数控机床电气模块资料课件

数控机床进给模块之电气控制任务布置：v1、接触器是怎样工作的？v2、如何看懂电气控制线路？v3、PLC的内部继电器和一般继电器有何不同？v4、西门子PLC基本逻辑指令有哪些？v5、西门子PLC用什么方法进行编程？西门子S7-200PLC的主要特点与基本功能:v特点：v S7-200PLC属于S7-200/300/400家族中的功能最精简、I/O点数最少、扩展性能最低的PLC产品，可以称为微型PLC系列产品。v基本功能：v逻辑运算与编程功能v高速计数与脉冲输出功能v通信功能v其他功能（一）（一）接触器接触器一、接触器的用途和分类一、接触器的用途和分类v用途：用来频繁接通和断开电动机或其他负载主电路。是机床电动机主电路中最重要的控制电器。v分类：接触器分为交流接触器 直流接触器 二、接触器的结构二、接触器的结构接触器结构接触器结构电磁系统电磁系统触点系统触点系统灭弧装置灭弧装置电磁系统电磁系统电磁系统由铁心衔铁励磁线圈等几部分组成 常用的磁路结构1-衔铁 2-铁心 3-线圈触头系统触头系统结构有桥式桥式指式指式点接触式点接触式:用于电流不大的场合用于电流不大的场合面接触式面接触式:用于电流较大的场合用于电流较大的场合:适适合合于于触触头头分分合合次次数数多多、电电流大的场合流大的场合触头分为主触头主触头:用于通断电流较大的主电路。用于通断电流较大的主电路。辅助触辅助触头头:用于通断电流较小的控制电路。用于通断电流较小的控制电路。触头分为主触头主触头:用于通断电流较大的主电路。用于通断电流较大的主电路。辅助触辅助触头头:用于通断电流较小的控制电路。用于通断电流较小的控制电路。灭弧装置灭弧装置v作用：作用：用来迅速熄灭主触点在分断电路时所产生的用来迅速熄灭主触点在分断电路时所产生的电弧，保护触点不受电弧灼伤，并使分断时间缩短。电弧，保护触点不受电弧灼伤，并使分断时间缩短。v灭弧措施灭弧措施：（1 1）机械灭弧）机械灭弧）机械灭弧）机械灭弧（2 2）磁吹灭弧）磁吹灭弧）磁吹灭弧）磁吹灭弧 （3 3）窄缝灭弧）窄缝灭弧）窄缝灭弧）窄缝灭弧 （4)4)栅片灭弧栅片灭弧栅片灭弧栅片灭弧 栅片灭弧1-熄弧栅片2-触点3-电弧三、接触器的工作原理三、接触器的工作原理v当接触器的励磁线圈通电后，在衔铁气隙处当接触器的励磁线圈通电后，在衔铁气隙处产生电磁吸力，使衔铁吸合。由于主触点支产生电磁吸力，使衔铁吸合。由于主触点支持件与衔铁固定在一起，衔铁吸合带动主触持件与衔铁固定在一起，衔铁吸合带动主触点也闭合，接通主电路。与此同时，衔铁还点也闭合，接通主电路。与此同时，衔铁还带动辅助触电动作，使动合触点闭合，动断带动辅助触电动作，使动合触点闭合，动断触点断开。触点断开。v当线圈断电或电压显著降低时，电磁吸力消当线圈断电或电压显著降低时，电磁吸力消失或变小，衔铁在复位弹簧的作用下打开，失或变小，衔铁在复位弹簧的作用下打开，使主、辅触电恢复到原来的状态，把电路切使主、辅触电恢复到原来的状态，把电路切断。断。接触器四、交流接触器四、交流接触器v交流接触器用于远距离控制电压至交流接触器用于远距离控制电压至380V380V，电流至电流至600A600A的交流电路，以及频繁起动和的交流电路，以及频繁起动和控制交流电动机的控制电器。控制交流电动机的控制电器。v常用的交流接触器产品，国内有常用的交流接触器产品，国内有NC3NC3（CJ46CJ46）、）、CJ12CJ12、CJ10XCJ10X、CJ20CJ20、CJX1CJX1、CJX2CJX2等系列；引进国外技术生产的有等系列；引进国外技术生产的有B B系系列、列、3TB3TB、3TD3TD、LCLCD D等系列。等系列。vCJ20CJ20系列交流接触器的主触点均做成三极，系列交流接触器的主触点均做成三极，辅助触点则为两动合两动断形式。此系列辅助触点则为两动合两动断形式。此系列交流接触器常用于控制笼型电动机的起动交流接触器常用于控制笼型电动机的起动和运转。和运转。结构示意图1-1-动触头动触头 2-2-静触头静触头 3-3-衔铁衔铁 4-4-缓冲弹簧缓冲弹簧 5-5-电磁线圈电磁线圈 6-6-铁心铁心 7-7-垫毡垫毡 8-8-触头弹簧触头弹簧 9-9-灭弧罩灭弧罩 10-10-触头压力簧片触头压力簧片 结构示意图：（一）交流接触器的应用1 用途 交流接触器是一种适用于远距离接通和分断电路及交流电动机的电器。主要用作控制交流电动机的起动、停止、反转、调速，并可与热继电器或其它适当的保护装置组合，保护电动机可能发生的过载或断相，也可用于控制其它电力负载如：电热器、电照明、电焊机、电容器组等。2 分类分类 接触器按被控电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。这里主要介绍常用的交流接触器,因为直流工作原理与交流相识。交流接触器又可分为电磁式和真空式两种。3 电磁式交流接触器的结构电磁式交流接触器的结构(1)结构：接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧系统及其它部分组成。触点系统电磁系统灭弧系统4 工作原理 当线圈通电后衔铁被吸动，电磁系统的吸力克服反作用弹簧及触头弹簧的反作用力，动触头和静触头接通，主电路接通。当线圈断电时，衔铁和动触头在反作用力作用下运动，触头断开并产生电弧，电弧在触头回路电动力及气动力的驱动下，在灭弧室中受到强烈冷却去游离而熄灭，主电路最后切断。返回真空接触器五、直流接触器五、直流接触器v直流接触器与交流接触器的工作原理相同。结直流接触器与交流接触器的工作原理相同。结构也基本相同，不同之处是，铁心线圈通以直构也基本相同，不同之处是，铁心线圈通以直流电，不会产生涡流和磁滞损耗，所以不发热。流电，不会产生涡流和磁滞损耗，所以不发热。为方便加工，铁心由整块软钢制成。为使线圈为方便加工，铁心由整块软钢制成。为使线圈散热良好，通常将线圈绕制成长而薄的圆筒型，散热良好，通常将线圈绕制成长而薄的圆筒型，与铁心直接接触，易于散热。与铁心直接接触，易于散热。v常用的直流接触器有：常用的直流接触器有：CZ0CZ0、CZ18CZ18等系列。等系列。六、接触器的图形和文字符号六、接触器的图形和文字符号：KMKMKM 线圈线圈 常开（动合）触头常开（动合）触头常开（动合）触头常开（动合）触头 常闭（动断）触常闭（动断）触常闭（动断）触常闭（动断）触头头头头 KM七、接触器的主要技术参数七、接触器的主要技术参数1、额定电压、额定电压2、主触头额定电流、主触头额定电流3、辅助触头额定电流、辅助触头额定电流4、主触点和辅助触点数目、主触点和辅助触点数目5、吸引线圈额定电压、吸引线圈额定电压6、接通和分断能力、接通和分断能力八、接触器的选用八、接触器的选用v选用接触器的原则：选用接触器的原则：1 1）控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负载则选）控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负载则选用直流接触器。用直流接触器。2 2）接触器的使用类别应与负载性质相一致。）接触器的使用类别应与负载性质相一致。3 3）主触点额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。）主触点额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。4 4）主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流。）主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流。5 5）吸引线圈电流种类和额定电压应与控制回路电压相一）吸引线圈电流种类和额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压致，接触器在线圈额定电压85%85%及以上时应能可靠吸合。及以上时应能可靠吸合。6 6）接触器的主触点和辅助触点的数量应满足控制系统的）接触器的主触点和辅助触点的数量应满足控制系统的要求。要求。使用类别 继电器v交流接触器按使用类别分为交流接触器按使用类别分为1212种，使用类别种，使用类别代号和相应典型用途举例如下代号和相应典型用途举例如下：使用使用类别代代号号典型用途典型用途举例例AC-1无感或微感无感或微感负载、电阻炉阻炉AC-2绕线转子异步子异步电动机的起机的起动、分断分断AC-3笼型型电动机的起机的起动、运、运转中分中分断断AC-4笼型型电动机的起机的起动、反接制、反接制动AC-5a控制放控制放电灯的通断灯的通断AC-5b控制白控制白炽灯的通断灯的通断AC-6a变压器的通断器的通断(二)如何看懂电气控制线路v定义：由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等低压控制电器组成的控制线路。v作用：实现对电力拖动系统的启动、制动、正反向运动和调速等运行性能的控制；实现对拖动系统的保护；满足生产工艺要求，实现生产加工自动化1、电气控制线路-继电(器)接触(器)控制主电路：由交流接触器主触头，电动机的定子等组成的通过大电流的电路辅助电路：包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等。辅助电路中通过的电流较小。控制电路：由接触器和继电器的线圈、接触器的辅助触头、继电器和其他控制电器的触头以及自动装置的其他部件组成。2、电气控制线路的绘制v应根据简明易懂的原则，用规定的方法和符号进行绘制。这样才能清楚地表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，也便于电器元件的安装、调试、使用和维护。1)电气控制线路的绘制形式 v安装图-按电器的实际位置和实际接线，用规定的符号画出。v特点：是属于同一电器的不同的部件(如交流接触器的主触头，辅助触头，线圈)全部按实际位置画在一起。v作用：表示各电气设备之间实际接线情况，安装、调试与检修 原理图-根据工作原理绘制点动与自锁混合控制线路安装接线图v特点：是属于同一电器的不同的部件，依据原理分别画在相应的电路中(如交流接触器的主触头画在主电路上，辅助触头及线圈画在控制电路上)。v作用：能够清楚地表明电路的功能，便于分析工作原理。在电气控制线路的设计、安装、调试、维护、检修中都要用到原理图。2)原理图的若干绘制原则 v表示导线、信号通路、连接线等的图线可水平或垂直地布置，也可以用斜的交叉线，但应是交叉和折弯最少的线段。v电路或元件应按功能布置，并尽可能地按工作顺序排列，对于次序清楚的简图，尤其是电路图和逻辑图，其布局顺序应该是从左到右、从上到下。v为了突出或区分某些电路、功能等，导线符号、信号通路、连接线等可采用粗细不同的线条来表示。v元件、器件和设备的可动部分通常应表示在非激励或不工作的状态或位置。v所用图形符号应符合GB472884、85电气图用图形符号的规定。当采用非国标规定的图形符号时，必须加以说明。v同一电器元件的不同部分的线圈和触点均采用同一文字符号标明。电工设备文字符号应符合GB715987电气技术中的文字符号规定通则的规定。另外：1、在表达清楚的前提下，尽量减少线条，尽量避免交叉线的出现。两线交叉连接时需用黑色实心圆点表示，两线交叉不连接时需用空心圆圈表示。2、原理图上应标注出各个电气电路的电压值、极性或频率及相数；某些元器件的特性；常用电气的操作方式和功能。3)电气控制线路的分析方法一、基本控制规律(环节)(一)根据逻辑关系 实际的电气控制线路虽然复杂，但很大一部分都是常开与常闭触头的组合。掌握了这些触头的组合规律，就可以给分析电路提供一定的方便，这些触头的组合规律实际上反映继电器或接触器线圈与这些触头之间的某种逻辑关系，实现这种关系的控制环节就是一种基本控制环节。v1逻辑“与”关系 v当几个条件都必须具备，接触器线圈才得电时，可采用常开按钮(或触头)串联接法来组成控制线路（如顺序控制 等）(a)控制线路实例控制线路实例图（图（a）显示出了继电控制线路中）显示出了继电控制线路中“与与”运算的实例，它表示触点的运算的实例，它表示触点的串联。若规定触点接通为串联。若规定触点接通为“1”，断开为，断开为“0”，线圈通电为，线圈通电为“1”，断电，断电为为“0”，则可以写出，则可以写出KMKA1KA2，只有触点，只有触点KA1、KA2均接通，均接通，接触器线圈接触器线圈KM能通电。能通电。v2逻辑“或”关系 v当几个条件中有一个条件满足控制要求，接触器线圈就可得电时，可以采用几个常开按钮(或触头)并联接法来组成控制线路（如自锁、多点启动环节 等）（b）控制线路实例）控制线路实例（b）显示出了继电控制线路中）显示出了继电控制线路中“或或”运算的实例，运算的实例，它表示触点的并联，可写成它表示触点的并联，可写成KMKA1+KA2，当触点当触点KA1或或KA2接通，或者接通，或者KA1和和KA2都接通时，都接通时，接触器线圈都可通电接触器线圈都可通电逻辑“非”关系 v若当某个条件满足时，接触器线圈不得电(失电)，则可采用常闭按钮(或触头)串联接入该线圈电路中的接法来组成控制线路（如互锁、制约控制 等）（c）控制线路实例c）示出了继电控制线路中）示出了继电控制线路中“非非”运算的实例，通常称运算的实例，通常称KA为原为原变量，为反变量，它们是一个变量的两种形式，如同一个继变量，为反变量，它们是一个变量的两种形式，如同一个继电器的一对常开、常闭触点，在向各自相补的状态切换时同电器的一对常开、常闭触点，在向各自相补的状态切换时同步动作。图（步动作。图（b）中，触点）中，触点KA的取值与线圈的取值与线圈KM的取值相同，的取值相同，而而KM1与继电器的常闭触点的取值相同，所以，故实现了非运算。与继电器的常闭触点的取值相同，所以，故实现了非运算。v(二)根据控制原则 v根据变化参量进行控制“根据控制原则”就形成了一些典型的基本控制环节 v行程原则 v时间原则 v速度原则 v电流原则 v二、电气控制线路的分析步骤 v首先要对生产机械的基本结构、运动型式、工艺要求及操作过程等进行全面的了解然后由此 出发，明确对其控制线路的要求，在此基础上去分析控制线路。v控制线路的分析，应从以下几方面进行v主电路分析：看生产机械由几台电动机拖动，各拖动电动机作何用，负责何种运动，它们的拖动特点是什么，有何要求，各电动机的保护情况如何，等等。v根据对主电路的分析，按“化整为零看电路”的方法找出各“典型的基本控制环节”，然后再进行逐一分析。因为任何复杂的电气控制线路，基本上都是由若干个“典型的基本控制环节”组成的。v分析清楚各“基本控制环节”后，再根据机械、液压、电气三者的配合及运动顺序的要求，分析其各环节之间的联锁关系，即：机械手柄与电器元件的关系；液压系统与电气控制的关系；运动机构与电器元件的关系等。v 根据生产机械的必要保护功能，分析其相应的保护电路，如，短路保护，过载保护，过流保护，失压过压保护，极限保护，误操作保护等。v按照“积零为整看全部”的方法纵观全电路，进行整体分析。抓住电气控制的特点，深刻理解并分析各电器元件的作用，以期完全掌握分析的基本方法，养成分析的习惯。（三）PLC的内部继电器和一般继电器有何不同？电磁式继电器速度继电器热继电器西门子PLC基本逻辑指令有哪些？逻辑控制指令是逻辑控制指令是PLC最基本最常用的指令，是最基本最常用的指令，是构成梯形图和语句表的基本成分。构成梯形图和语句表的基本成分。基本逻辑指令一般指位逻辑指令位逻辑指令、定时器指令定时器指令和计数器指令计数器指令。位逻辑指令处理的对象为二进制位信号。位逻位逻辑指令处理的对象为二进制位信号。位逻辑指令扫描信号状态辑指令扫描信号状态“1”和和“0”位，并根位，并根据布尔逻辑对它们进行组合，所产生的结果据布尔逻辑对它们进行组合，所产生的结果（“1”或或“0”）称为逻辑运算结果，存储）称为逻辑运算结果，存储在状态字的在状态字的“RLO”中。中。S7-200基本指令总结v1.触点指令标准触点指令、立即触点指令取反指令、跳变指令v2.输出指令输出、立即输出 置位与复位、立即置位与复位v3.定时器指令接通延时定时器、断开延时定时器有记忆的接通延时定时器v4.计数器指令增计数器、减计数器、增/减计数器