电气控制与PLC基本控制电路

机器人产品圈
2025-07-01 08:00:00

前言：笔者在总结这文章的时候也自己学习了，若有不全的地方请见参考资料（注：参考资料见文末）

一、低压电器原理与选型规范

1.刀开关：手动操作的隔离开关，用于不频繁通断电路或隔离电源，额定电压覆盖交流 1200V 及直流 1500V 以下。两极产品（250V）适用于照明电路，选额定电流≥电路最大工作电流；三极产品（380V）用于电动机控制，选额定电流≥电机额定电流 3 倍，如 HD 系列单投或 HS 系列双投刀开关，灭弧室配置根据操作需求（0 - 不装 / 1 - 装）。

2.熔断器：承担短路保护功能，按结构分为瓷插式（C）、螺旋式（L）、有填料封闭管式（T）等。RT0 系列有填料熔断器适用于 380V、1000A 以下配电线路，RW 系列户外跌落式熔断器用于 10kV 电力系统过负荷保护。选型时，电阻性负载按 1-1.1 倍额定电流配置熔断体；单台电动机按 1.5-2.5 倍额定电流选，多台电机按最大容量电机 1.5-2.5 倍电流加其余电机额定电流之和，上下级熔断器保持 1-2 个级差（如 63A/100A）以实现选择性保护。

3.接触器：主触点额定电压需≥被控电路电压（交流 220V/380V，直流 110V/220V），额定电流≥1.3 倍电动机额定电流（5-600A）。线圈电压适配控制电源（AC 36V/220V/380V，DC 24V/48V），CJ20 系列用于交流电机控制，CJ16 系列适用于功率补偿电容器投切，CJX2-N 系列通过辅助触点互锁实现正反转控制。技术参数还包括通断能力、电气寿命（10⁶次操作）及额定操作频率（最高 1200 次 /h）。

4.热继电器：基于双金属片热效应实现过载、断相保护，星形联结电机可选两相结构，三角形联结电机必须采用带断相保护的三相结构。整定电流调节原则为：一般电机等于额定电流，过载能力差的电机调至 0.6-0.8 倍，起动时间长的冲击性负载调至 1.1-1.15 倍（如 10kW 电机整定为 20-23A）。

二、典型控制电路拓扑与工作机制

1.点动 - 自锁复合控制电路：点动控制通过按钮直接接通接触器线圈，松开即停，适用于设备调试；自锁控制在按钮两端并联接触器辅助常开触点，实现持续运行，需通过停止按钮切断回路。保护环节包括：FU1/FU2 实现主 / 控电路短路保护，FR 热元件串联主电路实现过载保护，接触器电磁机构在电压低于 85% 额定值时释放，实现欠压 / 失压保护。

2.正反转互锁控制电路：主电路通过 KM1/KM2 主触点交换 L1/L3 相序改变电机转向，控制电路采用双重互锁：电气互锁（KM1/KM2 常闭触点串联对方线圈回路），机械互锁（复合按钮 SB2/SB3 常闭触点互串）。操作时需遵循 “先停车后换向” 原则，避免接触器同时吸合导致相间短路，典型故障需通过万用表检测互锁触点通断性。

3.Y-△降压起动时序控制电路：仅适用于额定电压 380V、△联结的电动机。起动时 KM1/KM3 闭合，电机接成 Y 形（相电压 220V），起动电流降至直接起动的 1/3；经时间继电器 KT 延时（5-10s）后，KM3 断开、KM2 闭合，切换为△形全压运行。KT 选型需关注延时范围（0.4-180s），并根据电机容量优化延时参数。

4.反接制动速度闭环控制电路：制动时 KM1 断开、KM2 闭合，电源相序反接使旋转磁场反转，产生制动力矩。速度继电器 KS 检测转速，当 n＞120r/min 时触点闭合，允许反接制动；当 n＜100r/min 时触点断开，切断 KM2 线圈，避免电机反转。电路需串联限流电阻 R，限制反接瞬间电流为额定电流的 4-7 倍。