數控機床電氣模塊第1頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六任務布置：1、接觸器是怎樣工作的？2、如何看懂電氣控制線路？3、PLC的內部繼電器和一般繼電器有何不同？4、西門子PLC基本邏輯指令有哪些？5、西門子PLC用什么方法進行編程？第2頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六西門子S7-200PLC的主要特點與基本功能:

特點：S7-200PLC屬于S7-200/300/400家族中的功能最精簡、I/O點數最少、擴展性能最低的PLC產品，可以稱為微型PLC系列產品。基本功能：①邏輯運算與編程功能②高速計數與脈沖輸出功能③通信功能④其他功能第3頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六（一）接觸器第4頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六一、接觸器的用途和分類用途：用來頻繁接通和斷開電動機或其他負載主電路。是機床電動機主電路中最重要的控制電器。分類：接觸器分為交流接觸器

直流接觸器

第5頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六二、接觸器的結構接觸器結構電磁系統觸點系統滅弧裝置第6頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六

電磁系統電磁系統由鐵心銜鐵勵磁線圈等幾部分組成

常用的磁路結構1-銜鐵2-鐵心3-線圈第7頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六觸頭系統結構有橋式指式點接觸式:用于電流不大的場合面接觸式:用于電流較大的場合:適合于觸頭分合次數多、電流大的場合觸頭分為主觸頭:用于通斷電流較大的主電路。輔助觸頭:用于通斷電流較小的控制電路。觸頭分為主觸頭:用于通斷電流較大的主電路。輔助觸頭:用于通斷電流較小的控制電路。第8頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六滅弧裝置作用：用來迅速熄滅主觸點在分斷電路時所產生的電弧，保護觸點不受電弧灼傷，并使分斷時間縮短。滅弧措施：（1）機械滅弧（2）磁吹滅弧（3）窄縫滅弧（4)柵片滅弧

柵片滅弧1-熄弧柵片2-觸點3-電弧第9頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六三、接觸器的工作原理當接觸器的勵磁線圈通電后，在銜鐵氣隙處產生電磁吸力，使銜鐵吸合。由于主觸點支持件與銜鐵固定在一起，銜鐵吸合帶動主觸點也閉合，接通主電路。與此同時，銜鐵還帶動輔助觸電動作，使動合觸點閉合，動斷觸點斷開。當線圈斷電或電壓顯著降低時，電磁吸力消失或變小，銜鐵在復位彈簧的作用下打開，使主、輔觸電恢復到原來的狀態，把電路切斷。第10頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六接觸器第11頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六四、交流接觸器交流接觸器用于遠距離控制電壓至380V，電流至600A的交流電路，以及頻繁起動和控制交流電動機的控制電器。常用的交流接觸器產品，國內有NC3（CJ46）、CJ12、CJ10X、CJ20、CJX1、CJX2等系列；引進國外技術生產的有B系列、3TB、3TD、LC—D等系列。CJ20系列交流接觸器的主觸點均做成三極，輔助觸點則為兩動合兩動斷形式。此系列交流接觸器常用于控制籠型電動機的起動和運轉。

結構示意圖第12頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六1-動觸頭2-靜觸頭3-銜鐵4-緩沖彈簧5-電磁線圈6-鐵心7-墊氈8-觸頭彈簧9-滅弧罩10-觸頭壓力簧片

結構示意圖：第13頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六（一）交流接觸器的應用1用途

交流接觸器是一種適用于遠距離接通和分斷電路及交流電動機的電器。主要用作控制交流電動機的起動、停止、反轉、調速，并可與熱繼電器或其它適當的保護裝置組合，保護電動機可能發生的過載或斷相，也可用于控制其它電力負載如：電熱器、電照明、電焊機、電容器組等。第14頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六

2分類

接觸器按被控電流的種類可分為交流接觸器和直流接觸器。這里主要介紹常用的交流接觸器,因為直流工作原理與交流相識。交流接觸器又可分為電磁式和真空式兩種。第15頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六3

電磁式交流接觸器的結構(1)結構：

接觸器主要由電磁系統、觸點系統、滅弧系統及其它部分組成。

觸點系統電磁系統滅弧系統第16頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六4工作原理

當線圈通電后銜鐵被吸動，電磁系統的吸力克服反作用彈簧及觸頭彈簧的反作用力，動觸頭和靜觸頭接通，主電路接通。當線圈斷電時，銜鐵和動觸頭在反作用力作用下運動，觸頭斷開并產生電弧，電弧在觸頭回路電動力及氣動力的驅動下，在滅弧室中受到強烈冷卻去游離而熄滅，主電路最后切斷。

返回第17頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六真空接觸器第18頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六五、直流接觸器直流接觸器與交流接觸器的工作原理相同。結構也基本相同，不同之處是，鐵心線圈通以直流電，不會產生渦流和磁滯損耗，所以不發熱。為方便加工，鐵心由整塊軟鋼制成。為使線圈散熱良好，通常將線圈繞制成長而薄的圓筒型，與鐵心直接接觸，易于散熱。常用的直流接觸器有：CZ0、CZ18等系列。

第19頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六六、接觸器的圖形和文字符號：KMKMKM線圈常開（動合）觸頭常閉（動斷）觸頭

KM第20頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六七、接觸器的主要技術參數1、額定電壓2、主觸頭額定電流3、輔助觸頭額定電流4、主觸點和輔助觸點數目5、吸引線圈額定電壓6、接通和分斷能力第21頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六八、接觸器的選用選用接觸器的原則：1）控制交流負載應選用交流接觸器，控制直流負載則選用直流接觸器。2）接觸器的使用類別應與負載性質相一致。3）主觸點額定電壓應大于或等于負載回路的額定電壓。4）主觸點的額定電流應大于或等于負載的額定電流。5）吸引線圈電流種類和額定電壓應與控制回路電壓相一致，接觸器在線圈額定電壓85%及以上時應能可靠吸合。6）接觸器的主觸點和輔助觸點的數量應滿足控制系統的要求。

使用類別

繼電器第22頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六交流接觸器按使用類別分為12種，使用類別代號和相應典型用途舉例如下：

使用類別代號典型用途舉例AC-1無感或微感負載、電阻爐AC-2繞線轉子異步電動機的起動、分斷AC-3籠型電動機的起動、運轉中分斷AC-4籠型電動機的起動、反接制動AC-5a控制放電燈的通斷AC-5b控制白熾燈的通斷AC-6a變壓器的通斷第23頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六(二)如何看懂電氣控制線路定義：由各種有觸點的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關等低壓控制電器組成的控制線路。作用：實現對電力拖動系統的啟動、制動、正反向運動和調速等運行性能的控制；實現對拖動系統的保護；滿足生產工藝要求，實現生產加工自動化第24頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六1、電氣控制線路---繼電(器)接觸(器)控制

主電路：由交流接觸器主觸頭，電動機的定子等組成的通過大電流的電路輔助電路：包括控制電路、照明電路、信號電路及保護電路等。輔助電路中通過的電流較小。控制電路：由接觸器和繼電器的線圈、接觸器的輔助觸頭、繼電器和其他控制電器的觸頭以及自動裝置的其他部件組成。第25頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六2、電氣控制線路的繪制應根據簡明易懂的原則，用規定的方法和符號進行繪制。這樣才能清楚地表達生產機械電氣控制系統的結構、原理等設計意圖，也便于電器元件的安裝、調試、使用和維護。1)電氣控制線路的繪制形式①．安裝圖---按電器的實際位置和實際接線，用規定的符號畫出。特點：是屬于同一電器的不同的部件(如交流接觸器的主觸頭，輔助觸頭，線圈)全部按實際位置畫在一起。作用：表示各電氣設備之間實際接線情況，安裝、調試與檢修②．原理圖----根據工作原理繪制第26頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六點動與自鎖混合控制線路安裝接線圖第27頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六特點：是屬于同一電器的不同的部件，依據原理分別畫在相應的電路中(如交流接觸器的主觸頭畫在主電路上，輔助觸頭及線圈畫在控制電路上)。作用：能夠清楚地表明電路的功能，便于分析工作原理。在電氣控制線路的設計、安裝、調試、維護、檢修中都要用到原理圖。第28頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六2)原理圖的若干繪制原則

①表示導線、信號通路、連接線等的圖線可水平或垂直地布置，也可以用斜的交叉線，但應是交叉和折彎最少的線段。②電路或元件應按功能布置，并盡可能地按工作順序排列，對于次序清楚的簡圖，尤其是電路圖和邏輯圖，其布局順序應該是從左到右、從上到下。③為了突出或區分某些電路、功能等，導線符號、信號通路、連接線等可采用粗細不同的線條來表示。第29頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六④元件、器件和設備的可動部分通常應表示在非激勵或不工作的狀態或位置。⑤所用圖形符號應符合GB4728—84、85《電氣圖用圖形符號》的規定。當采用非國標規定的圖形符號時，必須加以說明。⑥同一電器元件的不同部分的線圈和觸點均采用同一文字符號標明。電工設備文字符號應符合GB7159—87《電氣技術中的文字符號規定通則》的規定。第30頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六另外：1、在表達清楚的前提下，盡量減少線條，盡量避免交叉線的出現。兩線交叉連接時需用黑色實心圓點表示，兩線交叉不連接時需用空心圓圈表示。2、原理圖上應標注出各個電氣電路的電壓值、極性或頻率及相數；某些元器件的特性；常用電氣的操作方式和功能。第31頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六3)電氣控制線路的分析方法一、基本控制規律(環節)(一)根據邏輯關系實際的電氣控制線路雖然復雜，但很大一部分都是常開與常閉觸頭的組合。掌握了這些觸頭的組合規律，就可以給分析電路提供一定的方便，這些觸頭的組合規律實際上反映繼電器或接觸器線圈與這些觸頭之間的某種邏輯關系，實現這種關系的控制環節就是一種基本控制環節。第32頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六1．邏輯“與”關系當幾個條件都必須具備，接觸器線圈才得電時，可采用常開按鈕(或觸頭)串聯接法來組成控制線路（如順序控制等）(a)控制線路實例圖（a）顯示出了繼電控制線路中“與”運算的實例，它表示觸點的串聯。若規定觸點接通為“1”，斷開為“0”，線圈通電為“1”，斷電為“0”，則可以寫出KM＝KA1×KA2，只有觸點KA1、KA2均接通，接觸器線圈KM能通電。第33頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六2．邏輯“或”關系當幾個條件中有一個條件滿足控制要求，接觸器線圈就可得電時，可以采用幾個常開按鈕(或觸頭)并聯接法來組成控制線路（如自鎖、多點啟動環節等）（b）控制線路實例（b）顯示出了繼電控制線路中“或”運算的實例，它表示觸點的并聯，可寫成KM＝KA1+KA2，當觸點KA1或KA2接通，或者KA1和KA2都接通時，接觸器線圈都可通電第34頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六３．邏輯“非”關系若當某個條件滿足時，接觸器線圈不得電(失電)，則可采用常閉按鈕(或觸頭)串聯接入該線圈電路中的接法來組成控制線路（如互鎖、制約控制等）（c）控制線路實例c）示出了繼電控制線路中“非”運算的實例，通常稱KA為原變量，為反變量，它們是一個變量的兩種形式，如同一個繼電器的一對常開、常閉觸點，在向各自相補的狀態切換時同步動作。圖（b）中，觸點KA的取值與線圈KM的取值相同，而KM1與繼電器的常閉觸點的取值相同，所以，故實現了非運算。第35頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六(二)根據控制原則根據變化參量進行控制——“根據控制原則”就形成了一些典型的基本控制環節１．行程原則２．時間原則３．速度原則４．電流原則二、電氣控制線路的分析步驟首先要對生產機械的基本結構、運動型式、工藝要求及操作過程等進行全面的了解然后由此出發，明確對其控制線路的要求，在此基礎上去分析控制線路。第36頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六控制線路的分析，應從以下幾方面進行①主電路分析：看生產機械由幾臺電動機拖動，各拖動電動機作何用，負責何種運動，它們的拖動特點是什么，有何要求，各電動機的保護情況如何，等等。②根據對主電路的分析，按“化整為零看電路”的方法找出各“典型的基本控制環節”，然后再進行逐一分析。因為任何復雜的電氣控制線路，基本上都是由若干個“典型的基本控制環節”組成的。第37頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六③分析清楚各“基本控制環節”后，再根據機械、液壓、電氣三者的配合及運動順序的要求，分析其各環節之間的聯鎖關系，即：機械手柄與電器元件的關系；液壓系統與電氣控制的關系；運動機構與電器元件的關系等。④根據生產機械的必要保護功能，分析其相應的保護電路，如，短路保護，過載保護，過流保護，失壓過壓保護，極限保護，誤操作保護等。⑤按照“積零為整看全部”的方法縱觀全電路，進行整體分析。抓住電氣控制的特點，深刻理解并分析各電器元件的作用，以期完全掌握分析的基本方法，養成分析的習慣。第38頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六（三）PLC的內部繼電器和一般繼電器有何不同？第39頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六第40頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六電磁式繼電器第41頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六第42頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六第43頁，共56頁，2023年，2月20日，星期六