安装工作台自动往返控制电路

知识学习

学习目标：

1.掌握行程开关、接近开关的电气符号、结构、原理及作用。

2.掌握工作台自动往返控制电路的工作原理及电气原理图。

知识要点：

1.行程开关又称限位开关，是一种根据运动部件的行程位置切换电路的电器，其上有常开触头、常闭触头，将其接入电路中，可实现电动机的正反转自动切换，也可以实现电动机的自动停转。

2.行程开关的基本结构由触头系统、操作机构和外壳等组成。

3.当实现工作台的往复运动时，除了设置实现电动机正反转自动切换的行程开关外，还应在工作台运动到的终端位置设置限位开关，并将其常闭触头与控制回路中接触器的线圈相串联，这样可以有效防止工作台的掉落。

一、行程开关

行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及进行限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当安装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触头动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度，实现自动开关门以及轿厢的上、下等限位保护。

行程开关的种类很多，按其结构可以分为直动式、滚轮式、微动式和组合式；按其触头的性质可以分为有触头式和无触头式。

1．行程开关的外形、结构及电气符号

各种行程开关的基本结构大体相同，都是由触头系统、操作机构和外壳等组成。图 3-7所示为常见的几种行程开关的外形，图 3-8 所示为直动式行程开关的结构和电气符号。

图3-7　常见的几种行程开关的外形

图3-8　直动式行程开关的结构和电气符号

1—外壳；2—推杆；3—弹簧；4—常开触头；5—常闭触头；6—桥式动触头；7—接线桩；8—反力弹簧。

2．行程开关的检测

行程开关的常开触头、常闭触头的检测方法与按钮的常开触头、常闭触头的检测方法相同。直动式行程开关触头的检测方法如图 3-9 所示，观察触头的通断情况。

图3-9　行程开关触头的检测

（1）万用表选择×100 或者×1 k 挡，并进行欧姆调零。

（2）将触头两两测量查找，未按下推杆时阻值为 ∞ 而按下推杆时阻值为 0 的一对为常开触头；相反，不按推杆时阻值为 0 而按下推杆时阻值为∞的一对为常闭触头。

3．行程开关的选择

行程开关主要根据动作要求、安装位置及触头数量来选择。

二、自动往返控制电路的工作原理

在机械设备中，如组合机床、铣床的工作台、高炉的加料设备等都需要在一定距离内能自动往返，以使工件能连续加工。工作台自动往返控制电路如图 3-10 所示。

图3-10　自动往返控制电路

用行程开关进行自动往返控制，是在按钮接触器双重联锁控制电路的基础上，增加四个行程开关。其中SQ1、SQ2 使用常开、常闭触头，用来发出到位返回信号；SQ3、SQ4 使用常闭触头，安装在运动部件两个方向的极限位置上，进行限位保护，只在SQ1、SQ2 失去作用，造成电路失控时才起保护作用。

工作台自动往返控制电路的动作原理如下：

当按下停止按钮 SB3，全部控制电路断电，接触器的触头释放，电动机M 断电停转。

三、自动往返控制电路的安装、测试

1．器材准备

工具及仪表参见表 1-3，所用电器元件在表 2-1 中的元器件的基础上再增加 4 个行程开关SQ1～SQ4。配齐所用电器元件，并检验元器件的质量。

2．绘制控制电路的布置图和接线图

根据电路图画出布置图和接线图。

3．安装电器元件

在控制板上安装走线槽和所有电器元件。安装线槽时，应做到横平竖直、排列整齐匀称、安装牢固和便于走线等。电器元件安装后贴上醒目的文字符号。

4．布线

按电路图和接线图进行板前线槽配线，并在导线端部加装冷压端子、套上编码套管。

板前线槽配线的具体工艺要求是：

（1）严禁损伤线芯和导线绝缘层。

（2）以水平中心线为界线，在水平中心线以上的接线端子引出的导线，必须进入元器件上面的走线槽；在水平中心线以下的接线端子引出的导线，必须进入元器件下面的走线槽。任何导线都不允许从水平方向进入走线槽内。

（3）各电器元件接线端子上引出或引入的导线，除了间距很小和元器件的机械强度很差允许直接架空敷设外，其他导线必须经过走线槽进行连接。

（4）进入走线槽内的导线要完全置于走线槽内，并尽可能避免交叉，装线不要超过走线槽容积的 70%，以保证能盖上线槽盖，便于以后的装配及维修。

（5）各电器元件与走线槽之间的外露导线，应尽可能做到横平竖直，变换走向时要垂直走线。同一个元件上位置一致的端子和同型号电器元件中位置一致的端子上引出或引入的导线，要敷设在同一平面上，并应做到高低一致或前后一致，不得交叉。

（6）所有接线端子、导线线头都应套上与电路图上相应接点线号一致的编码套管，并按线号进行连接，且连接必须牢靠，不得松动。

（7）在任何情况下，接线端子必须与导线截面积和材料性质相适应。当接线端子不适合连接软线或较小截面积的软线时，可以在导线端头穿上针形或叉形轧头并压紧。

（8）一般一个接线端子只能连接一根导线，如果采用专门设计的连线端子，则可以连接两根或多根导线，但导线的连接方式必须是公认的、在工艺上成熟的方式，如夹紧、压接、焊接、绕接等，并应严格按照连接工艺的工序要求进行。

5．检查接线的正确性

根据电路图检验控制板内部布线的正确性。

6．安装电动机

可靠连接电动机和各电器元件金属外壳的保护接地线，同时连接电动机、电源等控制板外部的导线。

7．自检电路、通电试车

按电路图或接线图，从电源端开始，逐段核对接线有无漏接、错接之处，检查导线接点是否符合要求、压接是否牢固，以免带负载运行时产生闪弧现象。用万用表电阻挡检查控制电路和主电路的通断情况。

电路的检测和通电试车可参照本工作任务群的任务二。控制电路的检测结果填入表 3-5，主电路的检测结果填入表 3-6。(www.xing528.com)

表3-5　自动往返控制电路的检测

表3-6　自动往返主电路的检测

特别提示

1.行程开关可以先安装好。行程开关必须牢固安装在合适的位置上。

2.通电校验时，先手动行程开关，以试验各行程控制和终端保护动作是否正常可靠。若在电动机正转（工作台向左运动）时，压下行程开关 SQl，电动机不反转且继续正转，则可能是由于KM1 的主触头接线不正确引起的，需断电进行纠正后再试，以防止发生设备事故。

3.安装训练应在规定时间内完成，同时要做到安全操作和文明生产。

知识拓展：无触点开关

一、接近式位置开关

接近式位置开关是一种非接触式的位置开关，简称接近开关。它由感应头、高频振荡器、放大器和外壳组成。当运动部件与接近开关的感应头接近时，接近开关便输出一个电信号。

1．接近式位置开关的外形和电气符号

接近式开关的外形与电气符号如图 3-11 所示。

常用的电感型接近开关型号有 LJ1、LJ2 等系列，电容型接近开关型号有 LXJ15、TC 等系列。

图3-11　接近式位置开关的外形与电气符号

2．接近式位置开关的分类和工作原理

接近式位置开关按工作原理不同分为高频振荡型、超声波型、电容型、电感型、永磁型、霍尔元件型与磁敏元件型、晶体管输出型等；按电源种类不同，又分为交流和直流两大类，而交流又分为二线制、五线制，直流又分为二线制、三线制、四线制和模拟量输出型。其中晶体管输出型有 NPN 和 PNP 两种。按外形不同，接近式位置开关又分为方形、圆形、槽形和分离型等多种。

电感型接近式位置开关的感应头是一个具有铁氧体磁心的电感线圈，只能用于检测金属体。这种接近式开关的组成框图如图 3-12 所示。振荡器在感应头表面产生一个交变磁场，当金属块接近感应头时，金属中产生的涡流吸收了振荡的能量，使振荡减弱以至于停振。因此振荡器产生振荡和停振两种信号，经整形放大后转换成二进制的开关信号，从而起到“开”“关”的控制作用。

图3-12　电感型接近式位置开关的组成框图

电容型接近式位置开关的感应头是一个圆形平板电极，与振荡电路的地线形成一个分布电容，当有导体或其他介质接近感应头时，电容量增大而使振荡器停振，经整形放大后输出电信号。电容型接近式位置开关既能检测金属，又能检测非金属及液体。

接近式位置开关以其体积小、寿命长、工作可靠、定位精度高、操作频率高并且能适应恶劣工作环境而得到广泛应用。除了用于限位保护和行程控制外，还可用于检测物体的存在、高速计数、测速、液位控制、定位、变换运动方向、检测零件尺寸及用作无触点按钮等，在很大范围内取代了机械式行程开关。

3．接近式位置开关的接线

一般在接近式开关器件上有图示，接线时按照元件上的图示进行即可。图 3-13 所示是常见的接近式位置开关的接线图。

图3-13　电感型接近式位置开关接线图

4．接近式位置开关的选择

选择接近式位置开关可按以下几个参数进行：

（1）工作频率、可靠性及精度。

（2）检测距离、安装尺寸。

（3）触头形式（有触头、无触头）、触头数量及输出形式（NPN 型、PNP 型）。

（4）电源类型（直流、交流）、电压等级。

二、干簧继电器

干簧继电器由线圈和舌簧管组成。当线圈通电后，产生的磁场使导磁材料做成的舌簧管内的舌簧片磁化，在磁化力的作用下两个舌簧片相碰，触头接通；线圈断电后，舌簧片本身的弹性又使触头断开，电路切断。干簧继电器的工作原理如图 3-14 所示。由于舌簧片的接点面积较小，因此触头允许通过的电流较小。

图3-14　干簧继电器的工作原理

干簧继电器具有灵敏度高、动作速度快、结构简单、体积小、成本低的优点，再加上其触头密闭在保护气体（通常充以干燥氮气）之中，因而寿命很长，故在各种自动控制系统及仪表中得到广泛应用。

三、交流固态继电器

交流固态继电器SSR（solid state releys）是一种由固态电子元件组成的新型无触点开关器件，它利用电子元件（如开关晶体管、双向晶闸管等半导体器件）的开关特性，来达到无触点、无火花地接通和断开电路的目的。SSR 没有任何可动的机械零件，工作中也没有任何机械动作，因而具有反应快、可靠度高、寿命长（SSR 的开关次数可达108～109 次）、无动作噪声、耐振、耐机械冲击、良好的防潮防霉防腐特性，因而在军事、化工、各种工业民用电控设备及计算机控制方面得到了广泛的应用。固态继电器的外形如图 3-15 所示。

固态继电器由三部分组成：输入电路、隔离（耦合）电路和输出电路。其中输入电路可分为直流、交流和交直流三种。有些输入电路还具有与TTL/CMOS 兼容、正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器的输入、输出电路间的耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。固态继电器的输出电路也可分为直流、交流和交直流三种。交流输出时，通常使用两个晶闸管或一个双向晶闸管，直流输出时可使用双极性器件或功率场效应晶体管。

图3-15　固态继电器的外形

技能训练

工作任务：工作台自动往返控制电路的安装。

任务目标：1.能辨识工作台自动往返控制电路的各个部分。

2.能用万用表对工作台自动往返控制电路进行检测。

3.掌握工作台自动往返控制电路的电气原理图，能对自动往返控制电路进行安装。

4.培养遵守实验、实习场地规章制度的意识。

任务实施：

1.准备工作

（1）人员组织：1 人。

（2）设备组织：自动往返控制电路相关设备。

（3）资料组织：记录本 1 本，记录笔 1 支。

2.实际操作

（1）人员组织：2 人。

（2）考核时间：100 min。

（3）测评标准：