《电气控制与PLC技术（西门子S7-200）/普通高等教育机电大类应用型系列规划教材》是依据教育部颁布的中等职业学校机电类专业教学指导方案以及人力资源和社会保障部制定的《维修电工》和《机械设备维修工》国家职业技能标准，结合职业院校长期教学改革实践编写的。《电气控制与PLC技术（西门子S7-200）/普通高等教育机电大类应用型系列规划教材》为校企合作教材，理论与实践一体化，采用“项目引领，任务驱动”的编写模式。《电气控制与PLC技术（西门子S7-200）/普通高等教育机电大类应用型系列规划教材》共分电气控制和PLC控制两部分内容，分别以T68卧式镗床电气控制系统的装调与故障检修、自动化生产线的PLC控制系统装调两个项目为例介绍。
《电气控制与PLC技术（西门子S7-200）/普通高等教育机电大类应用型系列规划教材》结合职业学校教学实际与生产岗位需求，选用了大量的应用实例和图表，从工程应用的角度出发，理论与实践一体化，在实训中融入所需的理论知识，突出知识的应用性和实践性，帮助读者学习和掌握电气与PLC控制技术的工作原理、控制程序设计方法等。
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项目一 T68镗床电气控制线路的安装与故障检修 1
任务一 初步认识电气控制系统 3
任务二 电动机长动控制电路的装调 24
任务三 电动机正反转控制电路的装调与故障检修 33
任务四 电动机高低速控制电路的装调与故障检修 43
任务五 电动机反接制动电路的装调与故障检修 56
任务六 简单机床电气控制线路的装调与故障检修 64
任务七 T68镗床电气线路分析与故障检修 72
项目拓展一 X62W铣床电气控制线路的故障检修 79
项目拓展二 Z3040钻床电气控制线路的故障检修 87
项目二 自动化生产线的PLC控制系统装调 93
任务一 初步认识PLC控制技术 97
任务二 机械手位置初始化的PLC控制 114
任务三 报警灯闪烁的PLC控制 126
任务四 分拣计数的PLC控制 138
任务五 物料分拣的PLC控制 148
任务六 不同方式包装的PLC控制 166
任务七 机械手动作的PLC控制 177
任务八 供料搬运分拣生产线的PLC控制 190
项目拓展一 温度信号指示的PLC控制 205
项目拓展二 电炉恒温的PLC控制 218
附录 235
附录1 常见电气元件图形符号、文字符号 235
附录2 常用特殊标志位存储器SM0和SM1的位信息 238
附录3 STEP 7-Micro/WIN编程软件的使用
《电气控制与PLC技术（西门子S7-200）/普通高等教育机电大类应用型系列规划教材》：
项目一 T68镗床电气控制线路的安装与故障检修
【项目介绍】
镗床是一种常用的普通机床，主要用于加工精度较高的孔和各孔间相互位置要求较精确的零件。T68镗床是应用较广的一种镗床，其用途非常广泛，主要用于镗孔、钻孔、扩孔、铰孔和铣削平面等，装上车螺纹附件后还可车削螺纹，装上平旋盘刀架还可加工大的孔径、端面和外圆等。
如图1-0-1所示，T68卧式镗床的主要组成部件有床身、前立柱、镗头架、后立柱、尾座、工作台等部分组成。
图1-0-1 T68卧式镗床结构原理图
1—镗头架；2—前立柱；3—平旋盘；4—镗轴；5—工作台 ；6—后立柱；
7—尾座；8—刀具溜板；9—上溜板；10—下溜板；11—床身
在床身的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直导轨上装有镗头架，镗头架可沿导轨垂直移动。镗头架上装有主轴、主轴变速箱、进给箱与操纵机构等部件。切削刀具固定在镗轴前端的锥形孔里，或装在平旋盘的刀具溜板上。在镗削加工时，镗轴一面旋转，一面沿轴向做进给运动。平旋盘只能旋转，装在其上的刀具溜板做径向进给运动。镗轴和平旋盘轴由各自的传动链传动，因此可以独自旋转，也可以不同转速旋转。
在床身另一端的后立柱可沿床身导轨在镗轴轴线方向调整位置，后立柱导轨上的尾座用来支撑镗轴的末端，尾座与镗头架同时升降，保证两者的轴心在同一水平线上。工作台上的下溜板可沿床身导轨纵向运动，上溜板可沿下溜板的导轨做横向运动，工作台相对于上溜板可做回转运动。
T68镗床的电气控制系统，可以实现其主轴的正反转与点动控制、主轴电动机高低速转换控制、制动控制、工作台快速移动控制等。在工作过程中，其电气控制系统可能会出现一些故障，如主轴电动机只有高速挡而无低速挡，或只有低速挡而无高速挡；主轴实际转速比变速盘指示转速多一倍或少一倍等。一旦出现这些问题，就需要通过分析电路的工作原理，查找故障点，然后进行故障排除。
此项目通过对T68镗床电气线路中基本控制环节的分析、电路的安装与电气故障排除，学会分析整台机床电气线路的工作原理，并能按电路图安装接线，对电路中常见的故障进行分析排除。
知识目标：
（1）理解电气原理图、安装布置图和电气接线图的基本概念；
（2）了解各种开关电器、按钮、行程开关、熔断器、接触器、继电器的结构组成及其工作原理，掌握其图形和文字符号；
（3）掌握三相异步电动机的点动控制、长动控制、正反转控制、高低速控制、反接制动控制、顺序控制、Y-△降压启动的工作原理；
（4）掌握CA6140车床、X62铣床、T68镗床、Z3040钻床的主电路以及控制电路的工作原理及其常见故障分析；
（5）了解机床控制线路检修的一般步骤及方法。
技能目标：
（1）能正确识别和使用常用低压电器元件；
（2）能识读电气原理图，按图完成电路的安装接线；
（3）掌握电气控制线路的分析方法，具有分析一般电路的能力；
（4）能根据故障现象，分析排除简单线路的故障。
情感目标：
（1）通过规范操作，建立劳动保护与安全文明生产意识；
（2）通过互动学习、理论实践一体化教学，调动学生学习的积极性与主动性。
任务一 初步认识电气控制系统
任务描述
不同的生产机械，因其运动形式不同，对电动机的控制要求不同，其电气控制系统也各不相同。普通机床的电气控制一般是通过继电接触器控制系统来实现的，这种控制系统由按钮、开关、继电器、接触器等电器元件组成控制线路，能实现对电动机的启动、停止、正反转、制动等运行方式的控制，并实现必要的保护。
试操作CA6140车床电气控制系统，观察控制柜面板上指示灯及控制柜内器件的运行情况，认识电器元件和电气原理图，从而对电气控制有个初步的认识。
任务目标
? 了解机床电气控制系统的构成及其与机床的运动的关系；
? 了解接触器-继电器控制的特点及应用；
? 掌握常用低压电器元件的结构、工作原理、用途、型号规格及使用方法；
? 正确识别常用低压电器，写出各电器元件的文字和图形符号，并能正确选择和使用；
? 掌握电气原理图、元件布置图和安装接线图的基本概念；
? 通过规范操作，建立安全文明生产意识；
? 通过理论实践一体化教学，调动学生学习的积极性与主动性；
? 通过分组训练，培养学生团结协作和良好的沟通能力。
知识准备
1．继电器-接触器控制系统的组成与特点
电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置与系统为对象，以实现生产过程自动化的控制技术。不同的控制对象，对电动机的控制要求不同，因此需要的电气控制系统也各不相同。根据其控制方式的不同，电气控制系统可分为继电器-接触器控制系统、可编程逻辑控制器（PLC）控制系统和计算机控制系统。其中，继电器-接触器控制系统是许多机械设备广泛采用的最基本的电气控制方法，也是学习其他控制方法的基础。
下面通过对CA6140机床模拟电气柜的操作了解继电器-接触器控制系统的组成与特点。
1）CA6140车床模拟电气控制柜的操作与演示
CA6140普通车床的模拟电气柜的操作面板和柜内电气线路板如图1-1-1所示。
图1-1-1 CA6140普通车床模拟电气柜
操作电气柜操作面板上的开关与按钮，观察电气柜内电器元件的动作和各电动机的动作、指示灯情况，如表1-1-1所示。
表1-1-1 电器元件的动作情况
操作步骤 操 作 现 象
1 闭合开关QF 电源指示灯HL亮
2 接通开关SA1 照明灯EL亮
3 按下启动按钮SB2 电器元件KM1动作，电动机M1转动
4 按下停止按钮SB1 电器元件KM1复位，电动机M1停止
5 不按下按钮SB2，仅接通开关SA2 KM2不动作，电动机M2不转动
6 按下启动按钮SB2后，接通开关SA2 KM2动作，电动机M2转动
7 按下SB1 电动机M1停止，电动机M2也停止
8 按下按钮SB3，然后松开 按下SB3时电器元件KM3动作，电动机M3转动；松开SB3时，KM3复位，电动机M3停止
由操作过程及现象可以看出：
按下启动按钮SB2，主轴电动机M1开始转动；松开按钮SB2，电动机M1继续运行，要使其停止，必须按停止按钮SB1。电动机的这种控制方式叫做长动控制。
按下按钮SB3，刀架快速移动电动机M3转动；松开SB3，电动机M3停止而不能连续转动。电动机M3的这种控制方式叫做点动控制。
主轴电动机M1启动后，接通SA1，冷却泵电动机M2才能启动。如果不启动M1，单独接通SA1，电动机M2不转动。电动机M1、M2的这种控制方式叫做顺序控制。
2）继电器-接触器控制的组成与特点
由CA6140车床电气柜的操作与控制可以看出，其电气控制系统有三个基本组成部分，即输入、输出和逻辑控制部分。按钮和开关是输入部分，它们把人和外部设备的各种控制信号或命令传递给控制系统；输出部分是各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯等，它们直接执行命令或把控制系统的输出信号传递给执行电动机；逻辑控制部分是按照电气控制的要求设计的，由各继电器、接触器构成的各种长动、点动、顺序控制电路，实现一定的控制功能。
继电器-接触器控制系统的优点是，对于简单的控制系统，其线路简单、维修方便、价格低廉、便于掌握等，因此，继电器控制系统得到了广泛应用。由于其电路由固定的接线组成，继电器-接触器控制系统的缺点是，控制功能不能随意更改、功能少、通用性和灵活性差，对于控制要求比较多电路，设备体积大、接线复杂、触点多、可靠性不高等。
由于科学技术不断地发展，低压电器正向小型化、耐用方面发展，使继电接触器控制系统性能不断提高，因此，继电器-接触器控制系统在今后的电气控制技术中仍然占有比较重要的地位。
2．常用低压电器
低压电器是指工作在交流1200V或直流1500V及以下电路中，能自动或手动地接通或断开电路、改变电路参数，以实现通断、保护、控制、调节或转换作用的电器。也就是说它是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。
低压电器种类繁多，功能各样，构造各异，用途广泛，工作原理各不相同，常用低压电器的分类方法也很多。其中表1-1-2列出了常用低压电器的分类和用途。
表1-1-2 常用低压电器的分类和用途
分类方法 名 称 常用的电器元件 用 途
按其用途和控制对象不同分类 低压配电电器 刀开关、转换开关、熔断器、空气断路器等 主要用于低压配电系统中，实现电能的输送、分配及用电设备保护等。对配电电器的技术要求是，当系统发生故障时能够准确动作、可靠工作，断流能力强，限流效果好，在规定条件下具有足够的动稳定性与热稳定性，使电器不会被损坏
低压控制电器 接触器、继电器、主令电器等 主要用于电气控制系统中，实现发布命令、控制系统状态及执行动作等。对控制电器的技术要求是，寿命长、体积小、重量轻且动作迅速、准确、可靠，有相应的转换能力
按其操作方式
不同分类 自动电器 接触器、继电器等 用于依靠电器本身参数的变化而自动完成接通、分断、启动、反向、停止等动作或状态变化的场合
手动电器 按钮、转换开关、刀开关等 用于依靠人工直接操作完成接通、分断、启动、反向、停止等动作切换的场合
续表
分类方法 名 称 常用的电器元件 用 途
按触点类型分类 有触点电器 接触器、刀开关、按钮等 利用触点的接通和分断来切换电路
无触点电器 接近开关、霍尔开关、电子式时间继电器、固态继电器等 无可分离的触点，主要利用电子元件的开关效应，即导通和截止来实现电路的通、断控制
按工作原理分类 电磁式电器 接触器、各种电磁式继电器等 根据电磁感应原理来工作
非电量控制电器 转换开关、行程开关、速度继电器、压力继电器、温度继电器等 依靠外力或非电物理量信号（如速度、压力、温度等）的变化而动作
按低压电器型号
分类 刀开关 负荷开关、熔断器式刀开关、双投式刀开关、组合开关等 主要用于电路的隔离，有时也能分断负荷
断路器 塑料外壳式断路器、框架式断路器、限流式断路器等 主要用于电路的过负荷保护、短路、欠电压、漏电压保护，也可用于不频繁接通和断开的电路
熔断器 有填料熔断器、无填料熔断器、快速熔断器、自复熔断器等 主要用于电路短路保护，也可用于电路的过载保护
接触器 交流接触器、直流接触器 主要用于远距离频繁控制负荷，切断带负荷电路
继电器 电流继电器、电压继电器、时间继电器、热继电器、中间继电器等 主要用于控制电路中，将被控量转换成控制电路所需电量或开关信号
控制器 凸轮控制器、平面控制器等 主要用于控制回路的切换
主令电器 按钮、行程开关、微动开关、万能转换开关等 主要用于发布命令或程序控制
启动器 磁力启动器、自耦变压启动器、星三角启动器等 主要用于电动机的启动
电磁铁 制动电磁铁、起重电磁铁、牵引电磁铁等 主要用于起重、牵引、制动等处
在选用低压电器时常根据型号来进行选用，以下根据CA6140车床电气柜中主要的低压电器，按型号分类进行讲述。
1）开关电器
（1）刀开关
刀开关是一种手动电器，常用的刀开关有HD型单投刀开关、HS型双投刀开关、HR型熔断器式刀开关、HK型闸刀开关等。
HD型单投刀开关、HS型双投刀开关、HR型熔断器式刀开关主要用于在成套配电装置中作为隔离开关，装有灭弧装置的刀开关也可以控制一定范围内的负荷线路。作为隔离开关的刀开关的容量比较大，其额定电流在100～1500A之间，主要用于供配电线路的电源隔离作用。隔离开关没有灭弧装置，不能操作带负荷的线路，只能操作空载线路或电流很小的线路，如小型空载变压器、电压互感器等。
操作时应注意，停电时应将线路的负荷电流用断路器、负荷开关等开关电器切断后再将隔离开关断开，送电时操作顺序相反。隔离开关断开时有明显的断开点，有利于检修人员的停电检修工作。隔离刀开关由于控制负荷能力很小，也没有保护线路的功能，所以通常不能单独使用，一般要和能切断负荷电流和故障电流的电器（如熔断器、断路器和负荷开关等电器）一起使用。
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