第一章-王振臣主编-机床电气控制技术第5版完整课件
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第1章机床电气控制技术绪论
机电电气控制技术
8
③电气无级调速系统
通过直接改变电动机转速来实现机床工作机构转速的无级
调节，具有调速范围宽、可以实现平滑调速、调速精度高
、控制灵活等优点，还可大大简化机床的机械传动机构，
因而广泛应用于机床的主驱动和进给驱动系统中。
电气无级调速系统主要分为直流无级调速系统和交流无级
调速系统两大类。
机电电气控制技术
调速性能要求较 高，速度要精确 控制的机床 普通机床
交流拖动
交流电动机
结构简单、易制造、 造价低、易维护
备注
80年代以后, 高性能交流调速系统的出现，交流拖动的调速
性能大大提高，应用更广泛。
机电电气控制技术
11
主要发展阶段
手动控制 连续的自动控制 加工中心 (MC) 计算机数控(CNC) 继电器—接触器为主的非连续控制 继电器—触发器为主顺序控制
直流拖动和交流拖动特点直流拖动和交流拖动特点机电电气控制技术机电电气控制技术12主要发展阶段主要发展阶段手动控制手动控制继电器继电器接触器为主的非连续控制接触器为主的非连续控制连续的自动控制连续的自动控制继电器继电器触发器为主顺序控制触发器为主顺序控制可编程序控制器可编程序控制器pc一般数控机床一般数控机床加工中心加工中心mc自适应数控自适应数控nc计算机数控计算机数控cnc计算机群控系统计算机群控系统dnc柔性制造系统柔性制造系统fms机电电气控制技术机电电气控制技术1313本书内容选择本书内容选择l低压电气知识低压电气知识l基本电气控制线路基本电气控制线路l机床控制线路分析机床控制线路分析l机床电气控制系统设计机床电气控制系统设计
机电电气控制技术
精密机械技术
计算机控制技术 传感器技术 伺服驱动技术 电力电子技术 现代通讯技术 故障诊断技术等。
8
③电气无级调速系统
通过直接改变电动机转速来实现机床工作机构转速的无级
调节，具有调速范围宽、可以实现平滑调速、调速精度高
、控制灵活等优点，还可大大简化机床的机械传动机构，
因而广泛应用于机床的主驱动和进给驱动系统中。
电气无级调速系统主要分为直流无级调速系统和交流无级
调速系统两大类。
机电电气控制技术
调速性能要求较 高，速度要精确 控制的机床 普通机床
交流拖动
交流电动机
结构简单、易制造、 造价低、易维护
备注
80年代以后, 高性能交流调速系统的出现，交流拖动的调速
性能大大提高，应用更广泛。
机电电气控制技术
11
主要发展阶段
手动控制 连续的自动控制 加工中心 (MC) 计算机数控(CNC) 继电器—接触器为主的非连续控制 继电器—触发器为主顺序控制
直流拖动和交流拖动特点直流拖动和交流拖动特点机电电气控制技术机电电气控制技术12主要发展阶段主要发展阶段手动控制手动控制继电器继电器接触器为主的非连续控制接触器为主的非连续控制连续的自动控制连续的自动控制继电器继电器触发器为主顺序控制触发器为主顺序控制可编程序控制器可编程序控制器pc一般数控机床一般数控机床加工中心加工中心mc自适应数控自适应数控nc计算机数控计算机数控cnc计算机群控系统计算机群控系统dnc柔性制造系统柔性制造系统fms机电电气控制技术机电电气控制技术1313本书内容选择本书内容选择l低压电气知识低压电气知识l基本电气控制线路基本电气控制线路l机床控制线路分析机床控制线路分析l机床电气控制系统设计机床电气控制系统设计
机电电气控制技术
精密机械技术
计算机控制技术 传感器技术 伺服驱动技术 电力电子技术 现代通讯技术 故障诊断技术等。
机床电气控制技术课件
控制电器
+ 执行电器
开按 继接可
关钮 电触编
器器程
行 程 开 关
空 气 开 关
时 间 继 电
热 继 电 器
序 控 制 器
器
电电 机磁
阀
机 械 设 备
各种机床
第六章 低压电器
一、低压电器定义：
在交流额定电压1200V、直流额定1500V级以下的电路中起 通断、保护、控制或调节作用的电器产品。
二、分类：
电动机保护用断路器的选用计算：
电动机保护用断路器可分为两类： 1)断路器只作保护而不负担正常操作。 2)断路器兼作保护和不频繁操作用。 选用原则： (1) Isd = In 式中 Isd ——长延时电流整定值；
IN ——电动机额定电流。
(2)瞬时整定电流Iin 1)保护笼型异步电动机时
2)保护绕线转子异步电动机时
④磁吹灭弧法：电 磁吸力的作用下 迅速拉长电弧使 用于熄灭直流电 弧。
a）、b）机械性拉长电弧 c）双触点灭弧 d）磁吹灭弧 e）纵缝灭弧 f）金属栅片灭弧 g）纵缝陶土灭弧罩 —静触点 2—动触点 3—引弧角
v1—动触点移动速度 v2—电弧在磁场力作用下移动速度
• 三、电磁铁的工作原理
电磁线圈通电时产生磁场，使动、静铁心磁化互 相吸引，当动铁心被吸引向静铁心时，与动铁心相连的 动触点也被拉向静触点，令其闭合接通电路。电磁线圈 断电后，磁场消失，动铁心在复位弹簧作用下，回到原 位，并牵动动、静触点，分断电路。
主触点
弹簧
连杆装置
M 3~
四. 断路器原理 一旦电压严重下降或断电时，衔铁
就被释放而使主触头断开，实现欠 压保护作用。
主触点
弹簧
《机床电气控制》教材--第1、2章
机床电气控制绪论一、机床控制电路你见过图0—1所示钻床、车床、铣床、磨床的加工过程吗?你实际操作过这些机床吗?图0—1钻床、车床、铣床、磨床(照片)让我们以CA6140车床为例，观察一下车削圆柱面的过程吧(图0—2)。
图0—2车床车削圆柱面(照片)首先要在车床上夹好工件，开车使工件旋转，再配合车刀的趋近、移动及退离等一系列有规则的运动，直至最后车削出所要求的圆柱面。
在上述加工过程中，既有主轴带动工件旋转的主运动，又有刀架带动车刀的进给运动，还有车刀趋近、退离等辅助运动。
实际上，各种机床的加工过程，都是机床各种运动的相互联系和共同作用，而这些运动很多都是由电动机来拖动的，机床电气控制主要就是对电动机的控制。
我们把机床控制电路和为机床提供动力的主电路，以及信号电路、照明电路/保护电路等辅助电路，统称为机床电气线路。
需要说明的是，通常所称“机床控制电路”是一种广大的说法，它实际是指整个机床电气线路，而并不是专指其中的控制电路部分。
二、机床电气控制技术的发展机床电气控制最初采用的是手动断续控制方式，通常由一台电动机拖动传动轴，再由传动带分别拖动多台生产机械。
后来采用单电动机或多电动机拖动，使传动机构大为简化，减少了能量损耗，同时控制方式也逐步发展为继电接触器控制方式(图0—3)。
图0—3继电器、接触器示例(照片)继电接触器控制方式的优点是：结构简单、价格低廉、维护方便、抗干扰能力强，因此广泛应用于各类机械设备。
目前，这一控制方式仍是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。
继电接触器控制方式的缺点是：由于是固定接线方式，灵活性差，如果要改变控制程序很不方便；又由于采用的是有触点开关，动作频率低，触点易损坏，可靠性差。
晶闸管的应用，不仅使电动机的调速性能大为改善，而且由于晶闸管控制电路是一种无触点开关电路，这就使系统的控制速度及可靠性都有很大提高。
随着生产过程自动化要求的提高和电子技术的发展，又相继出现了许多新的控制电路和控制方式，例如交流变频调速。
王振臣主编-机床电气控制技术第5版完整课件-第三章1-2
(3)逻辑块操作指令
梯形图符号 助记符
指令
操作数
功能 电路逻辑块之间的串 联 电路逻辑块之间的并 联
AND LOAD _______ 或AND LD OR LOAD 或OR LD _______
无操作 数
AND LD、应用例
块 A B 地址 00001 00002 00003 00004 00005 00006 00007 指令 操作数 LD 00000 OR 00001 LD 00002 AND 00003 OR NOT 00004 AND LD — OUT 01000
(11) 空操作指令
助记符 梯形图符 号 指令 操作数 功能
——
NOP
——
无
空操作指令NOP没有实质性操作，在梯形图中不会出现， 程序中遇到NOP时什么也不执行，程序跳转到下一条指令 继续执行。
(12) 结束指令
梯形图符 号 助记符
指令
END
操作数
——
功能
程序结束
(13) 子程序指令
梯形图符号 助记符 指令 操作数 N：子程序编号 000~049 功能
程序就不执行，这部分程序中的元件状态按下表操作：
指令 OUT、OUT NOT TIM、TIMH CNT、CNTR KEEP DIFU、DIFD
操作 指定的继电器转为OFF 复位 保持当前值 状态保持 不执行
所有其它指令
指令不执行，所有作为操作数写进指 令的IR、AR、LR、HR和SR置为OFF
对于无法应用IL/ILC的多分支回路梯形图，要使用暂 存继电器TR。共有八个暂存继电器，编号为TR0~TR7。
功能 通电延时定时器，设定时间 0~999.9秒（以0.1秒为单位） 通电延时高速定时器，设定时间 0~99.99秒（以0.01秒为单位）
《机床电气控制》课件
元件故障
1
2
3
某数控车床在运行过程中突然停机，检查发现电源故障导致系统断电。经维修后恢复正常。
实例一
某加工中心在加工过程中出现定位不准的现象，检查发现伺服电机存在故障。更换伺服电机后恢复正常。
实例二
某铣床在运行过程中出现异常声响，检查发现传动装置存在机械故障。修复传动装置后恢复正常。
实例三
感谢观看
主要用于控制机床电机的停止，使电机在切断电源后能够迅速地停止运转。
制动控制电路的作用
制动控制电路的组成
制动控制电路的工作原理
制动控制电路的注意事项
主要由电源开关、制动器、减速器等组成，通过这些元件的协同作用，实现对电机制动的控制。
当按下停止按钮时，制动器动作，电机迅速停止运转。
在制动控制电路中，应定期检查制动器的性能和可靠性，确保在需要制动时能够迅速有效地发挥作用。
主要用于调节和控制电机的转速，以满足机床加工过程中对不同转速的需求。
调速控制电路的作用
在调速控制电路中，应确保调速器的参数设置正确，同时应定期对调速器进行检查和维护，确保其性能稳定可靠。
调速控制电路的注意事项
主要由调速器、测速发电机等组成，通过这些元件的配合使用，实现对电机转速的控制。
调速控制电路的组成
实现方法、技巧
总结词
机床电气控制系统的实现可以采用不同的方法，如继电器控制、PLC控制、运动控制卡等。在实现过程中，需要注意抗干扰、稳定运行、安全保护等问题，并掌握一些实用的技巧，如优化电路设计、合理配置资源等。
详细描述
总结词：实例分析
详细描述：通过对实际案例的分析，深入了解机床电气控制系统的设计过程和实现方法。例如，某型数控机床的电气控制系统设计，包括主轴电机控制、进给电机控制、传感器检测等部分，采用PLC编程实现，具有高精度、高效率的特点。通过对该案例的深入分析，可以更好地掌握机床电气控制系统的设计与实现。
1
2
3
某数控车床在运行过程中突然停机，检查发现电源故障导致系统断电。经维修后恢复正常。
实例一
某加工中心在加工过程中出现定位不准的现象，检查发现伺服电机存在故障。更换伺服电机后恢复正常。
实例二
某铣床在运行过程中出现异常声响，检查发现传动装置存在机械故障。修复传动装置后恢复正常。
实例三
感谢观看
主要用于控制机床电机的停止，使电机在切断电源后能够迅速地停止运转。
制动控制电路的作用
制动控制电路的组成
制动控制电路的工作原理
制动控制电路的注意事项
主要由电源开关、制动器、减速器等组成，通过这些元件的协同作用，实现对电机制动的控制。
当按下停止按钮时，制动器动作，电机迅速停止运转。
在制动控制电路中，应定期检查制动器的性能和可靠性，确保在需要制动时能够迅速有效地发挥作用。
主要用于调节和控制电机的转速，以满足机床加工过程中对不同转速的需求。
调速控制电路的作用
在调速控制电路中，应确保调速器的参数设置正确，同时应定期对调速器进行检查和维护，确保其性能稳定可靠。
调速控制电路的注意事项
主要由调速器、测速发电机等组成，通过这些元件的配合使用，实现对电机转速的控制。
调速控制电路的组成
实现方法、技巧
总结词
机床电气控制系统的实现可以采用不同的方法，如继电器控制、PLC控制、运动控制卡等。在实现过程中，需要注意抗干扰、稳定运行、安全保护等问题，并掌握一些实用的技巧，如优化电路设计、合理配置资源等。
详细描述
总结词：实例分析
详细描述：通过对实际案例的分析，深入了解机床电气控制系统的设计过程和实现方法。例如，某型数控机床的电气控制系统设计，包括主轴电机控制、进给电机控制、传感器检测等部分，采用PLC编程实现，具有高精度、高效率的特点。通过对该案例的深入分析，可以更好地掌握机床电气控制系统的设计与实现。
机床电气控制技术ppt课件
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25
2）符号
2. 行程开关 1）结构
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26
微动行程开关
2）符号
滚轮式行程开关
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back
27
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28
第一节 第二节
第三节 路 第四节 第五节 路 第六节
电气控制线路的绘制 基本电气控制线路
异步电动机降压起动控制线
异步电动机制动控制线路 双速异步电动机调速控制线 位置控制电路
由于电场的存在，使触头表面的自由电子大量溢出 而产生电弧。
电弧的存在既烧损触头金属表面，降低电器的寿 命，又延长了电路的分断时间，所以必须迅速消除。
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11
接触器是一种用来频繁地接通和断开(交、直流) 负荷电流的电磁式自动切换电器，主要用于控制电 动机、电焊机、电容器组等设备，具有低压释放的 保护功能，适用于频繁操作和远距离控制。
(2) 优化设计方案、妥善处理机械与电气的关系， 通过技术经济分析，选用性能价格比最佳的电气设 计方案。在满足要求的前提下，设计出简单合理、 技术先进、工作可靠、维修方便的电路。 (3) 正确合理地选用电气元器件，尽可能减少元器 件的品种和规格，降低生产成本。 (4) 设计中贯彻最新的国家标准。
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BACK 50
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51
第一节 电气控制设计的主要内容 第二节 电力拖动方案的确定、电动机的选择 第三节 电气控制方案的确定及控制方式的选择 第四节 电气设计的一般原则 第五节 保护环节 第六节 电气控制系统的一般设计方法
编辑版pppt
52
一、电气控制线路设计的基本要求
(1) 熟悉所设计设备电气线路的总体技术要求及工 作过程，取得电气设计的基本依据，最大限度地满 足生产机械和工艺对电气控制的要求。
王振臣主编-机床电气控制技术第5版完整课件-第三章2
3.4.2 FX2N系列PLC编程元件
1.输入输出继电器
型 号 FX2N16M
X000～ X007 8点
FX2N-32M
FX2N48M
X000～ X027 24点
FX2N64M
X000～ X037 32点
FX2N-80M
FX2N128M
X000～ X077 64点
扩展时
输 入
X000～ X017 16点
MC 主控
公共串联触点的连接
MC N Y,M M除特殊辅助继电器以外
3
MCR 主控复位
公共串联触点的清除
MCR N
2
MC为主控指令，用于公共串联触点的连接， MCR为主控复位指令，即MC的复位指令。编程时， 经常遇到多个线圈同时受一个或—组触点控制。 若在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点， 将多占存储单元。应用主控触点可以解决这一问 题。它在梯形图中与一般的触点垂直。它们是与 母线相连的常开触点，相当于控制一组电路的总 开关。
3.4.3 FX2N系列可编程序控制器的基本指令
FX2N系列PLC有基本指令27条；步进梯形指令2条；应用指令128 种，298条。
(1) LD、LDI、OUT指令 这三条指令与CPM1 A的LD、LD
NOT、OUT相对应，含义及用法相同。 (2) AND、ANI指令 这两条指令与CPM1 A的AND、AND NOT相对应，含义及用法相同。 (3) OR、ORI指令 这两条指令与CPM1 A的OR、OR NOT相
32位增/减双向计数器
图3-17 32位增/减计数器的使用
驱动M8200，则计数器C200为减计数，不驱动时， 则为增计数。根据常数K或数据寄存器D的内容， 设定值可正可负，将连号的数据寄存器内容视为
1.输入输出继电器
型 号 FX2N16M
X000～ X007 8点
FX2N-32M
FX2N48M
X000～ X027 24点
FX2N64M
X000～ X037 32点
FX2N-80M
FX2N128M
X000～ X077 64点
扩展时
输 入
X000～ X017 16点
MC 主控
公共串联触点的连接
MC N Y,M M除特殊辅助继电器以外
3
MCR 主控复位
公共串联触点的清除
MCR N
2
MC为主控指令，用于公共串联触点的连接， MCR为主控复位指令，即MC的复位指令。编程时， 经常遇到多个线圈同时受一个或—组触点控制。 若在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点， 将多占存储单元。应用主控触点可以解决这一问 题。它在梯形图中与一般的触点垂直。它们是与 母线相连的常开触点，相当于控制一组电路的总 开关。
3.4.3 FX2N系列可编程序控制器的基本指令
FX2N系列PLC有基本指令27条；步进梯形指令2条；应用指令128 种，298条。
(1) LD、LDI、OUT指令 这三条指令与CPM1 A的LD、LD
NOT、OUT相对应，含义及用法相同。 (2) AND、ANI指令 这两条指令与CPM1 A的AND、AND NOT相对应，含义及用法相同。 (3) OR、ORI指令 这两条指令与CPM1 A的OR、OR NOT相
32位增/减双向计数器
图3-17 32位增/减计数器的使用
驱动M8200，则计数器C200为减计数，不驱动时， 则为增计数。根据常数K或数据寄存器D的内容， 设定值可正可负，将连号的数据寄存器内容视为
数控机床电气控制PPT课件( 96页)
在一定时间动作。
4．速度继电器
速度继电器又称为反接制动继电器。它主要 用于笼型异步电动机的反接制动控制电路中，当 反接制动的转速下降到接近零时能自动地及时切 断电源。
速度继电器的图形符号和文字符号如图所示。
机床上常用的速度继电器有JY1型和JFZ0型 两种。
六、控制变压器
变压器是一种将某一数值的交流电压变换成 频率相同但数值不同的交流电压的静止电器。
接近开关(无触点式限位开关) 有一对常开、 常闭触头。它不仅能代替有触头限位开关来完 成行程控制和限位保护，还可以用于高频记数、 测速、液面控制、零件尺寸检测、加工程序的 自动衔接等场合。
接近开关图形与文字符号如图所示。
其主要系列型号有LJ2、LJ6、LXJ6、XJ18 和 3SG、LXT3等。
2．组合开关
在机床电气控制中主要用作电源开 关，不带负载接通或断开电源，供转 换之用；也可以直接控制5kW以下的 异步电动机的起动、停止等，组合开 关不适于频繁操作的场所使用。
开关的额定电流一般取电动机额 定电流的1.5～2.5倍。分别装在多层绝 缘件内的动静触片组成，动触片装在 带有手柄的轴上，手柄沿任一方向每 转动一定角度，触片便轮流接通或分 断。
4）元器件和设备的可动部分在图中通常均以自 然状态画出。所谓自然状态是指各种电器在没有 通电和外力作用时的状态。对于接触器、电磁式 继电器等是指其线圈未加电压，而对于按钮、限 位开关等，则是指其尚未被压合。
主要用于接通和切断长期工作设备的电源 及不经常起动及制动、容量小于7.5kW的异步 电动机。
刀开关分单极、双极和三极。刀开关在电 气原理图中的图形及文字符号如图所示。
刀开关选择：
（1）其额定电流要大于电动机额定电流的三倍。 （2）根据电源种类、电压等级、所需级数及使 用场合。
4．速度继电器
速度继电器又称为反接制动继电器。它主要 用于笼型异步电动机的反接制动控制电路中，当 反接制动的转速下降到接近零时能自动地及时切 断电源。
速度继电器的图形符号和文字符号如图所示。
机床上常用的速度继电器有JY1型和JFZ0型 两种。
六、控制变压器
变压器是一种将某一数值的交流电压变换成 频率相同但数值不同的交流电压的静止电器。
接近开关(无触点式限位开关) 有一对常开、 常闭触头。它不仅能代替有触头限位开关来完 成行程控制和限位保护，还可以用于高频记数、 测速、液面控制、零件尺寸检测、加工程序的 自动衔接等场合。
接近开关图形与文字符号如图所示。
其主要系列型号有LJ2、LJ6、LXJ6、XJ18 和 3SG、LXT3等。
2．组合开关
在机床电气控制中主要用作电源开 关，不带负载接通或断开电源，供转 换之用；也可以直接控制5kW以下的 异步电动机的起动、停止等，组合开 关不适于频繁操作的场所使用。
开关的额定电流一般取电动机额 定电流的1.5～2.5倍。分别装在多层绝 缘件内的动静触片组成，动触片装在 带有手柄的轴上，手柄沿任一方向每 转动一定角度，触片便轮流接通或分 断。
4）元器件和设备的可动部分在图中通常均以自 然状态画出。所谓自然状态是指各种电器在没有 通电和外力作用时的状态。对于接触器、电磁式 继电器等是指其线圈未加电压，而对于按钮、限 位开关等，则是指其尚未被压合。
主要用于接通和切断长期工作设备的电源 及不经常起动及制动、容量小于7.5kW的异步 电动机。
刀开关分单极、双极和三极。刀开关在电 气原理图中的图形及文字符号如图所示。
刀开关选择：
（1）其额定电流要大于电动机额定电流的三倍。 （2）根据电源种类、电压等级、所需级数及使 用场合。
王振臣主编-机床电气控制技术第5版完整课件-第五章
共七十八页
由（5-1）式可知，直流电动机(dòngjī)的调速方法有三种：
1. 改变(gǎibiàn)电枢回路电阻R
对于要求大范围无级调速的系统来说 ，改变电枢回路总电阻的方案难以实现
2. 改变(gǎibiàn)励磁磁通Ф
改变电动机磁通Ф的方案虽然可以平滑调速，
但调速范围不可能很大
3. 改变电枢外加电压U
生产机械要求电动机所提供的最高转速与最低转速之比称为(chēnɡ wéi)调速系统的调速
范围。常用字母D来表示。
D nmax nmin
（5-2）
这里 nmax、nmin 通常指电动机带上额定负载时的转速值。
2.静差率
系统转速的变化主要由负载变化引起，反映负载变化对转速影响的一个指标
被定义为静差率。其定义为：调速系统在额定负载下的转速降落与理想空载转速
图5-5 采用比例放大器的转速负反馈闭环调速系统
共七十八页
我们(wǒ men)知道测速发电机的电枢电动势Etg为：
Etg Ketgtgn
（5-6）
其中：
Ketg ——由测速机结构决定的常数
tg ——测速发电机励磁磁通量
n ——测速发电机转速，即电动机转速
由于Ketg、tg是不变的常量，测速机与电动机同轴联接是同一个转速 n，所
领域占有绝对的统治地位。此外，直流调速技术方面的理论相对成熟，其研究方法和许多 基本结论很容易在其它调速领域内推广，所以直流调速一直是研究调速技术的主流。
由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制角度来看，它又是交流拖动 控制系统的基础。因此(yīncǐ)，为了保持由浅入深的教学顺序，本章将对直流调速的基本理论做较 详细的介绍。
共七十八页
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过电流继电器
表1-4 电磁式控制继电器的整定参数
电流种类
可调参数
调整范围
直流 交流
动作电压 动作电压
吸合电压 30～50%Ue 释放电压 7～20%Ue 105~120%Ue
直流
交流 直流
动作电流 动作电流
吸合电流 30～65%Ie 释放电流 10～20%Ie 110～350%Ie 70～300%Ie
电磁机构：将电磁能转换 成机械能，产生电磁吸力 带动触点动作.
电磁接触器结构示意图
灭弧罩 主触点
常闭辅 助触点
常开辅 助触点 弹簧
动铁心 线圈 静铁心
接触器根据电磁原理工作：
当电磁线圈通电后，线圈电 流产生磁场，使静铁心产生电磁 吸力吸引衔铁，并带动触点动作， 使常闭触点断开，常开触点闭合， 两者是联动的。当线圈断电时， 电磁力消失，衔铁在释放弹簧的 作用下释放，使触点复原，即常 开触点断开，常闭触点闭合。
掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术必需的基础
电器元件的分类：
按工作电压等级分类：
▪ 高压电器： AC1200V、DC1500V及以上电路中的电 ▪ 低压电器： 器AC。1200V、DC1500V以下电路中的电器。 ➢按动作原理分类： ▪ 手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器。 ▪ 自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。 ➢按用途分类 ：（表1-1、表1-2） ▪ 控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。 ▪ 配电电器：用于电能的输送和分配的电器。 ▪ 主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。 ▪ 保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。 ▪ 执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器。
根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器 线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。
原理
过电流继电器： 当电路发生短路及过流时立即将电路切断
● 线圈电流 整定电流时 继电器不动作
● 线圈电流 整定电流时 继电器才动作 ● 动作电流整定范围： 交流为(110％～350％) I N
欠电流继电器： 当电路电流过低时立即将电路切断
时间继电器 热继电器 速度继电器
➢ 继电器综述
作用：用于控制与保护电路中，作信号转换用的电器。 特点：继电器主要用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。
结构：具有输入电路（感应元件）和输出电路（执行元件）
原理：当感应元件中的输入量变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接
通和断开控制回路。 如电流、电压、温度、压力等
普通高等教育“十一五” 国家级规划教材
机床电气控制技术
第5版
多媒体课件
燕山大学 王振臣 制做
机械工业出版社
绪论
0.1 机床电气控制的发展概况
1.机床电力拖动系统的发展 成组拖动 多电动机拖动 交流电动机拖动 直流电动机拖动
2.机床电气控制系统的发展 在控制方法上：手动操纵发展到自动控制 在控制功能上：从单一功能发展到多功能 在操作上：从紧张、繁重发展到轻巧自如
~ 电源
常开
线圈
弹簧
常闭
动作过程 线圈通电
铁芯
衔铁
M
3~ 电机
辅助触点 主触点
衔铁被吸合
主触点闭合
电机接通 电源
3.图形符号及文字标注
常用接触器图片
图形符号及文字标注
线圈
KM
常开主触点
KM
常开辅助触点
KM
常闭辅助触点
KM
KM KM
KM KM
1.1.3控制继电器
➢ 继电器综述
➢ 常用继电器
电流继电器 电压继电器 中间继电器 固态继电器
表1-1 低表压1-1电低器压还电器可按按使使用场用合场分合类表分类
类别 一般用途
特点及适用场合 正常条件下工作
化工用电器
防腐蚀，适用于有腐蚀性气体和粉尘的场合
矿用电器
防爆，适用于含煤尘、甲烷等爆炸性气体环境
船用电器
耐颠簸，振动和冲击，耐潮湿、抗盐雾和霉菌侵蚀
航空用电器
耐冲击、振动，可在任何位置上工作
远距离频繁起动或停止交、直流电动机以及接通和分断正常 工作的主电路和控制电路
主要用于控制系统中控制其它电器或作主电路的保护之用
用来闭合和分断控制电路以发布命令
转换主回路或励磁回路的接法，以达到电动机的起动、换向 和调速目的
用作线路过载、短路、漏电或欠压保护，也可用作不频繁接 通和分断电路
用作线路和设备的短路和严重过载保护 主要用作电气隔离，也能接通分断额定电流
位移 检测装置
图0-2 数控机床工作示意图
第一章 机床常用电器与控制线路的基本环节
前言
电器及电气控制伴随着电能的发现与应用已经走 过了几百年的历史长河。本章从应用的角度首先介绍 了几种常用的低压控制类电器，对其结构、动作原理 以及它们在电气控制线路中的应用做一简单说明。图 1-0中给出了某些电器的图片。
2.时间继电器：
继电器感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使 执行部分动作的继电器。
类型：通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电） 延时 触点：常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、 常闭延时闭合
空气阻尼式： ● 包括电磁机构、工作触点及气室三部分，靠空气阻尼作
用实现延时。 ● 延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命
I > KI KI
I< KI KI
过电流继电器
欠电流继电器
主要技术指标：
➢ 动作电流Ｉq ：使电流继电器开始动作所需的电流值； ➢ 返回电流Ｉf ：电流继电器动作后返回原状态时的电流值； ➢ 返回系数Ｋf ：返回值与动作值之比，Ｋf＝Ｉf /Ｉq 。
电压继电器：
根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器 线圈并联在电路中，匝数多，导线细
牵引电器
热带电器（使用环境温 度40～50℃）
高原电器
工作环境温度较高，耐振动和冲击，通常用于电力 机车
湿热带型：能工作在相对湿度为95%，且有凝露、烟 雾和霉菌场合 干热带型：能防沙尘
适用于海拔高度1000～4000m的高原地区
分类
名称
表1-2 低压电器产品按作用分类
主要品种
用途
接触器
交流接触器 直流接触器
继电器特性及其重要参数：
x2 继电器吸合值 x1 继电器释放值
➢返回系数：k x1 x2
y
释放弹簧的松紧程度
铁心与衔铁间非磁性垫片的厚 薄
吸合时间： 线圈接受电信号到衔 铁完全吸台所需的时
间
x1
x2 x
继电特性曲线
释放时间： 线圈失电到衔铁完全 释放所需的时间
1．电磁式控制继电器
电流继电器
电压继电器
电流继电器
中间继电器
控制继电器
时间继电器 热继电器
控
压力继电器
制
速度继电器
电
固态继电器
器
按钮
限位开关
主令电器
微动开关 万能转换开关
接近开关
光电开关
控制器
凸轮控制器 平面控制器
断路器
塑料外壳断路器 框架式断路器
配 电 电 器
熔断器
有填料熔断器 无填料熔断器 半封闭插入式熔断器
刀形开关 负荷开关
➢过电压继电器：动作电压整定范围为(105％～120％)Un ➢欠电压继电器：吸合电压调整范围为(30％～50％)Un
释放电压调整范围为(7％～20％)Un
结构原理：与电流继电器类似
U< KU KU KU
欠电压继电器
U> KU KU KU
过电压继电器
中间继电器：
➢本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。 ➢触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。 ➢小容量的接触器：
长。 ● 延时时间有0.4～180s和0.4～60s两种规格。
电动式： ● 包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执
行机构。 ● 延时时间长，可达数十小时，延时精度高。 ● 结构复杂，体积较大。
电子式： ● 数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器及
执行机构。 ● 延时时间长、调节方便、精度高、应用广。 ● 可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电器。
0.2 机床电力拖动自动控制的基本概念
1 2
控制
机械
装置
变速装置
5
3
电动机
6 4
图0- 1 卧式车床加工示意图
1 —主轴 2 —工件 3 —刀架 4 —床鞍 5 —车刀 6 —丝杠
机床组成的三个基本部分 工作机构 传动机构 原动机
电力拖动系统
数
控
伺服
装
放大器
置
伺服 电动机
工作台
齿轮副
反馈脉冲
直流拖动系统 交流拖动系统 电力拖动部分 电气控制部分
电器元件本身朝着新的领域扩展 有些电器元件有其特殊性
电器元件性能提高 新型电器元件产生 机、电、仪一体化电器元件实现 电器元件应用范围扩展
以继电器、接触器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位
可编程序控制器（PLC）是计算机技术与继电器、接触器控制技术 相结合的产物，其输入、输出与低压电器密切相关。
电磁接触器结构示意图
灭弧罩 主触点
常闭辅 助触点
常开辅 助触点 弹簧
动铁心 线圈 静铁心
接触器主要技术参数：
➢线圈电压 ➢主触点额定电流、额定电压 ➢辅助触点额定电流、对数 ➢接触器极数 ➢接触器机械寿命、电寿命
接触器分类及特点：
２．接触器的分类
➢交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断 交流主电路。 ● 交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁 心发热。 ● 铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。 ● 线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。 ● 铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通 使衔铁产生强烈振动和噪声。 ● 灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。
表1-4 电磁式控制继电器的整定参数
电流种类
可调参数
调整范围
直流 交流
动作电压 动作电压
吸合电压 30～50%Ue 释放电压 7～20%Ue 105~120%Ue
直流
交流 直流
动作电流 动作电流
吸合电流 30～65%Ie 释放电流 10～20%Ie 110～350%Ie 70～300%Ie
电磁机构：将电磁能转换 成机械能，产生电磁吸力 带动触点动作.
电磁接触器结构示意图
灭弧罩 主触点
常闭辅 助触点
常开辅 助触点 弹簧
动铁心 线圈 静铁心
接触器根据电磁原理工作：
当电磁线圈通电后，线圈电 流产生磁场，使静铁心产生电磁 吸力吸引衔铁，并带动触点动作， 使常闭触点断开，常开触点闭合， 两者是联动的。当线圈断电时， 电磁力消失，衔铁在释放弹簧的 作用下释放，使触点复原，即常 开触点断开，常闭触点闭合。
掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术必需的基础
电器元件的分类：
按工作电压等级分类：
▪ 高压电器： AC1200V、DC1500V及以上电路中的电 ▪ 低压电器： 器AC。1200V、DC1500V以下电路中的电器。 ➢按动作原理分类： ▪ 手动电器：通过人的操作发出动作指令的电器。 ▪ 自动电器：产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。 ➢按用途分类 ：（表1-1、表1-2） ▪ 控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。 ▪ 配电电器：用于电能的输送和分配的电器。 ▪ 主令电器：用于自动控制系统中发送动作指令的电器。 ▪ 保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。 ▪ 执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器。
根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器 线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。
原理
过电流继电器： 当电路发生短路及过流时立即将电路切断
● 线圈电流 整定电流时 继电器不动作
● 线圈电流 整定电流时 继电器才动作 ● 动作电流整定范围： 交流为(110％～350％) I N
欠电流继电器： 当电路电流过低时立即将电路切断
时间继电器 热继电器 速度继电器
➢ 继电器综述
作用：用于控制与保护电路中，作信号转换用的电器。 特点：继电器主要用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。
结构：具有输入电路（感应元件）和输出电路（执行元件）
原理：当感应元件中的输入量变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接
通和断开控制回路。 如电流、电压、温度、压力等
普通高等教育“十一五” 国家级规划教材
机床电气控制技术
第5版
多媒体课件
燕山大学 王振臣 制做
机械工业出版社
绪论
0.1 机床电气控制的发展概况
1.机床电力拖动系统的发展 成组拖动 多电动机拖动 交流电动机拖动 直流电动机拖动
2.机床电气控制系统的发展 在控制方法上：手动操纵发展到自动控制 在控制功能上：从单一功能发展到多功能 在操作上：从紧张、繁重发展到轻巧自如
~ 电源
常开
线圈
弹簧
常闭
动作过程 线圈通电
铁芯
衔铁
M
3~ 电机
辅助触点 主触点
衔铁被吸合
主触点闭合
电机接通 电源
3.图形符号及文字标注
常用接触器图片
图形符号及文字标注
线圈
KM
常开主触点
KM
常开辅助触点
KM
常闭辅助触点
KM
KM KM
KM KM
1.1.3控制继电器
➢ 继电器综述
➢ 常用继电器
电流继电器 电压继电器 中间继电器 固态继电器
表1-1 低表压1-1电低器压还电器可按按使使用场用合场分合类表分类
类别 一般用途
特点及适用场合 正常条件下工作
化工用电器
防腐蚀，适用于有腐蚀性气体和粉尘的场合
矿用电器
防爆，适用于含煤尘、甲烷等爆炸性气体环境
船用电器
耐颠簸，振动和冲击，耐潮湿、抗盐雾和霉菌侵蚀
航空用电器
耐冲击、振动，可在任何位置上工作
远距离频繁起动或停止交、直流电动机以及接通和分断正常 工作的主电路和控制电路
主要用于控制系统中控制其它电器或作主电路的保护之用
用来闭合和分断控制电路以发布命令
转换主回路或励磁回路的接法，以达到电动机的起动、换向 和调速目的
用作线路过载、短路、漏电或欠压保护，也可用作不频繁接 通和分断电路
用作线路和设备的短路和严重过载保护 主要用作电气隔离，也能接通分断额定电流
位移 检测装置
图0-2 数控机床工作示意图
第一章 机床常用电器与控制线路的基本环节
前言
电器及电气控制伴随着电能的发现与应用已经走 过了几百年的历史长河。本章从应用的角度首先介绍 了几种常用的低压控制类电器，对其结构、动作原理 以及它们在电气控制线路中的应用做一简单说明。图 1-0中给出了某些电器的图片。
2.时间继电器：
继电器感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使 执行部分动作的继电器。
类型：通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电） 延时 触点：常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、 常闭延时闭合
空气阻尼式： ● 包括电磁机构、工作触点及气室三部分，靠空气阻尼作
用实现延时。 ● 延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命
I > KI KI
I< KI KI
过电流继电器
欠电流继电器
主要技术指标：
➢ 动作电流Ｉq ：使电流继电器开始动作所需的电流值； ➢ 返回电流Ｉf ：电流继电器动作后返回原状态时的电流值； ➢ 返回系数Ｋf ：返回值与动作值之比，Ｋf＝Ｉf /Ｉq 。
电压继电器：
根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器 线圈并联在电路中，匝数多，导线细
牵引电器
热带电器（使用环境温 度40～50℃）
高原电器
工作环境温度较高，耐振动和冲击，通常用于电力 机车
湿热带型：能工作在相对湿度为95%，且有凝露、烟 雾和霉菌场合 干热带型：能防沙尘
适用于海拔高度1000～4000m的高原地区
分类
名称
表1-2 低压电器产品按作用分类
主要品种
用途
接触器
交流接触器 直流接触器
继电器特性及其重要参数：
x2 继电器吸合值 x1 继电器释放值
➢返回系数：k x1 x2
y
释放弹簧的松紧程度
铁心与衔铁间非磁性垫片的厚 薄
吸合时间： 线圈接受电信号到衔 铁完全吸台所需的时
间
x1
x2 x
继电特性曲线
释放时间： 线圈失电到衔铁完全 释放所需的时间
1．电磁式控制继电器
电流继电器
电压继电器
电流继电器
中间继电器
控制继电器
时间继电器 热继电器
控
压力继电器
制
速度继电器
电
固态继电器
器
按钮
限位开关
主令电器
微动开关 万能转换开关
接近开关
光电开关
控制器
凸轮控制器 平面控制器
断路器
塑料外壳断路器 框架式断路器
配 电 电 器
熔断器
有填料熔断器 无填料熔断器 半封闭插入式熔断器
刀形开关 负荷开关
➢过电压继电器：动作电压整定范围为(105％～120％)Un ➢欠电压继电器：吸合电压调整范围为(30％～50％)Un
释放电压调整范围为(7％～20％)Un
结构原理：与电流继电器类似
U< KU KU KU
欠电压继电器
U> KU KU KU
过电压继电器
中间继电器：
➢本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。 ➢触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。 ➢小容量的接触器：
长。 ● 延时时间有0.4～180s和0.4～60s两种规格。
电动式： ● 包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执
行机构。 ● 延时时间长，可达数十小时，延时精度高。 ● 结构复杂，体积较大。
电子式： ● 数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器及
执行机构。 ● 延时时间长、调节方便、精度高、应用广。 ● 可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电器。
0.2 机床电力拖动自动控制的基本概念
1 2
控制
机械
装置
变速装置
5
3
电动机
6 4
图0- 1 卧式车床加工示意图
1 —主轴 2 —工件 3 —刀架 4 —床鞍 5 —车刀 6 —丝杠
机床组成的三个基本部分 工作机构 传动机构 原动机
电力拖动系统
数
控
伺服
装
放大器
置
伺服 电动机
工作台
齿轮副
反馈脉冲
直流拖动系统 交流拖动系统 电力拖动部分 电气控制部分
电器元件本身朝着新的领域扩展 有些电器元件有其特殊性
电器元件性能提高 新型电器元件产生 机、电、仪一体化电器元件实现 电器元件应用范围扩展
以继电器、接触器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位
可编程序控制器（PLC）是计算机技术与继电器、接触器控制技术 相结合的产物，其输入、输出与低压电器密切相关。
电磁接触器结构示意图
灭弧罩 主触点
常闭辅 助触点
常开辅 助触点 弹簧
动铁心 线圈 静铁心
接触器主要技术参数：
➢线圈电压 ➢主触点额定电流、额定电压 ➢辅助触点额定电流、对数 ➢接触器极数 ➢接触器机械寿命、电寿命
接触器分类及特点：
２．接触器的分类
➢交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断 交流主电路。 ● 交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁 心发热。 ● 铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。 ● 线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。 ● 铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通 使衔铁产生强烈振动和噪声。 ● 灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。