自动控制技术

关键词： 立磨

自动控制技术（共6篇）

篇1：自动控制技术

电气控制技术教案 目录

正式上课前要说明的几个问题

1、自我介绍，点名

2、纪律要求

课堂纪律：不影响其他人（老师教学及其他同学学习）即可

考勤制度：一次无故缺课者即取消考试资格（除非点名前已交上带有主管学生工作书记签字的请假条，但注意：① 5次请假=1 次无故缺课；② 病假有医生开具诊断书或假条的可酌情放宽）

3、课程介绍

课程概况：讲授电气设备（主要是电动机）的控制方法

课程特点：简单+重要（少有的实用技术型课程、学位必修课）学习方法：睡好觉吃饱饭+课上认真听讲+课后及时复习

教材问题：可买可借，书名带“电气控制”或“常用电器”字样即可 课时安排：30学时授课+10学时实验 答疑安排：事先预约

与其他课程关系：专业课！主要内容：

手动控制电气控制继电接触控制

PLC控制等其他高级控制方式常用低压电器电气控制技术（继电接触控制）基本电气控制线路

电气控制线路设计第1章 常用低压电器（区别一下“电器”与“电气”）1．1 电器的作用与分类

一、电器的作用

1、电器是广义的电气设备，可大可小，可简单可复杂。

2、工业意义上的控制电器：指能根据特定的信号和要求，自动或手动地接通或断开电路，断续或连续的改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。（可以简单理解为能分、合电路的就是电器）

二、电器的分类

1、按工作电压等级 按控制对象 具体器件 高压电器低压配电电器接触器继电器 低压电器断路器低压控制电器行程开关熔断器主令电器

2、也可按动作方式（手自动）、使用场合等分类。

1．2低压电器的电磁机构及执行机构

从结构上，电器一般具有两个基本组成部分，即

感测部分一般为电磁机构（各自功能说一下，以接触器为例讲灭弧装置执行部分触点（头）解一下）

图1-1 1．2．1 电磁机构

一、作用 将电磁能转换成机械能，带动触点动作，使之闭合或断开。（吸引）线圈铁心静铁心

二、组成衔铁动铁心

磁路铁轭空气隙

三、分类

衔铁绕棱角转动

1、按衔铁的运动方式衔铁绕轴转动

衔铁直线运动U型

2、按磁系统（铁心）形状

E型

3、按线圈连接方式并联（电压）线圈串联（电流）线圈

4、按线圈电流种类直流线圈交流线圈

四、工作原理（吸力与反力的配合）

（一）吸力特性

1、概述

（1）吸力特性定义：电磁机构的电磁吸力F（线圈电流I）与气隙的关系曲线。（2）电磁吸力大小近似公式为：F410BS

52B为气隙磁感应强度/磁通密度 一般的有B SS为决定电磁吸力的（铁心）衔铁端面面积 S一般变化不大 所以有FB22

（3）吸力特性随线圈励磁电流种类、线圈联结方式的不同而有所差异。

2、直流并联线圈电磁机构的吸力特性

（1）在直流电路中线圈主要呈现电阻特性，因为外加电压和线圈电阻不变，则根据欧姆定律I=U/R知流过线圈的电流大小不变为常数，与气隙大小无关。（2）根据磁路欧姆定律IN（IN为磁动势/安匝数，Rm为磁阻），因为I为Rm22常数且Rm，则有FB11，表明电磁吸力大小与气隙的22Rm平方成反比，在衔铁闭合前后变化很大。

3、交流并联线圈电磁机构的吸力特性

（1）在交流电路中线圈主要呈现电感特性，则有U(E)4.44fN(由相关电路知识知，实际上应为m)，进而U，在电源频率f、匝数N、电

4.44fN源电压U为常数时，为常数，所以F亦为常数，与气隙大小无关。实际上考虑到漏磁的作用，F随的减小略有增加，但一般可认为F大小在衔铁闭合前后变化不大。（2）根据磁路欧姆定律IN，在、N为常数情况下，且Rm，所以IRm与呈线性关系，表明线圈电流大小在衔铁闭合前后变化很大。

注意：对于可靠性要求高或频繁动作的控制系统要选用哪种电磁机构？why?(对于一般U形交流电磁机构，在线圈通电而衔铁尚未吸合瞬间，电流将达到吸合后额定电流的5-6倍，E形交流电磁机构将达到10-15倍。如果衔铁卡住不能吸合或则频繁动作，就可能烧毁线圈。)

（二）反力特性

1、定义：电磁机构转动部分的静阻力f与气隙的关系曲线。

2、阻力f大小与作用弹簧、摩擦阻力及衔铁质量有关。

3、反力特性曲线（触点接触前后两种情况）

（三）吸力特性与反力特性的配合

1、为使吸合过程中衔铁能正常闭合，吸力在各个位置上必须大于反力，就要保证吸力特性高与反力特性。

2、吸力不能过大，否则会影响电器的机械寿命，也不能过小，否则会影响动作时间。实际中常常通过调整反力弹簧或触点初压力以改变反力特性，使之与吸合特性良好配合。

（四）短路环（分磁环）问题

1、对于交流电磁机构，uumsint---msint---BBmsint---2F2105BmS(1cos2t)F0(1cos2t)，如图所示，吸力一会儿大于反力一会儿又小于反力，导致衔铁时而吸合时而打开，产生强烈振动与噪声，甚至使铁心松散。*反力特性就是F0---平均吸力，与气隙的关系曲线。

2、在铁心端面上安装一个铜制的分磁环（或称短路环），即可解决该问题。Why?（电磁机构的交变磁通穿过短路环所包围的截面---一般为总截面的2/3，在环中产涡流，根据电磁感应定律，此涡流产生的磁通在相位上落后于未被短路环包围的截面中的磁通，这两个有相位差的磁通分别产生电磁吸力，其合力始终大于反力，从而使衔铁的振动现象消失。）

1．2．2 执行机构

执行机构一般由触点和灭弧装置（在电流较大情况下需具有）组成。

一、触点

（一）作用 用来接通或断开被控制的电路。

静触点

（二）组成动触点(一般都是铜制的)压力弹簧

（三）分类

1、按所控制电路分为主触头辅助触头

2、按原始状态分为常开（动合）触头常闭（动断）触头

3、按结构形式分为桥型触点指型触点点接触

4、按接触形式分为线接触

面接触（分别适用于小、中、大容量，线接触型还有两个优点。what？触点在通断过程中是滚动接触，1、可以将触点表面的氧化膜自动清除；

2、长期工作位置不被灼烧。）

（四）初压力、终压力及超行程

二、灭弧装置

（一）电弧的产生

1、产生条件：触点切断电路时，电路中电压超过10-12V并且电流超过80-100mA。

撞击电离

2、产生机理: first强电场+second高温---热电子发射气体放电---形成电弧

热游离同时还进行消电离---电弧消灭

3、电弧的危害：烧毁触头；电路切断时间延长；弧光短路；引起火灾。

4、灭弧原则：降低电场强度（电弧两端电压）+降低电弧温度---使消电离加强

灭弧罩交、直流灭弧均可用磁吹式灭弧装置用于直流灭弧

（二）常用的灭弧装置

灭弧栅用于交流灭弧多断点灭弧用于交流灭弧* 交、直流两种电弧不一样，交流电弧有过零点，容易灭掉

1．3 接触器

一、作用 是用来频繁接通和切断电动机或其它负载主电路的一种自动切换电器。

电磁机构

二、组成触点系统（典型的电磁式电器）

灭弧装置

三、分类

直流接触器

1、按主触头通过电流种类分为（讲一下二者电磁机构上的区别）

交流接触器单极

2、按主触头极数（对数）分为双极

多极直流接触器一般为单极或双极，交流接触器为三极（大多）以上。***2324413辅助触点213143KM142232辅助触点44135246主触点绝缘连杆135A124主触点6A2线圈反力弹簧铁心线圈A2线圈A1KM135KM13213143KM246主触点A1A214223244辅助触点(a)接触器示意图交流接触器的结构示意图及图形符号

(b)接触器图形符号

四、主要技术数据

1、额定电压、额定电流（指主触头上，如何选择见3.8，下同。辅助触头？一般都是5A标准）

2、线圈的额定电压（不是接触器的额定电压）

3、额定操作频率（指每小时接通次数，一般为150-1500次/h）

4、电寿命和机械寿命（一般为50-100万次/500-1000万次h）

五、电气符号

作业1：国产低压电器产品型号辨识----附录1 1.4 继电器 1．4．1 概述

一、作用 是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。

（与接触器的区别：白领与蓝领）

承受机构感测部分

二、组成中间机构

执行部分

三、分类

电压继电器电流继电器功率继电器

1、按输入量的物理性质分为

时间继电器温度继电器速度继电器电磁式继电器感应式继电器

2、按动作原理分为电动式继电器

电子式继电器热继电器快速继电器

3、按动作时间分为延时继电器

一般继电器有触点继电器

4、按执行环节作用原理分为

无触点继电器我们主要学习电磁式继电器、时间继电器、热继电器和速度继电器，下面以电磁式继电器为例学习继电器的输入-输出特性及主要参数。

四、继电器的输入输出特性及主要参数

1、输入输出特性（以欠电压继电器为例讲解一下）

2、主要参数

（1）释放值（x1）和吸合值（x2）（2）返回系数（k=x1/x2）

一般继电器k要低0.10.6。why?（3）吸合时间和释放时间

从线圈上（失）电到衔铁完全吸合（释放）所需的时间，很短，0.0几s!1．4．2 电磁式继电器

一、组成电磁机构触点系统与动作原理（与接触器类似）

二、返回系数的调整

1、调节释放弹簧松紧程度

（拧紧时，x1、x2、k均增大；反之均减小）

2、调整铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄

（增厚时，x1增大、x2不变、k增大；反之，x1减小、x2不变、k减小）

3、改变衔铁吸合后的气隙

（增大气隙时，x1增大、x2不变、k增大；反之，x1减小、x2不变、k减小）

4、改变衔铁打开后的气隙

（增大气隙时，x1不变、x2增大、k减小；反之，x1不变、x2减小、k增大）

三、几种典型的电磁式继电器

过电流继电器电流继电器欠电流继电器过电压继电器电磁式继电器电压继电器

欠电压继电器中间继电器

1、电压、电流继电器的功能（保护功能）

2、电压、电流继电器结构上的区别（主要是线圈不同）

3、中间继电器功能（转换控制信号）---结构上是电压继电器

4、电气符号

1．4．3 时间继电器

一、作用 感测部分获得信号后执行部分要延迟一段时间才动作,使控制对象按预定时间动作的继电器。

二、组成

三、分类 感测部分执行部分

通电延时型

1、按延时方式分为

断电延时型电磁阻尼式空气阻尼式

2、按工作原理分为电动式

电子式数字式

四、电气符号

1．4．4 行程开关（限位开关）

一、作用 是一种根据生产机械运动的行程位置而动作的小电流开关电器。

操作头

二、组成

触头系统

三、分类 直动式

1、按结构分为滚动式

微动式

2、按触头能否自动复位分为自动复位非自动复位

四、电气符号

1．4．5 速度继电器（反接制动继电器）

一、作用 是一种利用速度原则对电动机进行控制的自动控制电器。

转子

二、组成定子

触头15

三、工作原理（就是电磁感应）

四、电气符号

1．4．6 热继电器

一、作用 是一种利用电流的热效应原理来工作的保护电器，用于电动机的过载保护。（什么是电动机的过载？讲一下）

二、组成双金属片发（加）热元件触头（加热方式有直接、间接、复式三种）

三、工作原理

四、电气符号

作业2：电动机起动过程中电流会很大，热继电器会不会动作？为什么？ 1．5 其它常用电器 1．5．1 低压熔断器

一、作用 是一种利用熔体的熔化作用而切断电路的保护电器，用于电路的过负载保护和短路保护。

二、组成熔断体支持件

RT型有填料封闭管式RM型无填料封闭管式

三、分类螺旋式RL型

快速式RS型插入式RC型17

四、安秒特性（保护特性）：熔体通过的电流与熔化时间的关系

五、电气符号

1．5．2 低压隔离器

低压隔离器 是一种在断开位置能符合规定的隔离功能要求的机械开关电器。

隔离开关 是指在断开位置能满足隔离器隔离要求的开关。

刀开关

1．5．3 低压断路器(空气开关)

一、作用 能够不频繁接通、断开负载电路，并具有故障自动跳闸功能的低压电器。

触头灭弧装置

二、组成脱扣机构

操作机构

三、分类万能式用于大容量线路塑料外壳式

四、工作原理

五、电气符号

1．5．4 主令电器

（1）控制按钮（结构、原理、自复式与非自复式、颜色）

（2）万能转换开关与主令控制器（均是多挡式、控制多回路的主令电器）

通断图与通断表

作业3：第一章课后题 第2章 基本电气控制线路（1）电气控制系统 是由许多电气元件按照一定的要求连接而成，实现对某种设备的电气自动控制。

手动控制（2）电气控制继电接触控制

计算机控制* 未作特殊说明的情况下电气控制系统即指继电接触控制系统 2．1 电气控制线路的绘制及国家标准

2．1．1常用电气图形及文字符号的国家标准

（1）电气控制系统图的由来 为便于对电气控制系统进行设计、研究分析、安装调试、使用和维护，需将系统中各元件及其相互连接关系用统一规定的符号以图的形式表示出来，这种图就是电气控制系统图。（2）电气控制系统图的分类电气安装图电气原理图(我们主要学习原理图)电气安装图 按照电器实际位置和实际接线线路绘制而成，便于安装。电气原理图 根据电气设备的工作原理绘制而成，便于研究和分析电路的工作原理。* 无论哪种图都须按照国家规定的标准（包括符号、绘制原则）绘制。* 常用电器符号见表2.1及附录二 2．1．2电气原理图的绘制原则

（1）根据简单清晰的原则，采用电气元件展开形式绘制。

包括所有电气元件的导电部件和接线端点，但并不按照电器元件的实际位置来绘制，也不反映电气元件的大小。（2）原理图分为电源电路、主电路、控制电路。（耗能元件在下，触点在上）（3）电器触点按没有通电和外力作用时的开闭状态画出。

（4）同一电器元件的各个部件可以不画在一起，但必须采用统一文字符号标明。（5）原理图中有直接电联系的交叉导线连接点用实心圆点表示；无直接电联系的交叉点则不画圆点；可拆卸或测试点用空心圆点表示。

上：用途栏2．1．3图面区域的划分中：线路图

下：索引表图区编号栏2．1．4符号位置的索引

原理图中接触器、继电器的线圈和触点往往是分开的，为便于阅读在接触器、继电器的线圈的下方画出其触点的索引表。2．2 基本电气控制方法 注意：（1）以普通笼型三相异步电动机控制为例；（2）只讲线路图。2．2．1起保停控制

起动

一、控制功能保持（自锁/记忆功能）

停止短路保护通过熔断器实现配合实现

二、保护功能过载保护通过热继电器与接触器失（零）压保护通过按钮与接触器配合实现*也有欠压保护功能

* 失压保护：电动机正常工作时，如果因为电源电压的消失而停转，那么在电源电压恢复时就可能自行起动而造成人身事故或机械设备损坏。为防止电压恢复时电动机的自行起动或电气元件的自行投入工作而设置的保护称为失压保护。

三、规律：电器控制的基本方法是通过按钮发布命令信号；而由接触器执行对电路的控制；继电器则用以测量和反映控制过程中各个量的变化（如热继电器反映被控制对象的温度变化），并在适当时候发出控制信号使接触器实现对主电路的控制。2．2．2多地点控制

* 规律： 起动（停止）按钮串（并）联

2．2．3长动与点动控制（各种控制方式的优缺点、触点竞争概念）

* 规律： 自锁其作用就能长动，反之就能点动 2．2．4正反转控制（两种控制方式的应用场合）

* 规律： 互锁 2．2．5顺序控制

* 规律： 要求甲接触器动作后乙接触器才能动作，则须将甲接触器的常开辅助触点串在乙接触器的线圈电路中（起动顺序联锁）

要求乙接触器线圈先断电释放后才能使甲接触器线圈断电释放，则须将乙接触器的常开辅助触点并在甲接触器的线圈电路中的停止按钮上（停止顺序联锁）

联锁控制规律：实现的基本方法是采用反映某一运动的联锁触点控制另一运动的相应电器，从而达到联锁工作的要求。联锁控制的关键是正确选择联锁触点。参量控制规律: coming„„

起动制动2．3 异步电动机的基本电气控制电路

调速转向25 2．3．1起动控制电路

电源容量

一、起动方式选择依据起停频繁程度

负载性质用刀开关控制直接（全压）起动用按钮和接触器控制

二、起动方式分类 星角降压起动间接（降压）起动自耦变压器(起动补偿器）降压起动定子串电抗器降压起动* 直接起动---控制简单、起动力矩大，所以只要电源容量+起停频繁程度许可，应尽量采用。但缺点是起动电流大，导致电网电压下降。

降压起动---在电源容量不允许情况下使用，虽然可以减小起动电流，但同时也减小了起动转矩，仅适用于空载或轻载下起动。控制也较复杂。* 控制方式---时间原则控制

2．3．2制动控制电路（电动机从切除电源到停转要有一个过程，需要一段时间）

无要求间要求尽可能缩短停车时

一、制动方式选择依据---根据要求要求精确定位

回馈电能工作安全原因27 反接制动电气制动能耗制动

二、制动方式分类 回馈制动机械制动电磁抱闸制动* 反接制动、能耗制动:系统动能（反接制动中还有电能）均消耗在转子的电阻上；回馈制动：系统动能转换为电能并回馈给电网。

* 反接制动中为减小制动电流通常在电动机定子电路中串接反接制动电阻。* 各种制动方式的优缺点与适用场合。

* 控制方式---速度原则控制、时间原则控制

2．3．3调速控制电路

一、调速原理

1、转速公式 n=(1-s)n0=(1-s)60f/p

2、△/YY与Y/YY变换

* 两种变换均使定子磁极对数由2变为1，使速度由低速变为高速，但前者为恒功率调速，后者为恒转矩调速。

二、双速异步电动机调速控制电路

* 各种电路的特点与适用场合 2．3．4位置控制电路

* 控制方式---行程原则控制 * 极限位置保护

2．4 电气控制线路的逻辑代数分析方法（自学）

1)电器（的线圈和触点）---存在两种物理状态---可采用逻辑表示 2）三个规定：a、线圈得电为1 失电为0 b、触点闭合为1 断开为0 C、线圈和常开触点的状态用原理图上相同字符表示，但常闭触点的状态用“非”形式表示 3）逻辑函数与真值表 在继电接触控制线路中

* 表示触点状态的逻辑变量---输入逻辑变量

* 表示继电器、接触器（线圈）等受控元件状态的逻辑变量---输出逻辑变量 * 输出逻辑变量的取值是随各输入逻辑变量取值变化而变化的，输入、输出逻辑变量的相关关系---逻辑函数或真值表 4)电路的逻辑表示（以起保停电路为例）

将电路表示为逻辑形式后就可以运用逻辑代数的知识进行分析研究，进而帮助

分析电路的工作或进行控制电路的设计。作业4：第二章课后题 第3章 电气控制线路设计

3．1 电气控制设计的基本要求、基本内容和设计程序（自学）3．2 电力拖动方案的确定

电力拖动方案是 指根据给定条件（如精度、工作效率、结构、运动部件的数量、运动要求、负载性质、调速要求以及投资额等）

类型、数量、传动方式确定 电动机

控制要求（起动、运行、调速、转向、制动）3．3 电气控制方案的确定

电气控制方案: 实现电力拖动方案中对电动机的控制要求 3．3．1电气控制方案的可靠性 * 电气控制方案必须具有可靠性

* 设计时须注意三点：a、实事求是b、系统尽可能简化c、利用可靠性设计方法 3．3．2电气控制方案的确定（相当于确定硬件形式）

1）继电接触器控制系统---适用于工艺简单、控制元件数目少、工作程序固定情况 2）可编程控制、微机控制---适用于工艺复杂、信号多、控制要求经常变动的情况 3）分散控制、集中控制（计算机联网控制）---适用于大规模控制，如自动生产线 3．3．3控制方式的选择（相当于确定软件内容）（1）简单控制---用基本的联锁控制规律即可实现

（2）自动化（复杂）控制---须采用按控制过程的变化参量进行控制的规律

参量控制规律:控制过程的变化参量很多，通过测量元件反映参量的变化，并将这一变化参量反馈回来作用与控制装置，实现自动控制。参量控制的关键是正确选择变化参量。

* 对于自动化程度要求较高的控制任务，只用简单的连锁控制规律已不能满足要求，需要根据生产工艺对控制系统提出的不同要求，正确选择如实反映控制过程中的变化参量，诸如时间、速度、行程、电流等来进行控制，以实现预期的要求。* 按控制过程的变化参量进行控制是一种具有普遍性的自动控制基本规律。* 电气自动控制系统框图

* 控制过程中的变化参量分类

时间速度过程变化参量（从参量物理性质分）

行程电流过程变化参量直接过程变化参量间接过程变化参量（从参量反应过程变化的角度分）

* 例：刀架的自动循环控制系统分析与设计（钻孔加工过程自动化）

一、工艺要求 1）自动循环 2）无进给切削 3）快速停车

二、设计步骤（即经验设计法/一般设计法设计步骤）1）设计主电路

2）设计控制电路的基本部分

3）设计控制电路的特殊部分（选择控制参量、确定控制原则）4）设置必要的连锁、保护环节 5）综合审查与简化设计线路 具体细化： 1）设计主电路

2）设计控制电路的基本部分

3）设计控制电路的特殊部分（选择控制参量、确定控制原则）a、自动循环---行程控制原则

* 加行程开关检测行程信号---直接过程变化参量

b、无进给切削---时间控制原则

* 加时间继电器反映切削时间---间接过程变化参量

c、快速停车---采用反接制动，速度控制原则

* 加速度继电器检测速度信号---直接过程变化参量

4）设置必要的连锁、保护环节 5）综合审查与简化设计线路 3．4 电气设计的一般原则

3．4．1应最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求（1）、弄清楚生产要求（2）、借鉴已有的、经过实践验证的典型控制线路（3）、密切关心技术的新发展，不断更新自己的知识，及时应用于设计之中 3．4．2在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单经济

1、尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的线路和环节

2、尽量缩减连接导线的数量和长度

3、尽量缩减电器元件的品种、规格和数量，尽可能采用性能优良、价格便宜的新型器件和标准件，同一用途尽可能选相通型号

4、减少不必要的触点以简化电路：A、合并同类触点；B、利用二极管；C、设计完成后使用逻辑方法简化电路

5、设计时注意：在控制电路工作时，除必要的电器必须通电外，其余的尽量不通电，使这些电器处在短时工作制，节约电能并延长电器的使用寿命

3．4．3保证控制线路工作的可靠和安全

1、选用可靠的元件

2、具体线路设计时注意以下几点： 1)正确连接电器的触点

2)正确连接电器的线圈

3)避免出现寄生电路（假电路）

4)避免出现许多电器依次动作才能接通另一个电器的情况

5)防止出现触点竞争现象

6)防止误操作带来的危害，设置必要的连锁

7)设计的线路应能适应所在的电网情况

8)注意触点的容量问题

3．5 电气保护类型及实现方法

一、电气保护的作用：保证人身、设备安全，制止事故的扩大。

电流型保护设置保护环节电压型保护其它保护

二、电气保护措施 设置指示信息合闸、断开事故、安全3．5．1 电流型保护

一、电流型电气故障产生原因

电气元件在正常工作中，通过的电流一般在额定电流以内。短时间内，只要温升允许，超过额定电流也是可以的，这就是各种电气设备或电器元件根据其绝缘情况条件的不同，具有不同的过载能力的原因。电器元件由于电流过大引起损坏的根本原因是引起的温升超过绝缘材料的承受能力。

二、电流型保护的基本原理

将保护电器检测的信号，经过变换或放大后去控制被保护对象，当电流达到整定值时保护电器动作（在控制回路中串连一个受检测信号控制的常开或常闭触点）。

三、电流型保护具体类型

1、短路保护

 故障电流可达额定电流的几倍甚至几十倍  保护要求具有瞬动特性

 常用方法：熔断器或空气开关（* 空气开关具有多种保护功能）

2、过电流保护

 故障电流大于额定电流但一般不超过2.5倍  保护要求具有瞬动特性

 常用方法：过电流继电器与接触器配合（* 过电流控制也可以用于控制目的）

3、过载保护

 故障电流大于额定电流但一般不超过1.5倍  保护要求具有反时限特性

 常用方法：热继电器与接触器配合

4、欠电流保护

 故障电流小于整定值  保护要求具有瞬动特性

 常用方法：欠电流继电器与接触器配合

5、断相保护

 故障电流：与过载情况类似，但有不同  保护要求具有反时限特性

 常用方法：对绕组为星型接法的电动机---普通热继电器与接触器配合

对绕组为角型接法的电动机---断相保护热继电器与接触器配合

3．5．2 电压型保护

一、电压型电气故障产生原因（在“三”中分别说明）

电动机或电器元件都是在一定的额定电压下正常工作，电压过高、过低或者工作过程中非人为因素的突然断电，都可能造成生产机械的损坏或人身事故。

二、电压型保护的基本原理（与电流型保护的基本原理同）

三、电压型保护具体类型

1、失压保护（或叫零压保护） 失压故障的危害  常用方法：

对能自动复位的主令器件（如按钮）---按钮与接触器配合

对不能自动复位的主令器件（如开关）---与零压继电器、接触器配合

2、欠电压保护

 欠电压故障的危害

 常用方法：欠电压继电器与接触器配合（或按钮与接触器配合）

3、过电压保护

 过电压故障的危害

 常用方法：过电压继电器与接触器配合

* 直流电磁机构、电感量大的一类负载需设置相应的泄放回路来进行过电压保护

3．5．3 其它保护（保护的基本原理均相同）3．6 电气控制系统的一般设计方法（自学）3．7 电气控制系统的逻辑设计方法（自学）3．8 常用电气元件的选择（自学）3．9 电气控制的工艺设计（自学）第四章 典型机床控制线路分析（课外自学）第五章 现代低压电器（课外自学）第六章 可编程序控制器（课外自学）第七章 电气调速系统与变频器（课外自学）第八章 数控机床（课外自学）第九章 现场总线（课外自学）第十章 电气控制系统的可靠性（课外自学）

篇2：自动控制技术

工业电气自动化技术是利用自动化技术、计算机技术及电子技术对生产机械和生产工艺过程实现自动控制的一门综合技术。本专业强调自动化理论和生产实践相结合，强电和弱电并重，计算机软件和硬件兼顾，致力于培养工业生产第一线的自动化技术应用的高级技术人才。通过基础理论课程和专业技术课程的学习及实践环节的综合训练，使学生具有扎实的理论知识和较强的实践动手能力。学生毕业后可从事工厂电气控制设计、电力传动系统、数字控制装置等方面的设计、制造、安装、调试、运行和维修等工作，也可从事工厂一般供电系统的设计和运行工作。

篇3：自动控制技术

船舶主机是相当复杂的机构,分析主柴油机的故障特征及其表面振动响应的关系是利用振动信号进行主柴油机故障诊断的关键。针对主柴油机的一些常见故障,对这些故障变化最敏感的振动信号参数及特征参数进行分析,这些参数一般应具备以下特点:对相应故障最为敏感,其数值随工况恶化或故障加重而单调增加。

因此,应该把最能反映某一故障变化情况的点作为测点。当主柴油机出现某种故障时,相应的激励力增大,而对应的响应信号在作用时间和能量强度等方面将发生改变,据此可能获取特征参数并进行性能测试。为满足实际需要,开发新一代高性能、实用的光电传感器测控系统势在必行。分布式监控系统具有分级管理、分散控制和高可靠性的优点,引入高效实用的DCS,简化传统测控系统结构,既便于维护,又为船舶轮机信息化发展和应用提供了良好平台。

2 系统硬件特性

智能型监控系统以计算机作为前控机,以单片机为核心的测控仪作为后位机。为确保系统工作高可靠性和冗余性,智能分布式系统采用双方案方式,前控机工作方案和测控仪工作方案,以前控机工作方案为主,测控仪工作方案为辅。根据智能分布式系统工作方式要求和硬件组态设计思想,采用分层体系结构。

系统前控机选用具有很高可靠性和适用于工业环境IPC(Industrial Personal Computer),IPC作为管理站,自主开发测控仪作为现场级。现场级不仅能独立工作,而且提供RS-485通信接口,在IPC的RS-232端口加一块MODELll02 RS232/R 485接口转换模块,组成RS-485网络分布式监控系统(NDCS)。另外,当某个测控仪通道出现故障时,不影响前控机对其它测控仪监控,而当前控机或网络出现故障时,也不影响现场控制级正常工作。综合光电转速传感器分布式监控系统实际需要。测控仪和工作台构成测控通道,测控仪为所开发的单片机应用系统,工作台上安装光电转速传感器、驱动光电转速传感器工作的电动机和人机操作接口。

3 系统功能的提高与改进

系统的后位机则由STD总线工业控制机及微电脑等组成,可独立工作。在前控机进行其他工作或关机状态时,后位机仍可完成以下各种操作:对主机性能检测中的转速、油耗、油压、油温、水温、扭矩、排温等多种物理参数进行自动采集显示,一次测验可同时进行多种工况。在检测屏上配有键盘及LED显示,检测参数、试机条件、检测环境等,可通过人机会话方式键入,并可利用功能键进行如下操作和控制:设置报警参数、设置打印格式、油耗率监测、设置屏蔽采集项、速度特性试验、负荷特性试验、耐久试验、显示测量后存入数据、修正日期和时钟等。

检测屏上有进水温度、出水温度、机油温度、机油压力、排气温度、转速、扭矩、油耗等参数采集的数码显示。在检测中为防止某些参数引起参数超限,系统还设置了各种声光报警及LED参数频闪,越限值在检测前通过人机会话方式设定,检测结束后可将检测数据以选择方式或全部参数打印方式输出。监控定时器可使系统因干扰或软故障等原因出现异常时,系统自动恢复运行,具有自检自报功能。电源断电检测,当发生断电时可将该瞬间状态及数据等全部保护起来,一旦来电整个系统能实现补偿运行。实时日历钟能自动记录主机检测的日期与时间,也可用LED显示日期与时间,柴油机油门与水门可进行远距离操作,动作过程采用了指示灯显示,发生故障时有紧急停车及脱机操作功能。

系统的通讯使用RS-232串行通信接口,现场CRT采用RS-232串行通讯与检测台的STD总线工业控制机屏相连接,数字化仪与电脑之间采用串行接口,用户界面采用人机会话。

为提高系统的抗干扰能力,对电网干扰问题前控机采用UPS不间断电源,而对后位机的现场采用滤波电路,通道干扰采用光电隔离,空间干扰采用多种屏蔽,并对系统的接地也做了精心设计,通过以上措施及程序的周密设置,使该系统在船舶上遇到高频等干扰及较恶劣的机舱环境中也能正常运行,检测出的各项参数精度均可达到国际标准,符合要求。

4 系统软件功能

系统软件开发主要包括测控和前控机监控软件开发工作。测控以AT89C52为核心,选用方便实用、高效的Keil C51软件作为开发平台。由于VB功能丰富和应用方便,前控机软件开发工具选用VB。

计算机监控系统不仅监测测控通道运行状况,而且用户可通过其提供的人机界面进行后位机初始化、发送控制命令,并控制后位机设备动作。因此,所开发监控软件必须具有数据转换、数据通讯、设备控制、人机交互和报警等基本功能,以及数据存储、分析、打印等辅助的数据管理功能。计算机监控主要利用前控机对各控制器工作参数全面监视和控制,在前控机监督和指导下完成光电转速传感器测控工作。根据系统的功能需求和VB6.0软件的特点,规划前控机功能模块,同时,前控机中的功能模块建立在通讯程序和数据库及数据表的基础上。综上所述,监控软件功能模块规划为:系统管理、监控管理、浏览打印。

利用A T 8 9 C 5 2的串行通讯口及MAX4 85芯片的接口电路实现与IPC通讯。AT89C52单片机提供与计算机或其他串行设备连接的异步通讯口,而VB6.0提供便于图形化接口的串口操作控件一Mscomm,使AT89C52单片机应用系统与计算机通信操作接口非常友好。

在RS-485所构成的分布式网络系统中,AT89C52所组成的单片机应用系统作为后位机,计算机作为前控机,实现双向通讯。由AT89C52所组成的单片机应用系统,即测控需要把工作参数和工作状态及时传递到前控机中,同时,前控机利用其友好的界面,对测控仪进行初始化等工作,两者实现双向通讯。通讯除了硬件电路外,还需统一两者的通讯协议,并分别在前控机和后位机中分别开发通讯模块程序。

该系统考虑到前、后两个部分不同任务的不同特点与要求,前控机的电脑采用了三种计算机语言进行编程。用汇编语言实现前级与现场后级的通讯,C语言实现绘画,数据库语言实现采集数据的管理及主机标定功率,燃油耗的修正等。这样的组合,能够更加充分地利用各种语言的优势,以利提高程序的质量。

5 结语

篇4：家庭电气自动控制技术分析

关键词:家庭 自动控制 管理系统

0 引言

智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究目前主要是五个方面:①对住宅居住环境(湿度、湿度)及设备进行监控;②住户三表(水表、电表、煤气表)远传;③住户三防(防火、防灾、防盗);④厨房设备监控;⑤卫生间排风控制。

智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统包括两项内容,其一是家用管理软件,其二是家庭智能控制装置,实现对居室温度、湿度进行自动调节;对厨房用具进行时序控制;对卫生间的排风进行控制。而家用电脑管理软件要对家庭设施进行管理并提供若干家政服务程序。

温度、湿度等主要被控参数应满足智能小康住宅标准(温度18℃～28℃,湿度30%～70%);系统运行可靠。

1 家庭智能控制器的功能及特点分析

1.1 家庭智能控制器功能 本专题所开发的家庭智能控制器即智能节点具有4路模拟输入,12路数字输入,12路数字输出,其所实现的功能如下:

通过对室内温度监测,得到实际温度与设定温度比较:当实际温度低于设定温度一定值时,在夏季关空调,在冬季开暖气;当实际温度高于设定温度一定值时,在夏季开空调,在冬季关暖气。温度控制达到智能小康住宅规定标准:18～28℃。

通过对室内湿度监测,得到实际湿度与设定湿度比较:当实际温度高于设定温度一定值时,关加湿器;当实际湿度低于设定湿度一定值时,开加湿器。湿度控制达到智能小康住宅规定标准:30～70%。

对三表实行脉冲计数,并发送到上位机。

当门磁或红外报警时,在设防状态下,声光报警和自动拨号器启动,并有报警信号传到上位机。

玻璃破碎报警时,声光报警启动;在设防状态下,自动拨号器启动:有报警信号传到上位机。

紧急按钮报警时,自动拨号器启动,并有报警信号传到上位机。

排风扇按钮控制排风扇,排风扇运行一段时间自动关闭。

烟感探头报警时,煤气闭阀器关闭,声光报警和自动拨号器启动,并有报警信号传到上位,此外,通过判断烟感探头输入信号可识别探头是否有故障。

煤气泄漏报警时,排风扇启动,煤气闭阀器关闭,声光报警和自动拨号器启动,并有报警信号传到上位机。

探头复位输入控制火灾探头掉电复位及开启煤气闭阀器。

通过上位机运作,可以控制厨房设备按一定时序启动。

温度的设置可以通过上位机或者设定按钮实现。

湿度的设置可以通过上位机或者设定按钮实现。

与本专题预期目标相比,我们在设备监控的基础上,增加了安防功能,三表远传功能;我们经过认真研究,考虑研发产品的应用和推广,我们单片机来完成这些功能,而是采用了先进的现场总线棗lon总线。

1.2 应用的lonworks技术特点 本专题采用了lonworks技术进行开发,该技术有如下特点:

开放性:网络协议开放,对用户平等;

通信媒介的多样性:可采用任何媒介进行通信,如双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无线电波、红外等,并且同一网络可以有多种通信媒介;

互操作性:其通信协议lontalk是符合iso定义的osi模型,任何制造商的产品都可以实现互操作性;

网络拓扑:有星型、总线型、环型以及自由型;

网络结构:主从式、对等式或客户/服务式结构;

通信的每帧有效字数可从0至228个字节;

通信速率可达1.25mb/s,此时有效距离为130m;78kb/s的双绞线,直线通信距离可达2700m;

其技术核心器件棗neuron芯片内部装有三个8位微处理器、34种i/o对象和定时器以及lontalk通信协议等。该芯片具有通信和控制功能。

1.3 解决的技术关键 功能集成:在目前智能住宅产品中,实现单一功能(如抄表、安防)的产品很多,本装置将三表收费、三防、厨房设备监控、室内环境监测、卫生间排风扇控制等功能集成在一起,真正实现了功能集成。

采用了lonworks技术:lonworks技术作为先进的总线技术,在本专题得以采用,将会更有利于家庭智能控制装置的推广。

模拟量的引入:从长远来看,将模拟量引入智能住宅将是必然,而目前国内几乎没有智能住宅产品将其引入,本装置将模拟量引入,也体现装置的前瞻性。

软件编程语言采用neuron c语言,利用该语言事件驱动任务的特点,增强了装置的实时性。

本装置可灵活组态:如果用户不需要该模块中的模拟输入,我们就会在设计硬件电路时预留出端口,而不焊接模数转换模块,这样可为用户省下投资,也为其将来扩展做好准备;12路数字输入点被开关量或脉冲信号来触发,其可以配置成电表水表煤气表输入,可以配置成安防信号输入,也可以是二者结合;12路输出只是一个开关信号,也可根据实际情况进行灵活配置。

与目前系统集成商所提出智能小区方案相比,本专题将家用电脑引入家庭智能控制系统来管理家庭设施。

住宅节能:我们认为,智能住宅在提供给人们安全、舒适的环境的同时,也应将节能的概念引入智能住宅中。在本专题中,我们对卫生间排风采取实时控制,使其在满足室内排风要求的同时做到节省电能;我们通过对室内温度的设定,在不同季节内对空调或供暖设备进行控制,使其在一定的条件下工作,当达到预期要求时,立刻停止工作,进而达到节能的目的。

模数转换通信匹配问题:在本专题中,我们利用max186芯片对采样的温湿度信号进行模数转换。max186芯片具有12位精度,其与lonworks技术的neurowire方式进行通信需要匹配,本专题解决了这个问题。

2 家用电脑管理软件

家用电脑管理软件是在delphi5.2平台上开发而成,其功能、设计特点如下:

2.1 功能 提供家庭生活服务信息。主要有:医疗保健知识、家庭菜肴、点心制作方法及饮食科学知识、女性美容装饰常识、花鸟鱼种值饲养方法、旅游知识、保险知识及家庭生活中的一些常用信息等。

提供家庭事物管理手段。这部分主要内容有:家庭财务、亲友通讯录、个人档案管理。

该软件通过网卡直接对家庭设施进行管理:三表计费、设备状态显示、厨房设备时序控制、温湿度设定。

2.2 软件特点 是软、硬件技术成功结合的典范:考虑到“小康住宅”的特点,将计算机硬件、软件技术相结合,通过lon控制模块成功地实现了对住宅内的环境监测及设备监控。

实用性强:在本软件中,我们以科学实用为原则,从医学、美食、旅游、保险、美容装饰、花鸟鱼种植饲养、财务管理、通信录管理等方面为用户提供了及其丰富的生活服务信息,以便为用户的工作、学习提供更多的方便。

篇5：电气自动化控制技术

摘要：随着我国科学技术的不断革新，人们对节能环保意识的提升，通过电气工程自动化设计达到节能的目的，已经成为了电气工程发展的主要趋势。

电气自动化节能技术并广泛的应用到人们的日常生活及工业生产中，企业运行成本以及劳动生产率，并且在提升和改善劳动条件等方面也产生了重要影响，本文对电气自动化节能技术进行探讨。

篇6：谈烟草工业电气自动控制技术论文

烟草仓库应用了自动控制技术，实现了仓库的自动立体化应用。在具有自动控制的仓库中实现了电气、信息、机械等多门技术的融合，与传统的仓库相比，其主要的特征是减少了人力，在自动化的仓库中很难再看到叉车等设备，仓库在各功能上向着自动化、网络化的道路发展[2]。在自动化的仓库中，实现了仓库物品的信息识别、条形码验证等多项功能，使仓库货物的堆放更加合理，在电气自动化仓库里分捡货品更加便捷。而现如今的烟草行业对于物流的要求越来越高，而以往的烟草仓库库存较小，大量的货物占据了仓库的面积，只能在成本上找回，现在应用仓库自动化技术，实现了仓库的合理布局，也实现了仓库的高效利用。

2.2伺服自动控制技术。

在烟草工业中，又出现了伺服自动控制技术，其主要应用于烟草工业中的产品包装、配送等，淘汰了以往机械传送货物的方式。比如说在烟草的包装上，这种伺服自动控制技术采用伺服电机和控制器、触屏器等多种设备，使得烟草的产品包装有防伪性，同时应用到伺服电机，实现了对包装技术的精确把握[3]。在实际的操控中，可以借助编码器，检测包装的色标，将信息进行反馈，调整伺服电机的数据参数，实现烟盒图案和薄膜的有效掌控。同时伺服自动控制技术在货物的配送中也有应用，伺服自动控制技术可以实现香烟自动投入到输送带上，之后再进入到包装箱中打包。由于输送带的运行速度较快，需要香烟在输送带上均匀排列，这对伺服自动控制设备的运行速度也是一大挑战。

2.3RFID自动识别技术。

RFID自动识别技术也就是通常所说的无线射频识别技术，其主要是通过电磁传播实现对数据的读取。这一技术与以往的条形码识别技术还有很大的区别，一般的条形码是应用光学方式，RFID使用的是电波的方式[4]。这一应用方式与手机有一定的相似性，RFID技术不需要其他条件，就可以实现对商品标签的识别，不像以往的条形码对环境的要求较高，RFID技术改善了这一弊端，不仅如此，还具有一定的数据存储功能，针对商品可以存储相应的数据信息。由于这一优势在烟草工业中被广泛的使用，对于烟草的原材料管理、对于香烟的识别等都起到了重要的作用。

2.4机器视觉技术。

机器视觉技术主要是在生产过程中使用机器人，来对产品进行检验和测量。在产品的生产过程中，普遍都是依靠人力，但由于人力的自身体力等原因，在产品的判断、检测上容易出现漏洞，这是不可避免的现象。但对于机器人来说，这种现象是不会发生的，这也是机器人相对于人类来说最大的优势。在面对巨大的生产任务时，机器人不会产生疲倦，同时在工业生产中应用这种机器人，可以大大的提高生产质量和工作效率。机器视觉技术将图像处理技术、摄像等多种技术融合应用，使得工业中的机器人不仅可以不用接触到具体的商品进行检测，通过光谱就可以实现测量，而且准确度极高，这种自动化技术应用在烟草工业中，提高了香烟的生产质量，也提高了烟草行业的生产效率。

2.5现场总线技术。

在微机设备中实现串行的数字通信技术这种技术被称为现场总线技术，现场总线技术的工作原理是将传感器、驱动装置等设备与控制系统一并连接，实现控制设备在数据通信和信息上的交换[5]。在现场设计中常采用的控制层是集中控制、设备控制、管理层。这三个管理层次以管理层次为最底层，并根据现场的总线接口来实现对各个设备的统筹管理;在集中层上其主要是通过计算机实现对生产线的监管工作，包括对生产线的参数设定、故障诊断等各个方面进行检测，并在出现问题时，及时的发出警报;生产管理层作为系统的最高层，其主要负责收集信息，记录信息，并生产相应的数据表格，进行保存。现场总线技术也常应用在烟草生产中，比如说对复烤、干燥、烘焙等工艺分布线的控制，并对工艺参数进行数据控制。相比以往的控制系统，现场总线技术能够实现信号传输的高效运行，降低生产系统的成本维护、安装等的费用。在现代工业生产中，逐渐应用了自动化生产技术，使得生产率得到提高，简化操作，降低生产成本。在科学技术的迅速发展下，烟草行业作为传统的行业急需调整生产模式，加强管理，提高产品质量，进行技术创新。这不仅是对烟草工业来说，对于其他各行业也是如此，如若想要在市场竞争中获取有利的地位，就需要提高生产技术，加大生产投入，才能使行业的发展道路越走越远。

参考文献

[1]敖永东.烟草生产企业的自动化控制技术探讨[J].科技创新与应用，(8)：13-14.

[2]刘朝营，许自成，闫铁军.机器视觉技术在烟草行业的应用状况[J].中国农业科技导报，(7)：79-84.

[3]王婧.浅析烟草生产企业的自动化控制技术[J].经营管理者，(2)：233.

[4]张航.浅谈烟草设备自动化系统常见的问题与对策[J].山东工业技术，2016(3)：132.