电气控制及PLC第3版 周军第4章.ppt

电气控制及PLC,第四章、继电器-接触器电气控制系统设计 河海大学 机电工程学院,1,4.1电气控制系统图纸绘制原则,一、电气原理图--说明控制线路的工作原理，用图形符号、文字符号、项目代号表示电路功能和电气元件连接关系的图 1、电气控制线路原理图按国家标准规定的图形符号、文字符号和回路标号绘制 2、原理图中各元件有关动作部件为“原始状态“，触点符号一般画成：左开右闭，下开上闭 3、主回路、控制回路和信号回路应分开绘制 主回路：电源线绘制成水平线，电机控制线路垂直于电源线用粗实线） 控制回路：垂直地画在两条电源线之间，耗能元件（线圈、信号灯……）应直接连接在地线上，控制触点连接在电源火线与耗能元件之间用细实线） 4、原理图上应尽可能减少线号，避免线路交叉电路应按动作顺序和信号流向，自上而下、自左往右的原则排列线路、元件，同一元件的各触点、线圈的文字符号应相同 5、为便于检索线路，将原理图分成若干个图区，图区的编号在图的下部，为标明每个区电路的功能，在图的顶部设一用途栏，文字表示其功能2,6、原理图中应标出以下参数： ①各个电源电路的电压、极性、频率、相数 ②某些元件的特性 ③不常用电器的操作方式和功能 ④标明主要回路中导线规格 7、线路中的交接点，需要测试和拆接外部引出线的端子，应该用“空心圆o“表示；电路的连接点用“实心圆·“表示。

8、机械操作电器的表示方法： ①对非电气控制和人工操作的电路，必须在电气图上用相应的图形符号表示其操作方法和工作状态 ②同一操作件动作的所有触点应用机械连杆符号表示其动作关系 ③各个触点的运动方向和状态，必须与操作件的动作方向和状态一致 9、电气控制线路中的全部电机、电气元件的型号、文字符号、数量、额定技术数据均应填写在元件明细表内3,二、电气接线图--表示电机及各电气设备的相对安装位置，相互间实际接线情况与接线要求的图 1、 按控制系统的复杂程度，可将接线图分为总体接线图、部件接线图、组件或插件接线图等 2、 各元件图形符号、文字符号、线号均应与电气原理图一致 3、 应清楚表示出各电器的相对位置和它们之间的电气连接同一电器的各部分应画在一起，用虚线框起来） 4、 不在同一部位的各电器之间的连接导线，必须通过接线端子进行 5、 成束的电线可用一根实线表示，标明导线的线号和去向 6、 电气接线图应标明导线的种类和标称截面、数量、颜色、线号，以及所套管子的型号规格4.1电气控制系统图纸绘制原则,4,4.1电气控制系统图纸绘制原则,三、电气柜内元件布置图--反映电柜内电气元件的型号及技术参数、安装要求、接线要求的图 四、电气互连图--表明电气设备各单元之间的连接关系。

国家标准： 电气制图 GB6988.1-86~GB6988.7-86 电气图用图形符号 GB4728.1-85~GB4728.13-85 电气图用文字符号 GB7159 -87 电气技术项目代号 GB5094 -85 电气系统说明用简图 GB7356 -87,5,1、确定电气设计的技术条件和任务书 2、选择电力拖动和控制方案（电机工作方式；控制方 式） 3、选择电动机及其他电器元器件 4、设计电气原理图（主回路；控制回路……） 5、设计机电设备的电气装配图和电气接线图 6、设计电气柜、操纵台等非标部件和专用安装零件 7、选用电气元件，编制电气元件清单 8、编写设计计算说明书和使用说明书,4.2电气系统设计基本内容,6,一、电气设计的技术条件 设备功能；运动部件数量；工艺流程；工作方式； 使用环境和特殊要求 二、电力拖动形式的选择 1、 电动机拖动方式：单独拖动或分立拖动 2、 调速方案：齿轮变速箱、液压调速、电动 机调速、电气无极调速 3、 起制动要求； 4、负载特性：保证电动机的调速特性与负载特性相 适应,7,三、系统控制方案的确定 1、控制方式：继电器--接触器；顺序控制器；数控系统；微机控制。

2、控制系统的工作方式：手动；自动；单头半自动等 3、自动工作循环简图，转换条件，工作节拍 （电磁线圈接通表） 4、联锁条件；保护要求,8,4.3 电动机的选择,一、电动机容量选择 分析计算法：1、负载功率 2、容许温升 3、过载能力 统计计算法：根据经验公式，留有较大裕量 二、电动机转速 对于相同功率电机，转速越高，电机的尺寸越小，成本越低 1、不需调速的高、中速机械，选用相应转速电机 2、不需调速的低速机械，选稍高转速电机，通过减速机构 传动 3、需要调速的机械，电机最高转速与机械最高转速相适 应 三、电动机类型 1、电压级别、电流类型（与电源相匹配） 2、转速特性 3、工作原理（直流或交流） 四、电动机结构形式 1、安装形式：立式、卧式 2、环境条件：防护式、封闭式、防爆型、防腐型,9,4.4电气控制线路的设计,一、设计原则 1、最大限度满足机电设备的控制要求，按照工艺流程可靠工作 2、控制线路力求简单、经济 3、保证机械设备和控制线路安全可靠 4、便于操作和维护 二、电气控制原理设计方法： 1、经验设计法 2、逻辑代数设计法10,4.4电气控制线路的设计,1、经验设计法 电气控制设计的内容包括主电路、控制电路和辅助电路的设计。

①主电路：主要考虑电动机起动、点动、正反转、制动及多速 控制的要求 ②控制电路：满足设备和设计任务要求的各种自动、手动的电 气控制电路 ③辅助电路：完善控制电路要求的设计，包括短路、过流、过 载、零压、连锁（互锁）、限位等电路保护措 施，以及信号指示、照明等电路 ④反复审核：根据设计原则审核电气设计原理图，有必要时可 以进行模拟实验，修改和完善电路设计，直至符 合设计要求11,常用的经验设计方法: ①根据生产机械的要求，选用典型环节，将它们有机的 组合起 来，并加以补充修改，综合成所需的控制电 路 ②没有典型环节，可以根据工艺要求自行设计，采用边分析边画 图的方法，不断增加电器元件和控制触点，以满足给定的工作 条件和要求 经验设计的特点: ①设计方法简单易于掌握，使用广泛 ②要求设计者有一定的设计经验，需要反复修改图纸，设计速度 较慢 ③设计程序不固定，一般需要进行模拟实验 ④不宜获得最佳设计方案4.4电气控制线路的设计,12,4.4电气控制线路的设计,2、逻辑设计法 利用逻辑代数，从生产工艺出发，考虑控制电路中逻辑变量关系，在状态波形图的基础上，按照一定的设计方法和步骤，设计出符合要求的控制电路。

该方法设计出的电路较为合理、精练可靠，特别在复杂电路设计时，可以显示出逻辑设计法的设计优点 继——接系统中，电气元件都可用“通”、“断”两态来表示，控制线路的规律符合逻辑运算规律（“与”“或”），因而可用逻辑代数加以分析、化简，然后按照简化的逻辑表达式画出相应线路图13,4.4电气控制线路的设计,例；某电机在继电器KA1、KA2、KA3中任一个或任两个继电器动作时才能运转14,4.4电气控制线路的设计,三、设计规律 1、常开触点串联--几个条件同时具备，才能使电器线圈得电与“ 2、常开触点并联--几个条件中，任一条件具备，就可使电器线圈得电或“ 3、常闭触点串联--几个条件中，任一条件具备，就可使电器线圈失电 4、常闭触点并联--几个条件同时具备，电器线圈才失电 5、正确选择电气线路和环节，尽量选用经过实际考验的完善的线路和环节（避免因某个电气元件损坏而引起故障）15,4.4电气控制线路的设计,四、线路设计的一般问题 1、尽量避免许多电器依次动作后才能接通另一电器的现象 2、线路中，触点、线圈的位置合理安排，控制回路中不允许出现线圈的串联16,4.4电气控制线路的设计,3、线路中应尽量减少元件数、元件触点数、导线数,,17,4.4电气控制线路的设计,4、 尽量减少线路工作时的通电电器数量 图中，KM1，KT1在起动完毕即完成任务，可断电）,18,4.4电气控制线路的设计,5、 线路中避免出现竟争现象 图中，若KM2常开触点闭合时间tKM2常闭触点断开时间t1+KT1常开触点断开时间t2，则发生竟争现象。

19,4.4电气控制线路的设计,6、避免产生寄生回路 ①FR一旦脱开，出现寄生回路，使得KM3（或KM4）线圈上电压下降，不能可靠释放 ②按SB4，实现点动向前，出现寄生回路，使得主轴电机旋转20,4.4电气控制线路的设计,7、应具有完善的保护环节： 设计线路应考虑各种联锁保护、油压保护、限位保护，以及电气系统应有过载、短路、过流、过压、失压、弱磁和热保护等还应设置相应的合闸、断开、事故、安全等指示灯 8、 设计线路应能适应所在电网情况，根据现场的电网容量、电 压、频率，以及允许的冲击电流值等，决定电动机是采取直接 或降压起动21,4.5 电气控制系统设计应用举例1,一、设计一个电动机拖动工作台进给的控制线路，行程开关SQ1、SQ2分别装在工作台的原位和终点 1．压下SB2，使电机M1正转，工作台前进，到达终点停一下后再返回,电机M1反转，到原点停下； 2．压下SB3，使工作台在前进中能立即返回原点停下； 3．用SQ3、SQ4作两端限位保护22,23,4.5 电气控制系统设计应用举例2,一、设计液压回转工作台控制线路,,24,25,4.5 电气控制系统设计应用举例3,三、设计深孔钻三次进给的控制电路。

控制要求如下： 按SB1 滑台第一次进给 → SQ2 滑台快退回原位 SQ1 滑台第二次进给 → SQ3 滑台快退回原位 SQ1 滑台第三次进给 → SQ4 滑台快退回原位 SQ1 原位停YA得电进给，失电后退）,26,27,4.5 电气控制系统设计应用举例4 1、电气原理图,设计选题 电动机的起停控制电路 1、电气原理图 原理设计时以起停控制电路原理为主，兼顾电路的工作状态指示和设备工作点的局部照明电路 图中标注了线号、导线截面积等参数 元器件清单见P92，表4.1，穿线用管及导线参数见表4.228,2、电气安装位置图,电气安装位置图用来表示元器件清单中所有电器元件的相对安装位置通常，电器元件布置在主配电盘和操作面板上 电气安装位置图应考虑电器元件的实际安装方法和结构尺寸，最终确定主配电盘和操作面板、以及控制柜结构和外形尺寸29,3、电气接线图,按照电气安装位置图的设计思想，电气接线图也分为主配电盘接线图和操作面板接线图两部分 图中线侧数字表示线号（1~7），线端数字表示器件编号（10~25）30,4、电气互连图,电气互连图表示电气控制柜配电盘之间、以及和外部器件之间的接线关系 图中用导线束将照明灯、操作面板、电动机、电源引入线与控制主盘连接起来，并注明了穿线管的规格、电缆线的参数等数据，详见表4.2。

设计时应注意接地装置的设计（安全） 31,5、安装调试,安装无误后，接通三相电源，作空载实验，通过操作按钮，检验电气装置动作的准确性及指示的正确性，空载实验无误后，接上负载作负载试验，反复调试直至设备正常工作为止32,6、小结,本章通过应用示例，系统的介绍了电气控制线路（原理）设计，电气安装位置图、电气接线图、电气互连图等工艺设计方法 工艺设计是在理论设计的基础上进行的重要设计内容，实践性很强、工作量很大，电气设备的质量和制造成本在很大程度上取决于工艺设计水平所以，也是电气工程师的必修内容33,4.2.1 两地控制电路,,34,4.2.2 顺序控制电路,,35,4.2.3 电压线圈并联,,36,图4.2.4 反身自停电路,,37,4.4.2 主盘电气安装位置图,,38,4.4.3 操作面板电气安装位置图,,39,4.4.4电气安装接线图（主板）,,40,4.4.5电气安装接线图（操作面板）,41,4.4.6电气互连图,42,4.4.1电气原理图,43,。