第三章电器控制线路设计ppt课件.ppt 36页

第三章电器控制线路设计电器控制线路的设计方法：一般设计法和逻辑设计法。第一节电器控制线路的一般设计方法一般设计法，通常是根据生产工艺的控制要求，利用各种典型的控制环节，直接设计出控制线路。（经验设计法）逻辑设计法：根据生产工艺的要求，利用逻辑代数来分析、设计线路的方法。 电气控制原理设计方法有两种，一般设计法和逻辑设计法。1、一般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。设计步骤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、联锁（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。常用的一般设计方法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。第一节电气控制线路的一般设计方法 一般设计的特点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。 一、控制电路设计时应注意的问题：1.尽量减少控制电源种类及用量。当控制线路比较简单的情况下，可直接采用电网电压；当控制系统所用电器数量比较多时，应采用控制变压器降低控制电压，或采用直流低电压控制。2.尽量减少电器元件的品种、规格与数量，同一用途的器件尽可能选用相同品牌、型号的产品。注意收集各种电器新产品资料，以便及时应用于设计中，使控制线路在技术指标、先进性、稳定性、可靠性等方面得到进一步提高。3.在控制线路正常工作时，除必要的必须通电的电器外，尽可能减少通电电器的数量，以利节能，延长电器元件寿命以及减少故障。 尽可能减少触头使用数量，以简化线路。当控制的支路数较多，而触点数目不够时，可采用中间继电器增加控制支路的数量。简化电路去掉不必要的KM1，简化电路，提高电路可靠性4.合理使用电器触头。 应合理安排电器元件及触点的位置图（a）的接法既不安全又使接线复杂。因为行程开关SQ的常开、常闭触头靠得很近，此种接法下，由于不是等电位，在触头断开时产生的电弧很可能在两触点间形成飞弧而造成电源短路，很不安全，而且这种接法控制柜到现场要引出五根线，很不合理；图（b）的接法只引出三根线，而且两触点电位相同，不会造成飞弧。合理安排触点位置(a)合理(b)不合理两种接法工作原理相同 5.尽量减少连接导线.设计控制电路时，应考虑电器元件的实际位置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不合理的。按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上，所以一般都将起动按钮和停止按钮直接连接，就可以减少一次引出线，如图b所示。电器连接图 6.正确连接电器的线圈。a)电压线圈通常不能串联使用，如图a所示。由于它们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和，也是不允许。因为电器动作总有先后，当有一个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大,该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使电路烧毁。b)电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。图b中直流电磁铁YA与继电器KA并联，在接通电源时可正常工作，但在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感大得多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成继电器的误动作。解决方法可备用一个接触器的触点来控制。如图c所示。电磁线圈的串并联 7.控制电路中应避免出现寄生电路:寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路。如图所示具有指示灯HL和热保护的正反向电路.正常工作时，能完成正反向起动、停止和信号指示。当热继电器FR动作时，电路就出现了寄生电路，如图中虚线所示，使正向接触器KM1不能有效释放，起不了保护作用。寄生电路在设计电器控制线路时，严格按照“线圈、能耗元件右边接电源（零线），左边接触点”的原则，就可降低产生寄生回路的可能性。另外应注意消除两个电路之间产生联系的可能性 “竞争”触头争先吸合，发生振荡.“冒险”触头争先释放。“竞争”与“冒险”现象都将造成控制回路不能按要求动作，引起控制失灵。KM1KM2KM2KM1SB1KA触点间的“竞争”与“冒险”8.避免发生触头“竞争”与“冒险”现象图示电路，当KA闭合时，KM1、KM2争先吸合，而它们之间又互锁，只有经过多次振荡吸合竞争后，才能稳定在一个状态上。在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制电路。当电器元件按时间顺序动作时，可采用时间继电器配合控制，从而消除竞争和冒险。 9.可逆电路的联锁在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要有电气联锁，而且还有机械联锁。10.要有完善的保护措施常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压、失电压等保护环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。 二、电器控制线路一般设计法步骤1.首先根据生产工艺的要求，画出功能流程图。2.确定适当的基本控制环节。对于某些控制要求，用一些成熟的典型环节来实现。3根据生产工艺要求逐步完善线路的控制功能，并适当配置连锁和保护等环节，成为满足控制要求的完整线路。在进行具体线路设计时，一般先设计主电路，然后设计控制电路、信号电路、局部特殊电路等。 控制要求：启动后，刀架由位置1移动到位置2；然后再由位置2退回到位置1处，停车。【例3-1】刀架自动循环控制线路。刀架具有前进、后退两个运动方向，要求电动机要实现正反转控制；自动循环控制，启动后，经过一个工作周期，自动停止。在位置1和2处分别设置行程开关S1和S2，作为运动部件位置的检测元件，实现刀架的停止和换向运行。刀架自动循环工作过程示意图分析过程：二、设计举例 刀架自动循环的控制线路控制线路：按下SB2+→KM1√→KM1+主触点吸合，M正向启动，由1向2运动→到位置2↘→KM1+辅助常开触点吸合，自锁。→S2-→KM1×→KM1-主触点释放脱开，M正转停止。↘S2+→KM2√→KM2+主触点吸合，M反向启动，由2向1运动→到位置1→S1-↘→KM2+辅助常开触点吸合，自锁→KM2×→KM2-主触点释放脱开，M反转停止。刀架运行过程中，如果发生意外，按下SB1，切断控制线路的各个支路，可随时中止刀架的运行。 左右S2S1自动往复运行小车【例3-2】自动往复运行控制线路如图小车可做左、右自动往复运行。控制要求：（1）按下启动按钮SB2，小车首先向右运动；（2）小车的撞块碰到S1时，停车，并开始延时5s；（3）延时时间到，小车自动改变运行方向，改向左运行；（4）小车的撞块碰到S2时，停车，并开始延时5s；（5）延时时间到，小车再次自动改变运行方向，改向右运行；（6）依此自动往复运行，直至按下停止按钮SB1，小车停止。分析过程：（1）小车具有左、右两个运动方向，即要求其拖动电动机能实现正反转控制；（2）小车的停止，跟小车运动过程中的行程位置有关系，需分别设置行程开关S1和S2，引入行程作为控制参量。（3）小车换方向运行的启动，跟时间有关系，需要引入时间作为控制参量。选用时间继电器KT作为提供时间参量的器件。 按下SB2+→KM1√→KM1+主触点吸合，M正向启动，向右运动→到S1处↘→KM1+辅助常开触点吸合，自锁。→S1-→KM1×→KM1-主触点释放脱开，M正转停止。↘S1+→KT1√→开始延时→时间到→KT1+→KM2√→KM2+主触点吸合，M反向启动，向左运动→到S2处↘KM2+辅助常开触点吸合，自锁→S2-→KM2×→KM2-主触点释放脱开，M反转停止。↘S2+→KT2√→开始延时→时间到→KT2+按下SB1→切断控制线路的各支路→小车停止运行。小车自动往复控制线路控制线路： 车床1 车床2 磨床 控制面板图 简单电气控制系统 电气控制系统举例 电气箱及控制面板 第二节电气控制线路的逻辑设计方法逻辑设计法：它根据生产工艺要求，将执行元件需要的工作信号及主令电器的接通与断开状态看成逻辑变量，将它们之间根据控制要求形成的连接关系用逻辑函数关系式来描述，然后再用逻辑函数基本公式和运算规律进行简化，使之成为所需要的最简“与”、“或”关系式，再根据最简式画出与其对应的电器控制线路图，最后再做进一步的检查和完善，即能获得需要的控制线路。 为保证电器控制线路逻辑关系的一致性，特作如下规定：1）继电器、接触器线圈通电状态为“1”状态，线圈断电状态为“0”状态；2）接触器、继电器的触点闭合状态规定为“1”状态，触点脱开状态规定为“0”状态；3）控制按钮、开关触点的闭合状态规定为“1”状态，触点脱开状态规定为“0”状态；4）接触器、继电器的触点和线圈在原理图上采用同一字符标识；5）常开触点的状态用字符的原变量的形式表示，如继电器K的常开触点也标识为K；6）常闭触点的状态用字符的非变量的形式表示，如继电器K的常闭触点标识为； ①逻辑与——触点串联KM＝KA1·KA2 ②逻辑或——触点并联KM＝KA1＋KA2 ③逻辑非KM＝ 1）交换律A·B＝B·A；A十B＝B十A2）结合律A·(B·C)＝(A·B)·CA十(B十C)＝(A十B)十C3）分配律A·(B十C)＝A·B十A·C；A十B·C＝(A十B)·(A十C)4）吸收律A十AB＝A；A·(A十B)＝AA十B＝A十B；十A·B＝十B5）重迭律A·A＝A；A十A＝A6）非非律=A7）反演律 KMKMKA1KA3KA1KA2KA1KA3KA1KA2 例：某电动机只有在继电器KA1、KA2、KA3中任何一个或两个继电器动作时才能运转，试设计其控制线路。 （二）电器控制线路图解逻辑设计的步骤1）首先将电器控制系统的工作过程和控制要求用文字的形式叙述出来，或是以图形的方式示意清楚；2）根据电气控制系统的工作过程及控制要求绘制逻辑关系图；3）布置运算元件工作区间；4）写出各运算元件和执行元件的逻辑表达式；5）根据各运算元件和执行元件的逻辑表达式绘制电器控制线路图；6）检查并进一步完善设计线路。（三）电器控制系统的工作过程及控制要求的描述对于电器控制系统的工作过程及控制要求的描述，一种方法是采用文字性描述，另一种是采用示意图的形式来描述，对于工作过程及控制要求较为复杂的系统的描述，往往将两种方法结合起来。 （四）逻辑关系图的画法1.检测信号（1）有效信号。能够引起元件状态改变或能够使工步发生切换的信号。竖实线（2）非控信号。竖虚线工步：相邻的两条有效信号之间的间隔。SB1SB2SQ2SQ3SQ1 2.检测信号的特性（1）瞬时信号：有效信号的持续时间少于一个工步。带箭头的竖实线（2）持续信号：有效信号的持续时间不少于一个工步。以表示持续信号的竖实线为起点，用垂直于该实线的带箭头的横实线来表示其持续的长短。SB1SB2SQ2、SQ3SQ1 3.执行元件的工作区间电器控制系统中的所有执行元件，都会有一定的工作区间。在逻辑关系图上，用垂直于有效信号的横实线来标注执行元件的工作区间。SBSQ12YA