电气控制线路设计基础.ppt 36页

第四章电气控制线路设计基础 4.1电气设计的主要内容确定拖动方案和选择电动机（直流或交流）（电动机的型号及容量）设计电气自动控制线路，并根据它来选择电气元件，设计电气原理图、安装图及互连图。 1、电气设计的一般内容拟定电气设计任务书；确定电力传动方案和控制方案；选择传动电动机；设计电气原理图（包括主、辅电路）；选择电气元件，制定电气元件或装置易损件及备用件的清单；设计操作台，电气柜、非标准电气元件；绘制电气安装图和位置图；编写电气原理说明书和使用说明书（包括操作顺序说明、维修说明及调整办法） 2、电气设计的技术条件电气设计依据的技术条件，通常是以设计技术任务书的形式表达的。任务书中需说明的内容：所设计的机械设备的型号、用途、工艺过程、技术性能、传动方式、工作条件、使用环境；用户供电系统的电压等级、频率、容量及电流种类；有关操作方面的要求；有关电气控制的特性；有关电力拖动的基本特性；生产机械主要设备的布置草图和参数。确定电气设计的技术条件，应会同电气、机械工艺、机械结构三方面设计人员共同拟定。 3、电气控制方案的确定控制方式应与设备通用化和专用化的程度相适应。控制方式随控制过程的复杂程度而变化。控制系统的工作方式，应在经济、安全的前提下，最大限度地满足工艺要求。 4.2电气设计的一般原则电气控制线路的设计是电力拖动方案和控制方案的具体化。在设计中应该遵循以下原则：1、最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求 2在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单、经济；尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的环节和线路尽量缩短连接导线的长度。 尽量缩减电器的数量，采用标准件，并尽可能选用相同信号的电器元件。尽量减少不必要的触点以简化电路。合并同类触点利用转换触点利用半导体二极管的单向导电性有效地减少触点数。利用逻辑代数进行化简。尽量减少电器不必要的通电时间 合并同类触点KA1KA4KA3KA2KA1KA4KA1KA4KA3KA2KA4利用转换触点利用二极管等效KA1KA1KA2KA3KA4KA1KA3KA4KA2 3保证控制线路工作的可靠和安全正确连接电器的触点正确连接电器的线圈元器件的连接防止触点竞争现象防止寄生电路应尽量使操作和维修方便 4.3电气控制线路的设计电气控制线路的设计包括：确定拖动方案，选择电机容量和设计电气控制线路。电气控制线路的设计包括两种方法：经验设计法和逻辑代数设计法。 4.3.1经验设计法经验设计法就是根据生产机械对电气控制电路的要求，按照电动机的控制方法，采用典型环节电路直接进行设计。设计出各个独立的控制电路根据设备工艺要求决定各部分电路的联系拟定联锁控制电路设计辅助电路考虑减少电器与触头的数目，优化设计最后设计人员需要绘制大量的电路图，并经多次修改后才能得到符合要求的控制电路! 采用经验设计法设计电气控制系统，设计的内容包括主电路、控制电路和辅助电路的设计。设计步骤如下：主电路设计。电动机启动、点动、正反转、制动及多速控制要求。控制电路设计。设计满足设备和设计任务要求的各种手动、自动的电气控制线路。辅助电路设计。完善控制电路的设计，包括短路、过流、过载、零压、联锁、限位等电路保护措施，以及信号指示和照明等电路。反复审核设计。根据设计原则审核电气控制电路图，必要时进行模拟实验，修改和完善电路设计，直至符合设计要求。4.3.1经验设计法 根据生产机械的工艺要求，适当选用现有的典型环节。根据工艺要求自行设计，边分析边画图，随时增加所需的电气元件和触头，以满足给定的设计要求。在具体的设计过程中的两种做法： 3经验设计的基本特点易于掌握，使用较广泛要求设计者有一定的设计经验需要反复修改图纸，设计速度慢设计程序不固定，一般需要进行模拟实验不宜获得最佳设计方案。 龙门刨床电路的设计 龙门刨床横梁机构的控制要求保证横梁能上下移动，横梁机构能实现横梁的夹紧或放松。在动作的配合上，横梁夹紧与横梁移动之间必须由一定的操作程序。 FU1 反映横梁放松的参量有时间参量和行程参量。用行程开关SQ1检测放松程度。反映夹紧程度的参量有时间参量、行程参量和反映夹紧程度的电流参量。选用夹紧力的电流参量进行控制，夹紧力大，电流也大。 KM1代表上升，KM2代表下降；KM3代表夹紧；KM4代表放松。 4.3.2逻辑设计法逻辑设计法是利用逻辑代数来进行的电路设计。逻辑设计法适合完成较复杂的生产工艺要求的控制线路。整个设计过程要涉及一些新概念。 1逻辑电路中的逻辑变量和逻辑函数逻辑代数又称布尔代数或开关代数(1)逻辑变量具有两个对立的、稳定的物理状态的量称为逻辑变量。逻辑“１”——接触器、继电器线圈通电（吸合）状态；逻辑“０”——接触器、继电器线圈失电（释放）状态。逻辑“１”——接触器、继电器、开关、按钮的触点闭合状态；逻辑“０”——接触器、继电器、开关、按钮的触点断开状态。电器A、B、C、…的常开触头用a、b、c、…表示，常闭触点则用，…表示 （2）逻辑函数把表征触点状态的逻辑变量称为输入逻辑变量，把表征继电器、接触器等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量。KAKMKA、为输入逻辑变量，KM为输出逻辑变量。KM是KA、的逻辑函数，可记为KM=KA· 2逻辑代数的运算法则以触点的状态作为逻辑变量，通过逻辑与、逻辑或、逻辑非的基本运算，得出的运算结构就表明了继电器——接触器控制线路的结构。 (1)逻辑与——触点串联，用符号“•”表示逻辑与线路由真值表可知：见0为0，全1为1。线路的状态与逻辑表达式一致。逻辑“与”真值表KA1KA2KM000100010111逻辑表达式为：KM=KA1•KA2 逻辑“或”——触点并联，用符号“＋”表示KA1KA2KM00010１0１１111逻辑“或”线路由真值表可知：见1出1，全0为0。线路的状态与逻辑表达式一致。逻辑表达式为：KM=KA1＋KA2 逻辑“非”，逻辑非表示相反。在控制线路中用A表示继电器的常开触点，用继电器的常闭触点。逻辑“非”线路KM＝•KA2逻辑“非”真值表KA2KM1000000１0111逻辑表达式为：KM=•KA2 3逻辑代数定理交换率A•B=B•AA+B=B+A结合率(A+B)+C=A+(B+C)(A•B)•C=A•(B•C)分配率A(B+C)=AB+AC(A+B)(A+C)=A+BC吸收率A+AB=AA(A+B)=AA+=A+BA(+B)=AB摩根定理 4逻辑函数的化简0+A=A0•A=01+A=11·A=AA+=1A•=0A+A=AA•A=A=A化简例题： 5继电器开关的逻辑函数SB1KKKSB1K图4-18起—保—停电路X开——开启信号；X关——关断信号；K——自锁信号；FK——继电器K的逻辑函数； X开=1则FK=1，X关在这种状态下不起控制作用，称此电路为开启从优形式。反之，X开不起控制作用，称为关断从优形式。 若滑台在原位时，压行程开关SQ1；表示进给到需要位置时，压行程开关SQ2。且起动按钮为SB1，停止按钮为SB2。X开主=SB1X开约=SQ1X关主=X关约= 6逻辑设计法的一般步骤按工艺要求做出工作循环图或工作示意图。按工作循环图做执行元件节拍表及检测元件状态表根据转换表，确定中间记忆元件的开关边界线，设置中间记忆元件列写中间记忆元件逻辑函数式及执行元件逻辑函数式根据逻辑函数式画出电路图进一步完善和简化。 某电动机只有在继电器KA1、KA2、KA3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，试设计其控制线路。①列出控制元件与执行元件的动作状态表KA1KA2KA3KMKA1KA2KA3KM00000111001111010101101110011110