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第 7 章 電氣控制氣壓元件迴路

第 7 章 電氣控制氣壓元件迴路. 7-1 常用的電氣元件 7-2 基本電氣迴路 7-3 基本電氣控制氣壓迴路認識 7-4 可程式控制器之認識. 7-1 常用的電氣元件. 無熔絲開關 （ no-fuse breaker ），簡稱 NFB ，是一 種具有低電壓過電流保護之電 源斷路器，可免以閘刀開關換 保險絲之麻煩，在日本稱 NFB ，美國則以 MCB （ molded- case circuit breaker ）模殼式 斷路器稱之。 1. 符號及實體圖，如圖 7-1 所示。. 7-1 常用的電氣元件. 2. 功能：做為電源的啟閉用。

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第 7 章 電氣控制氣壓元件迴路

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  1. 第7章 電氣控制氣壓元件迴路 7-1 常用的電氣元件 7-2 基本電氣迴路 7-3 基本電氣控制氣壓迴路認識 7-4 可程式控制器之認識

  2. 7-1常用的電氣元件 無熔絲開關（no-fuse breaker），簡稱 NFB，是一 種具有低電壓過電流保護之電 源斷路器，可免以閘刀開關換 保險絲之麻煩，在日本稱 NFB ，美國則以 MCB（molded- case circuit breaker）模殼式 斷路器稱之。 1.符號及實體圖，如圖7-1所示。

  3. 7-1常用的電氣元件 2.功能：做為電源的啟閉用。 3.動作原理 (1)規格：如士林牌之 NFB上標示。 (2)無熔絲開關之動作狀態：如圖 7-2所示。當“把手”在 ON位置，表接通狀態，在OFF表切離狀態，在中間位置是表示故障之自動跳脫狀態。（應注意：在故障原因排除後，再先將“把手”扳下至 OFF處，再將之切至 ON，才能再接通NFB。若跳脫在中間位置，而直接往上ON，則無法扳上）。

  4. 7-1常用的電氣元件 漏電斷路器(earth leakage circuit breaker)簡稱 ELCB。 1.實體圖，如圖 7-3所示。

  5. 7-1常用的電氣元件 2.功能：一般用來保護使用者免於感電的危險。當電路有漏電時，能迅速跳脫以切斷電路。 3.規格舉例如下： 2P 250V 15A 30mA 0.1秒 5kA (1)2P：極數或刀片數。2P就代表雙刀漏電斷路器。 (2)250 V：耐壓。漏電斷路器的最大容許電壓。

  6. 7-1常用的電氣元件 (3)15A：額定跳脫電流，當電路電流超過15安培時，漏電斷路器跳脫而切15A：額定跳脫電流，當電路電流超過15安培時，漏電斷路器跳脫而切斷電源。 (4)30 mA：感應電流。當漏電電流超過 30 Ma時，漏電斷路器跳脫而切斷電源。通常高感度型 的感應電流在 30 mA以下，中感度型在 50～1000 mA。 (5)0.1秒：動作時間。漏電斷路器從感應出漏電到跳脫切斷電源的最長時間。通常高速型的動作時間在 0.1秒內，延時型為 0.1～2秒。 (6)5kA：啟斷容量（IC）為 5000安培。

  7. 7-1常用的電氣元件 電磁接觸器（magnetic contactor）簡稱 MC，是一種用來控制電動機的多點式開關。主要由主接點、輔助接點、激磁線圈、可動鐵心、固定鐵心、外殼及復歸彈簧等所構成，如圖 7-4所示。

  8. 7-1常用的電氣元件

  9. 7-1常用的電氣元件 開關接點在基本構造上有“a”接點、“b”接點及“c”接點三種。 (1)“a”接點：稱為「開路接點」，取「動作接點」(action contact)的意思，以頭一個字母 a來表示，a接點又稱為常開接點（normally open contact），又可用縮簡之“ NO”表示之。其正常情況(OFF時)接點打開，操作時(ON時)接點閉合。 (2)“b”接點：稱為「閉路接點」，取「開啟或切斷接點」(break contact)的意思，以頭一個字母 b來表示， b接點又稱為常閉接點(normally close contact)，又可用縮簡之“ NC”表示之。其正常情況下(OFF時)接點閉合，操作時(ON時)接點打開。

  10. 7-1常用的電氣元件 (3)“c”接點：稱為「切換接點」，因其同時擁有 a接點與b接點。其中之可動接點部共用，取「切換接點」(change-over contact)的意思，以頭一個字母 c來表示。 2.功能：用來控制電動機。 3.動作原理：當電壓加至線圈兩端時，則線圈產生激磁電流，使固定鐵心激磁，而成電磁鐵，可吸引在上方的可動鐵心下移，故固定於可動鐵心上的接點（主接點與輔助 a、b接點）皆與固定鐵心連動，而造成接點開啟或閉合，此接點的變化即可做為電路中控制之ON-OFF變化。當外加電壓消失，則激磁電流停止，可動鐵心復歸接點還原。

  11. 7-1常用的電氣元件 積熱電驛（thermal relay）簡稱TH-RY，如圖7-5所示，又稱過負載電驛（over load relay），簡稱 OL或稱為積熱過電流電驛（over current relay），其電氣符號如圖 7-6所示。

  12. 7-1常用的電氣元件 1.符號 2.功能：過電流保護電驛。 3.動作原理：積熱電驛是串接在主電路中電磁接觸器之後，利用負載電流，流通積熱電驛上之雙金屬片加熱元件而產生熱能，使雙金屬片彎曲，經絕緣板來推開控制接點，而將電磁接觸器的電源切斷，使電磁接觸器跳脫，而達保護之目的。

  13. 7-1常用的電氣元件 電磁接觸器簡稱MC， 若與積熱電驛（TH-RY）組合 使用，則稱之為電磁開關（ magnetic switch），簡稱 MS ，如圖 7-7所示。

  14. 7-1常用的電氣元件 1.按鈕開關（Push Button Switch）簡稱PB，配合電磁接觸器能經濟且容易的達成工業順序控制目的。 2.按鈕開關具有常開接點（NO接點：normal open ）亦稱a接點，與常閉接點（NC接點：normal close）亦稱b接點，如表7-2所示。其具有復歸彈簧，在手壓下時接點狀態會改變，即 a→b，b→a ，而手放開時則自動復歸成原狀。 3.按鈕開關之外觀與規格：PB之外型有圓型與長方型，如圖 7-8所示。其接點有 1a，1b，2a、2b 者，層數有單層與雙層者，圓型者更有與指示燈製成一體，稱光照式按鈕，如圖 7-8(c)。

  15. 7-1常用的電氣元件 4.運轉PB，應選用綠色或紅色以外的顏色。停止 PB則應選用紅色。若有緊急停止，則緊急停止 PB採用紅色、停止 PB採用他色。 5.一般之 PB附有橡膠墊圈，安裝時墊圈應裝在面板裏面。

  16. 7-1常用的電氣元件 選擇開關（change over switch）又稱切換開關，簡稱 COS或 CS。做為電路之選擇切換控制用。如自動－手動切換、如正－反轉切換……等等。圖 7-9為選擇開關之實體圖與接點符號。其他附鎖型之 COS可防止他人任意操作而發生危險。

  17. 7-1常用的電氣元件 限制開關（limit switch）又稱極限開關，簡稱 LS。應用於機械動作的極限控制，即檢知物體移動的位置，來做適當的控制，如自動門、電梯、輸送帶等之位置檢出等。其外觀及接點符號如圖 7-10、表 7-3所示。

  18. 7-1常用的電氣元件

  19. 7-1常用的電氣元件 所謂微動開關（micro switch）是指具有微小接點間隔與彈簧動作機構的檢出開關。其置於密封閘內，外裝引動裝置（actuator）依一定的作用力來啟閉動作接點，其與限制開關（ LS）使用相同之接點符號。與限制開關不同處在其接點開閉時，只須用很小的力，並開閉速度極快。其外觀 如圖 7-11所示。選用時，除注意 其交、直流額定電壓及電流外， 其引動器應選用何種型式者才能 與控制對象相配合為最重要。

  20. 7-1常用的電氣元件 近接開關與微動開關、極限開關同為位置檢知開關，然而近接開關（proximity switch）並不需要與檢知對象相接觸，只要接近即能檢出而使本身接點動作，所以具有安定、可靠、壽命長的優點。其外觀如圖 7-12所示。

  21. 7-1常用的電氣元件 電力電驛（power relay）外型與構造圖，如圖 7-13所示。其同樣是利用電磁效應原理令線圈激磁，而使接點改變狀態，與輔助電驛同為輔助電磁繼電器接點之不足，故在順序控制上使用極廣。

  22. 7-1常用的電氣元件 電力電驛已規格化，一般配合腳座使用，先於腳座接好線，再將本體插入腳座即可使用，如圖7-14所示。為常用之OMRON牌MK2P、MP3P之接線圖。

  23. 7-1常用的電氣元件 限時電驛（ timer）又簡稱 TR，是一種定時裝置。前面所提是各種電驛之線圈通電接點瞬時動作，而限時電驛則除了有瞬時動作之接點外，還有延時動作的接點，而能使得控制電路依一定的時序動作，為順序控制之重要元件之一，其外觀如圖7-15所示。

  24. 7-1常用的電氣元件 依延時接點（限時接點）動作方式之不同可分為三種：通電延時式；斷電延時式；雙限時式（twin timer, ON-OFF timer）。 當線圈通電激磁則各限時接點延時動作（依所設定時間），線圈斷電時，則各接點瞬時復歸。通電延時式電驛（on delay timer）之接線圖與其動作時序圖，如圖7-16所示。

  25. 7-1常用的電氣元件 當線圈通電激磁，則各限時接點皆瞬時動作，而當線圈斷電時，則各限時接點延時（依設定時間）復歸。斷電延時式電驛（off delay timer）之接線圖與動作時序，如圖 7-17所示。

  26. 7-1常用的電氣元件 能調整ON-timer的時間及OFF-timer時間即可設定兩組時間，一台TMR可當二台用，其上更具ON-OFF之指示燈，動作情況一目了然。其外觀與動作情形，如圖 7-18所示（OM-RON TDV型 Twin Timer）。

  27. 7-1常用的電氣元件 計數器（counter）其實體圖及內部配線，如圖7-19所示。可分為下列二種： 1.減算式預設電磁計數器表示數值由設定值起被減算，當到達 0時內藏之微動開關即動作。

  28. 7-1常用的電氣元件 2.加算式預設電磁計數器由 0開始累積計數，到達設定值時，內藏的微動開關即動作。

  29. 7-1常用的電氣元件 由配線圖知此型計數器具有 1個 a接點和 1個 b接點當輸出接點，8-5為 b接點，8-6為a接點，1-3端子為外部信號輸入接點，用於產生輸入信號，2-7端子之間為電源輸入接點，其時序圖如圖 7-19(c)所示為減算式計數器，由設定值起被減算當到達零時輸出接點a接點閉合，b接點斷開其數字復歸採用斷電復歸。 接線端子台（terminal block）簡稱TB，其外觀如圖 7-20所示。在控制電路中為了接線方便與保養容易皆以端子台裝配。我們亦稱電力電驛及 TMR之腳座為專用端子台，為了配點線徑之需要，有各種尺寸與規格選用，如 10～400 A，有 3P、6P、40P等。

  30. 7-1常用的電氣元件 栓型保險絲（D fuse）其外觀如圖 7-21所示，其啟斷容量較一般線狀保險絲大，且不發生噪音與火花，故常使用於控制電路中，做為短路保護。由保險絲座、栓型保險絲與蓋三部分組成。熔斷時可由蓋上看到熔斷指示片（紅色）斷落。

  31. 7-1常用的電氣元件

  32. 7-1常用的電氣元件 指示燈簡稱PL，在順序控制上作為動作情況的顯示。使操作人員能瞭解或判斷電路之動作。大部分之指示燈皆裝有變壓器，一次額定有 110 V、220 V、 380 V、440 V，二次額定為 5V、15 V、18 V等不同規格。另有採直接電源供電者額定為 18 V、24 V、110 V、220 V，使用時應注意分辨。 指示燈直徑有 25 mm及 30 mm兩種。其外觀如圖 7-22所示。燈罩有各種顏色，代表各種意義如下： 1.綠色（GL）：停止中、開關器的開路、安全、復歸。 2.紅色（RL）：運轉中、開關器的閉路、注意、故障。 3.黃色（YL）：注意、警告、故障。

  33. 7-1常用的電氣元件 4.白色（WL）：運轉、注意、故障。 5.橙色（OL）：運轉、注意。 6.藍色（BL）：開關器的開路。 7.無色透明（TC）：接地相表示、其他。

  34. 7-1常用的電氣元件

  35. 7-1常用的電氣元件

  36. 7-2基本電氣迴路 一般說來，氣壓作動機構（氣壓缸、氣壓馬達、氣壓擺動馬達）的基本動作只有三種，那就是前進（正轉）、後退（反轉）和停止，而這些動作可利用按鈕開關、極限開關、定時器、壓力開關或繼電器的信號控制電磁換向閥的動作而達到目的，而為了要達到控制電磁換向閥所設計的控制電路，不外乎包括下面幾個基本電路：AND、 OR、YES、NOT、NAND、NOR、MEMORY、TIMER等電路，即使是再複雜的控制電路也都是由這幾個基本電路組合而成。

  37. 7-2基本電氣迴路 圖 7-23按下 A按鈕則會使繼電器 R激磁，繼電器的 a接點閉合，使電磁 閥線圈 SOL激磁。 圖 7-24按下 A按鈕則會使繼電器 R線圈 消磁，繼電器 a接點因而斷開也使電磁 閥 SOL線圈消磁。

  38. 7-2基本電氣迴路 圖 7-25須 A、B、C三個開關 全部接下，線路才通電，繼電器激 磁，繼電器的a接點使電磁閥的線圈 激磁，如 A、B、C開關中有一個未 按下時，則整個電路系統不作用。 圖 7-26A、B兩開關是並聯，只要 按下任何一個開關線路就能通電，而使 繼電器 R激磁，R的 a接點接通而使電 磁閥 SOL也激磁。

  39. 7-2基本電氣迴路 圖 7-27(a)須將 A、B兩開關同時按下才能使繼電器 R消磁，R的 a接點斷電，電磁閥 SOL消磁。 圖 7-27(b)兩個按鈕開關 A及 B必須同時按下，繼電器 R才能激磁，R的 b接點斷開，電磁閥 SOL消磁。

  40. 7-2基本電氣迴路 圖 7-28(a)電路只要有一開關按下，則電路 1、2都斷電。 圖 7-28(b)只要有一開關按下，則線路 1或 2通電，繼電器 R激磁而使 R的 b接點斷開，電磁閥消磁。

  41. 7-2基本電氣迴路 圖 7-29(a)當按下 A開關，線路 1通電限時計時器激磁，當經過設定時間後，Timer的 a接點閉合，SOL激磁。當 A開關恢復原狀後 SOL消磁。 圖 7-29(b)當按下 B開關後線路 1通電，限時繼電器激磁，線路 2通電，電磁閥 SOL激磁，而當 B開關回復原狀時，限時繼電器開始計時，當達到設定時間後 T/a接點斷開，線路 2斷電，電磁閥消磁。

  42. 7-2基本電氣迴路 圖 7-30當按下A開關時線路1通 電，繼電器R激磁，R的a接點接通。 而當A開關回復原狀時，繼電器可由 線路2繼續保持激磁，直到按下 B開 關後才使線路2斷電，R消磁，電磁閥也消磁。 所謂互鎖電路，又稱之為雙安定電路，就是兩個以上的輸出訊號，若其中一個輸出動作時，則其餘的訊號均被限制而無法動作，直到該輸出訊號被復置（歸零），則其他的輸出訊號才可動作。

  43. 7-2基本電氣迴路 圖 7-31當按鈕開關A按下時SO LA激磁，此時若按下C開關，雖然繼 電器R2動作，但SOLB仍然不能動作。 而SOLB如要動作，務必等到 B開關按下，R1消磁後，按下 C開關 ，SOLB才會動作。同理，若 C開關先 按下，則 R2激磁， SOLB也激磁，而 在此時若再按下A開關，雖然 R1激磁 ，但SOLA仍然不會動作，而SOLA要 動作必須等到 D開關按下後，R2消磁後，再按下開關才會動作。利用以上所述之基本電路來配合氣壓控制系統，就可使氣壓控制系統的設計達到完整，下一節將再舉幾個例子來說明使氣壓缸動作迴路。

  44. 7-3基本電氣控制氣壓迴路認識 電氣－氣壓迴路圖，包括有氣壓迴路圖及電氣迴路圖兩部分。氣壓迴路圖一般指的是動力部分，而電氣迴路圖則是控制部分。通常在設計電氣控制氣壓迴路時都先繪出其氣壓迴路圖，亦就是先決定其動力部分看氣壓缸是採用單動缸或是雙動缸，然後再決定電磁閥，是採用單線圈電磁閥或雙線圈電磁閥，然後才決定設計其電氣迴路。然而氣壓迴路圖與電氣迴路圖必須分開繪製。本章將就電氣迴路的設計由淺入深逐步加以介紹。如時間許可，教師可要求學生依迴路所需元件在實驗台操作。

  45. 7-3基本電氣控制氣壓迴路認識

  46. 7-3基本電氣控制氣壓迴路認識 圖7-32(a)為單動氣壓缸的控制，(b)與(c)均為雙動氣壓缸的控制，三個迴路的電氣接線圖都一樣，唯一不同的是(a)係用3/2位電磁閥，而(b)係採用4/2位電磁閥，(c)係採用5/2位電磁閥。

  47. 7-3基本電氣控制氣壓迴路認識 按下按鈕開關後，SOL線圈激磁，指示燈亮，電磁閥換位， P→A接通，活塞桿前進，放鬆按鈕開關後，SOL線圈消磁，指示燈熄滅，電磁閥回位，活塞桿後退。

  48. 7-3基本電氣控制氣壓迴路認識 圖7-35(a)係雙動氣壓缸控制迴路，圖7-35(b)係雙動氣壓缸控制迴路，而氣壓缸活塞桿前進與後退其電氣配線都一樣，如圖7-37所示。

  49. 7-3基本電氣控制氣壓迴路認識 1.按下 後鬆開，線圈SOLA激磁，電磁閥換位，活塞桿前進。 2.按下後鬆開，線圈SOLA激磁，電磁閥回位，活塞桿後退。 3.儘量避免 與 兩個同時壓下以免電磁閥燒壞。

  50. 7-3基本電氣控制氣壓迴路認識

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