电气控制链路的设计.ppt

机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计控制电路设计方法：v一般一般设计方法方法:根据生根据生产工工艺的要求，按照的要求，按照电动机的机的控制方法，采用典型控制方法，采用典型环节电路直接路直接进行行设计。v逻辑设计方法方法 :采用采用逻辑代数代数进行行设计。1机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计（1）尽量减少控制尽量减少控制电源种源种类及控制及控制电源的用量源的用量电气气设计中中应注意的注意的问题：（2）尽可能减少尽可能减少电器元件的品种、器元件的品种、规格、与数量，同一格、与数量，同一用途器件尽可能用途器件尽可能选用相同品牌、型号的用相同品牌、型号的产品。品。（3）控制控制线路正常工作路正常工作时，除必，除必须通通电的的电器外，尽可器外，尽可能减少通能减少通电电器的数量，以利于器的数量，以利于节能，延能，延长电器元件寿命器元件寿命以及减少故障以及减少故障。第一节 电气控制线路的一般设计方法2机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计去掉不必要的去掉不必要的KM1，简化化电路，路，提提电路可靠性路可靠性（4）合理使用合理使用电器触点器触点合理的安排合理的安排电器元件触点的位置器元件触点的位置（a）不合理，SQ的常开和常闭靠得很近，不是等电位，触点断开时易在两触点间形成飞弧，造成短路，不安全，接线复杂（b）合理尽可能减少触点的使用数量，使用触点的容量要尽可能减少触点的使用数量，使用触点的容量要满足控制要求足控制要求3机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计 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。（5）尽量尽量缩短短连接接导线的数量和的数量和长度度。4机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计（6）正确正确连接接电器的器的线圈圈。电压线圈通常不能串圈通常不能串联使用，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。5机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计 寄生电路：电路路动作作过程中意外接通的程中意外接通的电路。如路。如图所示具所示具有指示灯有指示灯HLHL和和热保保护的正反向的正反向电路路.正常工作正常工作时，能能完成正反向起完成正反向起动、停止和信号指示。停止和信号指示。当当热继电器器FR动作作时，电路就出路就出现了寄生了寄生电路路，如，如图中虚中虚线所示，使正向接所示，使正向接触器触器KM1不能有效不能有效释放，放，起不了保起不了保护作用。作用。寄生寄生电电路路（7）控制控制电路中路中应避免出避免出现寄生寄生电路路:6机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计（8）避免发生触点“竟争”与“冒险”现象 在在电路中路中应尽量避免尽量避免许多多电器依次器依次动作才能接通另一个作才能接通另一个电器器的控制的控制电路。路。（9）电气气连锁和机械和机械连锁共用共用 在频繁操作的可逆电路、自动切换线路中，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）所所设计的控制的控制线路路应具有完善的保具有完善的保护环节常用的保护有短路、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。7机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计二、设计控制电路的一般步骤：v（1）首先根据生产工艺的要求,画出功能流程图 v（2）确定适当的基本环节。对于某些控制要求，尽量选用常用的且经过实际考验过的电路v（3）根据生产工艺要求逐步完善线路的控制功能，使控制满足生产机械的工艺要求，能按照工艺的顺序准确而可靠地工作。此外，控制线路要考虑到操作、调整和检修方便，并适当配置连锁和保护等环节。电气控制气控制线路路设计8机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计电气控制气控制线路路设计举例：例：切削加工刀架的自切削加工刀架的自动循循环控制控制要求：要求：（1）启）启动后，刀架由位置后，刀架由位置1移移动到位置到位置2；（2）然后再由位置）然后再由位置2退回到位置退回到位置1处，停，停车。9机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计电气控制气控制线路路设计主主电路路控制控制电路路切削加工刀架的自切削加工刀架的自动循循环控制控制10机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计电气控制气控制线路路设计要求：要求：（1）按下启）按下启动按按钮SB2，小，小车首先向右运行首先向右运行（2）小）小车的撞的撞块碰到碰到S1时停停车，并开始延，并开始延时5s（3）延）延时时间到，小到，小车自自动改改变运行方向，改向左运行运行方向，改向左运行（4）小）小车的撞的撞块碰到碰到S2时停停车，并开始延，并开始延时5s（5）延）延时时间到，小到，小车再次自再次自动改改变运行方向，改向右运行运行方向，改向右运行（6）依此自）依此自动往复运行，直至按下停止按往复运行，直至按下停止按钮SB1，小，小车停止停止小小车自自动往返往返11机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计电气控制气控制线路路设计控制控制线路路小小车自自动往返往返12机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计13机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计电气控制气控制线路路设计 龙门刨床上装有横梁机构，刀架在横梁上，在加工不同工件时，需调整刀架的位置，因此要求横梁可以沿立柱上下移动。而在加工过程中，要求横梁被紧固在立柱上，不允许有松动。要求：要求：（1）横梁上、下移）横梁上、下移动的操作的操作为点点动操作操作（2）按下横梁上移）按下横梁上移/下移按下移按钮后，首先后，首先夹紧机机构自构自动放松放松（3）行程开关）行程开关S动作，放松到位，作，放松到位，夹紧电动机机停止运停止运转，横梁做上移，横梁做上移/下移下移（4）移）移动到位后，松开按到位后，松开按钮，横梁停止移，横梁停止移动（5）夹紧电动机启机启动后，后，夹紧电动机停止运机停止运（6）夹紧到位后，到位后，夹紧电动机停止运机停止运转龙门刨床横梁刨床横梁夹紧机构机构14机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计电气控制气控制线路路设计龙门刨床横梁刨床横梁夹紧机构机构15机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计电气控制气控制线路路设计加加热炉自炉自动上料机构控制上料机构控制工作工作过程：程：初始状初始状态下，炉下，炉门3关关闭，行程开关，行程开关SQ3处于于压下状下状态；推料杆推料杆1在原位，行程开关在原位，行程开关SQ1处于于压下状下状态。按下启。按下启动按按钮SB2，首先，首先，电动机机M1正向启正向启动，通，通过蜗轮蜗杆杆传动，使炉使炉门开启，到行程开关开启，到行程开关SQ4被被压下下时，炉，炉门开启到位，开启到位，M1停止，炉停止，炉门开启开启结束；接着束；接着M2正向启正向启动，拖，拖动推料杆推料杆1向前移向前移动，直到，直到SQ2被被压下，工件下，工件2被推被推进加加热炉炉4，上料，上料结束；然后束；然后M2反向启反向启动，拖，拖动推料杆推料杆1后退，退回到原位，后退，退回到原位，压下行程开关下行程开关SQ1，M2停停转；最后；最后M1反向启反向启动，带动炉炉门关关闭，至初始位置，至初始位置，SQ3被被压下，下，M1停停转。周期。周期结束。束。16机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计电气控制气控制线路路设计加加热炉自炉自动上料机构控制上料机构控制17机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计磨床的磨床的电气控制系气控制系统 磨床是以砂轮周边或端面对工件进行磨削加工的精密机床,它不但能加工一般金属材料,而且能加工一般金属刀具难以加工的硬材料(如淬火钢、硬质合金等)。利用磨削加工可以获得较高加工精度和光洁度,而且其加工裕量较其他加工方法小得多,所以磨床广泛地应用于零件的精加工。为了适应磨削各种加工表面、工件形状及生产批量的要求,磨床的种类很多,如平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、无心磨床以及一些专用磨床。这里以M7120平面磨床为例,介绍使用较广的平面磨床电气控制系统。18机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计 M7120M7120平面磨床是卧轴矩形工作台,主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱(又称磨头)、滑座、立柱等部分组成,图3-4是其构造示意图。主要主要结构及运构及运动形式形式磨床的磨床的电气控制系气控制系统 工作台在床身的水平导轨上做往复运动砂轮箱可在立柱的导轨上做垂直运动，实现垂直进给立柱在床身的横向导轨上做直线运动，实现横向进给19机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计对电力拖力拖动及控制的要求：及控制的要求：1）由于砂轮的旋转运动一般不要求调速,由一台三相交流异步电动机拖动即可;且砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机都只要求单方向旋转2）砂轮升降电动机要求能正、反转。3）冷却泵电动机应在砂轮电动机启动后才运转。4）保护环节应包括短路保护、电动机过载保护、零压保护电磁吸盘欠压保护。5）电磁吸盘应有去磁控制。6）应有必要的指示信号及照明灯。磨床的磨床的电气控制系气控制系统 20机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计M7120平面磨床的平面磨床的电气控制系气控制系统原理原理图21机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计阅读电气原理图的步骤:一般先看主电路，再看控制电路，最后看显示及照明等辅助电路。先先看看主主电路路有有几几台台电动机机，各各有有什什么么特特点点，例例如如是是否否有有正正反反转，采采用用什什么么方方法法起起动，有有无无调速速和和制制动等；等；看看控控制制电路路时，一一般般从从主主电路路的的接接触触器器入入手手，按按动作作的的先先后后次次序序一一个个一一个个分分析析，搞搞清清楚楚它它们的的动作作条条件和作用。件和作用。控控制制电路路一一般般都都由由一一些些基基本本环节组成成，阅读时可可把把它它们分分解解出出来来，先先进行行局局部部分分析析，再再完完成成整整体体分分析析。此外此外还要看要看电路中有哪些保路中有哪些保护环节。电气原理图的阅读 22机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计v作用：作用：用来用来钻孔、孔、扩孔、孔、铰孔、攻孔、攻丝及及修刮端面等多种形式的加工。修刮端面等多种形式的加工。v分分类：立式立式钻床、台式床、台式钻床、多床、多轴钻床、床、摇臂臂钻床及床及专用用钻床等。床等。Z3040型摇臂钻床的电气控制2024/5/22 周三23机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计Z3040型摇臂钻床的电气控制一、一、结构及运构及运动形式形式2024/5/22 周三24机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计二、控制要求二、控制要求v运运动部件部件较多，采用多多，采用多电动机拖机拖动。v要求主要求主轴及及进给有有较大的大的调速范速范围。v主运主运动与与进给运运动由一台由一台电动机拖机拖动，经主主轴与与进给传动机构机构实现主主轴旋旋转和和进给。v主主轴要求正反要求正反转。由机械方法。由机械方法获得，主得，主轴电动机只机只需需单方向旋方向旋转。v对立柱、主立柱、主轴箱及箱及摇臂的臂的夹紧放松采用液放松采用液压技技术。v具有必要的具有必要的联锁与保与保护。Z3040型摇臂钻床的电气控制2024/5/22 周三25机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计三、液三、液压系系统简介介v操操纵机构液机构液压系系统:安装在主安装在主轴箱内，箱内，实现主主轴正反正反转、停、停车制制动、空档、空档、预选及及变速速。v夹紧机构液机构液压系系统:安装在安装在摇臂背后的臂背后的电器盒器盒下部，用以下部，用以夹紧松开主松开主轴箱、箱、摇臂及立柱臂及立柱。Z3040型摇臂钻床的电气控制2024/5/22 周三26机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计四、四、电气控制气控制电路分析路分析v主主轴电动机的机的控制控制过程程v摇臂升降臂升降电动机的机的控制控制过程程v主主轴箱与立柱的松开、箱与立柱的松开、夹紧控制控制过程程Z3040型摇臂钻床的电气控制2024/5/22 周三27机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计主主轴电动机的机的控制控制过程程2024/5/22 周三28机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计摇臂升降臂升降电动机的机的控制控制过程程2024/5/22 周三29机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计主主轴箱与立柱的松开、箱与立柱的松开、夹紧控制控制过程程2024/5/22 周三30机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计X25K型铣床电气控制一、一、结构与运构与运动形式形式2024/5/22 周三31机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计二、二、电气控制原理气控制原理v主主轴电动机的机的控制控制过程程v工作台横向工作台横向进给及升降及升降控制控制过程程v工作台工作台纵向向进给控制控制过程程v工作台快速移工作台快速移动控制控制过程程X25K型铣床电气控制2024/5/22 周三32机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计主主轴电动机的控制机的控制过程程2024/5/22 周三33机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计X25K型铣床电气控制工作台横向工作台横向进给及升降及升降控制控制过程程2024/5/22 周三34机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计工作台工作台纵向向进给控制控制过程程2024/5/22 周三35机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计工作台快速移工作台快速移动控制控制过程程2024/5/22 周三36机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计三、三、连锁与保与保护v进给运运动与主运与主运动的的顺序序连锁v工作台各方向的工作台各方向的连锁v长工作台与工作台与圆工作台的工作台的连锁v保保护环节2024/5/22 周三37机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计T68型卧式镗床电气控制一、一、结构与运构与运动形式形式2024/5/22 周三38机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计二、二、电力拖力拖动特点特点v双速双速笼型异步型异步电动机作机作为主拖主拖动电机。机。v进给运运动和主和主轴及花及花盘旋旋转用同一台用同一台电动机拖机拖动，主主轴电动机能正反向点机能正反向点动，并有准确的制，并有准确的制动。v主主轴电动机低速机低速时直接起直接起动，高速，高速时先低速启先低速启动，延延时后后转为高速运高速运转。v主主轴变速和速和进给变速速设低速冲低速冲动环节。v各运各运动部件能部件能实现快速移快速移动。v工作台或工作台或镗头架的自架的自动进给与主与主轴或花或花盘刀架的自刀架的自动进给设有有联锁。T68型卧式镗床电气控制2024/5/22 周三39机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计三、三、电气控制气控制线路分析路分析v主主电路分析路分析v控制控制电路分析路分析主主轴电动机的正、反向起机的正、反向起动控制控制 主主轴电动机的点机的点动控制控制主主轴电动机的停机的停车与制与制动主主轴变速和速和进给变速控制速控制 镗头架、工作台快速移架、工作台快速移动的控制的控制 v连锁与保与保护T68型卧式镗床电气控制2024/5/22 周三40机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计T68型卧式镗床电气控制2024/5/22 周三41机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计“与”运算（逻辑乘）KMKA1KA2第二第二节 电器控制器控制线路的路的逻辑设计方法方法（不（不讲）v“或或”运算运算KMKA1+KA2触点接通触点接通为“1”，断开，断开为“0”，线圈通圈通电为“1”，断，断电为“0”，v“非非”运算运算KMKA42机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计逻辑关系关系图瞬时信号持续信号瞬瞬时信号：信号：有效信号的持有效信号的持续时间少于一个工序步少于一个工序步执行元件工件区间非控信号有效信号：有效信号：能能够引起元件状引起元件状态改改变或能或能够使工步使工步发生切生切换的的检 测信号信号非控信号：非控信号：不能引起元件状不能引起元件状态改改变，也不能使工步，也不能使工步发生生 切切换的的检测信号信号持持续信号：信号：有效信号的持有效信号的持续时间不少于一个工序步不少于一个工序步有效信号43机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计“失失电优先型先型”基本基本逻辑式描述的基本条件：式描述的基本条件：起始信号的同名信号只能出起始信号的同名信号只能出现在运算元件的工作区在运算元件的工作区间 之内，以及之内，以及终止信号持止信号持续区区间内内终止信号的同名信号只能出止信号的同名信号只能出现在运算元件的工作区在运算元件的工作区间之外之外SB1SB2KM44机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计举例：例：下下图表示的是液表示的是液压控制系控制系统工作原理及控制要求示意工作原理及控制要求示意图，图中中YV1、YV2均均为两位四通两位四通电磁磁阀，YA1、YA2分分别为电磁磁阀的的电磁磁铁，液，液压缸缸A、B在在电磁磁阀控制下完成四个工步的控制下完成四个工步的半自半自动循循环，启，启动按按钮SB。电器控制线路的逻辑设计方法 45机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计YA1=KA1YA2=KA2逻辑图逻辑式式控制控制线路路图46机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计S3SsS2Sy Ss S1 Se1 2 34 5KAS2S1SeSySsSs2341KASs1 23 4KA5Sy SeSsSeSy2341KASe用持用持续信号排除信号排除额外起始信号外起始信号用持用持续信号排除信号排除额外停止信号外停止信号KA=（SySs+kA）SeKA=（SySs+kA）SeKA=（Ss+kA）SySeKA=（Ss+kA）SySe47机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计本章小结v典型典型电气控制系气控制系统的分析的分析 Z3040摇臂臂钻床的床的电气控制系气控制系统分析分析X25K铣床的床的电气控制系气控制系统分析分析T68镗床的床的电气控制系气控制系统分析分析v电器控制器控制线路的一般路的一般设计方法方法 简单控制控制电路的路的设计能力能力电器控制器控制线路的分析方法路的分析方法电器原理器原理图的的读图能力能力2024/5/22 周三48机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院第三章第三章 电器控制线路设计电器控制线路设计谢谢!2024/5/22 周三49