLC继电器继电器常开常开常闭常闭 触触 点点线线 圈圈 特点：特点： 梯形图按行从上至下，每一行从左到右顺序编写。每个继电器线圈为一梯形图按行从上至下，每一行从左到右顺序编写。每个继电器线圈为一逻辑行，每个逻辑行起于左母线，经过触点、线圈，止于右母线。逻辑行，每个逻辑行起于左母线，经过触点、线圈，止于右母线。 梯形图左、右边垂直线为母线。以左母线为起点，可分行向右放置接点梯形图左、右边垂直线为母线。以左母线为起点，可分行向右放置接点或其逻辑组合。触点不能出现在垂直梯形图线上。或其逻辑组合。触点不能出现在垂直梯形图线上。 梯形图的最右侧必须放置输出元素。梯形图的最右侧必须放置输出元素。PLCPLC的输出元素，用圆圈表示；圆的输出元素，用圆圈表示；圆圈可以表示内部继电器线圈，输出继电器线圈或定时圈可以表示内部继电器线圈，输出继电器线圈或定时/ /计数器的逻辑运算结计数器的逻辑运算结果。其逻辑动作只有在线圈接通后，对应的接点才动作。果。其逻辑动作只有在线圈接通后，对应的接点才动作。 梯形图中的接点可以任意串、并联，而输出线圈只能并联不能串联。梯形图中的接点可以任意串、并联，而输出线圈只能并联不能串联。触点串联块并联时，触点较多的块应放在上面；并联支路靠近触点串联块并联时，触点较多的块应放在上面；并联支路靠近左左母线；母线；以减少存储单元。输出线圈不能是输入继电器以减少存储单元。输出线圈不能是输入继电器IRIR或特殊继电器或特殊继电器SRSR，避免线，避免线圈重复输出。圈重复输出。三种输出方式：并联输出、连续输出、分支输出三种输出方式：并联输出、连续输出、分支输出数据区数据区点数点数地址区间地址区间功能功能IRIR区区输入继电器输入继电器160 160 (10)(10)00000009150000000915继电器号与外部的输入输出端子相对应（没有使用继电器号与外部的输入输出端子相对应（没有使用的输出通道可用作内部继电器号使用）。的输出通道可用作内部继电器号使用）。输出继电器输出继电器160 160 (10)(10)01000019150100001915内部辅助继电器内部辅助继电器512 512 (32)(32)20000231152000023115在程序内可以自由使用的继电器。在程序内可以自由使用的继电器。特殊辅助继电器特殊辅助继电器(SR)(SR)384 384 (24)(24)23200255072320025507分配有特定功能的继电器。分配有特定功能的继电器。暂存继电器暂存继电器(TR)(TR)8 8TR0TR7TR0TR7回路的分支点上暂时记忆回路的分支点上暂时记忆ON/OFFON/OFF的继电器。的继电器。保持继电器保持继电器(HR)(HR)320 320 (20)(20)HR0000HR1915HR0000HR1915在程序内可以自由使用且断电时也能保持断电前的在程序内可以自由使用且断电时也能保持断电前的ON/OFFON/OFF状态的继电器。状态的继电器。辅助记忆继电器辅助记忆继电器(AR)(AR)256 256 (16)(16)AR0000AR1515AR0000AR1515作为动作异常、高速记数、脉冲输出动作状态标志、作为动作异常、高速记数、脉冲输出动作状态标志、扫描周期存储等特定功能的辅助继电器。扫描周期存储等特定功能的辅助继电器。链接继电器链接继电器(LR)(LR)256 256 (16)(16)LR0000LR1515LR0000LR15151 1：1 1链接的数据输入输出用的继电器（也能用作内链接的数据输入输出用的继电器（也能用作内部辅助继电器）。部辅助继电器）。定时器计数器定时器计数器128128TIM/CNT000127TIM/CNT000127定时器、计数器，它们的编号合用。定时器、计数器，它们的编号合用。数据存数据存储器储器(DM)(DM)可读可读/ /写写10021002字字DM00000999DM00000999DM10221023DM10221023以字为单位（以字为单位（1616位）使用，断电也能保持数据。位）使用，断电也能保持数据。在在DM10001021DM10001021不作故障记忆的场合可作为常规的不作故障记忆的场合可作为常规的DMDM使用。使用。DM61446599DM61446599、DM66006655DM66006655不能用程序写入（只能不能用程序写入（只能用外围设备设定）。用外围设备设定）。故障履历存入区故障履历存入区2222字字DM10001021DM10001021只读只读456456字字DM61446599DM61446599PLCPLC系统设定区系统设定区5656字字DM66006655DM66006655编程元件及存储区域分配编程元件及存储区域分配 用用PLC控制时，启动和停车一般都用常开按钮。控制时，启动和停车一般都用常开按钮。 1. 启保停控制程序启保停控制程序00000010000100000001SB2000000000101000COMCOM SB1PLCKM 00000010000100000001SB2000000000101000COMCOM SB1PLCKM2.电动机正反转控制程序电动机正反转控制程序为确保运行可靠为确保运行可靠,要采取软、硬件两种互锁措施。要采取软、硬件两种互锁措施。01001000020000001001010020000101002010020000201001SB300000 0100100001 0100200002COM COMSB1 220VSB2DC24VKM1KM2PLCFRKM1KM20100101000010000000000001010010000301001000023.电动机电动机顺序启顺序启/停停控制程序控制程序 输输 入入 输输 出出M1启动启动 00000KM1 01000M1停车停车 00001KM2 01001M2启动启动 00002M2停车停车 000034.在两在两处处往返装料往返装料/卸料的小车，工作过程如图。卸料的小车，工作过程如图。ST1ST2右右左左装料装料处处卸料卸料处处 输输 入入 输输 出出左行启动左行启动SB1 00000右行右行KM1 01000右行启动右行启动SB2 00001左行左行KM2 01001停车按钮停车按钮SB3 00002装料装料KM3 01002行程开关行程开关ST1 00003卸料卸料KM4 01003行程开关行程开关ST2 00004 I/O分配表分配表0100000002000000100000001010010100100002 00003 00001 01001TIM001000040000001000TIM0000000301002TIM000 #01000000401003TIM001 #0150左行左行右行右行装料装料卸料卸料5.C6505.C650卧式车床的卧式车床的PLCPLC控制控制 C650C650卧式车床卧式车床PLCPLC输入输入/ /输出及电源配置电路图输出及电源配置电路图图4-14 C650卧式车床PLC梯形图程序用户程序设计 控制功能说明