下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
主令电器是用于接通和断开控制电路以发出命令或对生产过程进行程序控制的开关电器。它主要应用于辅助电路中，用来控制接触器、继电器或其他电器的线圈，以实现电路的接通或断开，从而实现对机械的控制目的。
主令电器的应用广泛，种类繁多。按其作用可分为：控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关等。
控制按钮是一种主令电器，在电器控制线路中用于手动发出控制信号，以便对电路中的被控对象（如接触器、继电器等）进行控制。控制按钮主要由按钮帽、复位弹簧、触头等组成，实物图如图3-29所示。控制按钮的结构如图3-30所示。控制按钮的文字符号为SB，图形符号如图3-31所示。
图3-29 控制按钮的实物图
图3-30 控制按钮的结构
图3-31 控制按钮的图形符号
按钮的型号说明如下。
控制按钮的工作原理很简单，下面对常用的3种按钮的工作原理进行介绍。
● 点动按钮带有动合触点。当按下按钮时，动合触点闭合；当松开按钮时，动合触点复位。点动按钮往往带有互锁触点，当按钮松开后，互锁触点锁住电路，使线路通电工作。
● 停止按钮带有动断触点。当按下按钮时，动断触点断开；当松开按钮时，动断触点复位。
● 复合按钮带有动合触点和动断触点。当按下按钮时，先断开动断触点再闭合动合触点；当松开按钮时，动合触点和动断触点先后复位。
控制按钮的常见分类如下。
● 按用途不同，控制按钮可分为停止按钮、点动按钮及复合按钮等。
● 按结构不同，控制按钮可分为按钮式、紧急式、钥匙式、旋钮式和保护式5种。
控制按钮的选用原则通常包括以下几个方面：
● 使用场合和环境要求：根据按钮所处的环境条件选择合适的类型。例如，在潮湿或者腐蚀性环境中，需要选择防水或者防腐式按钮；而在需要频繁开启、关闭的场合可能需要耐久性更好的按钮。
● 用途和功能要求：根据按钮的具体用途选择合适的形式。不同功能的按钮可以通过形状、颜色等方式进行区分。
● 控制回路需求：根据控制回路的需要确定按钮的数目，可能需要单钮、双钮、三钮或者更多按钮来实现不同的控制功能。
● 工作状态指示和工作情况要求：选择合适的按钮颜色和指示灯颜色，以反映设备的工作状态和情况。例如，停止和急停按钮通常选择红色，启动按钮通常选择绿色，点动按钮通常选择黑色等。
● 按钮尺寸：按钮尺寸通常有不同的系列，如12mm、16mm、22mm、25mm和30mm等，根据实际需要选择合适的尺寸。一般来说，22mm的按钮尺寸较为常用。
● 常开触头和常闭触头的区分：在接线时，需要注意分辨常开触头和常闭触头（可通过肉眼观察或通过万用表的欧姆挡来确定）。
行程开关是一种用来反映工作机械的行程位置，并发出指令，以控制其运动方向和行程大小的主令电器。在实际生产中，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挡块撞击到行程开关时，行程开关的触点执行动作，用以控制其行程，并进行终端限位保护。
1.图形符号
行程开关的文字符号为ST，图形符号如图3-32所示。
图3-32 行程开关的图形符号
2.结构原理
行程开关的结构原理：它的作用与控制按钮相似，但其触点的动作不靠手动操作，而是利用生产机械中某些运动部件上的挡块碰撞其滚轮，使触点执行动作来实现接通或分断电路。
行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式等。
● 直动式行程开关如图3-33所示，其动作原理与控制按钮相同，但其触点的分合速度取决于被控机械的运行速度，不宜用于速度低于0.4m/min的场所。
图3-33 直动式行程开关
● 滚轮式行程开关如图3-34所示，当被控机械上的挡块撞击带有滚轮的行程开关时，行程开关转向右边，带动凸轮转动，顶下推杆，使触点迅速执行动作。当被控机械返回时，在弹簧的作用下，各部分动作部件复位。
图3-34 滚动式行程开关
● 微动行程开关：微动行程开关是一种依靠施压执行相应动作的快速开关，又叫灵敏开关。
3.型号
行程开关的型号及其含义如下。
4.选型注意事项
行程开关的选型注意事项如下：
● 行程开关在选用时，主要根据被控电路的特点、要求，以及生产现场的条件和所需要的触点数量、种类等综合因素来考虑选用的种类。
● 应根据机械位置对开关类型的要求和控制线路对触点的数量要求，以及电流、电压等级来确定其型号。例如，直动式行程开关的分合速度取决于挡块的移动速度，当挡块的移动速度低于0.4m/min时，触点分断的速度将很慢，触点易受到电弧烧灼。在这种情况下，应采用带有盘型弹簧机构（能瞬时动作）的滚轮式行程开关。
接近开关是一种无需与运动部件直接接触就能实现控制的位置开关。当物体靠近开关的感应面时，无需机械接触或施加压力即可使其动作，从而驱动直流电器或向PLC提供控制指令。它不含触点，具备传感性能，以及动作可靠、性能稳定、频率响应快、寿命长、抗干扰能力强等特点，并具有防水、防震、耐腐蚀等特性。根据不同的工作原理，接近开关可分为无源式、电感式、电容式、霍尔式、涡流式、交流型、直流型等多种类型。常见的接近开关实物图如图3-35所示。
图3-35 常见的接近开关实物图
1.常见的接近开关
（1）无源式接近开关
这种开关不需要电源，通过磁力感应控制开关的闭合状态。当触发器靠近开关磁场时，和开关内部磁力共同作用以控制闭合。无源式接近开关的特点：不需要电源，非接触式，免维护，环保。
（2）电感式接近开关
这种开关也叫涡流式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场的开关时，使物体内部产生涡流，这个涡流反作用到接近开关，使开关内部的电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导体。
（3）电容式接近开关
在检测过程中，这种开关的外壳通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体靠近开关时，无论它是否为导体，都会导致电容的介电常数发生变化，并引起电容量的变化，使得与测量头相连的电路状态也随之改变，进而控制开关的接通或断开。这种接近开关的检测对象不限于导体，还可以是绝缘的液体或粉状物等。
（4）霍尔式接近开关
霍尔式元件是一种磁敏元件，利用其制成的开关称为霍尔式接近开关。当磁性物体靠近霍尔式接近开关时，开关检测面上的霍尔元件会因产生霍尔效应而导致开关内部电路状态发生变化。通过这种变化，可以识别附近是否存在磁性物体，进而控制开关的通断状态。需要注意的是，这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。
2.实际应用
● 检验距离：用于升降设备的停止、启动检测，通过位置检测，车辆位置检测，工作机械设定位置的检测，回转体停止位置的检测，以及阀门的开闭位置检测等。
● 尺寸控制：用于自动选择和鉴别金属件的长度，检测自动装卸时的堆物高度，以及检测物品的长、宽、高和体积等。
● 检测物体是否存在：用于检测生产包装线上是否存在产品包装箱，以及检测产品零件的存在与否。
● 转速与速度控制：用于控制传送带的速度、旋转机械的转速，以及与各种脉冲发生器一起控制转速等。
● 计数控制：用于检测生产线上流过的产品数，测量高速旋转轴或盘的转数，以及进行零部件计数等。
● 检测异常：用于检测瓶盖的有无，检测产品合格与否，检测包装盒内的金属制品是否缺乏，区分金属与非金属零件，以及检测产品是否有标牌等。
● 计量控制：用于产品或零件的自动计量，控制测量器、仪表的指针范围，以及检测不锈钢桶中的铁浮标等。
● 识别对象：用于根据载体上的码来识别物体。
● 信息传送：例如，利用ASI（总线）连接设备中各个位置的传感器，在生产线（50～100米）中进行数据往返传送等应用。
3.接线方式
接近开关的常见连接方式有二线制、三线制、四线制。接线方式示意图如图3-36所示。其中，在二线制中，NO为常开型、NC为常闭型；在三线制中，NPN NO为常开型、NPN NC为常闭型、PNP NO为常开型、PNP NC为常闭型；在四线制中，NPN NO+NC为“常开+常闭型”、PNP NO+NC为“常开+常闭型”。
图3-36 接线方式示意图
在接近开关的连接方式中，使用较多的是三线制。按照输出类型的不同，三线制接近开关可分为NPN型和PNP型。这两种类型的主要区别是所使用的三极管类型不同，即输出信号不同。
（1）NPN型接近开关
NPN型接近开关是正极共点（COM），其内部开关是信号输出线OUT与GND端相连，相当于信号输出线OUT输出低电平。
● NPN NO（常开型）：在无信号触发时，信号输出线OUT与GND端断开，输出端为空；在有信号触发时，信号输出线OUT与GND端相连，输出低电平0V。
● NPN NC（常闭型）：在无信号触发时，输出与GND端相同的0V低电平，即信号输出线OUT与GND端相连；在有信号触发时，信号输出线OUT与GND端断开，输出端为空。
（2）PNP型接近开关
PNP型接近开关是负极共点（COM），其内部开关是信号线OUT与VCC端相连，相当于信号输出线OUT输出高电平。
● PNP NO（常开型）：在无信号触发时，即信号输出线OUT与VCC端断开，输出端为空；在有信号触发时，输出与VCC端相同的电压，即信号输出线OUT与VCC端相连，输出高电平。
● PNP NC（常闭型）：在无信号触发时，输出与VCC端相同的电压，即信号输出线OUT与VCC端相连，输出高电平；在有信号触发时，信号输出线OUT与VCC端断开，输出端为空。
4.选用时的注意事项
● 在一般的工业生产场所，通常选择使用涡流式接近开关和电容式接近开关，因为这两种接近开关对环境的要求较低。
● 当被测物是导体或可以固定在金属物上的物体时，一般选择涡流式接近开关，因为它的响应频率高、抗干扰性能好、应用范围广且价格较低。
● 若被测物是非金属（或金属）、液体、粉状物、塑料、烟草等，则应选用电容式接近开关。虽然这种开关的响应频率低，但稳定性好。
● 若被测物为导磁材料或为了与和它一同运动的物体进行区分而把磁钢埋在被测物体内，则应选用价格较低的霍尔式接近开关。
● 在环境条件较好、无粉尘污染的场合，可采用光电接近开关。光电接近开关在工作时几乎对被测物无任何影响。因此，在要求较高的传真机、烟草机械等行业中被广泛使用。
● 在防盗系统中，自动门通常使用热释电接近开关、超声波接近开关、微波接近开关进行设计。有时为了提高识别的可靠性，上述几种接近开关往往被复合使用。
无论选用哪种接近开关，在使用时都应注意接近开关自身对工作电压、负载电流、响应频率、检测距离等各项指标的要求。
万能转换开关既可用于电气控制线路的转换、配电设备的远距离控制、电气测量仪表的转换、微电机的控制，也可用于小功率笼型感应电动机的启动、转向和变速。由于它能控制多个回路，并适应复杂线路的要求，故有万能转换开关之称。常见的万能转换开关实物图如图3-37所示。
图3-37 常见的万能转换开关实物图
1.结构原理
万能转换开关由操作机构、面板、操作手柄、触头座等组成。触头座最多可装配10层，每层均可安装3对触头。操作手柄具有多挡停留位置（最多12个挡位）。底座中间的凸轮随操作手柄转动，由于每层凸轮设计的形状不同，所以通过不同的操作手柄挡位，可对触头进行有规律的接通或分断。万能转换开关的单层结构示意图如图3-38所示。
图3-38 万能转换开关的单层结构示意图
2.类型
常用的万能转换开关有LW5和LW6系列：
● LW5系列可控制5.5kW及以下的小容量电动机。
● LW6系列只能控制2.2kW及以下的小容量电动机。
3.图形符号
万能转换开关的文字符号为SA，图形符号如图3-39所示，其中，“·”表示操作手柄在该位置时触点接通。
万能转换开关的真值表（用“×”表示触点接通）如图3-40所示。
图3-39 万能转换开关的图形符号
图3-40 真值表
4.型号
万能转换开关的型号及含义如下。
5.使用的注意事项
● 万能转换开关的安装位置应与其他电器元件或机床的金属部件保持一定间隙，以防止在通断过程中因电弧喷出而导致发生对地短路故障。
● 一般情况下，万能转换开关应水平安装，但也要能够倾斜或垂直安装，以适应不同的安装需求。
● 万能转换开关本身不带有保护功能，因此在使用时必须与其他电器配合，以确保系统的安全运行。
● 当万能转换开关出现故障时，必须立即切断电源，检查是否有妨碍可动部分正常转动的故障，并检查弹簧是否有变形或失效，以及触点的工作状态和状况是否正常等。