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1、3单元 电气控制系统设计及应用电子课件 电气控制技术及应用第三单元第三单元第三单元第三单元 电气控制系统的设计及应用电气控制系统的设计及应用电气控制系统的设计及应用电气控制系统的设计及应用任务任务任务任务1 1 懂得电气控制系统设计的原则和内懂得电气控制系统设计的原则和内懂得电气控制系统设计的原则和内懂得电气控制系统设计的原则和内容容容容 电气控制系统设计包含：电气控制系统设计包含：原理设计原理设计，可以满足生产机械和工艺的控制要求；，可以满足生产机械和工艺的控制要求；工艺设计工艺设计，主要是符合电气装置本身的制造、使用、维修，主要是符合电气装置本身的制造、使用、维修的要求。的要求。一、电气控
2、制系统设计的原则一、电气控制系统设计的原则功能性、安全性、经济性功能性、安全性、经济性、使用和维修的便捷性使用和维修的便捷性设计原则设计原则设计原则设计原则：11、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。22、设计方案简单、实用、经济。设计方案简单、实用、经济。设计方案简单、实用、经济。设计方案简单、实用、经济。33、方案能协调好机械与电气控制的关系。方案能协调好机械与电气控制的关系。方案能协调好机械与电气控制的关系。方案能协调好机械与电气控制的关系。4
3、4、从经济、实用的角度合理选择电气元器件。从经济、实用的角度合理选择电气元器件。从经济、实用的角度合理选择电气元器件。从经济、实用的角度合理选择电气元器件。55、从操作、维修便捷的方面选择电气设备的布置方案。从操作、维修便捷的方面选择电气设备的布置方案。从操作、维修便捷的方面选择电气设备的布置方案。从操作、维修便捷的方面选择电气设备的布置方案。66、在安全前提下选择外观和造型。在安全前提下选择外观和造型。在安全前提下选择外观和造型。在安全前提下选择外观和造型。针对控制对象实现必需的控制功能，针对控制对象实现必需的控制功能，针对控制对象实现必需的控制功能，针对控制对象实现必需的控制功能，需要需要
4、需要需要包括元器件的选包括元器件的选包括元器件的选包括元器件的选择、线路布置以及安装与接线。择、线路布置以及安装与接线。择、线路布置以及安装与接线。择、线路布置以及安装与接线。电气控制设计的电气控制设计的基本任务基本任务是根据机械设备需要的电气控制要求，是根据机械设备需要的电气控制要求，提炼出提炼出“控制方案控制方案”，然后依据方案完成电气控制系统的设计。，然后依据方案完成电气控制系统的设计。二、电气控制系统设计的内容二、电气控制系统设计的内容电气控制系统设计包含电气控制系统设计包含电气控制系统设计包含电气控制系统设计包含原理设计原理设计原理设计原理设计与与与与工艺设计工艺设计工艺设计工艺设计
5、两大部分。两大部分。两大部分。两大部分。（1）拟定电气设计）拟定电气设计任务书任务书。（2）选择系统的拖动与控制）选择系统的拖动与控制方案方案。（3）确定驱动电动机的类型、容量、转速，并确定具体型号。）确定驱动电动机的类型、容量、转速，并确定具体型号。（4）设计电气控制原理框图，确定控制部分的技术要求。）设计电气控制原理框图，确定控制部分的技术要求。（5）设计并绘制电气原理图，明确主要的技术参数。）设计并绘制电气原理图，明确主要的技术参数。（6）选择电气元件，制定元器件明细表。）选择电气元件，制定元器件明细表。（7）编写设计说明书。）编写设计说明书。原理设计内容原理设计内容（1）设计电器装配图
6、或布置图、安装接线图）设计电器装配图或布置图、安装接线图。（2）确定设备各部分之间的电气控制关系）确定设备各部分之间的电气控制关系。（3）对电气柜、操作台、电气控制屏进行设计或选型。）对电气柜、操作台、电气控制屏进行设计或选型。（4）设计非标电气安装辅件。）设计非标电气安装辅件。（5）资料汇总。）资料汇总。（6）制定使用说明书及操作规范。）制定使用说明书及操作规范。工艺设计内容工艺设计内容根据设计内容，电气控制系统设计的一般步骤分述如下：根据设计内容，电气控制系统设计的一般步骤分述如下：三、电气控制系统设计的步骤三、电气控制系统设计的步骤（1 1）拟定设计任务书拟定设计任务书拟定设计任务书拟定
7、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选择拖动方案与控制方式选择拖动方案与控制方式（3 3）选择电动机选择电动机选择电动机选择电动机（4 4）确定控制方式确定控制方式确定控制方式确定控制方式（5 5）设计电气控制原理图设计电气控制原理图设计电气控制原理图设计电气控制原理图（6 6）设计系统装配图和接线图设计系统装配图和接线图设计系统装配图和接线图设计系统装配图和接线图任务任务任务任务2 2 掌握电气原理图的设计步骤和方法掌握电气原理图的设计步骤和方法掌握电气原理图的设计步骤和方法掌握电气原理图的设计步骤和方法 电气原理图是整个电气控制系统设计的核心。电气原理图是整个电
8、气控制系统设计的核心。电气原电气原理图设计的理图设计的基本步骤基本步骤是：是：（1 1 1 1）根据选定的控制对象的拖动方案及控制方式设计系统的根据选定的控制对象的拖动方案及控制方式设计系统的根据选定的控制对象的拖动方案及控制方式设计系统的根据选定的控制对象的拖动方案及控制方式设计系统的原理框图，拟定出各部分的主要技术要求和主要技术参数。原理框图，拟定出各部分的主要技术要求和主要技术参数。原理框图，拟定出各部分的主要技术要求和主要技术参数。原理框图，拟定出各部分的主要技术要求和主要技术参数。（2 2 2 2）根据各组成部分的要求，设计出原理框图中各个部分的根据各组成部分的要求，设计出原理框图中
9、各个部分的根据各组成部分的要求，设计出原理框图中各个部分的根据各组成部分的要求，设计出原理框图中各个部分的具体电路。具体电路。具体电路。具体电路。（3 3 3 3）按照规范绘制总原理图。按照规范绘制总原理图。按照规范绘制总原理图。按照规范绘制总原理图。（4 4 4 4）正确选用并制订原理图中的元器件明细表。正确选用并制订原理图中的元器件明细表。正确选用并制订原理图中的元器件明细表。正确选用并制订原理图中的元器件明细表。一、电气原理图的设计步骤一、电气原理图的设计步骤二、电气原理图的设计方法二、电气原理图的设计方法经验设计经验设计确定方案确定方案实验验证实验验证比较分析比较分析设计过程设计过程
10、主电路主电路 设计设计原理图原理图设计设计二、电气原理图的设计方法二、电气原理图的设计方法 主电路设计包括确定主电路需要几个电动机，各个电机的主电路设计包括确定主电路需要几个电动机，各个电机的启动、调速、制动等要求，以及它们驱动负载的运行情况。启动、调速、制动等要求，以及它们驱动负载的运行情况。经验法经验法逻辑法逻辑法 1 1、主电路设计、主电路设计二、电气原理图的设计方法二、电气原理图的设计方法经验法经验法：典型电路环节拼凑典型电路环节拼凑完善其功能完善其功能加以适当的联锁与保加以适当的联锁与保护环节护环节核实功能核实功能优点优点：简单、容易上手简单、容易上手。1 1、主电路设计、主电路设计
11、特点特点：方法简单，没有固定模式方法简单，没有固定模式。适适用用对对象象：需需要要设设计计者者熟熟悉悉大大量量的的基基本本控控制制电电路路，加加上上必必备备的的设设计的技巧来完成计的技巧来完成。逻辑法逻辑法：利用逻辑关系式表达控制要求利用逻辑关系式表达控制要求进行化简进行化简得到完善的得到完善的控制系统。控制系统。优点优点：经济、实用经济、实用。1 1、主电路设计、主电路设计特点特点：严谨、方案更理想严谨、方案更理想。适用于复杂电路。适用于复杂电路。适用适用对象对象：需要需要设计者设计者具备严谨、逻辑分析的思路具备严谨、逻辑分析的思路。2 2、控制电路设计、控制电路设计二、电气原理图的设计方法
12、二、电气原理图的设计方法（1）采用典型控制电路作为基础。）采用典型控制电路作为基础。（2）N个条件都满足后，控制器件线圈才得电，可采用条件串联接法（个条件都满足后，控制器件线圈才得电，可采用条件串联接法（“与与”逻辑）。逻辑）。（3）有）有N个条件，但是只要有个条件，但是只要有1个条件满足控制器件线圈就得电，可采用条个条件满足控制器件线圈就得电，可采用条件并联法（件并联法（“或或”逻辑）。逻辑）。（4）控制器件线圈相互制约，控制器件的常闭触头应串接在除本身以外的线）控制器件线圈相互制约，控制器件的常闭触头应串接在除本身以外的线圈电路中。圈电路中。（5）控制器件要优先工作，此控制器件的常开触头应
13、该串接在滞后工作线圈）控制器件要优先工作，此控制器件的常开触头应该串接在滞后工作线圈的电路中。的电路中。（6）需要时间控制的场合选用时间继电器完成设计。）需要时间控制的场合选用时间继电器完成设计。三、电气原理图的设计注意事项三、电气原理图的设计注意事项1、控制电路在工作时，除必要的电器必须通电外，其余的尽量不通电以节约、控制电路在工作时，除必要的电器必须通电外，其余的尽量不通电以节约电能。电能。2、尽量缩减控制器件的数量，减少不必要的触头以简化线路。、尽量缩减控制器件的数量，减少不必要的触头以简化线路。3、采用标准件，并尽可能选用相同型号。、采用标准件，并尽可能选用相同型号。4、控制器件（继电
14、器或接触器）线圈不能串联。、控制器件（继电器或接触器）线圈不能串联。5、尽可能减少电路中电源、电压的种类，电压等级符合国家标准。、尽可能减少电路中电源、电压的种类，电压等级符合国家标准。6、为了保证控制电路工作可靠，最主要的是选用可靠的元件：尽量选用机械、为了保证控制电路工作可靠，最主要的是选用可靠的元件：尽量选用机械和电气寿命长、结构合理、动作可靠、抗干扰性能好的电器。和电气寿命长、结构合理、动作可靠、抗干扰性能好的电器。7、保证控制电路工作的可靠和安全。、保证控制电路工作的可靠和安全。举例：举例：了解控制对象了解控制对象四、电气原理图的设计应用四、电气原理图的设计应用横梁机构对电气控制系统
15、提出如下要求：横梁机构对电气控制系统提出如下要求：1、保证横梁能上下移动，夹紧机构能实现横梁的夹紧或放松、保证横梁能上下移动，夹紧机构能实现横梁的夹紧或放松。2、横梁夹紧与横梁移动之间必须有一定的操作程序：、横梁夹紧与横梁移动之间必须有一定的操作程序：(1)按向上或向下移动按钮后，首先使夹紧机构自动放松；按向上或向下移动按钮后，首先使夹紧机构自动放松；(2)横梁放松后，自动转换到向上或向下移动；横梁放松后，自动转换到向上或向下移动；(3)移动到需要位置后，松开按钮，横梁自动夹紧；移动到需要位置后，松开按钮，横梁自动夹紧；(4)夹紧后电机自动停止运动。夹紧后电机自动停止运动。3具有上下行程的限位
16、保护。具有上下行程的限位保护。4横梁夹紧与横梁移动之间及正反向运动之间具有必要的联锁。横梁夹紧与横梁移动之间及正反向运动之间具有必要的联锁。控制要求：控制要求：1 1、主电路设计、主电路设计横梁移动：一台异步电动机拖动，上下移动电机横梁移动：一台异步电动机拖动，上下移动电机M1需正反转；需正反转；横梁夹紧：一台异步电动机拖动，夹紧放松电机横梁夹紧：一台异步电动机拖动，夹紧放松电机M2需正反转。需正反转。横梁上升：横梁上升：KM1移动电机移动电机M1反转；反转；横梁下降：横梁下降：KM2移动电机移动电机M1正转，正转，FR1为热保护。为热保护。横梁夹紧：横梁夹紧：KM3夹紧电机夹紧电机M2正转；
17、正转；横梁放松：横梁放松：KM4夹紧电机夹紧电机M2反转，反转，FR2为热保护为热保护。1 1、控制电路设计、控制电路设计-1-1 在电动机正反转与点动控制电路的基础上，根据横梁上下移动各用一在电动机正反转与点动控制电路的基础上，根据横梁上下移动各用一只按钮只按钮SB1、SB2，即只能用两只按钮（夹紧、放松是自动的）的要求，即只能用两只按钮（夹紧、放松是自动的）的要求。1 1、控制电路设计、控制电路设计-2-2要求：要求：横梁放松后才能自动向上或向下。横梁放松后才能自动向上或向下。措施措施：横梁放松横梁放松状态状态选用行程开关选用行程开关SQl进行进行动作切换。动作切换。1 1、控制电路设计、
18、控制电路设计-3-3 在放松到位后可以自动上在放松到位后可以自动上移、移、下移了，但是到位前的放松下移了，但是到位前的放松动作无法正常完成。动作无法正常完成。1 1、控制电路设计、控制电路设计-4-4要求：要求：横梁夹紧后使夹紧电机自动停止。横梁夹紧后使夹紧电机自动停止。措施措施：采用将电流继电器采用将电流继电器KI串联接入主电路中夹紧电机夹串联接入主电路中夹紧电机夹紧运动的电路紧运动的电路。1 1、控制电路设计、控制电路设计-5-5分析发现分析发现上上图电路中，当横粱上下移动到位后，夹紧电机立即启动，在图电路中，当横粱上下移动到位后，夹紧电机立即启动，在起动电流作用下，起动电流作用下，KI将
19、动作，常闭触头断开，使将动作，常闭触头断开，使KM4线圈失电，无法完线圈失电，无法完成夹紧动作。成夹紧动作。措施措施：采用到位瞬间动作的采用到位瞬间动作的SQ1常开触点短接常开触点短接KI常闭触头，常闭触头，KM4线圈接线圈接通后，再依靠其辅助触点自锁。一直到夹紧力增大到通后，再依靠其辅助触点自锁。一直到夹紧力增大到KI动作后，动作后，KM4才才失电，自动停止夹紧电动机的工作失电，自动停止夹紧电动机的工作。1 1、控制电路设计、控制电路设计-6-6设计联锁、保护环节设计联锁、保护环节汇总电气原理图汇总电气原理图电气设计时，注意电器触头的使用不要超出限定的对电气设计时，注意电器触头的使用不要超出限定的对数。数。设计完成后，要进行功能的核验，检查有无遗漏、动设计完成后，要进行功能的核验，检查有无遗漏、动作冲突、有无不合理项等。还有必要的联锁和保护是否作冲突、有无不合理项等。还有必要的联锁和保护是否完善、工作是否可靠。完善、工作是否可靠。小小 结结谢谢！谢谢！