电气控制线路设计.pptx

邢关生 PART1电气控制线路第1章.常用低压电器第2章.电气控制线路典型环节 目的：1）看得懂、会分析电气原理图2）掌握电气原理图设计原则、方法为设计、安装、调试、维护电气控制线路打基础2015年春季学期,PLC邢关生 PART1电气控制线路第1章.常用低压电器第2章.电气控制线路典型环节 2.1 电气控制线路的绘制规则 2.2 基本控制环节 2.3 三相异步电动机的起动控制 2.4 三相异步电动机的制动控制 2.5 保护环节 2.6 电气控制线路的设计方法2015年春季学期,PLC邢关生 PART1电气控制线路第1章.常用低压电器第2章.电气控制线路典型环节 2.1 电气控制线路的绘制规则 2.2 基本控制环节 2.3 三相异步电动机的起动控制 2.4 三相异步电动机的制动控制 2.5 保护环节 2.6 电气控制线路的设计方法2.1 电气控制线路的绘制规则电气控制线路图要求：简明易懂 统一符号 标准画法三种表示方法：2.1.1 电气原理图 2.1.2 电气元件布置图（电器位置图）2.1.3 电气安装接线图（电气互连图）重点2.1.1 电气原理图 1.遵循的原则：必须采用国家标准（图形符号、文字符号）电气控制线路分为主电路和控制电路（根据电流大小）主电路主电路：从电源到电动机(用电设备)的电路（强电流），粗线条，粗线条，画在原理图的左侧或上方画在原理图的左侧或上方。控制电路控制电路：低压控制电器组成（弱电流），细线条，原理图右侧细线条，原理图右侧采用电器元件展开图的画法同一电器元件的各部件必须用同一文字符号标出；若有多个同一种类的电器元件，用数字序号区分，如KM1、KM2等。所有按钮、触头必须画常态控制电路的分支线路，原则上按照动作先后顺序排列避免线条交叉，若确有交叉连接，电气连接点须标黑点。图形、文字符号的标准 GB47281984电气图用图形符号 GB69881987电气制图 GB71591987电气技术中的文字符号制订通则参照国际电工委员会（IEC）的标准：规定从1990年1月1日起，电器控制线路中的图形和文字符号必须符合最新的国家标准。表2-1 常见的图形、文字符号 表2-2 常用基本文字符号 表2-3 常用辅助文字符号2.1.1 电气原理图 为了便于确定原理图的内容和组成部分在图中的位置，常在图纸上分区。竖边方面用大写拉丁字母编号，横边用阿拉伯数字编号。2.电气原理图图面区域的划分2.1.1 电气原理图 要为器件定位的几种情况：要为器件定位的几种情况：继电器、接触器线圈与触头分开绘制时，需要图或表表明各部分的位置；连线过长，需要断开绘制时，除了要在中断处标记中断标记外，还需标注另一端在图上的位置；在供使用、维修的技术文件（如说明书）中，有时需要对某一元件或器件作注释和说明，为了找到图中相应的元器件的图形符号，也需要注明这些符号在图上的位置；在更改电路设计时，也需要表明被更改部分在图上的位置。（a a）控制电路图）控制电路图 （b b）触头位置表示）触头位置表示 3.继电器、接触器触头位置的索引 电气元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。电气元件电气元件的布置应注意以下几方面：的布置应注意以下几方面：1）体积大和较重的电器元件）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装而发热元件应安装在电器安装板的上面。板的上面。2）强电、弱电应分开，弱电应）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。屏蔽，防止外界干扰。2.1.2 电气元件布置图 3）需要经常维护、检修、调整的）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。电器元件安装位置不宜过高或过低。4）电器元件的布置应考虑）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。一起，以利安装和配线。5）电器元件布置不宜过密，应留）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。各排电器间距，以利布线和维修。例：例：CW6132型车床型车床控制箱控制箱电器电器布置图布置图 2.1.2 电气元件布置图 例：例：CW6132型车床电气设备安装布置图型车床电气设备安装布置图 2.1.2 电气元件布置图 安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。电气接线图的绘制原则是：电气接线图的绘制原则是：1）各电气元件均按）各电气元件均按实实际安装位置际安装位置绘出，元件绘出，元件所占图面按实际尺寸以所占图面按实际尺寸以统一比例统一比例绘制。绘制。2）采用采用集中表示法集中表示法：一一个元件中所有的带电个元件中所有的带电部件均画在一起，并用部件均画在一起，并用点划线框点划线框起来。起来。2.1.3 电气安装接线图 3）各电气元件的图形）各电气元件的图形符号和文字符号必须符号和文字符号必须与电气原理图一致，与电气原理图一致，并符合国家标准。并符合国家标准。4）各电气元件上凡是）各电气元件上凡是需接线的部件端子需接线的部件端子都应绘出，并予以编号都应绘出，并予以编号，各接线端子的编，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。号必须与电气原理图上的导线编号相一致。5）绘制安装接线图时，）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘走向相同的相邻导线可以绘成一股线。成一股线。笼型电动机正反转控制安装接线图 2015年春季学期,PLC邢关生 PART1电气控制线路第1章.常用低压电器第2章.电气控制线路典型环节 2.1 电气控制线路的绘制规则 2.2 基本控制环节 2.3 三相异步电动机的起动控制 2.4 三相异步电动机的制动控制 2.5 保护环节 2.6 电气控制线路的设计方法2.2.0 电路中的逻辑1）基本的逻辑电路2）自保持电路和互锁电路2.2 基本控制环节2.2.1 电气控制的基本控制环节1）三相异步电机启停控制线路2）互锁与电机正反转3）顺序控制4）多地点控制5）长动和点动控制2.2.0 电路中的逻辑1）基本的逻辑电路ON（接通）电路NOT（非）电路AND（与）电路OR（或）电路NAND（与非）电路NOR（或非）电路2）自保持电路和互锁电路图片引自：冈本裕生著，吕砚山译，继电器与可编程控制器，科学出版社，20072.2 基本控制环节为便于理解，2.2.0小节中的电路均横向绘制为便于读电气原理图，做逻辑上的一些约定：按钮的触点、继电器和接触器的触点：输入量 闭合为“1”，断开为“0”线圈：输出量 通电为“1”，失电（断电）为“0”ON（接通）电路由常开触点按钮开关、常开触点继电器和指示灯构成按钮按下时（“1”），指示灯亮（“1”）未按按钮时1）基本的逻辑电路ON电路的原理图PNSBKKHLHL=SBNOT（非）电路由常开触点按钮开关、常开触点继电器和指示灯构成按钮按下时（“1”），指示灯灭（“0”）继电器常闭触点PNSBKKHL单入单出单入单出HL=SBAND（与）电路两个常开触点按钮开关串联当且仅当两个开关均被按下时，指示灯亮SB1KHL继电器常闭触点SB2KOR（或）电路两个常开触点按钮开关并联两个开关中只要有一个被按下时，指示灯亮继电器常闭触点SB1KHLSB2K另一种方式问题：能否用两个继电器的常开触点设计另一种AND电路？仅当两个开关均被按下时，指示灯亮继电器常闭触点SB1K1HLSB2K1K2K2有哪些基本的逻辑电路？ON（接通）电路NOT（非）电路AND（与）电路OR（或）电路NAND（与非）电路NOR（或非）电路SB1KHLSB2KSB1KHLSB2K1）基本的逻辑电路2）自保持电路与互锁电路a.自保持电路概念：继电器利用自己的触点，使本身的动作得以保持的电路，称为自保持电路为什么需要自保持电路？PNSBKKHL当按钮按下时，指示灯亮；但按钮一抬起，则指示灯灭希望继电器保持触点闭合，灯持续亮！K将继电器另一常开触点与按钮并联灯持续亮！当按钮松开时，新增触点能继续保持线圈中有电流自保持状态的解除SBKKHLK如何增加一个复位开关解除自保持状态？按下复位开关，令一直亮的灯熄灭！SB1KKHLKSB2SB1KKHLKSB2复位优先的自保持电路置位优先的自保持电路自保持电路的应用题设车上有三个按钮，SB1、SB2和SB3。其中，SB1和SB2是下车用的按钮开关。当有乘客要下车时，只要按下两者中某一个按钮开关，设置在驾驶席表示下车用的指示灯SL就会亮起，事后司机按下复位开关SB3，使指示灯熄灭。提示：KKHL自保持电路的应用题设车上有三个按钮，SB1、SB2和SB3。其中，SB1和SB2是下车用的按钮开关。当有乘客要下车时，只要按下两者中某一个按钮开关，设置在驾驶席表示下车用的指示灯SL就会亮起，事后司机按下复位开关SB3，使指示灯熄灭。答案：KKHLSB1KSB2SB3b.互锁电路概念：在两个以上分支电路中，当一个分支已动作时，另一分支电路中再有输入信号，也不会起作用，这种电路称为互锁电路或先动优先电路。两个按钮分别控制两个指示灯的亮灭，互不干扰希望先按下的按钮所对应的灯亮，后按下的按钮不起作用！SB1K1K2HL2SB2K2K1HL12）自保持电路与互锁电路K1继电器的常闭触点与SB2按钮串联SB2的功能被锁死！当SB1按下后，新增触点使K2线圈无电流通过SB1K1K2HL2SB2K2K1HL1K12）自保持电路与互锁电路b.互锁电路概念：在两个以上分支电路中，当一个分支已动作时，另一分支电路中再有输入信号，也不会起作用，这种电路称为互锁电路或先动优先电路。同理，当将K2继电器的常闭触点与SB1按钮串联时SB1的功能被锁死！SB1K1K2HL2SB2K2K1HL1K2b.互锁电路概念：在两个以上分支电路中，当一个分支已动作时，另一分支电路中再有输入信号，也不会起作用，这种电路称为互锁电路或先动优先电路。2）自保持电路与互锁电路将两个继电器的常闭触点与对方的线圈串接在一起时，产生互锁！先按的一方会使另一方开关功能失效SB1K1K2HL2SB2K2K1HL1K1K22）自保持电路与互锁电路b.互锁电路概念：在两个以上分支电路中，当一个分支已动作时，另一分支电路中再有输入信号，也不会起作用，这种电路称为互锁电路或先动优先电路。进一步的扩展（1）设计A、B两人答题的抢答装置，要求：最早按下按钮开关的一方才能点亮其指示灯；松开开关后，灯持续亮SB1K1K2HL2SB2K2K2K1K1HL1K2K112345进一步的扩展（2）前面的互锁电路是任何一方先操作则优先的电路，现在设计后操作的一方优先的电路。称为新输入优先电路。SB1K1K2HL2SB2K2K2K1K1HL1K2K1按钮交替按下，指示灯交替亮灭SB1SB2HL1HL22.2.0 电路中的逻辑1）基本的逻辑电路2）自保持电路和互锁电路2.2 基本控制环节2.2.1 电气控制的基本控制环节1）三相异步电机的启停控制线路2）互锁与电机正反转3）顺序控制4）多地点控制5）长动和点动控制一、启停电动机和自锁（1）启动电动机（图中省略了刀闸）按下SB2KM线圈得电KM常开辅助触点闭合KM主触点闭合M启动连续运行2.2.1 电气控制的基本控制环节（2）停止电动机按下SB1KM线圈失电KM常开辅助触点断开KM主触点分断M失电停转短路保护 熔断器FU作短路保护（主电路、控制电路），但达不到过载目的。其原因一是熔断器的规格必须根据电动机启动电流大小作适当选择，二是熔断器的保护特性分散性很大，即使同一规格的熔断器，它的特性曲线也往往很不相同。过载保护 过载保护要求：负载电流越大，保护动作时间越快，但不能受启动电流影响而动作。热继电器FR作过载保护。通常热继电器热元件额定电流按电动机的额定电流选择。热继电器热惯性很大，即使热继电器流过几倍额定电流，热继电器也不会动作，因此在电动机启动时间不长的情况下，热继电器是不会动作的。只有过载时间比较长时，热继电器动作，其常闭触点FR断开，接触器KM线圈失电，主触点KM断开主电路，电动机停止，实现了对电动机的过载保护。控制线路控制线路的保护环节的保护环节欠压和失压（零压）保护 欠压：欠压：线路电压低于电动机应加的额定电压 欠欠压压保保护护：当线路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源电压停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。在电动机正常运行时，电源电压过分降低会引起电动机转速下降和转矩降低，若负载不变则电流将增大，造成电动机堵转（电动机接通电源但不转）损坏电机。同时电源电压过分降低可能会引起一些电器释放，造成电路不能正常工作，可能产生事故。失压（零压）保护：电动机正常运行中，由于外界某种原因引起突然断电时，能自动切断电动机电源。当重新上电时，保证电动机不能自行启动。接触器和继电器能同时实现欠压和失压保护。控制线路控制线路的保护的保护环节（续）环节（续）控制线路具有欠压和失压（零压）保护的优点 防止电源严重下降时电动机低压运行。避免电动机同时启动而造成的电压严重下降。防止电源电压恢复时，电动机突然启动造成设备和人身事故。说明 短路保护、过载保护、欠压和失压保护短路保护、过载保护、欠压和失压保护是三相异步电是三相异步电动机常用的保护，它对于保证三相异步电动机安全运行非动机常用的保护，它对于保证三相异步电动机安全运行非常重要，在电路设计中，一般都要有这三种保护。常重要，在电路设计中，一般都要有这三种保护。无互锁正、反转无互锁正、反转控制线路控制线路先合上电源开关QS，（1 1）正向）正向启动运行：启动运行：按下SB2KM1线圈得电KM1常开辅助触点闭合KM1主触点闭合M正向启动连续运行二、互锁与电机正反转2.2.1 电气控制的基本控制环节 无互锁正、反转无互锁正、反转控制线路控制线路二、互锁与电机正反转2.2.1 电气控制的基本控制环节（2 2）停止）停止：按下SB1KM1线圈失电KM1常开辅助触点断开KM1主触点分断M1失电停转 无互锁正、反转无互锁正、反转控制线路控制线路二、互锁与电机正反转2.2.1 电气控制的基本控制环节（3 3）反向）反向启动运行：启动运行：按下SB3KM2线圈得电KM2常开辅助触点闭合KM2主触点闭合M反向启动连续运行当当误误操操作作时时（同同时时按按动动正正、反反向向启启动动按按钮钮SB2SB2和和SB3SB3），主主电电路路电电源源出出现现短短路路。因因此此在在设设计计这这类类电电路路时时，绝绝对对不不允允许许正正、反反转转接接触触器同时得电。器同时得电。思考：该该控控制制线线路路是是否否存存在在的的隐患？隐患？利用利用“互锁互锁”实现三相电机正反转控制实现三相电机正反转控制2.2.1 电气控制的基本控制环节接触器互锁接触器互锁的正反转的正反转控制控制先合上电源开关QS，正向控制：正向控制：M正向启动连续运行按下SB2KM2线圈得电KM2常开辅助触点闭合KM2主触点闭合KM2联锁触点分断，对KM3联锁 停转停转：KM2自锁触点分断KM2主触点分断先按下SB1KM2线圈失电M失电停转KM2联锁触点恢复闭合解除对KM3联锁2.2.1 电气控制的基本控制环节2.2.1 电气控制的基本控制环节（3）反向控制）反向控制KM2常开触点闭合自锁KM2主触点闭合再按下SB3KM2线圈得电M反向启动连续运行KM2联锁触点分断，对KM1联锁接触器互锁接触器互锁的正反转的正反转控制控制三、顺序控制 顺序控制一般是当甲动作以后乙才能动作，可将甲接触器的常开触点串联在乙接触器的线圈电路中。2.2.1 电气控制的基本控制环节三、顺序控制 顺序控制一般是当甲动作以后乙才能动作，可将甲接触器的常开触点串联在乙接触器的线圈电路中。2.2.1 电气控制的基本控制环节简化的控制电路简化的控制电路回顾邢关生 PART1电气控制线路第1章.常用低压电器第2章.电气控制线路典型环节 2.1 电气控制线路的绘制规则 2.2 基本控制环节 2.3 三相异步电动机的起动控制 2.4 三相异步电动机的制动控制 2.5 保护环节 2.6 电气控制线路的设计方法