第4章--电气控制系统的设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,章,电气控制系统的设计,4.1,电气控制系统设计的基本内容,4.2,电气控制系统设计的一般步骤,4.3,电气控制系统设计的基本原则,*,4.4,电气控制电路的逻辑设计,4.4.1,电气电路的逻辑表示,4.4.2,电气电路的化简,4.5,电气控制电路的设计案例,4.5.1,电气控制电路的一般设计方法,4.5.2,往复运动电气控制电路的设计案例,第,4,章,电气控制系统的设计,电气控制系统设计主要包括电气原理图设计和电气工艺设计两大部分内容。电气原理图设计是为满足生产过程中机械加工和工艺要求而进行的电路设计，综合考虑设备的自动化程度和技术的先进性，是电气控制系统设计的核心。电气工艺设计是为电气控制装置的制造、使用、运行及维修的需要而进行的生产施工设计，如开关柜柜体设计、布线工艺设计等。电气工艺设计决定了电气控制设备的生产可行性、经济性、造型美观和使用维护方便等。电气控制系统的设计一般包括确定拖动方案、选择电动机容量和设计电气控制电路等。由于生产机械的种类繁多，所要求的电气控制电路也是千变万化、多种多样的，但它们都遵循一定的原则和规律。只要我们通过典型电气控制电路的分析和研究，掌握其规律，就能够设计出符合要求的电气控制电路。,4.1,电气控制系统设计的基本内容,电气控制设计基础,在设计电气控制电路之前，首先要了解什么是电气控制电路、电气控制电路符号的意义，还需要掌握一些基本电气控制电路及其规律。本节将介绍一些常用的电器符号和基本的电气控制电路。,电气控制电路根据通过电流的大小可分为主电路和控制电路。电动机、发电机及其相连的电器元件组成的通过大电流的电路称为主电路。接触器、继电器线圈及联锁电路、保护电路、信号电路等通过较小电流的电路称为控制电路。,4.1,电气控制系统设计的基本内容,1,原理设计内容,(1),拟定电气控制系统设计任务书,电气设计任务书是电气设计的依据。,(2),确定电力拖动方案和控制方案拖动方法主要有电力拖动、液压传动、气动等。根据机械设备驱动力矩或功率的要求，合理选择电动机的类型、参数。,(3),选择电动机选择电动机的类型、电压等级、容量及转速，并选择出具体型号。,(4),设计电气控制框图原理框图包括主电路、控制电路和辅助电路。对原理图各连接点进行编号，电气原理图是整个设计的中心环节，是工艺设计和制定其他技术资料的依据。,4.1,电气控制系统设计的基本内容,1,原理设计内容,(5),绘图绘制电气原理图、布置图、控制面板图、元器件安装底板图、电气安装接线图和电气互连图等。,(6),选择电气元器件，制定元器件明细表根据电气原理图合理选择元器件，并列出元器件清单。,(7),编写设计说明书和维修说明书。,2,工艺设计内容,(1),根据电气原图及选定的电器元件，绘制总装接线图。,(2),设计并绘制电器元件布置图。,(3),设计并绘制电器元件的接线图。,(4),设计并绘制电器箱及非标准零件图,4.1,电气控制系统设计的基本内容,2,工艺设计内容,(5),列出所用各类元器件及材料清单。,(6),编写设计说明书和使用维护说明书。,3,电气设计的技术条件,(1),用户供电电网的种类、电压、频率及容量。,(2),电气传动的基本特性，用途。,(3),电气控制的基本方式、自动控制的动作顺序、电气保护及互锁等。,(4),操作方面的要求。,(5),电气设备的参数及布置框图。,4.2,电气控制系统设计的一般步骤,1,拟定设计任务书,(1),控制精度和生产率要求。,(2),有关电力拖动的基本特性,电动机的数量、用途、负载特性、工艺过程、动作要求、控制方式、调速范围以及对反向、起动和制动的要求等。,(3),有关电气控制的特性,自动控制的电气保护、联锁条件、控制精度、生产率、自动化程度、动作程序、稳定性及抗干扰要求等。,(4),其他要求主要电气设备的布置草图、安装、照明、信号指示、显示和报警方式、电源种类、电压等级、频率及容量等要求。,(5),目标成本及经费限额包括目标成本、经费限额、验收标准及方式等。,4.2,电气控制系统设计的一般步骤,2,选择电力拖动方案与控制方式,电力拖动方案包括生产工艺要求、运动要求、调速要求及生产机械的结构、负载性质、投资额等条件，确定电动机的类型、数量、拖动方式，制定电动机的起动、运行、调速、转向和制动等要求，这是电气控制原理图设计及元件选择的依据。,3,其他要求,(1),选择电动机根据选择的拖动方案，确定电动机的类型、数量、结构形式、容量、额定电压和额定转速等。,(2),设计电气原理图并选用元器件设计电气控制原理电路图并合理选择元器件，编制元器件目录清单。,(3),设计电气设备制造、安装、调试所必需的各种施工图样，并以此为根据编制各种材料定额清单。,(4),编写说明书。,4.3,电气控制系统设计的基本原则,1.,最大限度满足生产机械和工艺对电气控制电路的要求,电气控制电路是为整个生产机械和工艺过程服务的，在设计前，首先对生产设备的主要工作性能、结构特点、工作方式和保护装置等方面要清楚，作全面细致的了解。,2.,电气控制系统设计的有关参数选择,(1),选择控制电源,选择控制电源时，一般尽量减少控制线路中电源的种类，控制电压等级应符合标准等级。当控制线路比较简单的情况下，通常采用交流,220V,和,380V,供电，可以省去控制变压器。当控制系统线路比较复杂的情况下，应采用控制变压器降低控制电压，或用直流低电压控制。,4.3,电气控制系统设计的基本原则,(2),主电路设计,1,）确定电动机是全压起动还是降压起动。,S,eb,电源变压器额定容量（,kVA,）,I,g,电动机全压起动电流（,A,）,I,e,电动机额定电流（,A,）,P,e,电动机额定功率（,kW,）,2,）对于正、反转控制,必须在控制电路中考虑互锁保护。,3,）必须注意主电路的熔断保护、过载保护及其它保护元件的选择与设置。,4,）主电路与控制电路应保持严格的对应关系。,4.3,电气控制系统设计的基本原则,(3),控制线路的设计,继电器控制电路的特点，就是通过触点的“通”和“断”控制电动机或其他电气设备来完成运动机构的动作的。,1,）常开触点串联,2,）常开触点并联,3,）常闭触点串联,4,）常闭触点并联,5,）保护电器,4.3,电气控制系统设计的基本原则,(4),电器元件的选,1,）按钮的选择,选择按钮，要根据使用场合所需要的触点数、触点型式及颜色。通常,“,绿色,”,表示起动，,“,黑色,”,表示点动，,“,红色,”,表示停止，,“,蓝色,”,表示复位。,2,）熔断器的选择,对没有冲击电流的负载,I,R,I,对有冲击电流的负载,I,R,=,（,1.5,2.5,）,I,ed,或,I,R,=I,ST,/2.5,3,）热继电器的选择,I,RT,=,（,0.95,1.05,）,I,ed,4.3,电气控制系统设计的基本原则,4,）接触器的选择。主要考虑电磁线圈的额定电压，主触点允许通过的额定电流；辅助触点种类、数量及触点额定电流；电磁线圈的电源种类，频率和额定电压。,5,）中间继电器的选择。主要考虑触点的数量和种类。,6,）时间继电器的选择。主要考虑延时方式。,7,）控制变压器的选择,一般可根据下式计算：,P,T,K,T,Pxc,变压器的容量计算：,P,T,0.6Pxc+1.5P,ST,4.3,电气控制系统设计的基本原则,（,5,）正确连接电器的线圈,图,4-1,交流线圈的连接,图,4-2,直流线圈的连接,4.3,电气控制系统设计的基本原则,(6),合理选择电器元件及触头的位置,(7),避免出现寄生电路,图,4-3,触点的画法,图,4-4,防止寄生电路,4.3,电气控制系统设计的基本原则,（,8,）在满足生产工艺的前提下，力求控制电路经济、简单,（,9,）设置必要的保护环节,图,4-5 Y-,减压起动控制电路,*,4.4,电气控制电路的逻辑设计,4.4.1,电气电路的逻辑表示,1.,电器元件的逻辑表示,2.,逻辑代数的基本逻辑关系及串、并联电路的逻辑表示,4.4,电气控制系统设计的基本原则,图,4-6,并联电路,图,4-7,串联电路,*,4.4,电气控制电路的逻辑设计,3.,电气电路的逻辑表示,4.,逻辑代数的的基本性质,*,4.4,电气控制电路的逻辑设计,图,4-8,电路化简,（,a,）图中,f,的逻辑表达式为,:,*,4.4,电气控制电路的逻辑设计,4.4.2,电气电路的化简,1.,公式法化简逻辑函数,例,2,：用公式法化简图,4-9,（,a,）所示电路,图,4-9,化简前后电路图,K1=AC+BD+AD+BC=(AC+BC)+(AD+BD)=C(A+B)+D(A+B)=(A+B)(D+C),K2=AD+BD+AE+BE=(AD+AE)+(BD+BE)=A(D+E)+B(D+E)=(A+B)(D+E),*,4.4,电气控制电路的逻辑设计,例,3,用公式法化简图,a),化简前,b),化简后,图,4-10,化简前后电路,4.5,电气控制电路的设计案例,例,:,某生产机械如图,4-11,所示。运动部件由,A,点起动运行到,B,点，撞上行程开关,SQ2,后停止；,2 min,后自动返回到,A,点，撞上,SQ1,后停止，,2 min,后自动运行到,B,点，停留,2 min,后又返回,A,点，实现往复运动。要求电路具有短路保护、过载保护和欠电压保护。,图,4-11,机床工作示意图,4.5,电气控制电路的设计案例,图,4-12,自动往返控制电路草图,*,4.5,电气控制电路的逻辑设计,图,4-13,自动往返控制电路图,*,4.5,电气控制电路的逻辑设计,第,4,章 结束,