电气控制技术在工业生产中的应用

电气控制技术在工业生产中的应用

电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置或者系统为控制对象，以各种接触器、继电器作为控制手段，以此实现生产过程的精密化及自动化，并配合一定的联锁系统实现安全保护的目的。它是一个成熟的控制技术，在许多领域尤其是工业生产中得到了广泛的应用。

标签：电气控制技术；工业生产；应用

前言

电气控制在日常生活及工业生产中随处可见其身影，小至家用电气、大至航空航天等，电气控制被广泛的应用，因此，掌握电气控制技术或者说了解其原理显得尤为重要。电气控制主要分为两大类，一种是传统的以继电器、接触器等为主搭接起来的逻辑电路，另一种是基于PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）的弱电控制强电的系统。

本文通过实际应用案例，主要对传统电气控制系统在工业生产中的应用做介绍。

1 传统电气控制系统简介

传统控制系统为以接触器、继电器为主的电气控制，通过选择接触器、继电器、热继电器等各种电气元件，经过布线、接线与调试，完成传统的接线逻辑电路，实现不同的控制要求，如电机起动、正反转、制动等控制功能、机床执行部件的工作循环等，虽然现在社会科技高速发展，但传统电气控制技术在工业生产中仍然应用的较为广泛，如单相交流电动机的控制、CA6140型卧式车床的电气控制电路等。本文选择CA6140型卧式车床来分析传统控制系统在生产中的应用。

2 CA6140型卧式车床的电气控制电路

3 CA6140型卧式车床的电气控制电路分析

3.1 主电路分析

由电路图1，可看出，系统共有三台电动机，其中M1为主电机，主要实现机床主轴旋转和给进运动；M2为冷却泵电动机；M3为溜板快速移动电动机。三台电机均为三相异步电机，功率在10KW以下，启动方式为全压直接启动，并用交流接触器控制单向旋转。

M1电动机由起动按钮SB1，停止按钮SB2和接触器KM1构成电动机单向连续运转控制电路。主轴的正反转由摩擦离合器改变传动来实现。M1电机启动

后，M2电机通过冷却泵开关SA1控制接触器KM2进而实现该电机的启动与停止。由于SA1开关具有定位功能，故不需自锁。M3电机的启停由按钮SB3控制KM3接触器实现，SB3安装在溜板箱的快慢给进手柄内，通过他可控制M3的点动。在正常操作时，按照移动方向将手柄扳到相应位置，之后按下SB3按钮，即可实现预期的移动方向。

三相相电源通过转换开关QS1引入，FU1和FU2作短路保护。主轴电动机M1由接触器KM1控制启动，热继电器FR1为主轴电动机。M1的过载保护。冷却泵电动机M2由接触器KM2控制启动，热继电器FR2为它的过载保护。溜板快速移动电机M3由接触器KM3控制启动。

3.2 控制电路分析

控制回路的电源由变压器TC副边输出110V电压提供，采用FU3作短路保护。

3.2.1 M1主轴电动机的控制：（1）启动：按下启动按钮SB1，使接触器KM1线圈带电励磁，触电闭合，主电路带电，M1启动，同时KM1的自触头和另一副常开触头闭合。（2）停止：按下停止按钮SB2，主轴电动机M1停车。

3.2.2 M2冷却泵电动机控制：在正常加工过程中，若由于机床需要冷却，此时合上开关QS2，在M1运转的前提下，接触器KM2线圈得电吸合，触电闭合，M2电机得电运行。其联锁条件为只有当M1运行时，M2才能启动，并且当M1停止后，M2也自动停机。

3.2.3 M3溜板快速移动的控制：电机M3的启动由SB3控制，SB3安装在进给操作手柄的顶端，与继电器KM3组成控制电路，实现点动功能。操作时，将手柄扳到工艺所需的方向，然后按下按钮SB3，继电器KM3线圈得电，触电吸合使M3电机得电启动，滑板就会按照预先手柄扳到的方向运行。

3.3 照明、信号灯电路分析

控制变压器TC的副边分别输出24V和6V电压，作为机床低压照明灯和信号灯的电源。EL为机床的低压照明灯，由开关SA控制；HL为电源的信号灯，采用FU4作短路保护。

3.4 电路的保护环节

3.4.1 电路电源开关是带有开关锁SA2的断路器QS。機床接通电源时需用钥匙开关操作，再合上QS，增加了安全性。需要送电时，先用开关钥匙插入SA2开关锁中并右旋，使QS线圈断电，再扳动断路器QS将其合上，此时，机床电源送入主电路380V交流电压，并经控制变压器输出110V控制电路、24V安全照明电路、6V信号灯电压。断电时，若将开关锁SA2左旋，则触头SA2（03-13）闭合，QS线圈通电，断路器QS断开，机床断电。若出现误操作，QS将在0.1s

内再次自动跳闸。

3.4.2 打开机床控制配电盘壁箱门，自动切除机床电源的保护。SQ2作为安全形成开关安装在配电盘壁的箱门上，若打开箱门，则SQ2的触点闭合，使断路器QS线圈得电，并自动跳闸，断开机床主电源，以达到安全保护的目的。

3.4.3 安全开关SQ1安装在机床床头皮带罩处，若皮带罩被打开，则SQ1触电断开，同时使接触器KM1、KM2、KM3线圈失电，进而M1、M2、M3电机全部失电停止运转，起到保护的作用。

3.4.4 为了满足不影响正常工作而进行的带电检修的需要，可以将SQ2安全开关的传动杆拉出，直接使SQ2的触点断开，虽然QS线圈失电，但QS开关仍可合上，检修完毕后，将拉杆复位，使系统进入正常工作及保护联锁状态。

3.4.5 电动机M1、M2由FU热继电器FR1、FR2实现电动机长期过载保护；断路器QS实现全电路的过流、欠电压保护及热保护；熔断器FU、FU1至FU6实现各各部分电路的短路保护。

此外，还设有EL机床照明灯和HL信号灯进行刻度照明。

4 控制电路故障分析及电路特点

4.1 电气控制电路故障分析

CA6140型车床的常见电气故障往往出现在安全开关SQ1、SQ2上，由于长期使用，可能出现松动移位，致使打开床头皮带罩时SQ1（03-1）触电断不开或打开配电盘壁箱门时SQ2（03-13）不闭合而失去人身安全保护作用。另一个故障是断路器QS引起的，当开关锁SA2失灵时将会失去保护作用。检验方式为将SA2左旋，查看断路器QS是否自动跳开，跳开后没再合上QS，其应在0.1秒后再次自动跳闸，满足上述现象则为正常。

4.2 电气控制电路特点

4.2.1 机床的动力设备为M1、M2、M3三台异步电机，其单方向旋转、主轴旋转方向的改变、进给方向的不同，均由机械传动关系来实现，安全可靠。

4.2.2 有完善的联锁保护功能，如带钥匙开关的断路器、机床床头皮带罩处的安全开关SQ1、配电箱门上的安全开关SQ2等，各自组成了联锁电路，当联锁条件被触发时，可自动断电并执行相应动作，达到保护的目的。

5 结束语

继电器、接触器所搭接的电气控制系统至今仍在许多工业领域被广泛的使用，而且，这也是所有电气控制理论的基础。电气控制技术作为一种成熟的控制