电气线路控制及元器件选择-PPT课件.ppt

第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 n n41电气控制线路设计的主要内容n n42电气控制线路的设计n n43常用电器元件的选择1n n本章介绍本章介绍:继电接触器电控线路设计方法，包括设计内容、一般程序、继电接触器电控线路设计方法，包括设计内容、一般程序、设计原则、设计方法和步骤，电控系统的安装、调试方法。设计原则、设计方法和步骤，电控系统的安装、调试方法。n n4.14.1设计的主要内容设计的主要内容n n基基本本任任务务：根根据据控控制制要要求求，设设计计、编编制制出出设设备备制制造造和和使使用用维维修修过过程程中中所所必必须须的的图图纸纸、资资料料，包包括括电电气气原原理理图图、元元件件布布置置图图、电电气气安安装装接接线线图图、电电气气箱箱图图及及控控制制面面板板等等，编编制制外外购购件件目目录录、单单台台消消耗耗清清单单、设设备备说明书等资料。说明书等资料。n n设计：设计：原理设计、工艺设计。原理设计、工艺设计。n n以电力拖动控制系统为例说明。以电力拖动控制系统为例说明。n n4.1.14.1.1原理设计内容原理设计内容n n1.1.拟定电气设计任务书拟定电气设计任务书(技术条件技术条件)；n n2.2.确定电力拖动方案确定电力拖动方案(电气传动形式电气传动形式)及控制方案；及控制方案；n n3.3.选择电动机，包括类型、电压等级、容量及转速，并选择出具体型选择电动机，包括类型、电压等级、容量及转速，并选择出具体型号；号；n n4.4.设计电气控制原理框图，包括主电路、控制电路和辅助控制电路，设计电气控制原理框图，包括主电路、控制电路和辅助控制电路，确定各部分间关系，拟订各部分技术要求。确定各部分间关系，拟订各部分技术要求。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 2n n5.5.设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数；设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数；n n6.6.选择电器元件，制定电机和电器元件明细表。以及装置易损件及备用件清单；选择电器元件，制定电机和电器元件明细表。以及装置易损件及备用件清单；n n7.7.编写设计说明书。编写设计说明书。n n4.1.24.1.2工艺设计内容工艺设计内容n n主主要要目目的的：便便于于组组织织电电气气控控制制装装置置的的制制造造，实实现现所所要要求求的的各各项项技技术术指指标标，为为设备使用、维修提供必要的图纸资料。设备使用、维修提供必要的图纸资料。n n主要内容：主要内容：n n1.1.根据原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制系统的总装根据原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制系统的总装配图及总接线图。配图及总接线图。n n2.2.按按照照电电气气原原理理框框图图或或划划分分的的组组件件，对对总总原原理理图图编编号号、绘绘制制各各组组件件原原理理电电路路图图，列出元件目录表，标出各组件进出线号；列出元件目录表，标出各组件进出线号；n n3.3.根根据据各各组组件件原原理理电电路路及及选选定定元元件件目目录录表表，设设计计各各组组件件装装配配图图(包包括括电电器器元元件件布置图和安装图布置图和安装图)、接线图、接线图.n n4.4.根据组件安装要求，绘制零件图纸，并标明技术要求根据组件安装要求，绘制零件图纸，并标明技术要求.n n5.5.设计电气箱，根据组件尺寸及安装要求，确定电气箱结构与外形尺寸设计电气箱，根据组件尺寸及安装要求，确定电气箱结构与外形尺寸.n n6.6.根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 3n n出外购件清单、标准件清单以及主要材料消耗定额出外购件清单、标准件清单以及主要材料消耗定额.n n7.7.编写使用说明书。编写使用说明书。n n实际操作时，根据总体技术要求和系统复杂程度实际操作时，根据总体技术要求和系统复杂程度,对上述步骤适当调整。对上述步骤适当调整。n n4.24.2电气控制线路的设计电气控制线路的设计n n4.2.14.2.1设计的基本原则设计的基本原则n n在电力拖动方案和控制方案确定后，即可着手进行电控线路具体设计。在电力拖动方案和控制方案确定后，即可着手进行电控线路具体设计。n n电控系统设计一般应遵循以下原则：电控系统设计一般应遵循以下原则：n n1 1最大限度满足生产机械和工艺对电控系统的要求最大限度满足生产机械和工艺对电控系统的要求n n首首先先弄弄清清设设备备需需满满足足的的生生产产工工艺艺要要求求，对对设设备备工工作作情情况况作作全全面面了了解解。深深入入现现场场调调研研，收收集集资资料料，结结合合技技术术人人员员及及现现场场操操作作人人员员经经验验，作作为为设设计计基础。基础。n n2 2在满足生产工艺要求前提下，力求使控制线路简单、经济在满足生产工艺要求前提下，力求使控制线路简单、经济n n（1 1）尽尽量量选选用用标标准准电电器器元元件件，减减少少电电器器元元件件数数量量,选选用用同同型型号号电电器器元元件件以减少备用品数量。以减少备用品数量。n n（2 2）尽尽量量选选用用标标准准的的、常常用用的的或或经经过过实实践践考考验验的的典典型型环环节节或或基基本本电电控控线路。线路。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 4n n（3 3）尽量减少不必要的触点，以简化线路。）尽量减少不必要的触点，以简化线路。n n在满足工艺要求前提下，元件越少，触点数量越少，线路越简单。可提在满足工艺要求前提下，元件越少，触点数量越少，线路越简单。可提高工作可靠性，降低故障率。高工作可靠性，降低故障率。n n常用减少触点数目的方法：常用减少触点数目的方法：n n 合并同类触点合并同类触点n n见图见图4-14-1示示.n n 利用转换触点方式利用转换触点方式n n见图见图4-24-2示示。n n图图4-1 4-1 同类触点合并同类触点合并 图图4-24-2具有转换触点的中间继电器的应用具有转换触点的中间继电器的应用第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 5n n 利用二极管的单向导电性减少触点数目。利用二极管的单向导电性减少触点数目。n n见图见图4-34-3示示.n n 利用逻辑代数的方法减少触点数目。利用逻辑代数的方法减少触点数目。n n如图如图4-4(4-4(a)a)示示.n n图图4-3 4-3 利用二极管简化控制电路利用二极管简化控制电路 图图4-4 4-4 利用逻辑代数减少触点利用逻辑代数减少触点n n（4 4）尽量缩短连接导线的数量和长度）尽量缩短连接导线的数量和长度n n设计时，应根据实际情况，合理考虑并安排电气设备和元件的位置及实设计时，应根据实际情况，合理考虑并安排电气设备和元件的位置及实际连线，使连接导线数量最少，长度最短。际连线，使连接导线数量最少，长度最短。n n图图4-54-5中中，图图(a)a)接线不合理，从电气柜到操作台需接线不合理，从电气柜到操作台需4 4根导线。图根导线。图(b)b)接线接线合理，从电气柜到操作台只需合理，从电气柜到操作台只需3 3根导线。根导线。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 6n n注意：注意：同一电器的不同触点在线路中应尽可能具有公共连接线。以减少同一电器的不同触点在线路中应尽可能具有公共连接线。以减少导线段数和缩短导线长度，如图导线段数和缩短导线长度，如图4-64-6示示.n n图图4-5 4-5 线路的合理连接线路的合理连接 图图4-6 4-6 节省连接导线的方法节省连接导线的方法n n（5 5）线路工作时，除必要的电器元件必须通电外，其余尽量不通电以）线路工作时，除必要的电器元件必须通电外，其余尽量不通电以节约电能。如图节约电能。如图4-74-7示示.n n3 3保证电控线路工作可靠保证电控线路工作可靠n n最主要的是选择可靠的电器元件。同时，设计时要注意几点：最主要的是选择可靠的电器元件。同时，设计时要注意几点：n n（1 1）正确连接电器元件的触点）正确连接电器元件的触点 第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 7n n 图图4-7 4-7 减少通电电器的线路减少通电电器的线路 图图4-8 4-8 触点的正确连接触点的正确连接 n n同一电器元件的常开和常闭触点靠得很近，如果分别接在电源不同相上，同一电器元件的常开和常闭触点靠得很近，如果分别接在电源不同相上，当触点断开产生电弧时，可能在两触点间形成飞弧造成电源短路。当触点断开产生电弧时，可能在两触点间形成飞弧造成电源短路。n n图图4-8(4-8(a)a)中中SQSQ的接法错误的接法错误,应改成图应改成图4-8(4-8(b)b)形式形式.n n（2 2）正确连接电器线圈）正确连接电器线圈n n 在交流线路中，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也不允许在交流线路中，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也不允许两个电器元件的线圈串联，如图两个电器元件的线圈串联，如图4-94-9（a a）示示。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 8n n若需两个电器同时工作，其线圈应并联连接，如图若需两个电器同时工作，其线圈应并联连接，如图4-9(4-9(b)b)示示.n n 图图4-9 4-9 线圈的正确连接线圈的正确连接 图图4-10 4-10 电磁铁与继电器线圈的连接电磁铁与继电器线圈的连接n n 两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联,如图如图4-10(4-10(a)a)示示。n n解决办法：在解决办法：在KAKA线圈电路中单独串接线圈电路中单独串接KMKM的常开触点，如图的常开触点，如图4-10(4-10(b)b)示。示。n n（3 3）避免出现寄生电路）避免出现寄生电路n n线路工作时，发生意外接通的电路称为寄生电路。线路工作时，发生意外接通的电路称为寄生电路。n n寄生电路破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作。见图寄生电路破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作。见图4-4-11(11(a).a).n n解决办法：将指示灯与其相应的接触器线圈并联，如图解决办法：将指示灯与其相应的接触器线圈并联，如图4-11(4-11(b)b)示。示。n n（4 4）应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一电器的现象。）应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一电器的现象。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 9n n 图图4-14-1l l 防止寄生电路防止寄生电路n n（5 5）在可逆线路中，正反向接触器间要有电气联锁和机械联锁。）在可逆线路中，正反向接触器间要有电气联锁和机械联锁。n n（6 6）线线路路应应能能适适应应所所在在电电网网的的情情况况，并并据据此此决决定定电电动动机机起起动动方方式式是是直直接接起起动还是间接起动。动还是间接起动。n n（7 7）应应充充分分考考虑虑继继电电器器触触点点的的接接通通和和分分断断能能力力。若若要要增增加加接接通通能能力力，可可用用多触点并联；若要增加分断能力，可用多触点串联。多触点并联；若要增加分断能力，可用多触点串联。n n4 4保证电控线路工作的安全性保证电控线路工作的安全性n n应有完善的保护环节，保证设备安全运行。常用有短路、过流、过载、失压、应有完善的保护环节，保证设备安全运行。常用有短路、过流、过载、失压、弱磁、超速、极限保护等。弱磁、超速、极限保护等。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 10n n(1(1）短路保护）短路保护n n强大的短路电流容易引起各种电气设备和元件的绝缘损坏及机械损坏。强大的短路电流容易引起各种电气设备和元件的绝缘损坏及机械损坏。因此，短路时应迅速可靠地切断电源。因此，短路时应迅速可靠地切断电源。n n采用熔断器作短路保护的电路见图采用熔断器作短路保护的电路见图4-124-12。n n也可用断路器（自动开关）作短路保护，也可用断路器（自动开关）作短路保护，n n兼有过载保护功能。兼有过载保护功能。n n 图图4-12 4-12 熔断器短路保护熔断器短路保护n n（2 2）过电流保护）过电流保护n n不正确的启动和过大的负载引起电动机很大的过电流；过大的冲击负载不正确的启动和过大的负载引起电动机很大的过电流；过大的冲击负载引起电动机过大的冲击电流，损坏电动机换向器；过大的电动机转矩使引起电动机过大的冲击电流，损坏电动机换向器；过大的电动机转矩使生产机械的机械传动部分受到损坏。生产机械的机械传动部分受到损坏。n n采用过电流继电器的保护电路见图采用过电流继电器的保护电路见图4-13(4-13(a),a),继电器动作值一般整定为电继电器动作值一般整定为电动机启动电流的动机启动电流的1.21.2倍。倍。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 11n n用于笼型电动机直接启动的过流保护见图用于笼型电动机直接启动的过流保护见图4-13(4-13(b).b).n n 图图4-13 4-13 过电流保护过电流保护n n（3 3）过载保护）过载保护n n电动机长期过载运行，其绕组温升将超过允许值，损坏电动机。电动机长期过载运行，其绕组温升将超过允许值，损坏电动机。n n多多采采用用具具有有反反时时限限特特性性的的热热继继电电器器进进行行保保护护，同同时时装装有有熔熔断断器器或或过过流流继继电器配合使用。如图电器配合使用。如图4-144-14示示。n n图图(a)a)适于三相均衡过载的保护。图适于三相均衡过载的保护。图(b)b)适于任一相断线或三相均衡过载适于任一相断线或三相均衡过载的保护。图的保护。图(c)c)为三相保护，能可靠地保护电动机的各种过载。为三相保护，能可靠地保护电动机的各种过载。n n图图(b)b)和图和图(c)c)中，如电动机定子绕组为三角形联接，应采用差动式热继中，如电动机定子绕组为三角形联接，应采用差动式热继电器。电器。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 12n n 图图4-14 4-14 过载保护过载保护 图图4-15 4-15 失压保护失压保护n n（4 4）失压保护）失压保护n n防止电压恢复时电动机自行起动的保护称为失压保护。防止电压恢复时电动机自行起动的保护称为失压保护。n n通过并联在启动按钮上接触器的常开触点通过并联在启动按钮上接触器的常开触点(图图4-15(4-15(a)a)，或通过并联在或通过并联在主令控制器的零位常开触点上的零压继电器的常开触点主令控制器的零位常开触点上的零压继电器的常开触点(图图4-15(4-15(b)b)，来实现失压保护。来实现失压保护。n n（5 5）弱磁保护）弱磁保护n n直直流流并并励励电电动动机机、复复励励电电动动机机在在励励磁磁减减弱弱或或消消失失时时，会会引引起起电电动动机机“飞飞车车”。必须加弱磁保护。必须加弱磁保护。n n采用弱磁继电器，吸合电流一般为额定励磁电流的采用弱磁继电器，吸合电流一般为额定励磁电流的0 08 8倍倍.第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 13n n（6 6）极限保护）极限保护n n对对直直线线运运动动的的生生产产机机械械常常设设极极限限保保护护。如如上上、下下极极限限，前前、后后极极限限等等。常用行程开关的常闭触点来实现常用行程开关的常闭触点来实现.n n（7 7）其他保护）其他保护n n根据实际情况设置，如温度、水位、欠压等保护环节。根据实际情况设置，如温度、水位、欠压等保护环节。n n5 5应使操作、维护、检修方便应使操作、维护、检修方便n n具具体体安安装装与与配配线线时时，电电器器元元件件应应留留备备用用触触点点，必必要要时时留留备备用用元元件件；为为检检修修方方便便，应应设设置置电电气气隔隔离离，避避免免带带电电检检修修；为为调调试试方方便便，控控制制应应简简单单，能迅速实现从一种方式到另一种方式的转换。能迅速实现从一种方式到另一种方式的转换。n n设置多点控制，便于在生产机械旁调试；操作回路较多时，如要求正反设置多点控制，便于在生产机械旁调试；操作回路较多时，如要求正反转并调速，应采用主令控制器，不要用许多按钮转并调速，应采用主令控制器，不要用许多按钮.n n4.2.24.2.2电气控制线路设计的基本规律电气控制线路设计的基本规律n n设计程序：设计程序：n n1.1.拟定设计任务书拟定设计任务书n n设计任务书是整个系统设计的依据，拟定时，应聚集电气、机械工艺、设计任务书是整个系统设计的依据，拟定时，应聚集电气、机械工艺、机械结构三方面设计人员，根据机械设备总体技术要求，共同商讨。机械结构三方面设计人员，根据机械设备总体技术要求，共同商讨。n n任务书应简要说明所设计设备的型号、用途、工艺过程、技术性能、传任务书应简要说明所设计设备的型号、用途、工艺过程、技术性能、传动要求、工作条件、使用环境等。还应说明动要求、工作条件、使用环境等。还应说明:第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 14n n（1 1）控制精度，生产效率要求；）控制精度，生产效率要求；n n（2 2）有有关关电电力力拖拖动动的的基基本本特特性性，如如电电动动机机的的数数量量、用用途途、负负载载特特性性、调速范围以及对反向、起动和制动的要求等；调速范围以及对反向、起动和制动的要求等；n n（3 3）用户供电系统的电源种类，电压等级、频率及容量等要求；）用户供电系统的电源种类，电压等级、频率及容量等要求；n n（4 4）有有关关电电气气控控制制的的特特性性，如如自自动动控控制制的的电电气气保保护护，联联锁锁条条件件，动动作程序等；作程序等；n n（5 5）其其他他要要求求，如如主主要要电电气气设设备备的的布布置置草草图图，照照明明，信信号号指指示示，报报警方式等；警方式等；n n（6 6）目标成本及经费限额）目标成本及经费限额;n n（7 7）验收标准及方式）验收标准及方式.n n2.2.电力拖动方案与控制方式选择电力拖动方案与控制方式选择n n根据生产工艺要求，生产机械结构，运动部件数量、运动要求、负根据生产工艺要求，生产机械结构，运动部件数量、运动要求、负载特性、调速要求以及投资额等条件，确定电动机的类型、数量、载特性、调速要求以及投资额等条件，确定电动机的类型、数量、拖动方式，拟定电动机的启动、运行、调速、转向、制动等控制要拖动方式，拟定电动机的启动、运行、调速、转向、制动等控制要求。作为电气原理图设计及电器元件选择的依据求。作为电气原理图设计及电器元件选择的依据.第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 15n n3.3.电动机的选择电动机的选择n n根根据据拖拖动动方方案案，选选择择电电动动机机的的类类型型、数数量量、结结构构形形式式以以及及容容量量，额额定定电电压，额定转速等。压，额定转速等。n n基本原则基本原则:n n（1 1）电电动动机机机机械械特特性性应应满满足足生生产产机机械械要要求求，与与负负载载特特性性相相适适应应，保保证证运行稳定性、有一定调速范围与良好的起、制动性能；运行稳定性、有一定调速范围与良好的起、制动性能；n n（2 2）结构形式应满足设计提出的安装要求，适应周围环境；）结构形式应满足设计提出的安装要求，适应周围环境；n n（3 3）根据负载和工作方式，正确选择电动机容量；）根据负载和工作方式，正确选择电动机容量；n n 对于恒定负载长期工作制的电动机，应保证电动机额定功率等于或对于恒定负载长期工作制的电动机，应保证电动机额定功率等于或大于负载所需功率；大于负载所需功率；n n 对对于于变变动动负负载载长长期期工工作作制制电电动动机机，应应保保证证负负载载变变到到最最大大时时，电电动动机机仍能给出所需功率，而电动机温升不超过允许值；仍能给出所需功率，而电动机温升不超过允许值；n n 对于短时工作制电动机，应按照电动机过载能力来选择；对于短时工作制电动机，应按照电动机过载能力来选择；n n 对于重复短时工作制电动机，原则上可按电动机在一个工作循环内对于重复短时工作制电动机，原则上可按电动机在一个工作循环内的平均功耗来选择；的平均功耗来选择；n n（4 4）电动机电压：应根据使用地点的电源电压来决定。）电动机电压：应根据使用地点的电源电压来决定。n n（5 5）在无特殊要求的场合，一般采用交流电动机。）在无特殊要求的场合，一般采用交流电动机。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 16n n4.4.电气控制方案的确定电气控制方案的确定n n综合考虑各方案的性能，设备投资、使用周期、维护检修、发展等因素综合考虑各方案的性能，设备投资、使用周期、维护检修、发展等因素.n n主要原则：主要原则：n n（1 1）自动化程度与国情相适应）自动化程度与国情相适应n n尽可能选用最新科技，同时要与企业自身经济实力相适应。尽可能选用最新科技，同时要与企业自身经济实力相适应。n n（2 2）控制方式应与设备的通用及专用化相适应）控制方式应与设备的通用及专用化相适应n n对工作程序固定的专用设备，可采用继电接触器控制系统；对工作程序固定的专用设备，可采用继电接触器控制系统；n n对对要要求求较较复复杂杂的的控控制制对对象象或或要要求求经经常常变变换换工工序序和和加加工工对对象象的的设设备备，可可采采用可编程序控制器控制系统。用可编程序控制器控制系统。n n（3 3）控制方式随控制过程的复杂程度而变化）控制方式随控制过程的复杂程度而变化n n根根据据控控制制要要求求及及控控制制过过程程的的复复杂杂程程度度，可可采采用用分分散散控控制制或或集集中中控控制制方方案案，但但各各单单机机的的控控制制方方式式和和基基本本控控制制环环节节应应尽尽量量一一致致，以以简简化化设设计计和和制制造造过过程。程。n n（4 4）控制系统的工作方式，应在经济、安全的前提下，最大限度地满足）控制系统的工作方式，应在经济、安全的前提下，最大限度地满足工艺要求。工艺要求。n n控制方案选择，还应考虑采用自动、半自动循环，工序变更、联锁、安控制方案选择，还应考虑采用自动、半自动循环，工序变更、联锁、安全保护、故障诊断、信号指示、照明等。全保护、故障诊断、信号指示、照明等。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 17n n5.5.设计电气原理图并合理选择元器件，编制元器件目录清单。设计电气原理图并合理选择元器件，编制元器件目录清单。n n6.6.设设计计制制造造、安安装装、调调试试所所必必须须的的各各种种施施工工图图纸纸，并并以以此此为为依依据据编编制制各各种种材料定额清单。材料定额清单。n n7.7.编写说明书编写说明书.n n4.2.34.2.3电气控制线路的设计步骤和方法电气控制线路的设计步骤和方法n n常用方法：常用方法：经验设计法，逻辑设计法。经验设计法，逻辑设计法。n n1.1.经验设计法经验设计法n n又称为一般设计法、分析设计法。根据生产机械工艺要求和生产过程，选又称为一般设计法、分析设计法。根据生产机械工艺要求和生产过程，选择适当的基本环节（单元电路）或典型电路综合而成。择适当的基本环节（单元电路）或典型电路综合而成。n n要求设计人员必须熟悉和掌握大量的基本环节和典型电路，具有丰富的实要求设计人员必须熟悉和掌握大量的基本环节和典型电路，具有丰富的实际设计经验。际设计经验。n n适用于不太复杂的（继电接触式）电气控制线路设计适用于不太复杂的（继电接触式）电气控制线路设计.n n（1 1）基本步骤）基本步骤n n主电路设计：主电路设计：主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动和调速。主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动和调速。n n控制电路设计：控制电路设计：包括基本控制线路和特殊部分的设计，以及选择控制包括基本控制线路和特殊部分的设计，以及选择控制参量和确定控制原则。参量和确定控制原则。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 18n n主要考虑如何满足电动机的各种运转功能和生产工艺要求。主要考虑如何满足电动机的各种运转功能和生产工艺要求。n n联结各单元环节联结各单元环节，构成满足整机生产工艺要求的控制电路。，构成满足整机生产工艺要求的控制电路。n n联联锁锁保保护护环环节节设设计计：主主要要考考虑虑如如何何完完善善整整个个控控制制线线路路的的设设计计，包包含含各各种联锁环节以及短路、过载、过流、失压等保护。种联锁环节以及短路、过载、过流、失压等保护。n n线线路路的的综综合合审审查查：反反复复审审查查所所设设计计的的线线路路是是否否满满足足设设计计原原则则和和生生产产工工艺艺要要求求。在在条条件件允允许许情情况况下下，进进行行模模拟拟实实验验，逐逐步步完完善善设设计计，直直至至满满足足要求。要求。n n（2 2）基本方法）基本方法n n 根据生产机械工艺要求和工作过程，适当选用已有典型基本环节根据生产机械工艺要求和工作过程，适当选用已有典型基本环节,将它将它们有机地组合起来，加以适当补充和修改，综合成所需线路。们有机地组合起来，加以适当补充和修改，综合成所需线路。n n 若无合适的典型环节，则根据机械工艺要求和生产过程自行设计若无合适的典型环节，则根据机械工艺要求和生产过程自行设计,边分边分析边画图，将输入主令信号适当转换，得到执行元件所需的工作信号。析边画图，将输入主令信号适当转换，得到执行元件所需的工作信号。随时增减电器元件和触点，满足给定的工作条件。随时增减电器元件和触点，满足给定的工作条件。n n（3 3）经验设计法举例）经验设计法举例n n以皮带运输机为例。以皮带运输机为例。n n一种连续平移运输机械，常用于粮库、矿山等的生产流水线上，将粮食、一种连续平移运输机械，常用于粮库、矿山等的生产流水线上，将粮食、矿石等从一个地方运到另一个地方。一般由多条皮带机组成，可以改变矿石等从一个地方运到另一个地方。一般由多条皮带机组成，可以改变运输的方向和斜度。运输的方向和斜度。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 19n n属属长长期期工工作作制制，不不需需调调速速，无无特特殊殊要要求求，也也不不需需反反转转。拖拖动动电电机机多多采采用用笼笼型型异异步步电电动动机机。若若考考虑虑事事故故情情况况下下可可能能有有重重载载启启动动，要要求求启启动动转转矩矩大大，可由双笼型异步电动机或绕线型异步电动机拖动，也可二者配合使用。可由双笼型异步电动机或绕线型异步电动机拖动，也可二者配合使用。n n以三条皮带运输机为例，见图以三条皮带运输机为例，见图4-164-16。n n工艺要求工艺要求n n(a)a)启启动动顺顺序序为为3#3#、2#2#、1#1#，并并要要有有一一定定时时间间间间隔隔，以以免免货货物物在在皮皮带带上上堆积，造成后面皮带重载启动。堆积，造成后面皮带重载启动。n n(b)b)停车顺序为停车顺序为1#1#，2#2#、3#3#，保证停车后皮带上不残存货物。，保证停车后皮带上不残存货物。n n(c)c)不论不论2#2#或或3#3#哪一个出故障，哪一个出故障，1#1#必必n n须停车，以免继续进料，造成货物堆须停车，以免继续进料，造成货物堆n n积。积。n n(d)d)必要的保护。必要的保护。n n n n主电路设计主电路设计图图4-16 4-16 皮带运输机工作示意图皮带运输机工作示意图n n三条皮带分别由三台电机拖动，均采用笼型异步电机。由于电网容量足三条皮带分别由三台电机拖动，均采用笼型异步电机。由于电网容量足够大，且三台电机不同时起动，故采用直接启动。由于不经常启动、制够大，且三台电机不同时起动，故采用直接启动。由于不经常启动、制动，对于制动时间和停车准确度也无特殊要求，制动时采用自由停车。动，对于制动时间和停车准确度也无特殊要求，制动时采用自由停车。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 20n n三台电机都用熔断器作短路保护，用热继电器作过载保护。由此，设计三台电机都用熔断器作短路保护，用热继电器作过载保护。由此，设计出主电路如图出主电路如图4-174-17示示.n n n n 图图4-17 4-17 皮带运输机主电路图皮带运输机主电路图n n基本控制电路设计基本控制电路设计n n三台电机由三个接触器控制启、停。启动顺序为三台电机由三个接触器控制启、停。启动顺序为3#3#、2#2#、1#1#，可用，可用3#3#接触器的常开（动合）触点控制接触器的常开（动合）触点控制2#2#接触器线圈，用接触器线圈，用2#2#接触器常开触点接触器常开触点控制控制1#1#接触器线圈。制动顺序为接触器线圈。制动顺序为1#1#、2#2#、3#3#，用，用1#1#接触器常开触点接触器常开触点与控制与控制2#2#接触器的常闭（动断）按钮并联，用接触器的常闭（动断）按钮并联，用2#2#接触器常开触点与控接触器常开触点与控制制3#3#接触器的常闭按钮并联。基本控制线路如图接触器的常闭按钮并联。基本控制线路如图4-184-18示示。n n可见，只有可见，只有KM3KM3动作后，按下动作后，按下SB3SB3，KM2KM2线圈才能通电动作，然后按线圈才能通电动作，然后按下下SB1SB1、KM1KM1线圈通电动作，实现了电动机的顺序起动。线圈通电动作，实现了电动机的顺序起动。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 21n n 图图4-18 4-18 控制电路的基本部分控制电路的基本部分n n同同理理，只只有有KM1KM1断断电电释释放放，按按下下SB4SB4，KM2KM2线线圈圈才才能能断断电电，然然后后按按下下SB6SB6，KM3KM3线圈断电，实现电动机的顺序停车。线圈断电，实现电动机的顺序停车。n n控制线路特殊部分设计控制线路特殊部分设计n n为实现自动控制，皮带运输机启动和停车可用行程参量或时间参量控制。为实现自动控制，皮带运输机启动和停车可用行程参量或时间参量控制。由于皮带是回转运动，检测行程比较困难，而用时间参量比较方便。所由于皮带是回转运动，检测行程比较困难，而用时间参量比较方便。所以，以时间为变化参量，利用时间继电器作输出器件的控制信号。以通以，以时间为变化参量，利用时间继电器作输出器件的控制信号。以通电延时的常开触点作启动信号，以断电延时的常开触点作停车信号。为电延时的常开触点作启动信号，以断电延时的常开触点作停车信号。为使三条皮带自动按顺序工作，采用中间继电器使三条皮带自动按顺序工作，采用中间继电器KAKA，线路如图线路如图4-194-19示示.n n设计联锁保护环节设计联锁保护环节第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 22n n n n 图图4-19 4-19 控制电路的联锁部分控制电路的联锁部分n n分分析析:按按下下SB1SB1发发出出停停车车指指令令时时，KT1KT1、KT2KT2、KAKA同同时时断断电电，KAKA常常开开触触点点瞬瞬时时断断开开，KM2KM2、KM3KM3若若不不加加自自锁锁，则则KT3KT3、KT4KT4的的延延时时将将不不起起作作用用，KM2KM2、KM3KM3线线圈圈将将瞬瞬时时断断电电，电电动动机机不不能能按按顺顺序序停停车车，所所以以需需加加自自锁锁环环节节。三三个个热热继继电电器器的的保保护护触触头头均均串串联联在在KAKA线线圈圈电电路路中中，无无论论哪哪一一号号皮皮带带机过载，都能按机过载，都能按1#1#、2#2#、3#3#顺序停车。线路失压保护由顺序停车。线路失压保护由KAKA实现。实现。n n线路综合审查线路综合审查n n线路工作过程：线路工作过程：n n按下启动按钮按下启动按钮SB2SB2，KAKA通电吸合并自锁，通电吸合并自锁，KAKA常开触点闭合，接通常开触点闭合，接通KT1KT1KT4KT4，其中其中KT1KT1、KT2KT2为通电延时型，为通电延时型，KT3KT3、KT4KT4为断电延时型，为断电延时型，KT3KT3，KT4KT4的常开触点立即闭合，为的常开触点立即闭合，为KM2KM2和和KM3KM3的线圈通电准备条件。的线圈通电准备条件。KAKA另另一个常开触点闭一个常开触点闭第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 23n n 图图4-20 4-20 完整的电路图完整的电路图n n闭合，与闭合，与KT4KT4一起接通一起接通KM3KM3，电动机电动机M3M3首先启动，经一段时间，达到首先启动，经一段时间，达到KT1KT1的整定时间，则的整定时间，则KT1KT1的常开触点闭合，使的常开触点闭合，使KM2KM2通电吸合，电动机通电吸合，电动机M2M2启动，再经一段时间，达到启动，再经一段时间，达到KT2KT2的整定时间，则的整定时间，则KT2KT2的常开触点闭合，使的常开触点闭合，使KM1KM1通电吸合，电动机通电吸合，电动机M1M1启动。启动。n n按下停止按钮按下停止按钮SB1SB1，KAKA断电释放，断电释放，4 4个时间继电器同时断电，个时间继电器同时断电，KT1KT1、KT2KT2常开触点立即断开，常开触点立即断开，KM1KM1失电，电动机失电，电动机M1M1停车。由于停车。由于KM2KM2自锁，所以，自锁，所以，只有达到只有达到KT3KT3的整定时间，的整定时间，KT3KT3断开，使断开，使KM2KM2断电，电动机断电，电动机M2M2停车，最停车，最后，达到后，达到KT4KT4的整定时间，的整定时间，KT4KT4的常开触点断开，使的常开触点断开，使KM3KM3线圈断电，电线圈断电，电动机动机M3M3停车停车.第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 25n n2.2.逻辑设计法逻辑设计法n n利利用用逻逻辑辑代代数数这这一一数数学学工工具具来来设设计计电电控控线线路路。将将线线路路中中的的接接触触器器、继继电电器器等等电电器器元元件件线线圈圈的的通通电电与与断断电电，触触点点的的闭闭合合与与断断开开，主主令令元元件件触触点点的的接接通通与与断断开开等等，看看成成逻逻辑辑变变量量，考考虑虑线线路路中中各各逻逻辑辑变变量量间间所所要要满满足足的的逻逻辑辑关关系系，用用函函数数关关系系式式表表示示出出来来，按按照照一一定定方方法法和和步步骤骤设设计计出出符合生产工艺要求的电控线路。符合生产工艺要求的电控线路。n n(1)(1)逻辑代数基础逻辑代数基础n n逻辑代数中的逻辑变量和逻辑函数逻辑代数中的逻辑变量和逻辑函数n n又称布尔代数或开关代数。又称布尔代数或开关代数。n n(a)a)逻辑变量逻辑变量n n逻逻辑辑代代数数中中,具具有有两两种种互互为为对对立立工工作作状状态态的的物物理理量量称称为为逻逻辑辑变变量量。如如继继电电器器、接接触触器器等等电电器器元元件件线线圈圈的的通通电电与与失失电电，触触点点的的断断开开与与闭闭合合等等，其对立的两种工作状态可采用逻辑其对立的两种工作状态可采用逻辑“0 0”和和“1 1”表示。表示。n n规定：规定：继电器、接触器等电器元件的线圈、常开（动合）触点为原变继电器、接触器等电器元件的线圈、常开（动合）触点为原变量；常闭（动断）触点为反变量。即：量；常闭（动断）触点为反变量。即：n n线圈通电为线圈通电为“1 1”，失电为，失电为“0 0”；n n常开触点闭合为常开触点闭合为“1 1”，断开为，断开为“0 0”；第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 26n n常闭触点闭合为常闭触点闭合为“0 0”，断开为，断开为“1 1”；n n电电器器元元件件KA1KA1，KA2KA2，的的常常开开触触点点分分别别用用KA1KA1，KA2KA2，表表示示；常常闭触点则分别用闭触点则分别用KA1KA1，KA2KA2，表示；表示；n n(b)b)逻辑函数逻辑函数n n表示触点状态的逻辑变量称为输入逻辑变量；表示接触器、继电器线表示触点状态的逻辑变量称为输入逻辑变量；表示接触器、继电器线圈等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量。输出逻辑变量与输入逻圈等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量。输出逻辑变量与输入逻辑变量间所满足的相互关系称为逻辑函数关系，简称为逻辑关系。辑变量间所满足的相互关系称为逻辑函数关系，简称为逻辑关系。n n逻辑代数的运算法则逻辑代数的运算法则n n(a)a)逻辑与逻辑与触点串联触点串联n n能够实现逻辑与运算的电路如图能够实现逻辑与运算的电路如图4-214-21示示。n