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第四章第四章第四章第四章 电气控制系统设计电气控制系统设计第一节第一节第一节第一节 电气控制设计的原则、内容和程序电气控制设计的原则、内容和程序电气控制设计的原则、内容和程序电气控制设计的原则、内容和程序第二节第二节第二节第二节 电力拖动方案的确定和电动机的选择电力拖动方案的确定和电动机的选择电力拖动方案的确定和电动机的选择电力拖动方案的确定和电动机的选择第三节第三节第三节第三节 电气原理图设计的步骤与方法电气原理图设计的步骤与方法电气原理图设计的步骤与方法电气原理图设计的步骤与方法第四节第四节第四节第四节 电气控制工艺设计电气控制工艺设计电气控制工艺设计电气控制工艺设计 第四章第四章作作 业业P134:P134:2 2 第四章第四章 为电气控制装置本身的制造、使用、运行及维修为电气控制装置本身的制造、使用、运行及维修的需要而进行的生产工艺设计。的需要而进行的生产工艺设计。电气控制设计包括：电气控制设计包括：电气控制设计包括：电气控制设计包括：1、电气原理图设计电气原理图设计 为满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制设计。为满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制设计。2、电气工艺设计、电气工艺设计 第四章第四章第一节第一节 电气控制设计的原则、内容和程序电气控制设计的原则、内容和程序(自学自学)一、电气控制设计的一般原则一、电气控制设计的一般原则1 1）最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求，这些生产工艺要求是电气控制设计的依据。求，这些生产工艺要求是电气控制设计的依据。2 2）在满足控制要求前提下，设计方案力求简单、经济、在满足控制要求前提下，设计方案力求简单、经济、合理，不要盲目追求自动化和高指标。合理，不要盲目追求自动化和高指标。3 3）正确、合理地选用电器元件，确保控制系统安全可靠正确、合理地选用电器元件，确保控制系统安全可靠地工作。地工作。4 4）为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力留有适当裕量。设备能力留有适当裕量。第四章第四章二、电气控制设计的基本内容二、电气控制设计的基本内容 电气控制系统设计电气控制系统设计的基本内容是根据控制要求，的基本内容是根据控制要求，设计和编制出电气设备制造和使用维修中必备的图样设计和编制出电气设备制造和使用维修中必备的图样和资和资料等。料等。包括包括电气原理图设计电气原理图设计和电气和电气工艺设计工艺设计两部分。两部分。第四章第四章（一）电气原理图设计内容（一）电气原理图设计内容1 1）拟定电气设计任务书拟定电气设计任务书 2 2）选择电气拖动方案和控制方式选择电气拖动方案和控制方式 3 3）确定电动机类型、型号、容量、转速确定电动机类型、型号、容量、转速4 4）设计电气控制原理框图、确定各部分之间的关系设计电气控制原理框图、确定各部分之间的关系5 5）设计并绘制电气控制原理图，计算主要技术参数设计并绘制电气控制原理图，计算主要技术参数7 7）编写设计说明书编写设计说明书6 6）选择电器元件，制定元器件清单选择电器元件，制定元器件清单 第四章第四章（二）电气工艺设计内容（二）电气工艺设计内容1 1）根据设计出的电气原理图及选定的电气元件根据设计出的电气原理图及选定的电气元件,设计电设计电气设备的总体配置气设备的总体配置,绘制电气控制系统的总装配图及绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。总接线图。2 2）按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号，按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号，绘制各组件原理电路图，列出各部件的元件目录表，绘制各组件原理电路图，列出各部件的元件目录表，并根据总图编号列出各组件的进出线号并根据总图编号列出各组件的进出线号 。3 3）根据组件原理电路图及选定的元件目录表，设计组根据组件原理电路图及选定的元件目录表，设计组件电器装配图（电器元件布置与安装图）、接线图、件电器装配图（电器元件布置与安装图）、接线图、图中应反映出各电器元件的安装方式和接线方式。图中应反映出各电器元件的安装方式和接线方式。第四章第四章4）根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准的电器安装零件图样的电器安装零件图样。5）设计电气箱，根据组件尺寸及安装要求确定电设计电气箱，根据组件尺寸及安装要求确定电气柜结构与外形尺寸，设置安装支架，标明安气柜结构与外形尺寸，设置安装支架，标明安装方式，各组件的连接方式，通风散热方式及装方式，各组件的连接方式，通风散热方式及开门方式等开门方式等 。6）汇总总原理图、总装配图及各组件原理图等资汇总总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，列出外构件清单，标准件清单，主要材料料，列出外构件清单，标准件清单，主要材料消耗定额等消耗定额等 。7）编写使用维护说明书。编写使用维护说明书。第四章第四章三、电气控制设计的一般程序三、电气控制设计的一般程序1 拟定设计任务书拟定设计任务书 2 选择拖动方案选择拖动方案 3 3 选择电动机选择电动机4 4 选择控制方式选择控制方式 5 5 设计电气控制原理图设计电气控制原理图 6 6 设计电气设备制造、安装、调试所必需的设计电气设备制造、安装、调试所必需的各种施工图各种施工图 7 7 编写设计说明书编写设计说明书 第四章第四章第二节第二节 电力拖动方案的确定和电电力拖动方案的确定和电动机的选择动机的选择(自学自学)一、电力拖动方案的确定一、电力拖动方案的确定（三）电动机调速性质应与负载特性相适应（三）电动机调速性质应与负载特性相适应（一）拖动方式的选择（一）拖动方式的选择（二）调速方案的选择（二）调速方案的选择 第四章第四章二、拖动电动机的选择二、拖动电动机的选择（一）电动机选择的基本原则（一）电动机选择的基本原则（一）电动机选择的基本原则（一）电动机选择的基本原则 1）电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求，要电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求，要与负载的负载特性相适应。保证运行稳定且具有良好与负载的负载特性相适应。保证运行稳定且具有良好的起动、制动性能。的起动、制动性能。2）工作过程中电动机容量能得到充分利用，使其温升尽工作过程中电动机容量能得到充分利用，使其温升尽可能达到或接近额定温升值。可能达到或接近额定温升值。3）电动机结构型式满足机械设计提出的安装要求，并能电动机结构型式满足机械设计提出的安装要求，并能适应周围环境工作条件。适应周围环境工作条件。4）在满足设计要求前提下，应优先采用结构简单、价格在满足设计要求前提下，应优先采用结构简单、价格便宜、使用维护方便的三相笼型异步电动机。便宜、使用维护方便的三相笼型异步电动机。第四章第四章1分析计算法分析计算法 根据生产机械负载图预选一台电动机，再根据生产机械负载图预选一台电动机，再用该电动机的技术数据和生产机械负载图求出用该电动机的技术数据和生产机械负载图求出电动机的负载图。最后按电动机的负载图从发电动机的负载图。最后按电动机的负载图从发热的方面进行校验，并检查电动机的过载能力热的方面进行校验，并检查电动机的过载能力与起动转矩是否满足要求，如若不合格，另选与起动转矩是否满足要求，如若不合格，另选一台电动机重新计算，直到合格为止。一台电动机重新计算，直到合格为止。（二）电动机容量的选择（二）电动机容量的选择（二）电动机容量的选择（二）电动机容量的选择 第四章第四章2统计类比法统计类比法 将各国同类型、先进的电动机容量进行统计和分析，将各国同类型、先进的电动机容量进行统计和分析，从中找出电动机容量与机床主要参数间的关系，再根据从中找出电动机容量与机床主要参数间的关系，再根据国情得出相应的计算公式来确定电动机容量的一种实用国情得出相应的计算公式来确定电动机容量的一种实用方法。方法。式中：式中：P电动机容量，单位为电动机容量，单位为KW；D工件最大直径，单位为工件最大直径，单位为m。（1）车床）车床 第四章第四章（2）立式车床）立式车床式中式中：P电动机容量，单位为电动机容量，单位为KW；D工件最大直径，单位为工件最大直径，单位为m。式中：式中：D最大钻孔直径，单位为最大钻孔直径，单位为mm。（3）摇臂钻床）摇臂钻床 第四章第四章（4 4）卧式镗床）卧式镗床式中：式中：D镗杆直径，单位为镗杆直径，单位为mm。（5 5）外圆磨床）外圆磨床式中：式中：B砂轮宽度，单位为砂轮宽度，单位为mm。K砂轮主轴用滚动轴承时，砂轮主轴用滚动轴承时，K=0.81.1,砂轮主轴用滑动轴承时，砂轮主轴用滑动轴承时，K=1.01.3。第四章第四章（6 6）龙门铣床）龙门铣床式中：式中：B工作台宽度，单位为工作台宽度，单位为mm。第四章第四章第三节第三节 电气原理图设计的步骤与方法电气原理图设计的步骤与方法 一、电气控制原理图设计的基本步骤一、电气控制原理图设计的基本步骤 1 1）设计系统原理框图设计系统原理框图 2 2）设计出原理框图中各个部分的具体电路设计出原理框图中各个部分的具体电路 3 3）绘制系统总原理图绘制系统总原理图 4 4）选择电气原理图中每一电器元件，编制选择电气原理图中每一电器元件，编制 出元器件目录清单出元器件目录清单 第四章第四章二、二、电气控制原理图的设计方法电气控制原理图的设计方法 1 1 1 1、分析设计法、分析设计法、分析设计法、分析设计法 根据生产工艺的要求，根据生产工艺的要求，利用各种典型的基本控制环利用各种典型的基本控制环节或比较成熟的电路，节或比较成熟的电路，按各部分的联锁条件组合起来，按各部分的联锁条件组合起来，加以补充、修改、完善，最后得出完整控制电路。加以补充、修改、完善，最后得出完整控制电路。优点：优点：优点：优点：设计方法简单，易为初学者掌握，在电气设计方法简单，易为初学者掌握，在电气设计中被普遍采用；设计中被普遍采用；缺点：缺点：缺点：缺点：不易获得最佳方案，当经验不足或考虑不周不易获得最佳方案，当经验不足或考虑不周全时会影响线路工作的可靠性。全时会影响线路工作的可靠性。分析设计法、分析设计法、分析设计法、分析设计法、逻辑设计法逻辑设计法逻辑设计法逻辑设计法 第四章第四章2 2 2 2、逻辑设计法、逻辑设计法、逻辑设计法、逻辑设计法 它是根据生产工艺要求，利用逻辑代数来分它是根据生产工艺要求，利用逻辑代数来分析、设计线路。析、设计线路。优点：优点：优点：优点：能获得理想、经济的方案。能获得理想、经济的方案。缺点：缺点：缺点：缺点：难度较大，不易掌握；设计过程较复难度较大，不易掌握；设计过程较复杂，在一般常规设计中，很少单独采用。杂，在一般常规设计中，很少单独采用。第四章第四章1、电气控制原理图设计中应注意的问题、电气控制原理图设计中应注意的问题 1 1 1 1）尽量减少控制电路中电流、电压的种类，控制）尽量减少控制电路中电流、电压的种类，控制）尽量减少控制电路中电流、电压的种类，控制）尽量减少控制电路中电流、电压的种类，控制电压应选标准电压等级电压应选标准电压等级电压应选标准电压等级电压应选标准电压等级 交流控制电路电压必须是下列规定电压的一种或几交流控制电路电压必须是下列规定电压的一种或几种：种：6V6V，24V24V，48V48V，110V110V（优选值），（优选值），220V220V，380V380V。直流控制电路电压必须是下列规定电压的一种或几种：直流控制电路电压必须是下列规定电压的一种或几种：6V6V，12V12V，24V24V，48V48V，110V110V，220V220V。（一）分析设计法（一）分析设计法 第四章第四章 对于较对于较简单简单交流控制电路，常直接采用交流交流控制电路，常直接采用交流380V380V或或220V220V电源。电源。对于较对于较复杂交流复杂交流控制电路，应采用变压器，将控制控制电路，应采用变压器，将控制电压降到电压降到110V110V或或48V48V、24V24V。对于对于操作较频繁操作较频繁的直流电力传动控制电路，常用的直流电力传动控制电路，常用220V220V或或110V110V直流直流电源供电。电源供电。对于对于直流电磁铁及电磁离合器直流电磁铁及电磁离合器的控制电路，常采用的控制电路，常采用24V24V直流直流电源供电。电源供电。2 2 2 2）尽量减少电器元件的品种、规格与数量）尽量减少电器元件的品种、规格与数量）尽量减少电器元件的品种、规格与数量）尽量减少电器元件的品种、规格与数量 第四章第四章3 3 3 3）正常工作中，尽可能减少通电电器的数量）正常工作中，尽可能减少通电电器的数量）正常工作中，尽可能减少通电电器的数量）正常工作中，尽可能减少通电电器的数量 节约电能、延长电器元件使用寿命、减少线路故障。节约电能、延长电器元件使用寿命、减少线路故障。如：如：P56 YP56 Y减压起动控制中的时间继电器减压起动控制中的时间继电器4 4 4 4）合理使用电器触头）合理使用电器触头）合理使用电器触头）合理使用电器触头 尽量减少触头数量，若触头数量不够可增加中间继电尽量减少触头数量，若触头数量不够可增加中间继电器。器。常用减少触头数目的方法：常用减少触头数目的方法：常用减少触头数目的方法：常用减少触头数目的方法：合并同类触点合并同类触点合并同类触点合并同类触点 利用二极管单向导电性减少触头数利用二极管单向导电性减少触头数利用二极管单向导电性减少触头数利用二极管单向导电性减少触头数 利用逻辑代数进行化简利用逻辑代数进行化简利用逻辑代数进行化简利用逻辑代数进行化简 第四章第四章合合合合并并并并同同同同类类类类触触触触点点点点 第四章第四章 利用二极管简化电路利用二极管简化电路利用二极管简化电路利用二极管简化电路直流电路直流电路 第四章第四章 利用逻辑代数减少触点利用逻辑代数减少触点利用逻辑代数减少触点利用逻辑代数减少触点后续详细讲述后续详细讲述后续详细讲述后续详细讲述 第四章第四章5 5 5 5）做到正确接线）做到正确接线）做到正确接线）做到正确接线 要要要要正确连接电器线圈正确连接电器线圈正确连接电器线圈正确连接电器线圈 (a)(a)交流电器线圈不能串联；交流电器线圈不能串联；交流电器线圈不能串联；交流电器线圈不能串联；两个同型号电压线圈也不能串联后接在两倍线圈额两个同型号电压线圈也不能串联后接在两倍线圈额定电压的交流电源上，以免电压分配不均引起工作不可定电压的交流电源上，以免电压分配不均引起工作不可靠。靠。第四章第四章 原因：原因：原因：原因：两线圈吸合快慢不一致两线圈吸合快慢不一致:导致先吸合电器的磁路先闭合导致先吸合电器的磁路先闭合 阻抗阻抗 电感显著电感显著 ,其线圈上的电压也其线圈上的电压也 ,导致另一个不能吸合。导致另一个不能吸合。同时电路电流同时电路电流 ,可能烧毁线圈。可能烧毁线圈。两个同时动作的线圈两个同时动作的线圈应并联连接应并联连接 第四章第四章 电感较大的电器线圈（如电感较大的电器线圈（如电磁阀、电磁铁或直流电机电磁阀、电磁铁或直流电机励磁线圈等）不宜与同电压励磁线圈等）不宜与同电压等级的接触器或中间继电器等级的接触器或中间继电器直接并联使用。直接并联使用。原因：原因：当触点当触点KMKM断开时，断开时，电磁铁电磁铁YAYA线圈两端产生较大线圈两端产生较大的感应电动势，加在中间继的感应电动势，加在中间继电器电器KAKA的线圈上，的线圈上，造成造成KAKA的误动作的误动作。解决方法：解决方法：(b)(b)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错误错误错误错误正确正确正确正确电磁铁电磁铁线圈线圈LYALKA 在在YAYA线圈两线圈两端端并联放电电阻并联放电电阻R R，并在，并在KAKA支路支路串入串入KMKM常开触点常开触点，就能可靠工作。就能可靠工作。第四章第四章要合理安排电器元件及触头的位置要合理安排电器元件及触头的位置 不不合合理理安安排排会会影影响响运行安全、浪费导线。运行安全、浪费导线。a a）不合理）不合理 原因：原因：1 1）因因为为行行程程开开关关SQSQ的的常常开开和和常常闭闭触触点点靠靠得得很很近近，在在触触点点断断开开时时，由由于于电电弧弧可可能能造造成成电电源源短路。短路。2）这种接法）这种接法SQ要引出要引出四根导线四根导线，浪费导线。，浪费导线。b）接法较为合理，且只需引出）接法较为合理，且只需引出3根导线根导线。合理合理不合理不合理 第四章第四章SQKM1KM2SQKM1KM2不合理不合理合理合理 第四章第四章 要注意避免出现寄生电路要注意避免出现寄生电路 寄生电路：寄生电路：寄生电路：寄生电路：是指在控制电是指在控制电路的动作过程中，意外出现不路的动作过程中，意外出现不是由于误操作而产生的接通电是由于误操作而产生的接通电路。路。正常工作时，能完成正反正常工作时，能完成正反向起动、停止与信号指示。向起动、停止与信号指示。但当但当FRFR动作，断开后，动作，断开后，电路出现了图中虚线所示的寄电路出现了图中虚线所示的寄生电路，使生电路，使KM1KM1不能可靠释放不能可靠释放而得不到过载保护。而得不到过载保护。（a a）错误）错误 第四章第四章（a a）错误）错误（b b）正确）正确 或将或将FR触点移到触点移到SB1上端也可避免产生寄生电路。上端也可避免产生寄生电路。第四章第四章 尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个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。电器的控制线路。电器的控制线路。电器的控制线路。（a）不合理）不合理（b）合理）合理 第四章第四章6 6 6 6）尽可能提高电路工作的可靠性、安全性）尽可能提高电路工作的可靠性、安全性）尽可能提高电路工作的可靠性、安全性）尽可能提高电路工作的可靠性、安全性w w 防止触点竞争现象防止触点竞争现象防止触点竞争现象防止触点竞争现象 当当当当KAKAKAKA闭合时，接触器闭合时，接触器闭合时，接触器闭合时，接触器KM1KM1KM1KM1、KM2KM2KM2KM2竞争吸合，只有经过多次振荡吸合竞争吸合，只有经过多次振荡吸合竞争吸合，只有经过多次振荡吸合竞争吸合，只有经过多次振荡吸合“竞争竞争竞争竞争”后，才能稳定在一个状态上；后，才能稳定在一个状态上；后，才能稳定在一个状态上；后，才能稳定在一个状态上；通常分析控制电路的电器动作及触通常分析控制电路的电器动作及触通常分析控制电路的电器动作及触通常分析控制电路的电器动作及触点的接通和断开都是静态分析，没有考点的接通和断开都是静态分析，没有考点的接通和断开都是静态分析，没有考点的接通和断开都是静态分析，没有考虑其虑其虑其虑其动作时间动作时间动作时间动作时间。实际上，由于电磁线圈的电磁惯性、实际上，由于电磁线圈的电磁惯性、实际上，由于电磁线圈的电磁惯性、实际上，由于电磁线圈的电磁惯性、机械惯性等因素，通断过程中总存在一机械惯性等因素，通断过程中总存在一机械惯性等因素，通断过程中总存在一机械惯性等因素，通断过程中总存在一定的固有时间。设计时要避免发生触点定的固有时间。设计时要避免发生触点定的固有时间。设计时要避免发生触点定的固有时间。设计时要避免发生触点“竞争竞争竞争竞争”，防止电路中因电气元器件动，防止电路中因电气元器件动，防止电路中因电气元器件动，防止电路中因电气元器件动作时间引起配合不良的后果。作时间引起配合不良的后果。作时间引起配合不良的后果。作时间引起配合不良的后果。第四章第四章w w 考虑每一控制程序之间考虑每一控制程序之间考虑每一控制程序之间考虑每一控制程序之间必要的联锁必要的联锁必要的联锁必要的联锁，即使发生误操，即使发生误操，即使发生误操，即使发生误操作，也不会造成设备事故。作，也不会造成设备事故。作，也不会造成设备事故。作，也不会造成设备事故。w w 应根据设备特点及使用情况设置应根据设备特点及使用情况设置应根据设备特点及使用情况设置应根据设备特点及使用情况设置必要的电气保护必要的电气保护必要的电气保护必要的电气保护。7 7 7 7）电路设计要考虑操作、使用、调试与维修的方）电路设计要考虑操作、使用、调试与维修的方）电路设计要考虑操作、使用、调试与维修的方）电路设计要考虑操作、使用、调试与维修的方便便便便 第四章第四章2、分析设计法的步骤、分析设计法的步骤1)1)1)1)、设计主电路：、设计主电路：、设计主电路：、设计主电路：主要考虑电动机起动、点动、正主要考虑电动机起动、点动、正反转、制动及多速控制的要求。反转、制动及多速控制的要求。2)2)2)2)、设计控制电路：、设计控制电路：、设计控制电路：、设计控制电路：设计满足设备和设计任务要求设计满足设备和设计任务要求的各种自动、手动的电气控制电路。的各种自动、手动的电气控制电路。3)3)3)3)、联结各单元环节：、联结各单元环节：、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构成满足整机生产工艺要求的控制电路。的控制电路。4)4)4)4)、联锁保护环节设计：联锁保护环节设计：联锁保护环节设计：联锁保护环节设计：设计保护、联锁、检测、设计保护、联锁、检测、信号和照明等环节控制电路。信号和照明等环节控制电路。5)5)5)5)、全面检查所设计的电路。、全面检查所设计的电路。、全面检查所设计的电路。、全面检查所设计的电路。第四章第四章3、举例：龙门刨床横梁升降控制线路设计、举例：龙门刨床横梁升降控制线路设计垂直刀架垂直刀架顶梁顶梁立柱立柱工作台工作台侧刀架侧刀架床身床身横梁横梁视频视频 第四章第四章1 1）要求横梁沿立柱能上升、下降作调整运动要求横梁沿立柱能上升、下降作调整运动 。2 2）正常情况下横梁应夹紧在立柱上，夹紧机构正常情况下横梁应夹紧在立柱上，夹紧机构由由夹紧电动机夹紧电动机拖动，而横梁的上、下移动则由拖动，而横梁的上、下移动则由另一台横梁另一台横梁升降电动机升降电动机拖动拖动 。3 3）在动作配合上，当横梁上升时应按照在动作配合上，当横梁上升时应按照横梁松横梁松开开上移上移夹紧夹紧的顺序进行；的顺序进行；当横梁下降时应按照当横梁下降时应按照横梁松开横梁松开下移下移横梁横梁回升回升夹紧夹紧的顺序进行的顺序进行 。4 4）横梁升降应设有横梁升降应设有限位保护限位保护，对夹紧电动机应，对夹紧电动机应设有设有夹紧力保护夹紧力保护 。(1)(1)(1)(1)横梁升降机构的工艺要求横梁升降机构的工艺要求横梁升降机构的工艺要求横梁升降机构的工艺要求横梁横梁电机电机横梁横梁电机电机 第四章第四章1 1 1 1）设计主电路）设计主电路）设计主电路）设计主电路(2)(2)(2)(2)电气控制原理图设计过程电气控制原理图设计过程电气控制原理图设计过程电气控制原理图设计过程 a)为了实现上下移为了实现上下移动和夹紧放松的要求，动和夹紧放松的要求，两台电动机两台电动机都要求能都要求能正正反转反转。b)夹紧的判断夹紧的判断采用采用过电流继电器过电流继电器实现。实现。原因：原因：夹紧力大，定夹紧力大，定子电流也大。子电流也大。升降电机升降电机夹紧电机夹紧电机上上升升下下降降松松开开夹夹紧紧 第四章第四章2 2 2 2）设计控制电路草图）设计控制电路草图）设计控制电路草图）设计控制电路草图 控制分析：控制分析：a)横梁升降为调整运动，故采用横梁升降为调整运动，故采用点动控制点动控制。b)横梁放松到位采用横梁放松到位采用复合行程开关复合行程开关SQ1来判断，来判断，松开松开到位到位SQ1压下压下，SQ1不受压表示夹紧或松开但未到位。不受压表示夹紧或松开但未到位。c）横梁上升控制动作过程：）横梁上升控制动作过程：按下上升按钮按下上升按钮 横梁放松横梁放松(夹紧电机夹紧电机M2正转正转)压下压下压下压下放松行程开关放松行程开关放松行程开关放松行程开关SQ1 SQ1 停止放松停止放松横梁自动上升横梁自动上升(升降电机升降电机M1正转正转)上升到位放开上升按钮上升到位放开上升按钮 横梁停止上升横梁停止上升(M1停止停止)横梁自动夹紧横梁自动夹紧(夹紧电机夹紧电机M2反转反转)行程开关行程开关SQ1SQ1释放释放释放释放,过电流继电器过电流继电器动作动作 M2停转停转 上升结束。上升结束。d)横梁下降时暂不考虑回升，与上升控制完全相同。横梁下降时暂不考虑回升，与上升控制完全相同。第四章第四章按下上升按钮按下上升按钮 横梁放松横梁放松(夹紧电机夹紧电机M2正转正转)压下放松压下放松压下放松压下放松行程开关行程开关行程开关行程开关SQ1 SQ1 停止放松停止放松横梁自动上升横梁自动上升(升降电机升降电机M1正转正转)上升到位放开上升按钮上升到位放开上升按钮 横梁停止上升横梁停止上升(M1停止停止)横梁自动夹紧横梁自动夹紧(夹紧电机夹紧电机M2反转反转)行程开关行程开关SQ1SQ1释释释释放放放放,过电流继电器动作过电流继电器动作 M2停转停转 上升结束。上升结束。横梁上升控制动作过程详细分析横梁上升控制动作过程详细分析横梁上升控制动作过程详细分析横梁上升控制动作过程详细分析SB1SB1KM3通电通电SQ1SQ1KM1通电通电KM1断电断电KM4通电通电KM4断电断电KM3KM3：起动起动起动起动SB1SB1，停止停止停止停止SQ1SQ1，连续，连续，连续，连续KM1KM1：起动起动起动起动SQ1SQ1，停止停止停止停止SB1SB1，点动，点动，点动，点动KM4KM4：起动起动起动起动KM1KM1常闭常闭常闭常闭，停止停止停止停止KIKI，连续，连续，连续，连续 第四章第四章上上升升下下降降松松开开夹紧时，夹紧时，SQ1释放释放放松时，放松时，SQ1压下压下夹夹紧紧升降电机升降电机夹紧电机夹紧电机 第四章第四章夹夹紧紧夹紧时，夹紧时，SQ1释放释放放松时，放松时，SQ1压下压下上上升升下下降降松松开开夹夹紧紧升降电机升降电机夹紧电机夹紧电机当松开到位后，行程开关SQ1压下，可利用行程开关SQ1实现KM1线圈通电。第四章第四章夹夹紧紧夹紧时，夹紧时，SQ1释放释放放松时，放松时，SQ1压下压下上上升升下下降降松松开开夹夹紧紧升降电机升降电机夹紧电机夹紧电机上升到位后，上升按钮会松开，上升应停止，所以上升按钮还要使KM1线圈停电。第四章第四章夹夹紧紧夹紧时，夹紧时，SQ1释放释放放松时，放松时，SQ1压下压下上上升升下下降降松松开开夹夹紧紧升降电机升降电机夹紧电机夹紧电机松开上升按钮后,要执行夹紧,因此松开上升按钮的同时应使KM4线圈通电.可利用KM1常闭触点控制KM4线圈的通电.第四章第四章夹夹紧紧夹紧时，夹紧时，SQ1释放释放放松时，放松时，SQ1压下压下上上升升下下降降松松开开夹夹紧紧升降电机升降电机夹紧电机夹紧电机能否这样连接？能否这样连接？第四章第四章夹夹紧紧夹紧时，夹紧时，SQ1释放释放放松时，放松时，SQ1压下压下上上升升下下降降松松开开夹夹紧紧升降电机升降电机夹紧电机夹紧电机当执行夹紧时,行程开关会释放,导致横梁未夹紧,KM4线圈就断电,所以应增加自锁触点KM4.第四章第四章夹夹紧紧夹紧时，夹紧时，SQ1释放释放放松时，放松时，SQ1压下压下上上升升下下降降松松开开夹夹紧紧升降电机升降电机夹紧电机夹紧电机当夹紧后,过电流继电器动作,应使夹紧电机断电,所以应将KI常闭触点串在KM4线圈电路中.第四章第四章夹夹紧紧夹紧时，夹紧时，SQ1释放释放放松时，放松时，SQ1压下压下上上升升下下降降松松开开夹夹紧紧升降电机升降电机夹紧电机夹紧电机下降时,与上升控制过程一样.因此可采用相同的方法实现.当按下降按钮时,KM3也应通电(即执行放松),所以下降按钮应与上升按钮并联.第四章第四章夹夹紧紧夹紧时，夹紧时，SQ1释放释放放松时，放松时，SQ1压下压下上上升升下下降降松松开开夹夹紧紧升降电机升降电机夹紧电机夹紧电机松开到位后，行程开关SQ1压下,使横梁下降,可利用行程开关SQ1实现KM2线圈通电.第四章第四章夹夹紧紧夹紧时，夹紧时，SQ1释放释放放松时，放松时，SQ1压下压下上上升升下下降降松松开开夹夹紧紧升降电机升降电机夹紧电机夹紧电机当松开下降按钮后,要执行夹紧，因此松开下降按钮的同时应使夹紧电机夹紧,可采用KM2常闭触点来控制KM4线圈的通电。第四章第四章升降电机升降电机夹紧电机夹紧电机夹夹紧紧夹紧时，夹紧时，SQ1释放释放放松时，放松时，SQ1压下压下上上升升下下降降松松开开夹夹紧紧上升和下降要互锁放松和夹紧要互锁 第四章第四章3 3 3 3）完善设计草图）完善设计草图）完善设计草图）完善设计草图 上述设计的功能还上述设计的功能还不完善，缺少横梁下不完善，缺少横梁下降时的短时间回升。降时的短时间回升。引入引入断电延时时间断电延时时间继电器继电器，完成回升过，完成回升过程。程。KM2KT回回升延时升延时KM2KT上升上升 回升是有条件的，回升是有条件的，即只有下降才有回升，即只有下降才有回升，且在下降完成后才执且在下降完成后才执行回升，所以串入常行回升，所以串入常闭触点闭触点KM2KM2。第四章第四章4 4 4 4）检查并改进设计草图）检查并改进设计草图）检查并改进设计草图）检查并改进设计草图 a)KM2辅助常闭触头辅助常闭触头使用数量超过其拥有量。使用数量超过其拥有量。（见（见P14）b)采用的按钮是两对采用的按钮是两对常开按钮，而通常采用常开按钮，而通常采用一对常开一对常闭按钮。一对常开一对常闭按钮。（见（见P38）因此需引入中间继电因此需引入中间继电器器KA，并用按钮去控，并用按钮去控制中间继电器制中间继电器KA。上升上升中间继电器代替按钮的四个常开触头，同时代替KM2的一个常闭触头。第四章第四章中间继电器代替按钮的四个常开触头，同时代替KM2的一个常闭触头。上升上升上升上升只需要只需要1个个KA，两个，两个KA并联，并联，1个个KA作用相同作用相同 第四章第四章5 5 5 5）总体校核总体校核总体校核总体校核 主要检查：主要检查：是否满足生产工艺要求是否满足生产工艺要求;电路是否合理电路是否合理;能否进一步简化能否进一步简化;触头数量是否够触头数量是否够;联锁与保护是否完善，联锁与保护是否完善，电路工作是否安全可靠。电路工作是否安全可靠。检查发现还缺乏上升和检查发现还缺乏上升和下降中的下降中的极限保护极限保护,因此引因此引入行程开关入行程开关SQ2SQ2和和SQ3SQ3。上升上升 第四章第四章改进后改进后改进前改进前上升上升上升上升 第四章第四章 逻辑设计法：逻辑设计法：逻辑设计法：逻辑设计法：它是根据生产工艺要求，利用逻辑代它是根据生产工艺要求，利用逻辑代数来分析、设计线路。数来分析、设计线路。优点：优点：优点：优点：能获得理想、经济的方案。能获得理想、经济的方案。缺点：缺点：缺点：缺点：难度较大，不易掌握；设计过程较复杂，在难度较大，不易掌握；设计过程较复杂，在一般常规设计中，很少单独采用。一般常规设计中，很少单独采用。应用：应用：应用：应用：对于复杂的控制系统，一般将对于复杂的控制系统，一般将控制系统控制系统分成分成若干个互相联系的控制单元，用逻辑设计方法先完成每若干个互相联系的控制单元，用逻辑设计方法先完成每个单元控制线路的设计，然后再用经验设计方法把这些个单元控制线路的设计，然后再用经验设计方法把这些单元电路组合起来。这样可各取所长，是一种简捷的设单元电路组合起来。这样可各取所长，是一种简捷的设计方法。计方法。（二）逻辑设计法（二）逻辑设计法 第四章第四章1 1、逻辑变量、逻辑变量、逻辑变量、逻辑变量 逻辑变量：逻辑变量：逻辑变量：逻辑变量：具有两个对立的、稳定的物理状态的量具有两个对立的、稳定的物理状态的量称为逻辑变量。称为逻辑变量。接触器、继电器的线圈、触头、接触器、继电器的线圈、触头、按钮、开关按钮、开关为逻辑变量，通常对电器作出如下规定：为逻辑变量，通常对电器作出如下规定：w w (1)用用KM、KA、SQ、分别表示接触器、继电分别表示接触器、继电器、行程开关等电器的器、行程开关等电器的常开触点常开触点；表示表示常闭触点常闭触点。w(2)触点：触点：闭合闭合时，逻辑状态为时，逻辑状态为“1”；断开断开时，逻辑状态为时，逻辑状态为“0”；w 线圈：线圈：通电通电时，为时，为“1”状态；状态；断电断电时，为时，为“0”状态。状态。第四章第四章2 2、逻辑函数、逻辑函数w输入逻辑变量：输入逻辑变量：输入逻辑变量：输入逻辑变量：把表征把表征触点触点状态的逻辑变量称状态的逻辑变量称为输入逻辑变量。为输入逻辑变量。w输出逻辑变量：输出逻辑变量：输出逻辑变量：输出逻辑变量：把表征把表征继电器、接触器继电器、接触器等等受控受控元件元件的逻辑变量称为输出逻辑变量。的逻辑变量称为输出逻辑变量。w逻辑函数关系：逻辑函数关系：逻辑函数关系：逻辑函数关系：输出逻辑变量与输入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，简间所满足的相互关系称为逻辑函数关系，简称为逻辑关系。称为逻辑关系。第四章第四章3 3、基本逻辑运算、基本逻辑运算(1)(1)逻辑与逻辑与(2)(2)逻辑或逻辑或 第四章第四章(3)(3)逻辑非逻辑非(4)(4)继电接触器控制线路的逻辑函数继电接触器控制线路的逻辑函数SB1:SB1:起动信号起动信号(开启信号开启信号)SB2:SB2:停止信号停止信号(关断信号关断信号)KM:KM:自锁信号自锁信号一般形式：一般形式：fKM=X关关(X开开+KM)关闭优先起关闭优先起-保保-停电路停电路(a)KMSB1KMSB2 第四章第四章一般形式：一般形式：f KM=X开开+X关关K(b)开起优先起开起优先起-保保-停电路停电路一般形式：一般形式：f f f fKMKMKMKM=(X(X关关关关+X X关约关约关约关约)()(X X开开开开X X开约开约开约开约+KM)KM)X开约开约：开启约束信号：开启约束信号X关约关约：关闭约束信号：关闭约束信号(c)带约束条件的带约束条件的关闭优先起关闭优先起-保保-停电路停电路SB1KMKMSB2 第四章第四章一般形式：一般形式：f fKMKM=X=X开开开开X X开约开约开约开约+(+(X X关关关关+X X关约关约关约关约)KMKMX开约开约：开启约束信号：开启约束信号X关约关约：关闭约束信号：关闭约束信号(d)带约束条件的带约束条件的开启优先起开启优先起-保保-停电路停电路 第四章第四章4逻辑法电路化简举例逻辑法电路化简举例 逻辑式为逻辑式为逻辑式为逻辑式为函数式化简函数式化简 第四章第四章化简后化简后化简前化简前 第四章第四章 1 1）按工艺要求作出按工艺要求作出工作循环图工作循环图。2 2）决定执行元件与检测元件，并作出决定执行元件与检测元件，并作出执行元件动作执行元件动作节拍表节拍表和和检测元件状态表检测元件状态表。3 3）根据检测元件状态表写出各根据检测元件状态表写出各程序的特征数程序的特征数，并确，并确定定待相区分组待相区分组，设置中间记忆元件，使各待相区分组，设置中间记忆元件，使各待相区分组 所有程序区分开。所有程序区分开。4 4）列写中间记忆元件开关逻辑函数式及其执行元件列写中间记忆元件开关逻辑函数式及其执行元件动作逻辑函数式并画出相应的电路结构图。动作逻辑函数式并画出相应的电路结构图。5 5）对按逻辑函数式画出的控制电路进行检查、化简对按逻辑函数式画出的控制电路进行检查、化简和完善。和完善。4 4 4 4逻辑设计法设计控制电路的方法步骤（逻辑设计法设计控制电路的方法步骤（逻辑设计法设计控制电路的方法步骤（逻辑设计法设计控制电路的方法步骤（了解了解了解了解 ）第四章第四章逻辑电路基本类型：逻辑电路基本类型：逻辑电路基本类型：逻辑电路基本类型：组合组合逻辑逻辑电路电路 （无反馈，如无自锁电路）（无反馈，如无自锁电路）时序时序逻辑电路逻辑电路 （有反馈，有记忆功能）（有反馈，有记忆功能）5 5设计举例设计举例 （1 1 1 1）组合逻辑电路举例）组合