电气信息学院 第三章 电气控制线路设计.

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1 电气信息学院 第三章 电气控制线路设计

2 3.1 电气控制方案的确定及控 制方式的选择 一、电气控制系统综述 按直接过程变化参量来进行控制 或按间接过程变化参量来进行控制
3.1 电气控制方案的确定及控 制方式的选择 第三章 电气控制线路设计 一、电气控制系统综述 主令 信号 逻辑运算 控制装置 执行机构 被控对象 反馈信号 图 电气自动控制系统框图 被控变量 按直接过程变化参量来进行控制 或按间接过程变化参量来进行控制

3 二、刀架自动控制循环控制系统分析与设计 1、工艺要求： 1）自动循环：位置1→2并自动退回位置1； 2）无进给切削：在位置2时无进给切削；
3）快速停车：退回位置1后快速停车。 第三章 电气控制线路设计 刀 架 图 3.2 刀架的自动循环示意图 M 3～ 工件 2 1

4 1）主电路设计：因要求电动机实现正反向运转，故采用正反两个接触器KM1和KM2以通断电路和改变电源相序；
2、电路设计步骤 1）主电路设计：因要求电动机实现正反向运转，故采用正反两个接触器KM1和KM2以通断电路和改变电源相序； 2）确定控制电路的基本部分：如起、停及自保环节等； 3）设计控制电路的特殊部分：在本线路中特殊部分是指自动循环的控制； 4）设置必要的保护环节：这里采用了熔断器和热继电器分别实现短路和过载保护； 5）综合审查与简化设计线路。 第三章 电气控制线路设计

5 3、具体电路设计 行程原则控制原则 1）自动循环—— （采用行程开关S1和S2 ） 第三章 电气控制线路设计 FU1 FU2 FR KM2
第三章 电气控制线路设计 KM1 KM2 SB1 SB2 FU1 FU2 FR 图3.3 实现刀架自动循环的控制线路 M 3～

6 刀架移动到位置2时无进切削，达到要求后刀架再开始退回——控制原则？？？
2）无进给切削： 刀架移动到位置2时无进切削，达到要求后刀架再开始退回——控制原则？？？ 第三章 电气控制线路设计 SB3 KM2 S2 KM1 SB2 SB1 FR S1 图3.4 无进给切削的控制线路 切削表面的粗糙度情况进行控制 间接参数—— 切削时间表征 无进给切削过程。

7 第三章 电气控制线路设计 FR SB1 KM1 SB3 SB2 KM2 S2 S1 KT1 SB2 S2=1 KM1 S2=0 KT1
第三章 电气控制线路设计 KM2 KT1 KM1 S1=1 SB2 S2=1 S2=0 t

8 3）快速停车 为提高生产效率，要求快速停车。
3）快速停车 为提高生产效率，要求快速停车。 第三章 电气控制线路设计 最简便的方法是采用反接制动。 S2 KVF KT KM2 KM1 SB2 KVB ｎ FR SB1 S1

9 可通过物理量的相互转换，灵活使用。要注意在直接参量转变为间接参量的过程中，二者之间的对应关系。
三、控制方法综述 联锁控制 控制过程变化参量进行控制 正确选用控制方式： 时间间控制 速度控制 电流控制 行程控制 可通过物理量的相互转换，灵活使用。要注意在直接参量转变为间接参量的过程中，二者之间的对应关系。 第三章 电气控制线路设计

10 一、应最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求 二、在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单经济
3.2 电气设计的一般原则 一、应最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求 二、在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单经济 1、尽量选用标准的、常用的、或经过实际考验过的线路和环节； 2、尽量缩连接导线的数量 和长度。 3、尽量缩减电器元件的品 种、规格和数量，尽可能采用 标准件，同一用途尽可能选用 相同型号。 第三章 电气控制线路设计 SB1 SB2 K

11 2) 利用半导体二极管的单向导电性来有效地减少触点数 3）逻辑代数式验算以得到最简化的线路
4、 应减少不必要的触点以简化线路 1) 合并同类触点 2) 利用半导体二极管的单向导电性来有效地减少触点数 3）逻辑代数式验算以得到最简化的线路 第三章 电气控制线路设计 K1 (a) 图3.8 同类触点合并 K4 K2 K3 (b) (b) K3 K4 K1 K2 (a) 图3.9 利用二极管等效

12 5、 尽量减少通电电器的数量 第三章 电气控制线路设计 SB2 KM2 FR SB1 KM1 KT 图 减少通电电器 (a) (b)

13 尽量选用高质量电器。同时在具体线路设计时应注意以下几点： 1、正确连接电器的触点。同一电器的常开和常闭辅助触点要等电位连接。
三、保证控制线路工作的可靠和安全 尽量选用高质量电器。同时在具体线路设计时应注意以下几点： 1、正确连接电器的触点。同一电器的常开和常闭辅助触点要等电位连接。 2、 正确连接电器的线圈。交流控制电路中不能串联接入多个电器的线圈，并联连接。 第三章 电气控制线路设计 S1 K1 K2 (a) (b) 图3.11 正确连接电器触点 K KM1 KM2 图3.12 线圈不能 串联连接

14 寄生电路：在控制线路的动作过程中，那种意外接通的电路叫寄生电路（或叫假回路）。
3、 在控制线路中应避免出现寄生电路 寄生电路：在控制线路的动作过程中，那种意外接通的电路叫寄生电路（或叫假回路）。 第三章 电气控制线路设计 SB3 SB2 SB1 KM1 KM2 FR L1 L2

15 4、尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制线路； 5、 防止线路出现触点竞争现象；
6、 防止误操作带来的危害。仔细考虑每一控制程序之间必要的联锁。 第三章 电气控制线路设计 K3 K2 K1 K4

16 3.3 电器保护类型及实现方法 一、电流型保护 1.短路保护FU 2.过电流保护KI电流值一般不超过2.5Ie ； 3.过载保护FR
3.3 电器保护类型及实现方法 KT SB2 FU1 FU2 KI FR SB1 KM I> M 3～ 图3.15 控制电路的欠压、过流、过载、短路保护 第三章 电气控制线路设计 一、电流型保护 1.短路保护FU 2.过电流保护KI电流值一般不超过2.5Ie ； 3.过载保护FR 电流通常在1.5 Ie以内。 4、欠电流保护：例如弱磁保护。 KM

17 第三章 电气控制线路设计 FU1 FU2 KI1 FR SB1 KM KI2 KT KI2 I< KI1 KT I> KM
第三章 电气控制线路设计 KI1 FR SB1 KM KI2 KT KI2 I< KI1 KT I> KM SB2 KT FR M 3～ KM KT 控制电路的欠流、过流、过载、短路保护

18 另外，直流电磁机构、电感量大的一类负载如电磁铁、电磁吸盘等，需设置相应的泄放回路来进行过电压保护。
电压型保护 1. 失压保护 2.欠电压保护 3.过电压保护 另外，直流电磁机构、电感量大的一类负载如电磁铁、电磁吸盘等，需设置相应的泄放回路来进行过电压保护。 4. 其它保护 FU1 FU2 第三章 电气控制线路设计 KV1 FR SB1 KM KV1 KV2 V> KM SB2 FR M 3～ KM KT 图3.15 控制电路的欠压、过流、过载、短路保护

19 第三章 电气控制线路设计 KV2 KV1 SB2 FU1 FU2 FR SB1 KM V> M 3～
控制电路的欠压、过流、过载、短路保护 V< 第三章 电气控制线路设计

20 第三章 电气控制线路设计 FU1 FU2 FR V< KV2 SB1 KV1 V> KM SB2 M 3～
控制电路的欠压、过流、过载、短路保护 V< 第三章 电气控制线路设计

21 3.4 电气控制系统的一般设计方法 一、概述： 电器控制线路的设计方法通常有两种：
3.4 电气控制系统的一般设计方法 第三章 电气控制线路设计 一、概述： 电器控制线路的设计方法通常有两种： 1、一般设计法（经验设计法）：利用典型环节直接设计控制线路，根据生产工艺要求逐步完善其功能。特点：不是最简，所用的电器及触点不一定最少，所得出的方案也不一定是最佳方案。没有固定模式，灵活性很大，简单。 2、逻辑设计法：利用逻辑代数来分析、设计线路的。合理，最优，但难度较大，不易掌握。

22 二、起保停的两种形式 第三章 电气控制线路设计 KM SB1 SB2 (a) 开启优先 (b)关断优先 为了安全起见，应尽可能地选用关断优先

23 三、一般设计法举例1 龙门刨床横梁升降自动控制线路设计 第三章 电气控制线路设计 S1 χ 放 松 立 夹 柱 紧 夹紧电机 横 梁
第三章 电气控制线路设计 放 松 立 柱 夹 紧 夹紧电机 S1 χ 图 横梁夹紧放松示意图 横 梁

24 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。 2）横梁夹紧与横梁移动之间必须有一定的操作程序：
1、横梁机构对电气控制系统提出的要求 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。 2）横梁夹紧与横梁移动之间必须有一定的操作程序： a 按向上或向下移动按钮后，首先使夹紧机构自动放松； b 横梁放松后，自动转换到向上或向下移动； c 移动到需要位置后，松开按钮，横梁自动夹紧； d 夹紧后电机自动停止运动。 3）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。 第三章 电气控制线路设计

25 2、横梁机构电气控制线路设计 1）设计主电路 横梁移动：M1 横梁夹紧：M2 上移： KM1 下移： KM2 夹紧： KM3 放松： KM4
第三章 电气控制线路设计

26 2） 设计基本控制电路 通过K1、K2扩 展按钮触点 功能缺陷： 不能实现在横梁 放松后才能自动 向上或向下；
第三章 电气控制线路设计 通过K1、K2扩 展按钮触点 图 横梁控制电路初步设计 SB1 SB2 KM1 KM2 KM3 KM4 K1 K2 功能缺陷： 不能实现在横梁 放松后才能自动 向上或向下； 不能在横梁夹紧后使夹紧电机自动停止。

27 3）选择控制参量、确定控制原则 横梁放松参量： 直接参量： 行程 间接参量： 时间 采用行程开 关S1（直接 反映放松程 度）
第三章 电气控制线路设计 横梁放松参量： 直接参量： 行程 间接参量： 时间 采用行程开 关S1（直接 反映放松程 度）

28 选用电流继电器K3，其动作电流可整定在两倍额定电流左右。
夹紧程度参量： 第三章 电气控制线路设计 直接参量： 行程 间接参量1： 时间 间接参量2： 夹紧电流 选用电流继电器K3，其动作电流可整定在两倍额定电流左右。

29 第三章 电气控制线路设计 4）设计联锁保护环节 M1和M2的互锁； S2和S3分别实现向上和向下限位保护。

30 5）线路的完善和校核 第三章 电气控制线路设计

31 第三章 电气控制线路设计 KM3 KM2 KM1 KM4 0程序 SB1 SB2 S1 K3
图 3.21 龙门刨床横梁升降工作过程的状态波形图 2程序 3程序 4程序 1程序 第三章 电气控制线路设计

32 四、一般设计法举例2 第三章 电气控制线路设计 M1 M2 M3 （a） 皮带运输机工作示意图

33 1、特点：长期工作，不需要调速，无反转，起动转矩较大
皮带运输机电气控制线路设计 1、特点：长期工作，不需要调速，无反转，起动转矩较大 2、皮带运输机对电气控制系统提出的要求 1）有延时起动预警功能：蜂鸣器YV发出警报信号，之后方允许主机起动。 2）起动要求为： a 起动顺序：皮带机3#，2#，1#； b 每个皮带机起动之间要有一定的时间间隔。 3）停机要求为： a 停机顺序：皮带机；1#，2#，3#； b 每个皮带机停机之间要有一定的时间间隔。 第三章 电气控制线路设计

34 3、皮带运输机的电气控制线路设计 1）主电路的设计 采用鼠笼 型异步电动机 拖动，直接起 动，自由停车 即可。 M1：KM1 M2：KM2
第三章 电气控制线路设计 2 3

35 2）设计基本控制电路 该电路只能 分别手动控制电 动机的起停，不 能实现自动控制 的要求。 第三章 电气控制线路设计 SB5 SB6 KM2
皮带机控制电路的基本部分 第三章 电气控制线路设计

36 3）设计控制电路的特殊部分 a 选择过程参量，确定控制原则 起动控制：直接参量——行程 间接参量——时间 采用时间原则控制。
b 时间继电器数量的选择 预警KT1 起动KT2， KT3 停车KT4， KT5 c 延时起点和延时时间的确定 第三章 电气控制线路设计

37 KT2、 KT3的延时整定值为工艺所定的延时值
SB1 SB2 KT2 YV KM1 KM2 KM3 第三章 电气控制线路设计 KT2、 KT3的延时整定值为工艺所定的延时值

38 KT3的延时整定值： KT2的延时值+KT3的工艺所定的延时值 第三章 电气控制线路设计 KT1 KT3 SB1 SB2 KT2 YV
KM1 KM2 KM3 第三章 电气控制线路设计 KT3的延时整定值： KT2的延时值+KT3的工艺所定的延时值

39 d 通电延时与断电延时的选择 KT2， KT3：通电延时 KT4， KT5：断电延时
第三章 电气控制线路设计 KT1 KT3 SB1 SB2 KT2 YV KM1 KM2 KM3 KT4 KT5

40 如全选用通电延时时间继电器，进行停车控制时还需要一个中间继电器方能完成控制任务。
KA KT3 KT1 SB2 KM2 KM3 KT4 KT5 KT2 YV KM1 SB1 第三章 电气控制线路设计 如全选用通电延时时间继电器，进行停车控制时还需要一个中间继电器方能完成控制任务。

41 如全选用通电延时时间继电器，进行停车控制时还需要一个中间继电器方能完成控制任务。
KT1 第三章 电气控制线路设计 KT1 SB1 KM3 KT4 KT2 KM2 SB1 KT1 SB2 KT3 KM3 KT1 KT4 KT5 KT1 KT1 YV KM1 KM2 KM3 KT2 KT3 KT4 KT5 如全选用通电延时时间继电器，进行停车控制时还需要一个中间继电器方能完成控制任务。

42 校核： 皮 带 机 的 完 整 的 电 路 图 SB2 KT1 KT4 KT5 FR2 FR3 KM3 KM2 KT3 SB1 FR1
3 ～ QS FU1 FU2 FU3 KM1 皮 带 机 的 完 整 的 电 路 图 M2 M1 YV 校核：

43 作业 P81

44 电子信息及电气工程系