工厂电气 3-9 章.ppt

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1、电气控制装置设计包括原理与工艺设计两个方电气控制装置设计包括原理与工艺设计两个方面。面。电气工程技术人员，必须掌握电气控制装置设电气工程技术人员，必须掌握电气控制装置设计的基本原则、设计内容和一般设计方法，以便计的基本原则、设计内容和一般设计方法，以便根据生产机械的拖动要求及工艺需要去设计各类根据生产机械的拖动要求及工艺需要去设计各类图纸和必要的技术资料。图纸和必要的技术资料。本章将讨论电气控制系统的设计过程。电气控本章将讨论电气控制系统的设计过程。电气控制系统设计要求具有较丰富的实践经验。这里仅制系统设计要求具有较丰富的实践经验。这里仅讨论设计中的一般共性问题。讨论设计中的一般共性问题。第九

2、章第九章 电气控制装置设计基础电气控制装置设计基础第一节第一节 电气控制装置设计的一般原则、电气控制装置设计的一般原则、基本内容和设计程序基本内容和设计程序正确的设计思想和工程观点是高质量完成设计任务的保证。正确的设计思想和工程观点是高质量完成设计任务的保证。正确的设计思想和工程观点是高质量完成设计任务的保证。正确的设计思想和工程观点是高质量完成设计任务的保证。一、电气控制设计的一般原则一、电气控制设计的一般原则一、电气控制设计的一般原则一、电气控制设计的一般原则在电气控制系统的设计过程中，通常应遵循以下几个原则：在电气控制系统的设计过程中，通常应遵循以下几个原则：在电气控制系统的设计过程中，

3、通常应遵循以下几个原则：在电气控制系统的设计过程中，通常应遵循以下几个原则：1 1）最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。）最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。）最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。）最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。2 2）在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经）在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经）在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经）在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济、不宜盲目追求自动化和高指标。济、不宜盲目追求自动化和高指标。济、不宜盲目追求自动化和高指标。济、不宜盲目追求自动化和高指标。3 3）

4、妥善处理机械与电气关系。）妥善处理机械与电气关系。）妥善处理机械与电气关系。）妥善处理机械与电气关系。4 4）正确合理的选用电器元件。）正确合理的选用电器元件。）正确合理的选用电器元件。）正确合理的选用电器元件。5 5）确保使用安全、可靠。）确保使用安全、可靠。）确保使用安全、可靠。）确保使用安全、可靠。6 6）造型美观、使用维护方便。）造型美观、使用维护方便。）造型美观、使用维护方便。）造型美观、使用维护方便。二、电气控制设计的基本任务与内容二、电气控制设计的基本任务与内容电气设计的基本任务是根据控制要求设计和编制出设备电气设计的基本任务是根据控制要求设计和编制出设备制造和使用维修过程中所必

5、须的图样、资料，包括电气原理制造和使用维修过程中所必须的图样、资料，包括电气原理图、电气系统的组件划分与元器件布置图、安装接线图、电图、电气系统的组件划分与元器件布置图、安装接线图、电气箱图、控制面板及电器元件安装底板、废标准紧固件加工气箱图、控制面板及电器元件安装底板、废标准紧固件加工图等，编制外构元件目录、单台材料消耗清单、设备说明书图等，编制外构元件目录、单台材料消耗清单、设备说明书等资料。等资料。由此可见，电气控制设计包含由此可见，电气控制设计包含原理设计原理设计与与工艺设计工艺设计两个两个基本部分，以电力拖动控制设备为例，二方面的设计内容分基本部分，以电力拖动控制设备为例，二方面的设

6、计内容分述如下：述如下：（一）原理设计内容（一）原理设计内容电气控制系统原理设计内容主要包括：电气控制系统原理设计内容主要包括：1 1）拟订电气设计任务书。）拟订电气设计任务书。2 2）选择拖动方案与控制方式。）选择拖动方案与控制方式。3 3）确定电动机的类型、容量、转速，并选择具）确定电动机的类型、容量、转速，并选择具体型号。体型号。4 4）设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系，拟）设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系，拟订各部分技术要求。订各部分技术要求。5 5）设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数。）设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数。6 6）选择电气元件，制订元器件目

7、录清单。）选择电气元件，制订元器件目录清单。7 7）编写设计说明书。）编写设计说明书。电气原理图是整个设计的中心环节，因为它是工艺设电气原理图是整个设计的中心环节，因为它是工艺设计和制订其他技术资料的依据。计和制订其他技术资料的依据。（二）工艺设计内容（二）工艺设计内容 工艺设计的主要目的是便于组织电气控制装置的制造，工艺设计的主要目的是便于组织电气控制装置的制造，实现原理设计要求的各项技术指标，为设备的调试、维实现原理设计要求的各项技术指标，为设备的调试、维护、使用提供必要的图样资料。工艺设计主要内容是：护、使用提供必要的图样资料。工艺设计主要内容是：1 1）根据设计的原理图及选定的电器元件

8、，设计电气设备）根据设计的原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。的总体配置，绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。2 2）按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号，）按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号，绘制各组件原理电路图，列出各部分的元件目录表，并绘制各组件原理电路图，列出各部分的元件目录表，并根据总图编号统计出各组件的进出线号。根据总图编号统计出各组件的进出线号。3 3）根据组件原理电路及选定的元件目录表，设计组件装配）根据组件原理电路及选定的元件目录表，设计组件装配图、接线图，图中应反映各电器元件的安装方式与接线方式。图、接线

9、图，图中应反映各电器元件的安装方式与接线方式。4 4）根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准的电器安）根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准的电器安装零件图纸，标明技术要求。装零件图纸，标明技术要求。5 5）设计电气箱。）设计电气箱。6 6）根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行）根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列出外购件清单，标准件清单以及主要材料消耗汇总，分别列出外购件清单，标准件清单以及主要材料消耗定额。定额。7 7）编写使用维护说明书。）编写使用维护说明书。三、电气控制设计的一般程序三、电气控制设计的一般程序三、电气控制设计的一般程序三、电气控制

10、设计的一般程序以电力拖动控制设计项目为例，通常电气系统的设计程以电力拖动控制设计项目为例，通常电气系统的设计程序是按以下步骤进行的。序是按以下步骤进行的。1.1.拟订设计任务书拟订设计任务书 设计任务书是整个系统设计的依据，同时又是今后设备设计任务书是整个系统设计的依据，同时又是今后设备竣工验收的依据。因此设计任务书的拟订是一个十分重要而竣工验收的依据。因此设计任务书的拟订是一个十分重要而且必须认真对待的问题。在很多情况下，设计任务下达部门且必须认真对待的问题。在很多情况下，设计任务下达部门对本系统的功能要求、技术指标只能描述一个粗略轮廓，涉对本系统的功能要求、技术指标只能描述一个粗略轮廓，涉

11、及设备使用中应达到的各种具体的技术指标及其他各项基本及设备使用中应达到的各种具体的技术指标及其他各项基本要求实际是由技术领导部门、设备使用部门及承担机电设计要求实际是由技术领导部门、设备使用部门及承担机电设计任务部门等几方面共同协商，最后以技术协议形式予以确定任务部门等几方面共同协商，最后以技术协议形式予以确定的。的。电气设计任务书中，除简要说明所设计设备的型号、用电气设计任务书中，除简要说明所设计设备的型号、用途、工艺过程、动作要求、传动参数、工作条件外还应说途、工艺过程、动作要求、传动参数、工作条件外还应说明以下主要技术指标及要求：明以下主要技术指标及要求：1 1）控制精度、生产效率要求。

12、）控制精度、生产效率要求。2 2）电气传动基本特性如运动部件数量、用途、动作顺序，）电气传动基本特性如运动部件数量、用途、动作顺序，负载特性、调速指标、起动、制动要求等。负载特性、调速指标、起动、制动要求等。3 3）自动化程度要求。）自动化程度要求。4 4）稳定性及抗干扰要求。）稳定性及抗干扰要求。5 5）联锁条件及保护要求。）联锁条件及保护要求。6 6）电源种类、电压等级、频率及容量等要求。）电源种类、电压等级、频率及容量等要求。7 7）目标成本与经费限额。）目标成本与经费限额。8 8）验收标准及验收方式。）验收标准及验收方式。9 9）其他要求如设备布局、安装要求、操作台布置、照明、）其他要

13、求如设备布局、安装要求、操作台布置、照明、信号指示、报警方式等等。信号指示、报警方式等等。2.2.选择拖动方案与控制方式选择拖动方案与控制方式 电力拖动方案与控制方式的确定是设计的重要部分，因电力拖动方案与控制方式的确定是设计的重要部分，因为只有在总体方案正确的前提下，才能保证生产设备各项技为只有在总体方案正确的前提下，才能保证生产设备各项技术指标实施的可能性。在电气设计主要技术指标确定并以任术指标实施的可能性。在电气设计主要技术指标确定并以任务书格式下达后，必须认真做好调查研究工作，列出几种可务书格式下达后，必须认真做好调查研究工作，列出几种可能的方案，并根据自己的条件和工艺要求进行比较分析

14、后作能的方案，并根据自己的条件和工艺要求进行比较分析后作出决定。出决定。所谓电力拖动方案是指根据零件加工精度、加工效率要所谓电力拖动方案是指根据零件加工精度、加工效率要求、生产机械的结构、运动部件的数量、运动要求、负载性求、生产机械的结构、运动部件的数量、运动要求、负载性质、调速要求以及投资额等去确定电动机的类型、数量、传质、调速要求以及投资额等去确定电动机的类型、数量、传动方式以及拟订电动机起动、运行、调速、转向、制动等控动方式以及拟订电动机起动、运行、调速、转向、制动等控制要求，作为电气控制原理图设计及电器元件选择的依据。制要求，作为电气控制原理图设计及电器元件选择的依据。3.3.选择电动

15、机选择电动机 拖动方案决定以后，就可以进一步选择电动机的类型、拖动方案决定以后，就可以进一步选择电动机的类型、数量、结构形式以及容量、额定电压与额定转速等要求。数量、结构形式以及容量、额定电压与额定转速等要求。电动机选择的基本原则是：电动机选择的基本原则是：1 1）电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求，要与负）电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求，要与负载特性相适应，以保证加工过程中运行稳定并具有一定的调载特性相适应，以保证加工过程中运行稳定并具有一定的调速范围与良好的起动、制动性能。速范围与良好的起动、制动性能。2 2）工作过程中电动机容量能得到充分利用，即温升尽可能）工作过程中电动

16、机容量能得到充分利用，即温升尽可能达到或接近额定温升值。达到或接近额定温升值。3 3）电动机的结构形式应满足机械设计提出的安装要求，并）电动机的结构形式应满足机械设计提出的安装要求，并能适应周围环境工作条件。能适应周围环境工作条件。应该强调，在满足设计要求情况下优先考虑采用结构简应该强调，在满足设计要求情况下优先考虑采用结构简单，价格便宜，使用维护方便的三相交流异步电动机。单，价格便宜，使用维护方便的三相交流异步电动机。正确选定电动机容量是电动机选择中的关键问题。正确选定电动机容量是电动机选择中的关键问题。电动机容量计算的基本步骤是：首先根据生产机械提供电动机容量计算的基本步骤是：首先根据生产

17、机械提供的功率负载图的功率负载图P=fP=f（t t）或转矩负载图或转矩负载图ML=fML=f（t t）预选一台电预选一台电动机，然后根据负载进行发热校验，将校验结果与预选电动动机，然后根据负载进行发热校验，将校验结果与预选电动机参数进行比较，若发现预选电动机的额定容量太大或太小，机参数进行比较，若发现预选电动机的额定容量太大或太小，再重新选择，直到电动机容量得到充分利用，最后再校验其再重新选择，直到电动机容量得到充分利用，最后再校验其过载能力与起动转矩是否满足拖动要求。过载能力与起动转矩是否满足拖动要求。由于分析计算过程较为复杂，在比较简单、无特殊要求、由于分析计算过程较为复杂，在比较简单、

18、无特殊要求、生产数量又不多的电力拖动系统中，电动机容量选择往往采生产数量又不多的电力拖动系统中，电动机容量选择往往采用统计类比法，或者根据经验采用工程估算的方法来选用。用统计类比法，或者根据经验采用工程估算的方法来选用。4.4.选择控制方式选择控制方式 拖动方案确定之后，采用什么方法去实现这些控制要求拖动方案确定之后，采用什么方法去实现这些控制要求就是控制方式的选择问题。随着电气技术、电子技术、计算就是控制方式的选择问题。随着电气技术、电子技术、计算机技术、检测技术以及自动控制理论的迅速发展和机械结构机技术、检测技术以及自动控制理论的迅速发展和机械结构与工艺水平的不断提高，生产机械电力拖动的控

19、制方式已从与工艺水平的不断提高，生产机械电力拖动的控制方式已从传统的继电接触控制向顺序控制、可编程逻辑控制、计算机传统的继电接触控制向顺序控制、可编程逻辑控制、计算机联网控制等方面发展，各种新型的工业控制器及标准系列控联网控制等方面发展，各种新型的工业控制器及标准系列控制系统也不断出现，可供选择的控制方式较多，系统复杂程制系统也不断出现，可供选择的控制方式较多，系统复杂程度差异也很大。度差异也很大。5.5.设计电气控制原理线路图并合理选用元器件，编设计电气控制原理线路图并合理选用元器件，编制元器件目录清单。制元器件目录清单。6.6.设计电气设备制造、安装、调试所必须的各种施设计电气设备制造、安

20、装、调试所必须的各种施工图样并以此为根据编制各种材料定额清单。工图样并以此为根据编制各种材料定额清单。7.7.编写说明书。编写说明书。第二节第二节 电气控制原理线路设计的方法与步骤电气控制原理线路设计的方法与步骤原理线路设计是原理设计的核心内容。在总体方案确定原理线路设计是原理设计的核心内容。在总体方案确定之后具体设计是从电气原理图开始，各项设计指标是通过控之后具体设计是从电气原理图开始，各项设计指标是通过控制原理图来实现的，同时它又是工艺设计和编制各种技术资制原理图来实现的，同时它又是工艺设计和编制各种技术资料的依据。料的依据。一、电气原理图设计的基本步骤一、电气原理图设计的基本步骤一、电气

21、原理图设计的基本步骤一、电气原理图设计的基本步骤原理线路设计的基本步骤是：原理线路设计的基本步骤是：1 1）根据选定的拖动方案及控制方式设计系统的原理框图，）根据选定的拖动方案及控制方式设计系统的原理框图，拟订出各部分的主要技术要求和主要技术参数。拟订出各部分的主要技术要求和主要技术参数。2 2）根据各部的要求，设计出原理框图中各个部分的具体电）根据各部的要求，设计出原理框图中各个部分的具体电路。按主电路路。按主电路控制电路控制电路辅助电路辅助电路联锁与保护联锁与保护总体检总体检查反复修改与完善的步骤进行。查反复修改与完善的步骤进行。3 3）绘制总原理图。）绘制总原理图。4 4）正确选用原理线

22、路中每一个电器元件，并制订元器件目）正确选用原理线路中每一个电器元件，并制订元器件目录清单。录清单。对于比较简单的控制线路，可以省略前两步直接进行原对于比较简单的控制线路，可以省略前两步直接进行原理图设计和选用电器元件。但对于比较复杂的自动控制线路，理图设计和选用电器元件。但对于比较复杂的自动控制线路，就必须按上述过程一步一步进行设计。只有各个独立部分都就必须按上述过程一步一步进行设计。只有各个独立部分都达到技术要求，才能保证总体技术要求的实现，保证总装调达到技术要求，才能保证总体技术要求的实现，保证总装调试的顺利进行。试的顺利进行。二、电气原理图的设计方法及设计实例二、电气原理图的设计方法及

23、设计实例电气原理设计的主要方法：电气原理设计的主要方法：分析设计法、逻辑设计法分析设计法、逻辑设计法（一）分析设计法根据生产工艺要求去选择适当的基本控制环节（单元电根据生产工艺要求去选择适当的基本控制环节（单元电路）或经过考验的成熟电路按各部分的联锁条件组合起来并路）或经过考验的成熟电路按各部分的联锁条件组合起来并加以补充和修改，综合成满足控制要求的完整线路。当找不加以补充和修改，综合成满足控制要求的完整线路。当找不到现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计，将主到现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计，将主令信号经过适当的组合与变换，在一定条件下得到执行元件令信号经过适当的组合与变

24、换，在一定条件下得到执行元件所需要的工作信号。设计过程中，要随时增减元器件和改变所需要的工作信号。设计过程中，要随时增减元器件和改变触点的组合方式，以满足拖动系统的工作条件和控制要求，触点的组合方式，以满足拖动系统的工作条件和控制要求，经过反复修改得到理想的控制线路。经过反复修改得到理想的控制线路。特点：无固定的设计程序，设计方法简单，容易为初学特点：无固定的设计程序，设计方法简单，容易为初学者所掌握，对于具有一定工作经验的电气人员来说，也能较者所掌握，对于具有一定工作经验的电气人员来说，也能较快地完成设计任务。快地完成设计任务。缺点：设计方案不一定是最佳方案，当经验不足或考虑缺点：设计方案不

25、一定是最佳方案，当经验不足或考虑不周时会影响线路工作的可靠性。不周时会影响线路工作的可靠性。下面通过下面通过C534JIC534JI立式车床横梁升降电气控制原理线路的立式车床横梁升降电气控制原理线路的设计实例，进一步说明分析设计法的设计过程。设计实例，进一步说明分析设计法的设计过程。1.1.电力拖动方式及其控制要求电力拖动方式及其控制要求 为适应不同高度工件加工时对刀的需要，要求安装有左、为适应不同高度工件加工时对刀的需要，要求安装有左、右立刀架的横梁能通过丝杠传动快速上升下降的调整运动。右立刀架的横梁能通过丝杠传动快速上升下降的调整运动。丝杠的正反转由一台三相交流异步电动机丝杠的正反转由一台

26、三相交流异步电动机M1M1拖动，为了保拖动，为了保证零件的加工精密，当横梁点动到需要的高度后应立即通过证零件的加工精密，当横梁点动到需要的高度后应立即通过夹紧机构将横梁夹紧在立柱上。每次移动前要先放松夹紧装夹紧机构将横梁夹紧在立柱上。每次移动前要先放松夹紧装置，因此设置另一台三相交流异步电动机置，因此设置另一台三相交流异步电动机M2M2拖动夹紧放松拖动夹紧放松机构，以实现横梁移动前的放松和到位后的夹紧动作。在夹机构，以实现横梁移动前的放松和到位后的夹紧动作。在夹紧、放松机构中设置两个行程开关紧、放松机构中设置两个行程开关SQ1SQ1与与SQ2SQ2分别检测已放分别检测已放松与已夹紧信号。松与已

27、夹紧信号。横梁升降控制要求是：横梁升降控制要求是：1 1）采用短时工作的电动控制。）采用短时工作的电动控制。2 2）横梁上升控制动作过程：）横梁上升控制动作过程：按上升按钮按上升按钮横梁放松（夹紧电动机反转）横梁放松（夹紧电动机反转）压下放松压下放松位置开关位置开关停止放松停止放松横梁自动上升（升横梁自动上升（升/降电动机正转）降电动机正转）到位放开上升按钮到位放开上升按钮横梁停止上升横梁停止上升横梁自动夹紧（夹紧横梁自动夹紧（夹紧电动机正转）电动机正转）已放松位置开关松开，达到一定夹紧紧度已已放松位置开关松开，达到一定夹紧紧度已夹紧位置开关压下夹紧位置开关压下上升过程结束。上升过程结束。3

28、3）横梁下降控制动作过程：）横梁下降控制动作过程：按下降按钮按下降按钮横梁放松横梁放松压下已放松位置开关压下已放松位置开关停止放停止放松，横梁自动下降松，横梁自动下降到位放开下降按钮到位放开下降按钮横梁停止下降并自横梁停止下降并自动短时回升（升动短时回升（升/降电动机短时正转）降电动机短时正转）横梁自动夹紧横梁自动夹紧已已放松位置开关松开，并夹紧至一定紧度已夹紧位置开关压下放松位置开关松开，并夹紧至一定紧度已夹紧位置开关压下下降过程结束。下降过程结束。下降与上升控制的区别在于到位后多了一个自动的短时下降与上升控制的区别在于到位后多了一个自动的短时回升动作，其目的在于消除移动螺母上端面与丝杠的间

29、隙，回升动作，其目的在于消除移动螺母上端面与丝杠的间隙，以防止加工过程中因横梁倾斜造成的误差，而上升过程中移以防止加工过程中因横梁倾斜造成的误差，而上升过程中移动螺母上端面与丝杠间不存在间隙。动螺母上端面与丝杠间不存在间隙。4 4）横梁升降动作应设置上、下极限位置保护。）横梁升降动作应设置上、下极限位置保护。2.2.设计过程设计过程1 1）根据拖动要求设计主电路）根据拖动要求设计主电路 由于升、降电动机由于升、降电动机M1M1与夹紧放松电动机与夹紧放松电动机M2M2都要求正反都要求正反转，所以采用转，所以采用KM1KM1、KM2KM2及及KM3KM3、KM4KM4接触器主触头变换相接触器主触头

30、变换相序控制。序控制。考虑到横梁夹紧时有一定的紧度要求，故在考虑到横梁夹紧时有一定的紧度要求，故在M2M2正转即正转即KM3KM3动作时，其中一相串过电流继电器动作时，其中一相串过电流继电器KIKI检测电流信号，当检测电流信号，当M2M2处于堵转状态，电流增长至动作值时，过电流继电器处于堵转状态，电流增长至动作值时，过电流继电器KIKI动动作，使夹紧动作结束，以保证每次夹紧紧度相同。由于作，使夹紧动作结束，以保证每次夹紧紧度相同。由于M1M1、M2M2均为短时工作，因而不设置过载保护。据此便可设计出均为短时工作，因而不设置过载保护。据此便可设计出如图如图9-19-1所示的主电路。所示的主电路。

31、图91 主电路与控制电路草图之一 2 2）设计控制电路草图）设计控制电路草图 如果暂不考虑横梁下降控制的短时回升，则上升与下降如果暂不考虑横梁下降控制的短时回升，则上升与下降控制过程完全相同，当发出控制过程完全相同，当发出“上升上升”或或“下降下降”指令时，首指令时，首先是夹紧放松电动机先是夹紧放松电动机M2M2反转（反转（KM4KM4吸合），由于平时横梁总吸合），由于平时横梁总是处于夹紧状态，行程开关是处于夹紧状态，行程开关SQ1SQ1（检测已放松信号）不受压，检测已放松信号）不受压，SQ2SQ2处于受压状态（检测已夹紧信号），将处于受压状态（检测已夹紧信号），将SQ1SQ1常开触点串常开触

32、点串在横梁升降控制回路中，常闭触点串于发出上升或下降指令在横梁升降控制回路中，常闭触点串于发出上升或下降指令时（时（SQ2SQ2常开触点串在立车工作台转动控制回路中，用于联常开触点串在立车工作台转动控制回路中，用于联锁控制），因此在发出上升或下降指令时（按锁控制），因此在发出上升或下降指令时（按SB1SB1或或SB2SB2），），必然时先放松（必然时先放松（SQ2SQ2立即复位，夹紧解除），当放松动作完立即复位，夹紧解除），当放松动作完成成SQ1SQ1受压，受压，KM4KM4释放，释放，KM1KM1（或或KM2KM2）自动吸合实现横梁自动吸合实现横梁自动上升（或下降）。上升（或下降）到位，放开

33、自动上升（或下降）。上升（或下降）到位，放开SB1SB1（或或SB2SB2）停止上升，由于此时停止上升，由于此时SQ1SQ1受压，受压，SQ2SQ2不受压，所以不受压，所以KM3KM3自动吸合，夹紧动作自动发出直到自动吸合，夹紧动作自动发出直到SQ2SQ2压下，再通过压下，再通过KIKI常闭触点与常闭触点与KM3KM3的常开触点串联的自保回路继续夹紧至过电的常开触点串联的自保回路继续夹紧至过电流继电器动作，控制过程自动结束。按此思路设计的草图如流继电器动作，控制过程自动结束。按此思路设计的草图如9-19-1所示。所示。3 3）完善设计草图）完善设计草图 图图9-19-1设计草图功能不完善，主要

34、是未考虑下降的短时设计草图功能不完善，主要是未考虑下降的短时回升。下降到位的短时自动回升，是满足一定条件下的结果，回升。下降到位的短时自动回升，是满足一定条件下的结果，此条件与上升指令是此条件与上升指令是“或或”的逻辑关系，因此它应与的逻辑关系，因此它应与SB1SB1并并联，应该是下降动作结束即用联，应该是下降动作结束即用KM2KM2常闭触点与一个短时延时常闭触点与一个短时延时断开的时间继电器断开的时间继电器KTKT触点的串联组成，回升时间有时间继电触点的串联组成，回升时间有时间继电器控制。于是便可设计出如图器控制。于是便可设计出如图9-29-2所示的设计草图之二。所示的设计草图之二。图92

35、控制电路设计草图之二4 4）检查并改进设计草图）检查并改进设计草图 图图9-29-2在控制功能上已达到上述控制要求，但仔细检查在控制功能上已达到上述控制要求，但仔细检查会发现会发现KM2KM2的副触点使用已经超出接触器拥有数量，同时考的副触点使用已经超出接触器拥有数量，同时考虑到一般情况下不采用二常开二常闭的复式按钮，因此可采虑到一般情况下不采用二常开二常闭的复式按钮，因此可采用中间继电器用中间继电器KAKA来完善设计。如图来完善设计。如图9-39-3所示。其中所示。其中R-MR-M、L-ML-M为工作台驱动电动机正反转联锁触点，以保证机床进入加工为工作台驱动电动机正反转联锁触点，以保证机床进

36、入加工状态，不允许横梁移动。反之横梁放松时就不允许工作台移状态，不允许横梁移动。反之横梁放松时就不允许工作台移动，是通过行程开关动，是通过行程开关SQ2SQ2的常开触点串联在的常开触点串联在R-MR-M、L-ML-M的控制的控制回路中来实现。另一方面在完善控制电路设计过程中，进一回路中来实现。另一方面在完善控制电路设计过程中，进一步考虑横梁上下极限位置保护面而采用步考虑横梁上下极限位置保护面而采用SQ3SQ3、SQ4SQ4的常闭触的常闭触头串接在上升与下降控制线路中。头串接在上升与下降控制线路中。图93控制电路设计草图之三5 5）总体校核）总体校核 控制线路设计完毕，最后需进行总体校核，检查是

37、否存控制线路设计完毕，最后需进行总体校核，检查是否存在不合理、遗漏或进一步简化的可能。检查内容包括：控制在不合理、遗漏或进一步简化的可能。检查内容包括：控制线路是否满足拖动要求，触头使用是否超出允许范围，必要线路是否满足拖动要求，触头使用是否超出允许范围，必要的联锁与保护，电路工作的可靠性，照明显示及其他辅助控的联锁与保护，电路工作的可靠性，照明显示及其他辅助控制要求以及进一步简化的可能性。制要求以及进一步简化的可能性。（二）逻辑设计法利用逻辑代数这一数学工具来进行电路设计，即根据生利用逻辑代数这一数学工具来进行电路设计，即根据生产机械的拖动要求及工艺要求，将执行元件需要的工作信号产机械的拖动

38、要求及工艺要求，将执行元件需要的工作信号以及安全电气的接通与断开状态看成逻辑变量，并根据控制以及安全电气的接通与断开状态看成逻辑变量，并根据控制要求将它们之间的关系用逻辑函数关系式来表达，然后再运要求将它们之间的关系用逻辑函数关系式来表达，然后再运用逻辑函数基本公式和运算规律进行简化，使之成为需要的用逻辑函数基本公式和运算规律进行简化，使之成为需要的最简最简“与、或与、或”关系式，根据最简式画出相应的电路结构图，关系式，根据最简式画出相应的电路结构图，最后再作进一步的检查和完善，即能获得需要的控制线路。最后再作进一步的检查和完善，即能获得需要的控制线路。优点优点：能获得理想、经济的方案，所用元

39、件数量少，各：能获得理想、经济的方案，所用元件数量少，各元件能充分发挥作用，当给定条件变化时，能指出电路相应元件能充分发挥作用，当给定条件变化时，能指出电路相应变化的内在规律，在设计复杂控制线路时，更显方便。变化的内在规律，在设计复杂控制线路时，更显方便。逻辑法不仅能用于线路设计，也可以用于线路简化和读逻辑法不仅能用于线路设计，也可以用于线路简化和读图分析。逻辑代数读图法的优点是各个控制元件关系能一目图分析。逻辑代数读图法的优点是各个控制元件关系能一目了然，不会读错和遗漏。了然，不会读错和遗漏。逻辑电路有两种基本类型，逻辑电路有两种基本类型，组合逻辑电路和时序逻辑电组合逻辑电路和时序逻辑电路路

40、。对应其设计方法也各不相同。对应其设计方法也各不相同。组合逻辑电路：组合逻辑电路：使执行元件的输出状态，只与同一时刻使执行元件的输出状态，只与同一时刻控制元件的状态相关。输入、输出呈单方向关系，即输出量控制元件的状态相关。输入、输出呈单方向关系，即输出量对输入量无影响。其设计方法比较简单，可以作为经验设计对输入量无影响。其设计方法比较简单，可以作为经验设计法的辅助和补充，用于简单控制电路的设计，或对某些局部法的辅助和补充，用于简单控制电路的设计，或对某些局部电路进行简化，进一步节省并合理使用电器元件与触点。举电路进行简化，进一步节省并合理使用电器元件与触点。举例说明如下：例说明如下：设计要求：

41、某电动机只有在继电器设计要求：某电动机只有在继电器KA1KA1、KA2KA2、KA3KA3中任中任何一个或两个动作时才能运转，而在其他条件下都不运转，何一个或两个动作时才能运转，而在其他条件下都不运转，试设计其控制线路。试设计其控制线路。设计步骤：设计步骤：1 1）列出控制元件与执行元件的动作状态表，如表）列出控制元件与执行元件的动作状态表，如表9-19-1所示。所示。KA1 KA1KA2KA2KA3KA3KMKM0 00 00 00 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 11 1 0 0 1 1 1 1

42、 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0表表9-1 状态表状态表 1 1）根据表）根据表9-19-1写出写出KMKM的逻辑代数式：的逻辑代数式：2 2）利用逻辑代数基本公式化简至最简）利用逻辑代数基本公式化简至最简“与或与或”式：式：3 3）利用逻辑代数基本公式化简至最简）利用逻辑代数基本公式化简至最简“与或与或”式式：4 4）根据简化了的逻辑式绘制控制电路，如图）根据简化了的逻辑式绘制控制电路，如图9-49-4所示。所示。图94控制电路时序逻辑电路时序逻辑电路特点：输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，而且特点：输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，而且还与输出量的原

43、有状态及其组合顺序有关，即输出量通过反还与输出量的原有状态及其组合顺序有关，即输出量通过反馈作用，对输入状态产生影响。这种逻辑电路设计要设置中馈作用，对输入状态产生影响。这种逻辑电路设计要设置中间记忆元件（如中间继电器等），记忆输入信号的变化，以间记忆元件（如中间继电器等），记忆输入信号的变化，以达到各程度两两区分的目的。其设计过程比较复杂，达到各程度两两区分的目的。其设计过程比较复杂，基本步基本步骤如下：骤如下：1 1）根据拖动要求，先设计主电路，明确各电动机及执）根据拖动要求，先设计主电路，明确各电动机及执行元件的控制要求，并选择产生控制信号（包括主令信号与行元件的控制要求，并选择产生控制

44、信号（包括主令信号与检测信号）的主令元件（如按钮、控制开关、主令控制器等）检测信号）的主令元件（如按钮、控制开关、主令控制器等）和检测元件（如行程开关、压力继电器、速度继电器、过电和检测元件（如行程开关、压力继电器、速度继电器、过电流继电器等）。流继电器等）。2 2）根据工艺要求作出工作循环图，并列出主令元件、检测元）根据工艺要求作出工作循环图，并列出主令元件、检测元件以及执行元件的状态表，写出各状态的特征码。件以及执行元件的状态表，写出各状态的特征码。3 3）为区分所有状态（重复特征码）而增设必要的中间记忆元）为区分所有状态（重复特征码）而增设必要的中间记忆元件（中间继电器）。件（中间继电器

45、）。4 4）根据已区分的各种状态的特征码，写出各执行元件（输出）根据已区分的各种状态的特征码，写出各执行元件（输出）与中间继电器、主令元件及检测元件（逻辑变量）间的逻辑与中间继电器、主令元件及检测元件（逻辑变量）间的逻辑关系式。关系式。5 5）化简逻辑式，据此绘出相应控制线路。）化简逻辑式，据此绘出相应控制线路。6 6）检查并完善设计线路。）检查并完善设计线路。由于这种方法设计难度较大，整个设计过程较复杂，还由于这种方法设计难度较大，整个设计过程较复杂，还要涉及一些新概念，因此，在一般常规设计中，很少单独采要涉及一些新概念，因此，在一般常规设计中，很少单独采用。用。三、原理图设计中应注意的问题

46、三、原理图设计中应注意的问题三、原理图设计中应注意的问题三、原理图设计中应注意的问题 1 1）尽量减少控制线路中电流、电压的种类，控制电压等级）尽量减少控制线路中电流、电压的种类，控制电压等级应符合标准等级。对于微机控制系统应注意弱电控制与强应符合标准等级。对于微机控制系统应注意弱电控制与强电电源之间的隔离，不能共用零线，以免引起电源干扰。电电源之间的隔离，不能共用零线，以免引起电源干扰。照明、显示及报警等电路应采用安全电压。电气控制线路照明、显示及报警等电路应采用安全电压。电气控制线路常用的电压等级如表常用的电压等级如表9-29-2所示。所示。控制控制线线路路类类型型常用常用电压值电压值/V

47、 V电电源源设备设备交流交流电电力力传动传动控制控制线线路路较简单较简单交交流流380380、220220不用控制不用控制电电源源变压变压器器交流交流电电力力传动传动控制控制线线路路较较复复杂杂110110（127127）、）、4848采用控制采用控制电电源源变压变压器器照明及信号指示路照明及信号指示路线线4848、2424、0 0采用控制采用控制电电源源变压变压器器直流直流电电力力传动传动控制控制线线路路直直流流220220、110110整流器或直流整流器或直流发电发电机机直流直流电电磁磁铁铁及及电电磁离合器的控制磁离合器的控制线线路路4848、2424、1212整流器整流器表表9-2 常用

48、控制电压等级常用控制电压等级 2 2）尽量减少电器元件的品种、规格与数量）尽量减少电器元件的品种、规格与数量 在电器元件选在电器元件选用中，尽可能选用性能良好，价格便宜的新型器件，同一用用中，尽可能选用性能良好，价格便宜的新型器件，同一用途尽可能选用相同型号。途尽可能选用相同型号。3 3）尽可能减少通电电器的数量）尽可能减少通电电器的数量 正常工作中以利节能，延长电器元件寿命以减少故障。正常工作中以利节能，延长电器元件寿命以减少故障。4 4）合理使用电器触头与触点）合理使用电器触头与触点 在复杂的继电接触控制线路中，各类接触器、继电器数在复杂的继电接触控制线路中，各类接触器、继电器数量较多，使

49、用的触头、触点也多，线路设计应注意：量较多，使用的触头、触点也多，线路设计应注意：主触头与副触点的使用量不能超过限定对数，因为各主触头与副触点的使用量不能超过限定对数，因为各类接触器、继电器的主触头与副触点数量是一定的。设计时类接触器、继电器的主触头与副触点数量是一定的。设计时应注意尽可能减少其使用量，如图应注意尽可能减少其使用量，如图9-59-5b b比图比图9-59-5a a就节省一对就节省一对触点。因控制需要触点数量不够时，可以采用逻辑设计化简触点。因控制需要触点数量不够时，可以采用逻辑设计化简方法，改变触点的组合方式以减少触点使用数量或增加中间方法，改变触点的组合方式以减少触点使用数量

50、或增加中间继电器来解决。继电器来解决。检查触头容量是否满足控制要求，避免使用不当而出检查触头容量是否满足控制要求，避免使用不当而出现触头烧坏、粘滞和释放不了的故障。要合理安排接触器主现触头烧坏、粘滞和释放不了的故障。要合理安排接触器主触头与副触点的位置，避免用小容量继电器触点去切断大容触头与副触点的位置，避免用小容量继电器触点去切断大容量负载。总之，要计算触头断流容量是否满足被控制负载的量负载。总之，要计算触头断流容量是否满足被控制负载的要求，以保证触头工作寿命和可靠性。要求，以保证触头工作寿命和可靠性。a）不合理 b）合理图95减少触头使用量5 5）做到正确连线）做到正确连线 具体应注意以下