電氣控制技術在工業生產中的應用

摘 要：電氣控制技術是以各類電動機為動力的傳動裝置或者系統為控制對象，以各種接觸器、繼電器作為控制手段，以此實現生產過程的精密化及自動化，并配合一定的聯鎖系統實現安全保護的目的。它是一個成熟的控制技術，在許多領域尤其是工業生產中得到了廣泛的應用。

關鍵詞：電氣控制技術；工業生產；應用

前言

電氣控制在日常生活及工業生產中隨處可見其身影，小至家用電氣、大至航空航天等，電氣控制被廣泛的應用，因此，掌握電氣控制技術或者說了解其原理顯得尤為重要。電氣控制主要分為兩大類，一種是傳統的以繼電器、接觸器等為主搭接起來的邏輯電路，另一種是基于PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）的弱電控制強電的系統。

本文通過實際應用案例，主要對傳統電氣控制系統在工業生產中的應用做介紹。

1 傳統電氣控制系統簡介

傳統控制系統為以接觸器、繼電器為主的電氣控制，通過選擇接觸器、繼電器、熱繼電器等各種電氣元件，經過布線、接線與調試，完成傳統的接線邏輯電路，實現不同的控制要求，如電機起動、正反轉、制動等控制功能、機床執行部件的工作循環等，雖然現在社會科技高速發展，但傳統電氣控制技術在工業生產中仍然應用的較為廣泛，如單相交流電動機的控制、CA6140型臥式車床的電氣控制電路等。本文選擇CA6140型臥式車床來分析傳統控制系統在生產中的應用。

2 CA6140型臥式車床的電氣控制電路

3 CA6140型臥式車床的電氣控制電路分析

3.1 主電路分析

由電路圖1，可看出，系統共有三臺電動機，其中M1為主電機，主要實現機床主軸旋轉和給進運動；M2為冷卻泵電動機；M3為溜板快速移動電動機。三臺電機均為三相異步電機，功率在10KW以下，啟動方式為全壓直接啟動，并用交流接觸器控制單向旋轉。

M1電動機由起動按鈕SB1，停止按鈕SB2和接觸器KM1構成電動機單向連續運轉控制電路。主軸的正反轉由摩擦離合器改變傳動來實現。M1電機啟動后，M2電機通過冷卻泵開關SA1控制接觸器KM2進而實現該電機的啟動與停止。由于SA1開關具有定位功能，故不需自鎖。M3電機的啟停由按鈕SB3控制KM3接觸器實現，SB3安裝在溜板箱的快慢給進手柄內，通過他可控制M3的點動。在正常操作時，按照移動方向將手柄扳到相應位置，之后按下SB3按鈕，即可實現預期的移動方向。

三相相電源通過轉換開關QS1引入，FU1和FU2作短路保護。主軸電動機M1由接觸器KM1控制啟動，熱繼電器FR1為主軸電動機 。M1的過載保護。冷卻泵電動機M2由接觸器KM2控制啟動，熱繼電器FR2為它的過載保護。溜板快速移動電機M3由接觸器KM3控制啟動。

3.2 控制電路分析

控制回路的電源由變壓器TC副邊輸出110V電壓提供，采用FU3作短路保護。

3.2.1 M1主軸電動機的控制：（1）啟動：按下啟動按鈕SB1，使接觸器KM1線圈帶電勵磁，觸電閉合，主電路帶電，M1啟動，同時KM1的自觸頭和另一副常開觸頭閉合。（2）停止：按下停止按鈕SB2，主軸電動機M1停車。

3.2.2 M2冷卻泵電動機控制：在正常加工過程中，若由于機床需要冷卻，此時合上開關QS2，在M1運轉的前提下，接觸器KM2線圈得電吸合，觸電閉合，M2電機得電運行。其聯鎖條件為只有當M1運行時，M2才能啟動，并且當M1停止后，M2也自動停機。

3.2.3 M3溜板快速移動的控制：電機M3的啟動由SB3控制，SB3安裝在進給操作手柄的頂端，與繼電器KM3組成控制電路，實現點動功能。操作時，將手柄扳到工藝所需的方向，然后按下按鈕SB3，繼電器KM3線圈得電，觸電吸合使M3電機得電啟動，滑板就會按照預先手柄扳到的方向運行。

3.3 照明、信號燈電路分析

控制變壓器TC的副邊分別輸出24V和6V電壓，作為機床低壓照明燈和信號燈的電源。EL為機床的低壓照明燈，由開關SA控制；HL為電源的信號燈，采用FU4作短路保護。

3.4 電路的保護環節

3.4.1 電路電源開關是帶有開關鎖SA2的斷路器QS。機床接通電源時需用鑰匙開關操作，再合上QS，增加了安全性。需要送電時，先用開關鑰匙插入SA2開關鎖中并右旋，使QS線圈斷電，再扳動斷路器QS將其合上，此時，機床電源送入主電路380V交流電壓，并經控制變壓器輸出110V控制電路、24V安全照明電路、6V信號燈電壓。斷電時，若將開關鎖SA2左旋，則觸頭SA2（03-13）閉合，QS線圈通電，斷路器QS斷開，機床斷電。若出現誤操作，QS將在0.1s內再次自動跳閘。

3.4.2 打開機床控制配電盤壁箱門，自動切除機床電源的保護。SQ2作為安全形成開關安裝在配電盤壁的箱門上，若打開箱門，則SQ2的觸點閉合，使斷路器QS線圈得電，并自動跳閘，斷開機床主電源，以達到安全保護的目的。

3.4.3 安全開關SQ1安裝在機床床頭皮帶罩處，若皮帶罩被打開，則SQ1觸電斷開，同時使接觸器KM1、KM2、KM3線圈失電，進而M1、M2、M3電機全部失電停止運轉，起到保護的作用。

3.4.4 為了滿足不影響正常工作而進行的帶電檢修的需要，可以將SQ2安全開關的傳動桿拉出，直接使SQ2的觸點斷開，雖然QS線圈失電，但QS開關仍可合上，檢修完畢后，將拉桿復位，使系統進入正常工作及保護聯鎖狀態。

3.4.5 電動機M1、M2由FU熱繼電器FR1、FR2實現電動機長期過載保護；斷路器QS實現全電路的過流、欠電壓保護及熱保護；熔斷器FU、FU1至FU6實現各各部分電路的短路保護。

此外，還設有EL機床照明燈和HL信號燈進行刻度照明。

4 控制電路故障分析及電路特點

4.1 電氣控制電路故障分析

CA6140型車床的常見電氣故障往往出現在安全開關SQ1、SQ2上，由于長期使用，可能出現松動移位，致使打開床頭皮帶罩時SQ1（03-1）觸電斷不開或打開配電盤壁箱門時SQ2（03-13）不閉合而失去人身安全保護作用。另一個故障是斷路器QS引起的，當開關鎖SA2失靈時將會失去保護作用。檢驗方式為將SA2左旋，查看斷路器QS是否自動跳開，跳開后沒再合上QS，其應在0.1秒后再次自動跳閘，滿足上述現象則為正常。

4.2 電氣控制電路特點

4.2.1 機床的動力設備為M1、M2、M3三臺異步電機，其單方向旋轉、主軸旋轉方向的改變、進給方向的不同，均由機械傳動關系來實現，安全可靠。

4.2.2 有完善的聯鎖保護功能，如帶鑰匙開關的斷路器、機床床頭皮帶罩處的安全開關SQ1、配電箱門上的安全開關SQ2等，各自組成了聯鎖電路，當聯鎖條件被觸發時，可自動斷電并執行相應動作，達到保護的目的。

5 結束語

繼電器、接觸器所搭接的電氣控制系統至今仍在許多工業領域被廣泛的使用，而且，這也是所有電氣控制理論的基礎。電氣控制技術作為一種成熟的控制手段，在工業領域發揮著重要的作用。

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