任务3.10　工业机器人系统集成认识及应用

2026年01月15日

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1.任务引入

进行工业机器人系统集成的平台是各式各样的工业机器人系统集成公司。了解系统集成公司的相关特点是工业机器人系统集成电气设计学习方向的指南针，也是日后进入工业机器人系统集成行业的敲门砖。请为自己制作一张关于系统集成公司特点的表格，通过比较系统集成公司的种类、业务范围、核心技术、利润空间、基本部门及人员组成等方面的异同点，找到中意的系统集成公司作为自己以后的工作平台。

2.任务目标

1）知识目标

了解工业机器人系统集成的相关特性。

2）技能目标

能够制作系统基层特征表。

3）素养目标

培养学生有计划、有步骤、严谨的做事态度。

3.任务分析

制作一张系统集成公司特征表。首先需要了解整个系统集成行业中各企业所扮演的角色，以及它们的经营范围、技术特点、基本的人员结构等。要想更加全面地了解工业机器人系统集成行业中相关公司的特点，使表格内容更加详细全面，可以检索各大品牌工业机器人厂家官网和自动化产品厂家官网以获取更多信息。

4.相关知识

第一，系统集成是指对一个组织机构内的设备、信息进行集成，并通过完整的系统来实现对应用的支持。系统集成包括设备系统集成和应用系统集成。

第二，设备系统集成也可称为硬件系统集成，在大多数场合下简称为系统集成。它利用自控技术、通信技术、网络互连技术、安全防范技术等对相关设备、软件进行集成设计、安装调试、界面定制开发和应用支持。

第三，应用系统集成即为用户提供一个全面的系统解决方案。应用系统集成已经深入用户具体业务和应用层面。在大多数场合，应用系统集成又称为行业信息化解决方案集成。

第四，系统集成商是指具备系统资质，能对行业用户实施系统集成，能为客户提供系统集成产品与服务的专业机构或企业。系统集成包括设备系统集成和应用系统集成，因此，系统集成商也分为设备系统集成商（或称为硬件系统集成商）和应用系统集成商（或称为行业信息化方案解决商）。

控制和信息系统集成商协会把系统集成商定义为一个独立的、增值的工程机构（或其中的一个利润-亏损部门）。它聚焦于工业控制和信息系统、制造执行系统以及工厂自动化系统等方面。系统集成商需要具备应用知识、销售、设计、执行、安装、调试以及支持方面的专项技能。只有能够为客户设计、建造、安装和调试一个由多个部分构成的自动化系统的公司才能被称为自动化系统集成商。情况类似的还有原始设备制造商（OEM），如果它们制造的机械设备包含自动化和控制设备，那么原始设备制造商也可以被认为是系统集成商。许多制造商和原始设备制造商也能够提供编程服务，这对任何集成的自动化系统都是一项关键的要素。

许多自动化产品的供应商和它们的分销商甚至都拥有已经达到系统集成商标准的应用工程部门。它们可能对于应用自身产品具有特别的倾向性，但是如果它们能够解决客户的自动化问题、执行自动化解决方案，那么它们就会被列为自动化系统集成商。

近几年大型的综合性公司也开始涉足工业机器人系统集成业务。实际上所有的现代化工厂都具备一定的自动化程度，也参与建造自动化系统，进行系统集成。

通过项目咨询、系统设计、编程实施、安装调试以及培训支持等系统服务，系统集成满足了用户提高生产系统自动化程度的根本需求，实现了用户的投资价值。

第五，系统集成的环境及条件如下。

（1）系统集成需要拥有一批多专业的技术人员，而且要有一定的工程经验和经济实力。

（2）从技术角度看，计算机技术、应用系统开发技术、网络技术、控制技术、通信技术、建筑技术综合运用在一个工程中是技术发展的一种必然趋势。系统集成就是要根据用户提出的要求，为用户完成一个完整的解决方案。不仅要在技术上实现用户的要求，而且要满足用户投资的实用性和有效性，对用户的技术支持、培训有所保障，遵循技术规范化、工程管理科学化。

（3）目前国内系统集成市场上，除了大型的、复杂的工程之外，也存在“搭积木”的项目。系统集成就是一个综合性的工程，其涉及的不仅是技术和设备的问题，还有各方面的关系问题。这样一个市场背景给新人留下了巨大的活动和发展空间。

（4）系统集成行业市场容量巨大，类型较多，涉及的行业也非常多，与硬件产品一样有着低、中、高档之分。

（5）一般来说，系统集成的商业利润包括硬件利润、软件利润和集成利润三部分。其中硬件的价格透明度高，利润较低，而软件利润和集成利润占整个项目利润的绝大部分。

5.任务实施

不同的应用领域所对应的系统集成商不同，相应需要完成的工作任务、所使用的关键技术以及所取得的利润也各不相同。通过对上述内容的学习以及自己检索的典型系统集成企业的相关信息，制作自己的系统集成公司特征表。表3-11所示是系统集成公司特征表参考样例，可参照该格式拓展表中的项目和内容。

表3-11　系统集成公司特征表（样表）

1）绘制系统集成的发展方向导图

工业机器人系统集成处于机器人产业链的下游应用端，为终端客户提供应用解决方案，其负责工业机器人应用二次开发和周边自动化配套设备的集成，是工业机器人自动化应用的重要组成部分。随着工业机器人技术的日趋成熟以及智能制造相关软/硬件技术、物联网技术、工业云应用技术的飞速发展，工业机器人系统集成未来的发展将在多个方向齐头并进。

2）绘制系统集成的组织结构

（1）系统集成的组织职能划分。

系统集成运作的合理分工和各部分的协调管理可以依功能划分为市场、销售、技术、售后服务、专家机构等。

①市场。

市场指系统行销市场的分析、策划、管理，并对新产品的研发提出市场性指导意见。

②销售。

销售负责与具体客户的商务人员的接触、跟踪并运作关系。销售包含售前。售前人员对销售人员负责，为具体客户的技术人员提供产品技术介绍、具体系统解决方案。

③技术。

技术包含产品开发及工程。产品开发负责软/硬件产品的具体开发实施；工程对项目组负责，完成项目的工程实施。

④售后服务。

售后服务指完成项目的售后持续性技术维护和服务。

⑤专家机构。

专家机构负责研究跟踪新产品、新技术，提出系统模式和具体系统技术解决方案；对售前为客户提供的系统方案进行评审；对产品开发提供的系统模式、开发平台进行评审和指导。

系统集成运作也可以依据行业划分。依据行业划分，要求各级人员除了对本职工作专而精，还要对行业关系、行业业务知识进行深入了解。

可以结合以上两点，根据具体情况划分系统集成公司的各职能部门。

（2）系统集成的协调管理。

①形成塔式管理体制：各层各部门权、责明确，逐层上行协调管理，决策逐层下行发布实施。

②项目组：系统集成的外在行为表现为项目，如具体客户的项目、产品研发的项目等。项目组应由该项目相关的各平行部门指派的相应人员组成，由项目经理全权负责该项目的管理。

行业性销售项目的项目经理要对该行业销售部门负责，并直接对各平行部门的上级管理部门负责。应将塔式管理体制和项目组结合。分工管理的层次性可充分适应企业未来的规模化发展，项目组的灵活性、平面化管理可以避免多层次管理可能带来的僵化和平行部门协调的低效。

3）制作工业机器人系统集成常见应用设备清单

工业机器人系统集成是把工业机器人本体、工业机器人控制软件、工业机器人应用软件、工业机器人周边设备结合起来成为系统，应用于焊接、打磨、上/下料、搬运、机加工等工业自动化任务。因此，除了要了解工业机器人相关软/硬件知识之外，对工业机器人各种不同工艺所涉及的外围设备的了解，对于完成相关工艺的集成也至关重要。

工业机器人工艺应用设备可分为以下几类：工业机器人及其附件、工艺设备、工装夹具、物流输送设备、水气电生产辅助设备、工业机器人末端工具、安全设备、外部控制系统、人机交互系统等。按照上述分类，结合检索到的和教材上的工业机器人应用相关设备的介绍，对每一种工业机器人应用的相关设备进行梳理，就能完成工业机器人工艺应用设备表。

（1）弧焊工业机器人工作站。

弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法。它的原理是利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的热量使焊接部位焊丝与工件熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头。

工业机器人弧焊可以进行平焊、横焊和立焊等多方位焊接。但在对焊缝质量要求较高及不易焊接的场合，通常会使用变位机来安装固定焊接夹具。通过变位机旋转焊接夹具，改变工件的空间位置和姿态，使工业机器人可以获得理想的焊接姿态以保证可焊性及焊接质量。

弧焊工业机器人对工艺的主要要求之一是保证零件焊接前焊缝误差的一致性。只有焊缝误差小，焊接质量才能达到要求。夹装不当或焊接时的热变形会使焊接接头位置发生变化，容易导致弧焊工业机器人的焊接轨迹与焊缝偏离。弧焊工业机器人可以选配如下纠偏选项：接触式探测、电弧式跟踪、弧压式跟踪、激光跟踪、视觉定位跟踪。针对具体焊接情况，选择有效的定位或跟踪方式。

弧焊的安全特点：焊丝电弧焊焊接设备的空载电压一般为50～90 V，焊接过程设备输出电压一般设定不超过30 V，而人体所能承受的安全电压为30～45 V，因此工业机器人焊接设备通常会在母材侧和工业机器人本体均做接地处理。

（2）点焊工业机器人工作站。

点焊是焊件搭接装配后，压紧在两电极之间，利用正、负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电极间的被焊材料，形成焊点的电阻焊方法。点焊多用于薄板的连接，如飞机蒙皮、航空发动机的火烟筒、汽车驾驶室外壳（车身）等。点焊机焊接变压器是点焊电器。点焊时，上、下电极臂有一极作为动极臂压紧工件并保持设定的压力直到焊接结束。工业机器人点焊钳的动极臂驱动分为气动及伺服电动机驱动两种。电极臂及电极既用于传导焊接电流，又用于传递压力。

为了避免焊接过程中发热，应配置冷水设备。接通焊接电源时，冷却水路要首先通过变压器、电极等部分。电极常用紫铜、镉青铜、钼青铜等制成。在焊接过程中由于高热，电极容易黏连或变形，因此电极外形的质量直接影响焊接过程、焊接质量和生产率。系统配置电极修磨器，在焊接过程中需要不断对电极进行修磨。当修磨到一定程度后，必须更换电极。

（3）搬运工业机器人工作站。

搬运工业机器人通常是配合输送生产线进行工作的。其主要的工作任务是在生产线上进行搬运作业。搬运作业是指用一种设备握持工件，通过该设备将工件从一个加工位置转移到另一个加工位置。搬运工业机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，被广泛应用于机床上/下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已规定了人工搬运的最大限度，超过限度的工作必须由搬运工业机器人来完成。

搬运工业机器人工作站通常由如下部分组成：工业机器人本体及控制器、工业机器人上臂的气管及线缆包（简称管线包）、工业机器人底座、工业机器人手部抓具（端执器）、电气（PLC）控制系统、安全围栏等。

（4）切割工业机器人工作站。

切割工业机器人工作站属于三维加工设备，可以实现各种图形、边的二维或三维立体切割。切割工业机器人按使用的切割工具种类可以分为激光切割工业机器人、水切割工业机器人、等离子切割工业机器人、火焰切割工业机器人等。

激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而将工件割开。激光切割属于热切割方法之一，可用于热塑性塑料、玻璃、碳纤维塑料、钢制品的切割和修边加工。切割面加工精度高，可作为最终加工工序。

水切割又称水刀切割，是一种利用高压水流进行切割的加工方式。水切割可以切割绝大部分材料，如金属、大理石、玻璃、汽车内装饰材料等。因为它是采用水和磨料切割，在加工过程中不会产生热（或产生极少热量），这种效果对受热影响的材料是非常理想的。一般而言，厚、易碎及怕热的不惧水材料，最适合使用水刀切割。水切割的切割面加工精度高，可作为最终加工工序。

等离子切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借助高速等离子的动力排出熔融金属以形成切口的一种加工方法，可切割不锈钢、铝、铜、铸铁、碳钢，加工速度快，获得工件毛坯快，加工精度不高，但给下一步精加工节省了时间。在对切割表面和尺寸精度要求不高的场合可以考虑使用该工艺完成成品交付。

火焰切割是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化并放出热量，利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉而实现切割的方法。火焰切割设备的成本最低，是切割厚金属板最经济有效的手段，但是在薄板切割方面有不足之处。与等离子切割比较，火焰切割的热影响区要大许多，热变形比较大。为了切割准确有效，需注意在切割过程中避免金属板的热变形。火焰切割是钢板粗加工的一种常用方式，常用于中厚板下料、切厚板坡口等。

（5）打磨工业机器人工作站。

打磨工业机器人用于替代传统人工进行工件的打磨工作，主要用于工件的表面打磨、棱角去毛刺、焊缝打磨、内腔内孔去毛刺、孔口螺纹口加工等工作，应用于卫浴五金、IT元件、汽车零部件、工业零件、医疗器械、木材建材、家具制造、民用产品等行业。

打磨工业机器人基本以两种方式实施打磨：一种是工业机器人拿工件打磨，另一种是工业机器人拿工具打磨工件。

工业机器人拿工件打磨通常用于需要处理的工件相对比较小的情况，工业机器人通过抓手抓取工件并将其在打磨设备上进行打磨。该方式有以下特点：在一个工位完成装件、打磨及卸件。

打磨设备的打磨机头可以有多样配置，也可以采用大功率打磨机头。在这种情况下，工件一次装夹，可以让工业机器人完成多道打磨工艺。比如焊接不锈钢水龙头，打磨工业机器人通过配置不同规格的砂带机头及抛光轮，就可以一次进行焊缝、粗磨、精磨和抛光。

工业机器人拿工具打磨一般用于如下工况：打磨对工业机器人来说比较重的大型工件；工件的形状不规则，不利于抓取；工件打磨部位不易到达，需要打磨工具与工件同时变换位置（工件的位置变换通常通过变位机来实现）。

当工业机器人所执的工具不能满足所有打磨工艺要求时，通常会配置自动换刀机构。通过自动换刀机构，工业机器人可以变换磨具进行加工。

工业机器人打磨属于硬碰硬性质的应用。为了保护工业机器人或者被打磨工件，必须对打磨轨迹或打磨压力进行控制。控制的手段可以采用两种方式：加工工具配柔顺性（浮动）装置或工业机器人配力控装置。这两种方式的使用依具体项目进行配置。加工工具所配的柔顺性装置可以为机械弹性结构或气动弹性结构。当工件打磨加工阻力大于柔顺性装置的预设值时，加工工具往减小阻力的方向退让，以保持加工力的稳定。工业机器人配力控装置及相关处理软件，使加工过程更智能化。通过力传感器的反馈，工业机器人智能改变其运动轨迹或改变加工的速度来保持加工力的稳定，更有利于被加工件的外形精度控制。在对外形要求比较高的场合，必须配置力控装置。相应力控装置的控制模式分为两种：力控压力模式和力控速度模式。第一种模式用于消除表面的不平整，工业机器人的运动过程中速度与磨削压力保持不变，刀具的最终运动轨迹会随着表面的不规则度而有浮动变化；第二种模式用于去除多余的表面材料，在工业机器人运动过程中，速度产生变化，磨削压力保持不变，运动轨迹遵循设定的路径。

（6）机加工工业机器人工作站。

机加工工业机器人手执加工刀具，对被加工件进行加工。工业机器人通常选用结构刚度比较好的机型，以保证在加工过程中减少不断变化的加工反力对工业机器人运动轨迹精度产生的影响。机加工工业机器人可以用于金属、非金属件的二维、三维切削。

工业机器人手部的加工工具常用电主轴作为动力部件。通过配置不同的刀具，可以完成不同的加工工艺。由于电主轴具有结构紧凑、转速高、质量小的特性，所以在加工过程中具有切削反力小、工业机器人空间可达性好以及工业机器人的后备负荷能力比较充足的特点。

与数控机床或数控加工中心的加工精度比较，受限于工业机器人本身的运动轨迹精度、刚度、本身精度校准误差及运动中各轴各向摩擦力不等等因素，工业机器人的加工精度略有不足，但是工业机器人的空间可达性、易用性、柔性是加工中心无法比拟的，因此工业机器人在机加工方面也大有作为。

（7）装配工业机器人工作站。

装配工业机器人是柔性自动化装配系统的核心设备，由工业机器人操作机、控制器、末端执行器（手部工具）和传感系统组成。生产线产品更换时，可通过改变运动程序来实现柔性化生产的需求。末端执行器为适应不同的装配对象而设计成各种手爪和手腕等。传感系统用来获取装配工业机器人与环境和装配对象之间相互作用的信息。

根据工作需求，注意选择的装配工业机器人的装配精度、工作范围、运行速度是否能够满足要求。当现有的装配工业机器人不能满足精度需求时，可用的解决方法是进行末端执行器结构设计优化，如增加机械柔性装置、对中装置、力控导向装置或视觉导向装置等。

装配工业机器人主要用于各种电器（包括家用电器，如电视机、录音机、洗衣机、电冰箱、吸尘器、空调等）、小型电动机、汽车及其部件、计算机、玩具、机电产品及其组件的装配等方面。

（8）喷涂工业机器人工作站。

喷涂工业机器人又称为喷漆工业机器人，是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人。喷涂工业机器人对防爆性的要求比较高。各工业机器人生产厂家都有专用的喷涂工业机器人。喷涂工业机器人广泛用于汽车、仪表、电器、搪瓷等生产企业。

无气喷涂是利用柱塞泵、隔膜泵等形式的增压泵将液体状的涂料增压，然后经高压软管输送至无气喷枪，最后在无气喷嘴处释放液压，瞬时雾化后喷向被涂物表面，形成涂膜层。由于涂料里不含空气，所以被称为无空气喷涂，简称无气喷涂。

有气喷涂也称为低压有气喷涂，是依靠低压空气使油漆在喷出枪口后形成雾化气流作用于物体表面的喷涂方式。

静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着与电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法，如机壳喷塑过程就是采用静电喷涂工艺。

高速旋杯式静电喷涂工艺已成为现代汽车车身涂装的主要手段之一，并且被广泛地应用于其他工业领域。其中，高速旋杯式静电喷枪已成为应用最广泛的工业涂装设备。它是将被涂工件接地作为阳极，静电喷枪（旋杯）接上负高压电（-50～120 kV）为阴极，旋杯采用空气透平驱动，空载时最高转速可达60000 r/min，带负荷工作转速为15000～40000 r/min。当涂料被送到高速旋转的旋杯上时，旋杯旋转运动产生离心作用，涂料在旋杯内表面伸展成为薄膜，并获得巨大的加速度向旋杯边缘运动，在离心力及强电场的双重作用下破碎为极细的且带电荷的雾滴并向与极性相反的被涂工件运动，最终沉积于被涂工件表面，形成均匀、平整、光滑、丰满的涂膜。

喷涂工业机器人的主要特点如下。

①中空内置管道式手臂。手臂各部分都准备了内置管道。内置管道将管道黏着薄雾和飞沫的机会降到最低，也最大限度地降低了灰尘黏附。另外，有的喷涂工业机器人（如ABB工业机器人）在臂上装有集成过程系统。该系统可实现闭环回路式调节及高速漆料控制与空气流量调节。喷涂工艺设备整合在工业机器人手臂内部，可以加快工艺响应速度的同时减少漆料和溶剂耗用。漆料流与机械臂运动同步，可提升传送效率并使喷涂量最小化，从而节省漆料并提高成本效益。

②防爆等级为本质防爆、内部压力防爆。本质防爆是通过限制电气设备电路的各种参数，或采取保护措施来限制电路的火花放电能量和热能，使其在正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃周围环境的爆炸性混合物，从而实现电气防爆。内部压力防爆是通过密封加压以保证壳体内部压力值在工业机器人工作过程中始终保持正压而防止外界易燃气体进入的办法实现其防爆性能。

③具有专用的喷涂应用软件包。

④喷涂工业机器人具有紧凑的设计，不仅减小了喷房尺寸，降低了通风需求，而且实现了有效节能，能与转台、滑台、输送链系统等一系列工艺辅助设备轻松集成。无与伦比的柔性使手腕可沿任意方向大角度旋转（可达140°）。

（9）涂胶工业机器人工作站。

涂胶工业机器人已在汽车前、后、侧风挡玻璃密封胶的涂布及汽车车灯、车门防水帘、车身底板、塑料件和家电产品等领域得到了广泛应用。涂胶类型有聚氨酯涂胶、热熔胶、发泡胶等。在仪器仪表的密封胶点涂领域也有大量涂胶工业机器人被应用。

涂胶工业机器人系统由工业机器人、工件自动输送单元、工件定位装置、供胶系统、安全防护系统等组成。当定位装置不够精确时，还需要配置工业机器人工件寻位系统，利用寻位确定工件的实际位置，从而使工业机器人自动修正运动轨迹，保证生产质量。寻位方式有接触式测量、非接触式测量、视觉定位等。

涂胶工业机器人具有涂胶速度稳定、涂胶品质高的特点。与人工涂胶相比，其最大的优点是工作效率高，涂胶胶线形状可控且均匀，质量稳定。利用涂胶工业机器人，节省的胶量相当可观，有利于降低生产成本。

4）工业机器人系统集成电气设计基础

（1）制作系统集成中电气电缆颜色使用规则表。

不论在非标自动化项目中还是在工业机器人系统集成中，连接各个电气元件的电缆起着传递能量和传输状态信号的作用。在自动化系统中电缆传输的能量和信号的特性千差万别，如何快速直观地了解电缆中所传输的能量或信号的特性呢？电缆颜色就是一个有效的介质，通过电缆颜色和电缆传输的能量或信号的特性的对应关系，可以直观地了解电缆所传输能量或信号的特性。因此，电缆颜色使用规则表能够为系统集成中的硬件安装、检修维护提供极大的便利。

①标准概述。

产品设计必须遵循国家和行业的有关标准。对于出口产品，还需要符合国际标准的规定。一般而言，作为ISO的成员原则上应等同、等效采用国际标准。

②常用国际标准。

国际标准化机构是负责制定、出版国际或地区性（如欧洲）标准的组织。制定、出版电气设备的国际或地区性标准的主要组织机构如下。

ISO（International Organization for Standardization）：国际标准化组织。

IEC（International Electrotechnical Commission）：国际电工委员会。

CEE（International Commission on Rules for Approval of Electrical Equipment）：国际电工认证委员会（主要负责电工产品认证）。

ANSK（American National Standards Institute）：美国国家标准学会。

IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）：电气和电子工程师协会。

DIN（Deutsches Institut Für Normung）：德国标准化学会。

③国家标准。

在我国，制定电气设备的国家和行业标准的主要组织和机构有国家标准化管理委员会、全国工业机械电气系统标准化技术委员会（SAC）、中国电工产品认证委员会（CCEE）等。工业机械电气设备的设计、制造应贯彻执行的国家标准主要是GB 5226.1—2008《机械电气安全　机械电气设备第1部分：通用技术条件》。

GB 5226是由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布的国家标准。该标准等同采用了IEC 60204（国际电工委员会标准）。它是工业机械电气设备必须贯彻执行的强制性标准。第1部分（GB 5226.1—2008/IEC 60204-1）适应于额定电压不超过交流1 000 V或直流1 500 V，额定频率不超过200 Hz的工业机械电气设备，是工业机器人系统集成电气设计必须遵守的标准之一。

④行业标准。

我国机械行业的标准一般由中国机械工业联合会提出，由全国工业机械电气系统标准化技术委员会归口，国家发展和改革委员会进行发布。工业机器人设备系统电气设计可参照的行业标准主要有以下两个。

JB/T 2739—2015《机床电气图用图形符号》；

JB/T 2740—2015《机床电气设备及系统电路图、图解和表的绘制》。

JB/T 2739—2015和JB/T 2740—2015是机械行业的推荐标准，制定标准时引用和参照了IEC 60617等国际标准，但与IEC、DIN等国际和地区性标准不完全等同。因此，在电气图形符号、电气图表等的画法上，可能与其他国家和地区有所不同。由于标准不限制或阻碍技术进步，JB/T 2740—2015等标准已明确规定，在设计电气设备时，也可采用IEC或EN（欧洲标准）、DIN等国际和地区性先进标准。

⑤质量认证。

产品质量认证始于20世纪初，英国是最早开展产品质量认证的国家，随后许多工业发达国家也相继实行了本国的产品质量认证制度。1970年，ISO成立了认证委员会（后改为合格评定委员会CASCO）；1972年，IEC建立了质量评定体系（IECQ），并成立了认证管理委员会（CMC）和调查协调委员会（ICC），从此国际上有了统一的产品认证制度和指导性文件。

在进行机电产品电气设计时，必须采用符合标准的配套电气产品。电气产品的质量认证标记是表明产品符合相关标准的标记，它是购买配套电气产品的重要参考之一。选择电气产品时，不仅要考虑电气产品的性能参数、价格，而且还需要选择通过相关质量认证的配套电气产品，以确保电气产品达到使用国的安全、电磁兼容和环保等方面的要求。例如，出口欧洲的设备，需要选用经过CE认证的电气产品等。

⑥国际认证。

电工电气产品常用的国际质量认证标记主要有如下几种。

a.CE标志。

CE标志是欧盟（European Union，EU）所推行的一种产品质量强制认定标志，它是用来证明产品符合欧盟低压电气设备EG法令的产品合格标志。

b.GS标志。

GS标志是德国劳工部授权特殊机构实施的一种产品安全认证标志。GS认证的产品能在发生故障造成意外事故时，使制造商受到德国产品安全法的约束，因此，它虽不是强制认定，但取得GS认证的产品安全性更高。

c.UL标志。

UL标志是美国安全检测实验室公司的产品安全认证标志。UL是美国最权威的质量认证机构，UL认证的产品除了满足有关的安全标准外，对产品的生产管理体系也有一定的要求。取得UL认证的电气产品称为“注册电器”，允许在美国零售。

d.其他常见的认证标志。

AS标志：澳大利亚标准协会（SAA）使用于电气和非电气产品的标志，英联邦商务条例对其保障，国际通用。

BEB标志：英国保险商实验室的检验合格标志。这个标志在世界许多国家通行，具有权威性。

JIB标志：日本标准化组织（JIB）对其检验合格的电气产品、纺织产品颁发的标志。

⑦国内认证。

a.CCC标志。

CCC（China Compulsory Certification）标志是中国电气产品强制性安全认证标志，它是我国对涉及安全、电磁兼容、环境保护要求的产品所实施的强制性认证。CCC认证只是基础的产品安全认证，并不意味着产品的使用性能优异。

b.长城标志。

长城标志是CCEE（China Commissim for Conformity Certification of Electrical Equipment）质量认证标志，它表示电气产品已符合中国电工产品认证委员会规定的认证要求。

c.CCIB标志。

CCIB（China Commodity Inspection Bureau）标志是中国进出口商品检验局的检验标志。它表明该产品是正规进出口的商品，其质量安全可靠。进口的家电产品须有此标志方可在中国市场上销售。

为了便于识别成套装置中各种电缆的类别和作用，各种标准明确规定各类电缆的颜色标志。请检索表3-12所示的各标准对电缆颜色的规定。

表3-12　系统集成中电缆颜色使用规则表（样例）

系统集成中电缆颜色使用规则表可以为以后的系统集成电气设计及调试检修提供参考；在电气设计和调试检修中通过将现场的电缆颜色和系统集成电缆颜色使用规则表中的内容进行对比就能判断电缆所传输的信号属性，可为相关工作提供重要的参考依据。要想使用电缆颜色使用规则表准确判断电缆中信号的特性或者灵活选择不同颜色的电缆进行电气设计，需要对系统所处地遵循的标准进行确定，明确系统所适用的标准才能准确判断相关颜色与信号的对应关系。

对一个电气系统而言，电缆颜色固然重要，不同规格的电缆所能传输的电流大小对电气系统设计和系统的安全稳定运行也至关重要。因此，结合上述制作系统集成中电缆颜色使用规则表的方法制作系统集成中电缆载流量表，要求该表包含不同标准对不同规格、不同材质、不同使用环境温度、不同安装方式的电缆的最大安全电流的描述。

（2）检索工业机器人系统集成中工业机器人对使用环境及电源的要求。

工业机器人是工业机器人系统集成项目中的核心硬件。由于工业机器人是一种结构复杂、集成度高、精密的机电一体化设备，所以对其运行环境和电源性能有明确的要求。在进行某工业机器人集成项目时，客户指定使用发那科R-1000iA工业机器人作为作业设备。现在需要对客户项目现场进行考察以确定现场条件是否符合该款工业机器人的正常运行要求。制作发那科R-1000iA工业机器人对使用环境及电源的要求清单，与项目现场进行比对，确定客户项目现场环境是否符合要求。

不同品牌和型号的工业机器人对其运行环境及电源均有不同的要求，要详细了解各个品牌及型号的工业机器人对运行环境及电源的要求，最直接的方法是在该型号工业机器人的技术手册上查看相关说明。获取该款工业机器人技术手册的方法有两种：其一可以通过工业机器人随机资料获取，其二可以登录工业机器人厂家官网下载。

①电源要求。

第一，为保证设备及人员安全，工业机器人采用三相五线制配电方式（TN-S）。

第二，工业机械电气设备的设计应满足使用国的电压和频率要求。中国的低压电网的电压和频率分别为220/380 V和50 Hz。

第三，进入中国的国外品牌工业机器人中，日系工业机器人如日本安川（首钢MOTOMAN）工业机器人的DX100控制柜、NACHI工业机器人的FD/CFD控制柜等均还采用日本制式的单相100 V，60 Hz电源或三相200 V，60 Hz电源。对于电源制式与国内不一致的工业机器人，工业机器人厂家均有变压器选配项供设备使用者进行选配。在使用时，应注意选配。进入中国的欧系工业机器人（如ABB、KUKA）则与中国电源制式相同。因此，在给工业机器人配电时，应注意查阅工业机器人生产厂家提供的工业机器人控制柜技术规格参数。(https://www.daowen.com)

第四，小型工业机器人通常采用的是单相+接PE线供电，中大型工业机器人采用三相+接PE线供电。

工业机器人控制柜对电源品质的技术规范如下。

第一，常规要求：电压变化范围不超过±10%，频率变化范围不超过±2%。

第二，注意：过高的电压有可能使器件烧损。过低的电压会使工业机器人控制柜的工作不稳定而出现自动关机或出错的现象。在这种情况下，应配置稳压器对电源进行处理。

第三，在选择稳压器的时候应注意稳压器的类型。常用的稳压器有两种：一种是机械式，另一种是电子式。机械式稳压器是通过一块控制电路板驱动电动机调节碳刷位置来稳压的。机械式稳压强的缺点就是可靠性低和动态响应速度慢（瞬态电压变化响应时间为1～1.5 s）。实际应用表明，在电压波动较大的场合（320～440 V），该种稳压器无法保证工业机器人控制柜正常工作。电子式稳压器的瞬态电压变化响应时间小于或等于40 ms，比机械式稳压器响应速度快，精度高，但价格高。

第四，如果在同一供电母排下还有其他用电设备且其启动后对电网的污染比较大（如大功率电动机、测功机等），工业机器人控制柜的工作状态有可能不稳定，造成工业机器人出错报警。在这种情况下，在技术规范上应对供电电源做如下额外规定。

a.谐波：2～5次谐波的总和不超过线电压有效值的10%，6～30次谐波的总和不超过线电压有效值的2%。

b.三相不平衡电压：电压负序和零序成分不超过正序成分的2%。

c.电压冲击：上升/下降时间为500 ns～500μs时，其持续时间不超过1.5 ms，峰值不高于电源额定电压有效值的200%。

d.电压中断：电源中断或零电压持续时间不超过3 ms，中断间隔应大于1 s。

e.电压降：电压降不超过峰值电压的20%，间隔时间应大于1 s。

如果电网无法满足以上要求，则工业机器人控制柜入线端应配置隔离变压器或交流电抗器进行电源处理。如果还不能解决，则改变工业机器人控制柜的用电来源。

②环境要求。

IEC 60204-1标准对工业机械电气设备的一般工作环境规定如下。

a.温度。

密封的工业电气设备应能在环境温度为5℃～40℃、24 h平均温度不超过35℃的环境下正常使用；外露的工业电气设备应能在环境温度为5℃～55℃、24 h平均温度不超过50℃的环境下正常使用。工业电气设备应能受得住-25℃～+55℃温度范围内的运输和存放，并能经受70℃、时间不超过24 h的短期运输和存放。

b.湿度。

工业电气设备应能在相对湿度为30%～95%的环境下正常使用。

c.海拔。

工业电气设备应能在海拔1 000 m以下正常工作。

海拔越高的地区，空气密度就越小，大气压降低，使空气黏性系数增加，空气分子数就会减少，从而导致传递的热量减少。对流散热传递的热量减少将导致产品温升的增加，电子部件的散热性能变差。

海拔影响低压电气设备的分断能力。由于海拔升高，空气密度降低，空气散热能力减弱，当触头在分断电流时，介质恢复强度降低，电弧较难熄灭，容易引起电弧重燃，因此燃弧时间延长，触头寿命缩短。一般在海拔超过1000 m的地区就必须考虑海拔对电气设备的影响。一般的低压开关设备和控制设备的工作海拔不能超过2000 m。

如果电气设备工作的环境温度、海拔超过规定的要求，除了器件和控制装置本身需要满足特殊环境下的可靠性、寿命等要求外，在选择低压电气设备或控制装置时，对器件或控制装置的额定工作电流、电压参数需进行降容使用，降容比值请查阅所选器件的技术规格书。

（3）变频驱动电气设计。

变频器是可调速驱动设备的一种。它应用变频驱动技术改变交流电动机工作电压的频率和幅度，来平滑控制交流电动机的速度及转矩。变频驱动系统具有节能、启动冲击小、调速范围大、调速平滑、控制方式灵活等特点，在工业自动化领域得到了广泛的应用。现有某大型汽车零部件厂计划投产2条点焊工业机器人生产线，为生产线提供冷却水的泵站有3台功率为7.5 kW的水泵，3台水泵由变频器驱动轮流工作，每台水泵工作8 h。现要求对该泵站变频驱动系统进行电气设计，实现3台水泵的驱动供水。要求变频驱动系统有2种工作模式，其中自动模式要求当启动按钮按下的，3台水泵按照每台水泵工作8 h的模式自动轮流工作，当停止按钮按下时，所有水泵停止运行；手动模式可通过旋钮选择工作水泵，当启动按钮按下时，对应水泵开始工作，当停止按钮按下时，水泵停止工作。

①供电系统。

供电系统由电源系统和输配电系统组成，是产生电能并供应和输送给用电设备的系统。根据IEC的规定，低压供电系统大致可分为TN、IT、TT 3种。其中，TN系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家得到广泛应用。TN系统又分为TN-C、TN-S、TN-C-S 3种形式。

②三相负载的接法。

交流电的三相负载可分为三角形接法和星形接法（又称为Y形接法）。

三角形接法的负载两端电压为380 V，星形接法的负载两端电压为220 V。星形接法的中间公共点引出线为中性线。三相负载平衡时，三相电的中性线电流为零，故也叫作零线。三相负载不平衡时，应当连接中性线，否则各相负载将分压不等。在意外情况下，某相断开后，为防止其他相上负载电压重新分配引起事故，也应当连接中性线。

③三相电动机的接线方法。

三相电动机的星形接法是把上排的短接片横向相互连接起来，下排接线柱分别接入交流电的各相。电动机的转动方向不正确时，只需对调其中两相的接线位置。

三相电动机的三角形接法是把上、下排的短接片纵向分别连接，下排接线柱分别接入交流电的各相。电动机的转动方向不正确时，只需对调其中两相的接线位置。

进行电动机接线时，特别要注意的是电动机铭牌上的电压与允许接线方式的对应关系。

④变频器。

变频器（Variable-Frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电动机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。

变频器主要由整流（交流变直流）单元、滤波单元、逆变（直流变交流）单元、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据实际提供电动机所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。另外，变频器还有很多保护功能，如过流保护、过压保护、过载保护等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器得到了非常广泛的应用。

变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电动机不能满负荷运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求降低，通过降低风机或泵的转速即可满足要求。

电动机使用变频器就是为了调速并减小启动电流。为了产生可变的电压和频率，变频器首先要把电源的交流电变换为直流电，这个过程叫作整流。把直流电变换为交流电的装置，其科学术语为“inverter”（逆变器）。一般逆变器是把直流电源逆变为一定频率和一定电压的逆变电源。逆变结果为频率可调、电压可调的逆变器称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要用于三相异步电动机调速，又称为变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中、波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，称为变频电源。一般变频电源是变频器价格的15～20倍。由于变频器中产生变化的电压或频率的主要装置称为“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即变频器。

应根据生产机械的类型、调速范围、静态速度精度、启动转矩等要求选择变频器的类型。所谓合适，是指既好用，又经济，能满足工艺和生产的基本条件和要求。

⑤伺服系统。

伺服系统（servomechanism）又称为随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）任意变化。它的主要任务是按控制命令的要求对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角），其结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。伺服系统最初用于国防军工，如火炮的控制，船舰、飞机的自动驾驶，导弹发射等，后来逐渐推广到国民经济的许多部门，如自动机床控制、无线跟踪控制等。

a.主要作用。

第一，以小功率指令信号去控制大功率负载；

第二，在没有机械连接的情况下，由输入轴控制位于远处的输出轴，实现远距同步传动；

第三，使输出机械位移精确地跟踪电信号，如记录和指示仪表等。

b.主要分类。

从系统组成元件的性质来看，伺服系统有电气伺服系统、液压伺服系统、电气-液压伺服系统及电气-电气伺服系统等。

从系统输出量的物理性质来看，伺服系统有速度或加速度伺服系统和位置伺服系统等。

从系统中所包含的元件特性和信号作用特点来看，伺服系统有模拟式伺服系统和数字式伺服系统。

从系统的结构特点来看，伺服系统有单回伺服系统、多回伺服系统和开环伺服系统、闭环伺服系统。

伺服系统按其驱动元件划分，有步进式伺服系统、直流电动机伺服系统、交流电动机伺服系统。

（4）低压电气元件选型。

①低压电气元件概况。

控制电气元件按其工作电压的高低，可划分为高压控制电气元件和低压控制电气元件两大类。按各国标准，高、低压界线划分比较模糊，通常以交流1 000 V、直流1 500 V为界。国内工业机器人集成系统常用工作电压为380 V，属于低压系统，使用的电气元件也为低压电气元件。

常用的进口（或在国内生产）的低压电气元件有施耐德电器、ABB电器、西门子电器等。合资或国产知名低压电气元件有正泰电器、德力西电器、常熟开关、上海人民电器、天水二一三电器、人民电器等。

电路中常用到断路器、接触器、热继电器、熔断器、停止按钮（常闭）、开始按钮（常开）等低压电气元件。

②隔离开关与负荷开关。

隔离开关与负荷开关的作用都是切断主电源，以便于检修。它们在电路中形成明显断开点（触点隔离保证一定距离且必须是看得见的，或明显地且可靠地用“开”或“断”标志指示），以保证下级电路维修时的安全。

如果总电源开关同时用作急停器件，则必须符合下述急停器件要求。

第一，电源总开关应具有切断最大电动机堵转电流及所有电动机和负载正常运行总电流的分断能力。

第二，电源总开关只能有一个接通和断开的位置，并清晰地标明“0”和“1”，且手动操作的总电源开关可在断开的位置上锁住。

第三，如电源总开关不具备急停功能，其操作手柄应为黑色或灰色，而不应使用红色。如电源总开关具备急停功能，则应使用红色手柄，并采用黄底色。

隔离开关及负荷开关依使用的电源环境、安装方式及通过的电流，并辅以厂家的选型手册、使用目的来选定。

③断路器。

低压断路器又称为自动开关。俗称的“空气开关”，也是指低压断路器。断路器的作用是切断和接通负荷电路以及切断故障电路，以防止事故扩大，保证安全运行。它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载和短路保护的电气设备。它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源电路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，已得到广泛的应用。

断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成。

当短路时，大电流（一般为10～12倍额定电流）产生的电磁力克服弹簧反力，脱扣器拉动操作机构动作，开关瞬时跳闸。当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度后推动操作机构动作（电流越大，动作时间越短）。

现在有电子型的断路器，其使用互感器采集各相电流大小，与设定值比较，当电流异常时微处理器发出信号，使电子脱扣器带动操作机构动作。

低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热，使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作。分励脱扣器则用于远距离控制，在正常工作时，其线圈是断电的；在需要远距离控制时，按下停止按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。

断路器的电路符号如图3-9所示。

图3-9　断路器的电路符号

（a）国标符号；（b）常见部分国外标准符号

断路器的图形符号中方形表示热脱扣器（即长延时脱扣器，用于过载保护），半圆形表示电磁力脱扣器（即瞬时脱扣器，用于短路保护）。1～6是断路器上标明的接线端子号。

④接触器。

接触器分为交流接触器和直流接触器，它应用于电力，配电与用电场合。接触器广义上是指工业电网中，利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载目的的电气设备。

接触器的工作原理如图3-10所示。当接触器线圈（A1、A2两接线端）通电后，线圈电流会产生磁场，产生的磁场使静铁芯产生电磁吸力吸引动铁芯，并带动交流接触器触点动作，常闭触点断开（21NC与22NC），常开触点闭合（1与2，3与4，5与6，13NO与14NO），两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，常开触点断开，常闭触点闭合。辅助触点用来给外部提供信号，或常使用一组常开辅助触点与线圈的控制按钮并联，达到线圈通电后自保持的功能。

图3-10　接触器的工作原理

20 A以上的接触器加有灭弧罩，利用电路断开时产生的电磁力，快速拉断电弧，保护接点。

接触器可高频率操作，用于电源开启与切断控制时，最高操作频率可达1 200次/h。接触器的使用寿命很长，机械寿命通常为数百万次至一千万次，电寿命一般则为数十万次至数百万次。

⑤热继电器。

a.作用：主要用来对异步电动机进行过载保护。有些型号的热继电器还具有断相保护功能。

b.工作原理：热继电器的工作原理是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制回路断开，接触器线圈失电，从而使主电路断开，实现电动机的过载保护。热继电器作为电动机的过载保护元件，以体积小、结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。双金属片受热弯曲的过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护。

c.使用：热继电器本身不能直接断开电动机电源电路，必须与接触器配合使用。当过流时，热继电器断开其常闭辅助触点，从而断开接触器的接合线圈，使接触器切断电动机电源，起到保护的作用。

热继电器过载保护动作后，双金属片经过一段时间的冷却（约2 min），需要重新工作时，要按下复位按钮进行复位。也有具有自动复位功能的产品，可通过其面板上的手动/自动旋钮选择复位工作方式。自动复位时间约为5 min。

热继电器的4种脱扣级别是：10A、10、20、30。脱扣级别规定了从冷态开始，对称的三相负载在7.2倍整定电流时的最大脱扣时间。

热继电器的电路符号如图3-11所示。

图3-11　热继电器的电路符号

⑥熔断器。

熔断器自身作为熔体，当电流过高或超过负载电流时，熔断器熔断自身，防止损坏电路。半导体功率元件对温度变化极为敏感，过流会使这些元件损坏，通常使用快速熔断器。

当电路中存在上、下级熔断器时，在发生故障时，希望故障点上级的熔断器熔断，而不导致大面积停电现象使故障的影响面扩大，这就是熔断器的选择性。熔断器额定电流只要符合国标和IEC标准规定的过电流选择比为1.6∶1的要求，即上级熔断器额定电流不小于下级熔断器额定电流的1.6倍，就视为上、下级能有选择性地切断故障电路。

如果在安装点的预期短路电流大于断路器的额定分断能力，可采用熔断器作后备保护，因为熔断器的额定短路分断能力较强，且电路短路时熔断器的分断时间比断路器短，可确保断路器的安全。

熔断器应装在断路器的电源侧，以保证使用安全。

⑦中间继电器。

中间继电器用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。它用于在控制回路中传递中间信号。例如PLC控制触点，其最大驱动电流为0.5 A，当被控制回路电流为5 A时，必须使用中间继电器进行中继转换（常说的小电流控制大电流）。

当中间继电器线圈施加激励量等于或大于其动作值时，衔铁被吸向导磁体，同时衔铁压动触点弹片，使触点接通、断开或切换被控制的电路。当中间继电器的线圈被断电或激励量减小到小于其返回值时，衔铁和接触片返回到原来位置。因此，它用的全部都是辅助触头，数量比较多。

中间继电器的电路符号如图3-12所示。

图3-12　中间继电器的电路符号

注意：在图纸上，各组开关及线圈符号可以分离标示。

小型中间继电器的一般参数见表3-13。

表3-13　小型中间继电器的一般参数

⑧固态继电器。

当中间继电器无法满足通断速度需求的时候，可以选择固态继电器。

固态继电器（Solid State Relay，SSR）是由微电子电路、分立电子器件、电力电子功率器件组成的无触点开关，用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号直接驱动大电流负载。

专用的固态继电器具有短路保护、过载保护和过热保护功能，与组合逻辑电路固化封装就可以实现用户需要的智能模块，直接用于控制系统中。

固态继电器除具有与中间继电器一样的功能外，还具有如下特点。

第一，灵敏度高，控制功率低，电磁兼容性好。固态继电器的输入电压范围较大，驱动功率低，可与大多数逻辑集成电路兼容，不需要增加缓冲器或驱动器。

第二，可快速转换。固态继电器因为采用固体器件，所以切换速度时间为从几毫秒至几微秒。

第三，电磁干扰小。固态继电器没有输入线圈，没有触点燃弧和回跳，因此减少了电磁干扰。大多数交流输出固态继电器是一个零电压开关，在零电压处导通，在零电流处关断，减少了电流波形的突然中断，从而减小了开关瞬态效应。

固态继电器的缺点如下。

第一，导通后的管压降大，可控硅或双向可控硅的正向压降可达1～2 V，大功率晶体管的饱和压降也为1～2 V，一般功率场效应管的导通电阻也较机械触点的接触电阻大。

第二，半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流，因此不能实现理想的电隔离。

第三，由于管压降大，导通后的功耗和发热量也大，所以大功率固态继电器的体积远远大于同容量的中间继电器，成本也较高。

第四，电子元件的温度特性和电子电路的抗干扰能力较差，耐辐射能力也较差，如不采取有效措施，则工作可靠性低。

第五，固态继电器对过载有较大的敏感性，必须用快速熔断器或RC阻尼电路对其进行过载保护。固态继电器的负载能力明显与环境温度有关，温度升高，负载能力将迅速下降。

第六，主要不足是存在通态压降（需相应散热措施），有断态漏电流，交、直流不能通用，触点组数少。另外，过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。

在选用固态继电器时，应充分考虑其特点，以防出现其他意外情况。

⑨按钮及指示灯。

主令电器是用于闭合或断开控制回路，以发出指令或作程序控制的开关电器。它包括按钮、凸轮开关、行程开关、指示灯、指示塔等，另外有踏脚开关、接近开关、倒顺开关、紧急开关、钮子开关等。

按钮开关是一种结构简单、应用十分广泛的主令电器。在电气自动控制回路中，用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁起动器等。按钮开关的种类很多，可分为普通揪钮式、蘑菇头式、自锁式、自复位式、旋柄式、带指示灯式、带灯符号式及钥匙式等，有单钮、双钮、三钮及不同组合形式，一般采用积木式结构，由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳等组成，通常做成复合式，有一对常闭触头和常开触头，有的产品可通过多个元件的串联增加触头对数。还有一种自持式按钮开关，按下后即可自动保持闭合位置，断电后才能打开。

目前，市场上的按钮开关均采用模块化的设计，由按钮头模块与基座模块组成，按钮头可以旋入（或卡入）基座中。

基座有带灯的基座和仅是触点的基座。灯的类型（白炽灯泡、気灯或LED灯）及其额定电压均可进行选择。

如图3-13所示，按钮开关包含一组常开触头和一组常闭触头。在实际应用中，当基座的触头组不能满足触点数量需求时（例如急停按钮按下时，要同时断开多条电路，需要的触头较多），可以追加触点模块来满足要求。