电气控制与PLC应用(4)-电气控制线路设计.ppt 24页

第三章电气控制线路设计（一） 一、电气控制电路设计方法设先设计主电路，再设计控制电路、信号电路及局部照明电路等。二、电气控制线路设计的一般原则1）最大限度地满足机电设备对电气控制线路的要求；2）在满足生产要求的同时，应尽可能地使线路简单、实用，尽量选用常用的且经过实际考验过的电路；3）保证控制安全，具有各种必要的保护装置和联锁环节，便于操作和维修。 三、电气控制线路设计的内容和步骤1、确定电气设计的技术条件；2、选择电气传动形式和控制方案；3、确定电动机的类型、容量、转速和型号；4、设计电气控制原理图；5、选择电器器件，制定电动机和电器器件明细表；6、设计电动机、执行电磁铁、电气控制元件，以及监测元件的总布置图； 7、设计电气柜、操作台、器件安装板以及非标准器件专用安装零件；8、绘制装配图和接线图；9、编写设计计算说明书和使用操作说明书。 四、设计过程中应注意的几个问题1．在满足生产要求前提下，控制电路应力求简单、经济。1）根据自动控制工艺要求，正确选择各独立控制部分的线路和环节。2）同一电器的不同器件在线路中尽可能具有更多的公共联线，以简化电器的外部接线，缩短连接导线的数量和长度。图3所示启停自锁回路，按钮在操作台或面板上，接触器在电器柜中，前者需由操作台引出四根导线，后者只引出三根导线。 3）根据工艺要求，正确选用电器器件。4）在满足生产工艺要求的前提下，减少不必要的触点以简化电路。5）在控制电路中，除其工作的必要电器通电外，其余的回路尽可能不通电，以提高系统的稳定性和可靠性。 2．保证控制电路工作可靠和安全。（1）正确连接电器的触点。如图3-2所示，一般情况下，线圈的一端应连接在一起，接到电源的一根母线上。同一电器的常开和常闭辅助触点靠的很近，如果分别接到电源的不同相上，触点断开时产生的电弧可能在两触点间形成飞弧，造成电源短路。 （2）正确连接电器的线圈。两个电器需要同时动作时，其线圈应当并联。图3-3所示，在交流控制线路中，不能串联两个电器的线圈。因它们阻抗不尽相同，造成两个线圈的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和，也不允许。因电器动作总有先后，当有一个接触器先动作时，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。 图b中直流电磁铁YA与继电器KA并联，如图3-4所示，在接通电源时，正常工作；但断开电源时，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：断电时由KM常闭触点和电阻R构成放电回路，避免接触器误动作；或可备用一个接触器的触点来控制。 （3）避免电器依次动作。应减少多个器件依次通电后才接通另一个器件的情况，以保证工作的可靠性，如图3-6所示。 （4）尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器。简化电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。去掉不必要的KM1，简化电路，提高电路可靠性 （6）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。（7）设计的线路应适用所在电网的质量和要求。（8）在线路中采用小容量继电器触点来控制大容量接触器的线圈。（9）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。 五、电路设计—条件分析法例：设计一个组合机床动力头的控制电路，要求在按下起动按钮后动力头完成以下工作循环：快进→工进→工退→快退至原点停止。原位终点转换SQ1SQ2SQ3快进快退工进工退（一）分析设计要求此例中动力头工作台有4种工作状态：快进、工进、工退、快退。可用M1、M2两台电机分别驱动不同的传动链来实现，其中M1为快速移动电动机其正转时为快进，反转时为快退。其中M2为进给电动机其正转时为工进，反转时为工退。其中工作状态的转换由位置开关来实现。 （二）主电路设计此例中有M1、M2两台电机，分别有正反转控制，均为全压起动、连续工作，无制动要求。因此设计主电路如下：SQ3原位终点转换SQ1SQ2快进KM1快退KM2工进KM3工退KM4 （三）控制电路设计条件分析法的原则：1、以接触器、继电器、电磁铁等的线圈为分析对象，分析其通电（起始）和断电（终止）条件，从而得出每个线圈的控制电路后经过组合和优化得出整个控制电路。2、线圈的分析顺序应尽量与控制过程的动作顺序一致。SQ3原位终点转换SQ1SQ2快进KM1快退KM2工进KM3工退KM4以此例学习条件分析法的应用：1、分析动作过程：原位→起动按钮↓→快进（KM1+）→SQ2↓→工进（KM3+）→SQ3↓→工退（KM4+）→SQ2↑→快退（KM2+）→原位SQ1↓→停止 （三）控制电路设计快进工进工退快退2、分析接触器线圈的起始和终止条件：1）KM1：起始条件—起动按钮SB2↓终止条件—SQ2↓2）KM3：起始条件—SQ2↓终止条件—SQ3↓3）KM4：起始条件—SQ3↓终止条件—SQ2↑4）KM2：起始条件—SQ2↑终止条件—SQ1↓KM2会在电路开始通电时就通电，这种情况应增加起始条件：当KM4+时松开SQ2，即（（KM4+）+（SQ2↑））；因而KM4终止条件调整为KM2+。当SQ1↓，SQ2↑，但KM4-，即工退未开始时，不能快退；工退时，SQ2未↑，不能快退，工退结束SQ2↑，才能使KM2+，开始快退；当SQ2↑，KM2+，切断KM4-，停止工退。 3、组合与优化：增加连锁与保护环节，急停按钮等原位终点转换SQ1SQ2快进KM1快退KM2工进KM3工退KM4SQ3 六、电路设计—经验设计法根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法，采用典型环节电路直接进行设计。通过下面的例子来说明如何用经验设计法来设计控制电路：例题：某机床有左、右两个动力头，用以铣削加工，它们各由一台交流电动机拖动；另外有一个安装工件的滑台，由另一台交流电动机拖动。加工工艺是在开始工作时，要求滑台先快速移动到加工位置，然后自动变为记速进给，进给到指定位置自动停止，再由操作者发出指令使滑台快速返回，回到原位后自动停车。要求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后起动，而在滑台电动机正向停车时也停车。 主电路主电路设计：动力头拖动电动机只要求单方向旋转，为使两台电动机同步起动，可用一只接触器KM3控制。滑台拖功电动机需要正转、反转，可用两只接触器KM1、KM2接制。滑台的快速移动由电磁铁YA改变机械传动链来实现，由接触器KM4来控制。 控制电路设计滑台电动机的正转、反转分别用两个按钮SBl与SB2控制，停车则分别用SB3与SB4控制。由于动力头电动机在滑台电动机正转后起动，停车时也停车，故可用接触器KM1的常开辅助触点控制KM3的线圈，如图a所示。滑台的快速移动可采用电磁铁YA通电时，改变凸轮的变速比来实现。滑台的快速前进与返回分别用KM1与KM2的辅助触点控制KM4，再由KM4触点去通断电磁铁YA。滑台快速前进到加工位置时，要求慢速进给，因而在KM1触点控制KM4的支路上串联限位开关SQ3的常闭触点。此部分的辅助电路如图b所示。控制电路草图 联锁与保护环节设计：用限位开关SQ1的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车；用限位开关SQ2的常闭触点控制滑台快速返回至原位时的自动停车。接触器KMl与KM2之间应互相联锁，三台电动机均应用热继电器作过载保护。控制电路 电路的完善：电路初步设计完后，可能还有不够合理的地方，因此需仔细校核。一共用了三个KMl的常开辅助触点，而一般的接触器只有两个常开辅助触点。因此，必须进行修改。从电路的工作情况可以看出，KM3的常开辅助触点完全可以代替KM1的常开辅助触点去控制电磁铁YA，修改后的辅助电路如图所示。修改后的控制电路 习题：正程逆程电机BA设计一个运料小车控制电路，描述工作过程，同时满足以下要求：1.小车启动后，前进到A地。然后做以下往复运动：到A地后停2分钟等待装料，然后自动走向B。到B地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A。2.有过载和短路保护。3.小车可停在任意位置。 谢谢!