[工学]第三章 电气控制系统分析
第三章 典型机械设备电气控制系统分析28页
松开点动按钮SB2→KM1线圈断电， 点动停止。
②、正反转控制（SB3、SB4）。
按动正转SB3→ KT线圈通电延时、 KM3线圈通电→主回路R被旁路→KA 线圈通电→ KM1线圈通电自锁→M1正 向起动。
启动完毕，KT延时时间到→PA投 入检测运行电流。
③、反接制动（正转时n>0触点闭合）
按动停车按钮SB1→KM1、KT、 KM3、KA线圈断电，松开SB1→KM2 线圈通电→M1串R反接→n<100r/min时 →KM2线圈断电，切除反接电源，M1 停止转动。
②上刀制动：转换开关SA2常开触点闭合，电磁离 合器电磁铁YB线圈通电，实现上刀制动。
③主轴变速冲动：主轴电动机（M2）在转动过程 中，拉出主轴变速手柄时，位置开关SQ5动作， KM1或KM2线圈断电、主轴电动机（M2）停止 转动，主轴变速手柄在复位过程中，压下SQ5、 KM1或KM2线圈通电，M2作瞬时正或反向变速 冲动。反复推拉变速手柄，直至手柄放回原位， 齿轮啮合为止。
。
Date: 2019/12/28
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CH3 典型机械设备电气控制系统分析
2、其他控制电路原理
M2（冷却泵）：
SB5、SB6及KM4 构成起停控制电路：
M3（快移）：
刀架操纵手柄控制 刀架拖板的工步移动 和快速移动。
按动操作手柄点动 按钮，压下位置开关 SQ→KM5线圈通电→ 电动机M3点动。
C650车床：最大回转直径1020mm，最大的工件长度3000mm。 主轴电动机：用于主轴正反向运动和刀具的工步进给运动，通过 手柄操纵机械变速箱改变主轴和进给的转速。 要求：
①因转动惯量过大，主轴采用电气停车制动。 ②快移电动机实现刀架拖板快速移动，以减少辅助工时。 驱动电机电气控制要求： 主轴电动机（30KW）：①正、反转②电气反接制动③正向点动。 快移电动机（2.2KW）：点动控制。 冷却泵电动机（0.125KW）：起停控制。 （提供冷却液）。
电气控制系统讲述课件
02
冰箱控制系统
采用微处理器控制温度、湿度传感器，实现冷冻、冷藏功能，同时具备
故障诊断、除霜等功能。
03
洗衣机控制系统
由微处理器控制水位、洗涤时间、洗涤方式等参数，实现洗涤、漂洗、
脱水等功能。
工控设备控制系统案例
1 2 3
数控机床控制系统 采用计算机数控系统，实现加工过程的自动化控 制，包括加工尺寸、形状、速度等参数。
网络化发展
工业互联网
通过工业互联网技术实现设备之间的互联互通， 提高生产效率和管理水平。
远程监控与维护
通过无线网络技术对设备进行远程监控和维护， 提高设备的可靠性和安全性。
网络安全
加强网络安全防护，保障控制系统的稳定性和安 全性。
模块化发展
模块化设计
将控制系统划分为多个模块，实现模块化设计，提高系统的可维 护性和可扩展性。
电气控制系统讲 述课件
• 电气控制系统概述 • 电气控制系统的基本元件 • 电气控制系统的基本控制原理 • 电气控制系统的设计方法 • 电气控制系统的调试与维护 • 电气控制系统的未来发展趋势 • 典型电气控制系统案例分析
01
CATALOGUE
电气控制系统概述
定义与组成
定义
电气控制系统是用于控制和调节 电气设备和系统的电能参数（如 电压、电流、频率等）的整套控 制和保护设备及装置的总称。
工业机器人控制系统 通过计算机程序控制机器人的运动轨迹、速度、 姿态等，实现自动化生产线的搬运、焊接、装配 等任务。
电梯控制系统 采用微处理器控制电梯的运行速度、方向、楼层 停靠等，确保安全、稳定、高效的运行。
电力系统控制系统案例
调度自动化系统
监控电网运行状态，调整发电机组出力，保证电力系统的稳定运行。
电气自动控制系统分析
电气自动控制系统分析电气自动控制系统分析是指对电气系统中的自动控制装置进行分析和研究，以了解其原理和性能，并进行系统优化和故障诊断。
电气自动控制系统广泛应用于工业生产和日常生活中的各个领域，如电力系统、制造业、交通运输等。
电气自动控制系统分析的第一步是对控制系统进行建模。
建模是指将实际的物理系统转换为一个数学模型，通过该模型可以描述系统的特性和行为。
常见的电气自动控制系统模型有传递函数模型、状态空间模型等。
建模的过程需要考虑系统的输入、输出、状态以及系统的动态特性等因素。
在对电气自动控制系统进行分析时，常用的方法有频域分析和时域分析。
频域分析是通过对信号的频谱进行分析，得到系统的频率响应曲线，进而了解系统的稳定性和频率特性。
常用的频域分析方法有傅里叶变换和拉普拉斯变换等。
时域分析是通过对系统的时间响应进行观察和分析，了解系统的动态特性和响应速度。
常用的时域分析方法有单位阶跃响应和单位冲激响应等。
电气自动控制系统分析的另一个重要内容是系统优化。
系统优化是指通过调整系统的参数和结构，使系统的性能达到最优。
常见的系统优化方法有比例积分微分控制器的调参、系统的结构优化等。
电气自动控制系统分析还包括故障诊断。
故障诊断是指利用分析方法来检测和诊断系统中的故障，在故障发生时能够及时采取措施修复系统。
常见的故障诊断方法有观测法、模型基础诊断法等。
电气自动控制系统分析是对电气自动控制系统进行建模、分析和优化的过程，通过该过程可以了解系统的特性和行为，并发现问题和解决故障，从而提高系统的性能和可靠性。
典型电气控制系统分析
典型电气控制系统分析第三章典型电气控制系统分析基本方法：1、设备功能和操作要求、运动要求2、主回路（了解有哪些拖动电机，以及电机的起、制动要求）3、控制回路（分析各功能实现方法，各种电路环节）4、各种保护环节5、电气元件清单§1卧式车床的控制线路（C650型）P63~67主电机的正、反转控制及制动控制。
根据书中大图分析§2铣床的电气控制线路（X62W型）P67~74§3组合机床的电气控制线路P75~80组合机床是一种专用加工机床，多工位加工，可同时进行多种切削方式，效率高，自动化程度高。
结构：积木式，由通用部件（动力滑台、动力头、工作台）和加工专用部件组合而成。
采用电液组合控制系统，电气控制，液压驱动（力矩大，运动平稳，调速方便）一、液压滑台控制电路控制电路二、组合机床控制系统线路分析（双面钻孔组合机床）1、控制要求：2、主回路分析系统中共有4只电机，由于选用的电机为较小功率,采用直接起动方式。
电机没有正、反转要求。
采用自动空气开关作短路、过载保护。
3、交流控制回路分析①首先起动液压电机（KM1得电），保证液压系统提供一定的压力后，才允许其它电路工作。
SB2为起动按钮，SB1为总停按钮，后续电路由KM1辅助接点引出。
②设备分为半自动和调整两种工作状态。
以KA1触点接通、断开来表示。
③半自动工作状态：工件定位夹紧后，夹紧压力继电器发讯，左右动力头可向前进行加工。
④左右动力头控制线路完全相同：左头：KA4得电，滑台快进，同时主轴电机（KM2）起动；进给过程中压上工进开关SQ3，KA5得电，滑台工进；压上终点开关SQ4，KA6得电，滑台快退，退回原位停，同时主轴电机停。
右头：KA7得电，滑台快进，同时主轴电机（KM3）起动；进给过程中压上工进开关SQ6，KA8得电，滑台工进；压上终点开关SQ7，KA9得电，滑台快退，退回原位停，同时主轴电机停。
动力头选择开关SA3、SA4可实现单头半自动循环。
第3章控制系统分析ppt课件
3.2 线性系统的根轨迹——绘制根轨迹的一般 法则
法则3：根轨迹的分离点和汇合点 当K从0变化到无穷大时，根轨迹可能会先会合后分离，这 样的点称分离点。分离点对应重闭环极点 位于实轴上的两个相邻的开环极点之间一定有分离点，位 于实轴上的两个相邻的开环零点之间也一定有分离点。
;
3.2 线性系统的根轨迹——闭环极点分布对时域响应的影响
P为给定的闭环极点，可以给定多个闭环极点，此时P为 列向量。向量K的第m项是根据极点位置P〔m〕计算的增 益，矩阵poles的第m列poles(m)是相应的闭环极点。
;
3.2 线性系统的根轨迹——举例
已知系统的根轨迹方程为：k sss21..21 1
绘制系统的根轨迹，编程求取当一个特征根为-0.3时，系 统的根轨迹增益k为多少பைடு நூலகம்另一个特征根为多少？
impulse (num,den)
impulse (num,den,t)
dimpulse (num,den)
dimpulse (num,den,n) 其使用方法和step函数相同
t 0 t 0
%离散系统的脉冲响应
;
3.1 线性系统模型的时域响应——零输入响应
【调用格式】 initial(sys,x0) initial(sys,x0,t) initial(sys1,sys2,...,sysN,x0) initial(sys1,sys2,...,sysN,x0,t) initial(sys1,'PlotStyle1',...,sysN,'PlotStyleN',x0) [y,t,x] = initial(sys,x0)
G(s)H(s)
i1 n
1
s pj
电气控制与可编程控制器技术(史国生产第三版)第三章电气控制系统分析
3.2 X62卧式万能铣床电气控制线路分析
铣床是用铣刀进行铣削的机床。由于铣床的主 运动是铣刀的旋转运动，切削速度高，且又是多刃 连续切削，所以它的生产效率较高。
铣床的种类很多，有卧式铣床、立式铣床、仿 形铣床和各种专门铣床。
铣床可以用来加工平面、斜面和沟槽等，如果 装上分度头，还可用于铣削直齿轮和螺旋面等。
4．进给变速时的冲动控制
由变速手柄与冲动开关SQ6通过机械上的联 动机构进行控制。
其操作顺序是：变速时，将蘑菇形进给变速 手柄向外拉一些，转动该手柄选择好进给速度， 再把手柄向外一拉并立即推回原位，在拉到极限 位置的瞬间，其连杆机构推动冲动开关SQ6，其 动断触点SQ6-2断开一下，动合触点SQ6-1闭合， 接触器KM4线圈短时通电，进给电动机M2瞬时 转动一下，完成了变速冲动。
KS KS
三、控制电路分析
（一）主电动机M1的控制
主电动机由接触器KM3控制，其逻辑表达式为：
KM 3 SQ 7 2 SB 4 SB 3( SB1 SB 2 KM 3) KM 2 FR1
起动前，先将换向开关SA5旋转到所需旋转方向。 然后按下起动按钮SB1或SB2，接触器KM3线圈通电并 自锁，主轴电动机M1起动。在主电动机达到一定转速 时，速度继电器KS的动合触头闭合，为停车时的反接 制动作好准备。
FR1
冷却泵电机过载保护热继电器 EL 照明灯
FR2
快移电机过载保护热继电器
HL 信号灯
QF
断路器
传动箱罩检测开关
电气箱罩检测开关
8 8
图3-1 CA6140型卧式车床的电气控制原理图
1．主轴电机的控制
当SQ2漏电开关闭合合上断路器QF漏电电阻 R通电，QF就自动跳闸进行短路保护。
电气自动控制系统分析
电气自动控制系统分析电气自动控制系统是指利用电气元件、传感器、执行器和控制器等设备，对工业生产过程进行自动控制的系统。
它是现代工业自动化生产的重要组成部分，广泛应用于电力系统、制造业、交通运输、建筑物管理等领域。
本文将从电气自动控制系统的组成、工作原理、应用领域和未来发展趋势等方面进行分析，并对其进行深入探讨。
一、电气自动控制系统的组成电气自动控制系统通常由传感器、执行器、控制器和电气元件等组成。
传感器负责采集各种信号，如温度、压力、湿度、流量等，将信号转换成电信号并传输给控制器；执行器根据控制器的指令对其所控制的对象进行操作，比如阀门的开合、电机的启停等；控制器是系统的“大脑”，接收传感器采集的信号并进行处理，根据预设的控制策略对执行器输出控制信号；电气元件则是系统的动力来源，如电源、电缆、接插件等。
这些组成部分相互协调配合，共同构成了一个完整的电气自动控制系统。
电气自动控制系统的工作原理可以简单概括为“采集-处理-控制-执行”四个步骤。
传感器采集到各种信号，并将其转换成电信号；然后，控制器接收并处理这些信号，按照预设的控制策略进行计算和分析；接着，控制器输出控制信号，通过执行器对控制对象进行相应的操作；根据执行结果再次反馈给控制器，形成一个循环的控制过程。
整个过程是自动的、连续的，可以实现对生产过程的精确控制。
电气自动控制系统在各个行业都有着广泛的应用。
在电力系统中，它可以实现对发电、输电、配电等环节的自动化控制，提高系统的安全稳定性和经济性。
在制造业中，它可以实现对生产过程的自动控制和监测，提高生产效率和产品质量。
在交通运输领域，它可以实现对交通信号、电梯、自动扶梯等设备的自动化控制和监控。
在建筑物管理中，它可以实现对建筑物的照明、空调、通风等设备的自动化控制。
电气自动控制系统可以有效提高各行业的生产效率、节约能源、提高产品质量，对促进经济发展和改善人民生活水平有着重要的意义。
随着科技的不断发展和进步，电气自动控制系统也在不断向着智能化、网络化、数字化等方向迈进。
常用设备电气控制系统分析
组合机床的控制流程图
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第3章 常用设备电气控制系统分析
组合机床（双面粗铣）控制电路
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第3章 常用设备电气控制系统分析
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第3章 常用设备电气控制系统分析
铣床结构简图 底座 2.进给传动 3.立柱 4.底槽 5.操作手柄 6.升降台 7.水平工作台 8.前支撑 9.悬梁 10.中间支撑 11.刀杆 12.铣刀轴 13.主传动 14.主轴电动机
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第3章 常用设备电气控制系统分析
M1空载时直接起动；为完成顺铣和逆铣，需要正转和反转；为提高工 作效率，要求有停车制动控制；同时从安全和操作方便考虑，换刀时主轴 也处于制动状态；主轴电动机可在两处进行起停控制；为保证变速时齿轮 易于啮合，要求变速时主轴电路有点动控制。
3.2.2电力拖动和控制要求分析 1. 主轴电动机M1控制要求 三相笼型异步电动机，完成主轴运动和进给运动的拖动。 直接起动，能够正、反两个方向旋转，并可对正、反两个旋转方向进行电气停车制动，为加工、调整方便，还要具有点动功能。 2. 冷却泵电动机M2控制要求 采用直接起动，并且为连续工作状态。 3. 快移电动机M3控制要求 可根据需要随时手动控制起停。
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第3章 常用设备电气控制系统分析
3.4.1机床的结构及运动
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第3章 常用设备电气控制系统分析
组合机床工作循环图
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第3章 常用设备电气控制系统分析
组合机床液压系统和工作循环示意图
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第3章 常用设备电气控制系统分析
组合机床的电器动作关系表
工步
电磁换向阀线圈通电状态
电动机运行
转换主令
1.主轴电动机M1控制
水平工作台可在上下、左右及前后三个方向上进行进给运动或调整位置，各运动部件在三个方向上的运动由同一台进给电动机拖动； 工作台上还可以安装圆工作台，使用圆工作台可铣削圆弧、凸轮。 进给电动机经机械传动链传动，通过机械离合器在选定的进给方向上驱动工作台移动进给，进给运动的传递示意图
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设备说明书由机械（包括液压部分） 与电气两部分组成。在分析时要先阅读。
（1）设备的构造，主要技术指标，机械、 液压和电气部分的工作原理。
（2）电气传动方式，电机和执行电器的数 目、规格型号、安装位置、用途及控制 要求。
（3）设备的使用方法，各操作手柄、开关、 旋钮、指示装置的布置及在控制电路中的 作用。
辅助运动包括刀架的快速进给与快 速退回，尾座的移动与工件的夹紧与松 开等。
主轴箱：可以变换主轴速度；
卡盘：用来卡持工件，带动工件一起旋转；
挂轮箱：用来把主轴的旋转动力传给进给箱；
进给箱：用来把主轴传递的动力传给光杆和 丝杆；可以变换进给速度；
丝杆：是车削螺纹时使用的；
光杆：用来传递动力，带动床鞍和中滑板， 使车刀作纵向和横向进给运动；
在阅读分析总装接线图时还要与阅读 分析说明书、电气原理图结合起来。
4．电器元件布置图与接线图
这是制造、安装、调试和维护电气设 备必须具备的技术资料，在调试和检修中 可以通过布置图与接线图方便地找到各种 电器元件和测试点，以便进行必要的调试、 检测和维修。
二. 电气原理图阅读分析的方法和步骤
在详细阅读了设备说明书，了解了电 气控制系统的总体结构、电机和电器元件 的分布状况及控制要求后，可以阅读分析 电气原理图。
（4）清楚地了解与机械、液压部分直接关 联的电器（如行程开关、电磁阀、电磁离 合器、传感器等）的位置、工作状态及与 机械、液压部分的关系，它们在控制中的 作用。
2．电气控制原理图 这是控制电路分析的核心内容。原理
图主要由主电路、控制电路、辅助电路、 保护及联锁环节、特殊控制电路等部分组 成。
在分析电气原理图时，必须阅读其他技 术资料。如各种电动机及执行元件的控制 方式、位置及作用，各种与机械有关的行 程开关和主令电器的状态等，通过阅读说 明书来了解。
“查线读图法”是分析电气原理图的 最基本的方法，其应用也最广泛。
还有“逻辑分析法”等，但它们一般 用来进行局部电路原理的分析或配合 “查线读图法”使用，应用较少。
机床的电气控制电路是由各种主令 电器、接触器、继电器、保护装置和电 动机等，按照一定的控制要求用导线连 接而成的。
机床的电气控制不仅要求能够实现起 动、正反转、制动和调速等基本要求， 还要满足生产工艺的各种要求，要保证 机床各运动之间的相互协调和准确，并 具有各种保护装置，工作可靠，能实现 自动控制。
09.4.17.(自动化06A)
3.2 C650卧式车床电气控制线路分析
在金属切削机床中，车床所占比例最 大，而且应用最广。
普通车床是一种应用极为广泛的金属切 削机床，主要用于加工各种回转表面（内 圆、外圆）、螺纹和端面，并可通过尾架 进行钻孔、铰孔等切削加工。
一. 车床的主要结构与运动分析 如图所示为C650卧式车床的结构示意
1．分析主电路
主电路的作用是保证整机拖动要求的 实现。 从主电路的构成可分析出电动机或 执行电器的类型、工作方式，起动、转向、 调速、制动等控制要求与保护要求等。
从主电路入手，根据每台电动机和执 行电器的控制要求分析它们的控制内容， 包括：起动、转向控制、调速和制动等。
2．分析控制电路
主电路的各控制要求是由控制电路来 实现的。
图。
它主要由床身、主轴变速箱、尾座、 进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组 成。
车床的切削加工包括：主运动、进给 运动和辅助运动。
车削加工的主运动是主轴通过卡盘 或顶尖带动工件的旋转运动，它承受切 削加工时的主要切削功率；
进给运动是溜板带动刀架的纵向 （与主轴垂直方向）或横向（与主轴平 行方向）直线运动。其运动方式有手动 和机动。
09.4.24.(自动化06B)
在分析中，还可以通过所选用的电
器元件的技术参数，分析出控制电路的 主要参数和技术指标，如可估计出各部 分的电流、电压值，以便在调试及检修 设备中合理地选用仪表。
3．电气设备总装接线图
阅读分析总装接线图可以了解系统的组 成分布状况，各部分的连接方式，主要电 气部件的布置和安装要求及导线和穿线管 的规格型号等。这些都是安装设备不可缺 少的资料。
根据主电路中的各电动机和执行电器 的控制要求，逐一找出控制电路中的控制 环节，利用前面学过的典型控制环节知识， 按功能不同将控制电路“化整为零”来分 析。
从电源和主令信号开始，经过逻辑判 断，写出控制流程，以表达出电路的自动 工作过程。
3．分析辅助电要功能。辅助电路包括 电源指示、各执行元件的工作状态显示、 参数测定、照明和故障报警等。
电气原理图阅读分析的基本原则是： 化整为零、顺藤摸瓜、先主后辅、集零为 整、安全保护、全面检查。
分析控制电路的最基本方法是“查线 读图法”。
即采用化整为零的原则以某一电动机 或电器元件（如接触器或继电器线圈）为 对象，从电源开始，自上而下，自左而右， 逐一分析其接通断开关系（逻辑条件）， 并区分出主令信号、联锁条件、保护要求。 根据图区坐标标注的检索和控制流程的方 法可以方便地分析出各控制条件与输出结 果之间的因果关系。
它们大多是由控制电路中的元件来控 制的，所以在分析辅助电路时，还要对照 控制电路进行分析。
4．分析联锁及保护环节
机床对安全性及可靠性有很高的要 求，实现这些要求，除了合理地选择拖 动和控制方案外，还要在控制电路中设 置一些电气保护和电气联锁。
5. 分析特殊控制环节
在某些控制线路中，还设置了一些与 主电路、控制电路关系不密切，相对独立 的某些特殊环节。如产品计数装置、自动 检测系统等。
这些部分往往自成一个小系统，其读 图分析的方法可参照上述分析过程，并灵 活运用所学过的电子技术、变流技术、自 控原理、检测与转换等知识逐一分析。
6．总体检查
经过“化整为零”，逐步分析了每一 个局部电路的工作原理及各部分之间的控制 关系后，还必须用“ 集零为整”的方法， 检查整个控制电路，看是否有遗漏，特别要 从整体角度去进一步检查和理解各控制环节 之间的联系，以达到清晰地理解原理图中每 一个电器元件的作用、工作过程及主要参数 的目的。