電氣控制及PLC第4章課件

1、4.1電氣控制系統(tǒng)圖紙繪制原則一、電氣原理圖-說(shuō)明控制線路的工作原理，用圖形符號(hào)、文字符號(hào)、項(xiàng)目代號(hào)表示電路功能和電氣元件連接關(guān)系的圖。1、電氣控制線路原理圖按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號(hào)、文字符號(hào)和回路標(biāo)號(hào)繪制。2、原理圖中各元件有關(guān)動(dòng)作部件為原始狀態(tài)，觸點(diǎn)符號(hào)一般畫(huà)成：左開(kāi)右閉，下開(kāi)上閉。3、主回路、控制回路和信號(hào)回路應(yīng)分開(kāi)繪制。 主回路：電源線繪制成水平線，電機(jī)控制線路垂直于電源線。（用粗實(shí)線） 控制回路：垂直地畫(huà)在兩條電源線之間，耗能元件（線圈、信號(hào)燈）應(yīng)直接連接在地線上，控制觸點(diǎn)連接在電源火線與耗能元件之間。（用細(xì)實(shí)線）4、原理圖上應(yīng)盡可能減少線號(hào)，避免線路交叉。電路應(yīng)按動(dòng)作順序和信號(hào)流向

2、，自上而下、自左往右的原則排列線路、元件，同一元件的各觸點(diǎn)、線圈的文字符號(hào)應(yīng)相同。5、為便于檢索線路，將原理圖分成若干個(gè)圖區(qū)，圖區(qū)的編號(hào)在圖的下部，為標(biāo)明每個(gè)區(qū)電路的功能，在圖的頂部設(shè)一用途欄，文字表示其功能。16、原理圖中應(yīng)標(biāo)出以下參數(shù)： 各個(gè)電源電路的電壓、極性、頻率、相數(shù) 某些元件的特性 不常用電器的操作方式和功能 標(biāo)明主要回路中導(dǎo)線規(guī)格7、線路中的交接點(diǎn)，需要測(cè)試和拆接外部引出線的端子，應(yīng)該用空心圓o表示；電路的連接點(diǎn)用實(shí)心圓表示。8、機(jī)械操作電器的表示方法： 對(duì)非電氣控制和人工操作的電路，必須在電氣圖上用相應(yīng)的圖形符號(hào)表示其操作方法和工作狀態(tài)。 同一操作件動(dòng)作的所有觸點(diǎn)應(yīng)用機(jī)械連桿符

3、號(hào)表示其動(dòng)作關(guān)系。 各個(gè)觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和狀態(tài)，必須與操作件的動(dòng)作方向和狀態(tài)一致。9、電氣控制線路中的全部電機(jī)、電氣元件的型號(hào)、文字符號(hào)、數(shù)量、額定技術(shù)數(shù)據(jù)均應(yīng)填寫(xiě)在元件明細(xì)表內(nèi)。2二、電氣接線圖-表示電機(jī)及各電氣設(shè)備的相對(duì)安裝位置，相互間實(shí)際接線情況與接線要求的圖。1、按控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，可將接線圖分為總體接線圖、部件接線圖、組件或插件接線圖等。2、各元件圖形符號(hào)、文字符號(hào)、線號(hào)均應(yīng)與電氣原理圖一致。3、應(yīng)清楚表示出各電器的相對(duì)位置和它們之間的電氣連接。（同一電器的各部分應(yīng)畫(huà)在一起，用虛線框起來(lái)）4、不在同一部位的各電器之間的連接導(dǎo)線，必須通過(guò)接線端子進(jìn)行。5、成束的電線可用一根實(shí)線表示，標(biāo)

4、明導(dǎo)線的線號(hào)和去向。6、電氣接線圖應(yīng)標(biāo)明導(dǎo)線的種類和標(biāo)稱截面、數(shù)量、顏色、線號(hào)，以及所套管子的型號(hào)規(guī)格。4.1電氣控制系統(tǒng)圖紙繪制原則34.1電氣控制系統(tǒng)圖紙繪制原則三、電氣柜內(nèi)元件布置圖-反映電柜內(nèi)電氣元件的型號(hào)及技術(shù)參數(shù)、安裝要求、接線要求的圖四、電氣互連圖-表明電氣設(shè)備各單元之間的連接關(guān)系。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：電氣制圖GB6988.1-86GB6988.7-86電氣圖用圖形符號(hào)GB4728.1-85GB4728.13-85電氣圖用文字符號(hào)GB7159 -87電氣技術(shù)項(xiàng)目代號(hào)GB5094 -85電氣系統(tǒng)說(shuō)明用簡(jiǎn)圖GB7356 -8741、確定電氣設(shè)計(jì)的技術(shù)條件和任務(wù)書(shū)2、選擇電力拖動(dòng)和控制方案（電機(jī)

5、工作方式；控制方 式）3、選擇電動(dòng)機(jī)及其他電器元器件4、設(shè)計(jì)電氣原理圖（主回路；控制回路）5、設(shè)計(jì)機(jī)電設(shè)備的電氣裝配圖和電氣接線圖6、設(shè)計(jì)電氣柜、操縱臺(tái)等非標(biāo)部件和專用安裝零件7、選用電氣元件，編制電氣元件清單8、編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)4.2電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本內(nèi)容5一、電氣設(shè)計(jì)的技術(shù)條件 設(shè)備功能；運(yùn)動(dòng)部件數(shù)量；工藝流程；工作方式； 使用環(huán)境和特殊要求。二、電力拖動(dòng)形式的選擇 1、 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式：?jiǎn)为?dú)拖動(dòng)或分立拖動(dòng) 2、 調(diào)速方案：齒輪變速箱、液壓調(diào)速、電動(dòng) 機(jī)調(diào)速、電氣無(wú)極調(diào)速 3、 起制動(dòng)要求； 4、負(fù)載特性：保證電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性與負(fù)載特性相 適應(yīng)6三、系統(tǒng)控制方案的確定 1、控制

6、方式：繼電器-接觸器；順序控制器；數(shù)控系統(tǒng)；微機(jī)控制。 2、控制系統(tǒng)的工作方式：手動(dòng)；自動(dòng)；單頭半自動(dòng)等 3、自動(dòng)工作循環(huán)簡(jiǎn)圖，轉(zhuǎn)換條件，工作節(jié)拍 （電磁線圈接通表） 4、聯(lián)鎖條件；保護(hù)要求74.3 電動(dòng)機(jī)的選擇一、電動(dòng)機(jī)容量選擇 分析計(jì)算法：1、負(fù)載功率 2、容許溫升 3、過(guò)載能力 統(tǒng)計(jì)計(jì)算法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，留有較大裕量。二、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 對(duì)于相同功率電機(jī)，轉(zhuǎn)速越高，電機(jī)的尺寸越小，成本越低。 1、不需調(diào)速的高、中速機(jī)械，選用相應(yīng)轉(zhuǎn)速電機(jī)。 2、不需調(diào)速的低速機(jī)械，選稍高轉(zhuǎn)速電機(jī)，通過(guò)減速機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)。 3、需要調(diào)速的機(jī)械，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速與機(jī)械最高轉(zhuǎn)速相適 應(yīng)。三、電動(dòng)機(jī)類型 1、電壓級(jí)別、電流類

7、型（與電源相匹配） 2、轉(zhuǎn)速特性 3、工作原理（直流或交流）四、電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式 1、安裝形式：立式、臥式 2、環(huán)境條件：防護(hù)式、封閉式、防爆型、防腐型84.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)原則1、最大限度滿足機(jī)電設(shè)備的控制要求，按照工藝流程可靠工作。2、控制線路力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。3、保證機(jī)械設(shè)備和控制線路安全可靠。4、便于操作和維護(hù)。二、電氣控制原理設(shè)計(jì)方法：1、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法2、邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)法。94.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)1、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 電氣控制設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括主電路、控制電路和輔助電路的設(shè)計(jì)。主電路：主要考慮電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)及多速 控制的要求。控制電路：滿足設(shè)備和設(shè)計(jì)任務(wù)要求的各種自動(dòng)、手

8、動(dòng)的電 氣控制電路。輔助電路：完善控制電路要求的設(shè)計(jì)，包括短路、過(guò)流、過(guò) 載、零壓、連鎖（互鎖）、限位等電路保護(hù)措 施，以及信號(hào)指示、照明等電路。反復(fù)審核：根據(jù)設(shè)計(jì)原則審核電氣設(shè)計(jì)原理圖，有必要時(shí)可 以進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，修改和完善電路設(shè)計(jì)，直至符 合設(shè)計(jì)要求。10常用的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法: 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求，選用典型環(huán)節(jié)，將它們有機(jī)的 組合起 來(lái)，并加以補(bǔ)充修改，綜合成所需的控制電 路。 沒(méi)有典型環(huán)節(jié)，可以根據(jù)工藝要求自行設(shè)計(jì)，采用邊分析邊畫(huà) 圖的方法，不斷增加電器元件和控制觸點(diǎn)，以滿足給定的工作 條件和要求。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn): 設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單易于掌握，使用廣泛。 要求設(shè)計(jì)者有一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，需要反復(fù)修改

9、圖紙，設(shè)計(jì)速度 較慢。 設(shè)計(jì)程序不固定，一般需要進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。 不宜獲得最佳設(shè)計(jì)方案。4.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)114.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)2、邏輯設(shè)計(jì)法 利用邏輯代數(shù)，從生產(chǎn)工藝出發(fā)，考慮控制電路中邏輯變量關(guān)系，在狀態(tài)波形圖的基礎(chǔ)上，按照一定的設(shè)計(jì)方法和步驟，設(shè)計(jì)出符合要求的控制電路。 該方法設(shè)計(jì)出的電路較為合理、精練可靠，特別在復(fù)雜電路設(shè)計(jì)時(shí)，可以顯示出邏輯設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)。 繼接系統(tǒng)中，電氣元件都可用“通”、“斷”兩態(tài)來(lái)表示，控制線路的規(guī)律符合邏輯運(yùn)算規(guī)律（“與”“或”），因而可用邏輯代數(shù)加以分析、化簡(jiǎn)，然后按照簡(jiǎn)化的邏輯表達(dá)式畫(huà)出相應(yīng)線路圖。 124.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)例；某電機(jī)在繼電

10、器KA1、KA2、KA3中任一個(gè)或任兩個(gè)繼電器動(dòng)作時(shí)才能運(yùn)轉(zhuǎn)。 134.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)規(guī)律1、常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)-幾個(gè)條件同時(shí)具備，才能使電器線圈得電。與2、常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)-幾個(gè)條件中，任一條件具備，就可使電器線圈得電?；?、常閉觸點(diǎn)串聯(lián)-幾個(gè)條件中，任一條件具備，就可使電器線圈失電。4、常閉觸點(diǎn)并聯(lián)-幾個(gè)條件同時(shí)具備，電器線圈才失電。5、正確選擇電氣線路和環(huán)節(jié)，盡量選用經(jīng)過(guò)實(shí)際考驗(yàn)的完善的線路和環(huán)節(jié)（避免因某個(gè)電氣元件損壞而引起故障）。144.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)四、線路設(shè)計(jì)的一般問(wèn)題1、盡量避免許多電器依次動(dòng)作后才能接通另一電器的現(xiàn)象。2、線路中，觸點(diǎn)、線圈的位置合理安排，控制回路中

11、不允許出現(xiàn)線圈的串聯(lián)。154.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)3、線路中應(yīng)盡量減少元件數(shù)、元件觸點(diǎn)數(shù)、導(dǎo)線數(shù) 164.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)4、盡量減少線路工作時(shí)的通電電器數(shù)量 圖中，KM1，KT1在起動(dòng)完畢即完成任務(wù)，可斷電） 174.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)5、線路中避免出現(xiàn)竟?fàn)幀F(xiàn)象 圖中，若KM2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合時(shí)間tKM2常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)間t1+KT1常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)間t2，則發(fā)生竟?fàn)幀F(xiàn)象。 184.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)6、避免產(chǎn)生寄生回路FR一旦脫開(kāi)，出現(xiàn)寄生回路，使得KM3（或KM4）線圈上電壓下降，不能可靠釋放。按SB4，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)向前，出現(xiàn)寄生回路，使得主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)。 194.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)7、應(yīng)具

12、有完善的保護(hù)環(huán)節(jié)： 設(shè)計(jì)線路應(yīng)考慮各種聯(lián)鎖保護(hù)、油壓保護(hù)、限位保護(hù)，以及電氣系統(tǒng)應(yīng)有過(guò)載、短路、過(guò)流、過(guò)壓、失壓、弱磁和熱保護(hù)等。還應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的合閘、斷開(kāi)、事故、安全等指示燈。8、 設(shè)計(jì)線路應(yīng)能適應(yīng)所在電網(wǎng)情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的電網(wǎng)容量、電 壓、頻率，以及允許的沖擊電流值等，決定電動(dòng)機(jī)是采取直接 或降壓起動(dòng)。204.5 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例1一、設(shè)計(jì)一個(gè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)給的控制線路，行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2分別裝在工作臺(tái)的原位和終點(diǎn)。 1壓下SB2，使電機(jī)M1正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)前進(jìn)，到達(dá)終點(diǎn)停一下后再返回,電機(jī)M1反轉(zhuǎn)，到原點(diǎn)停下；2壓下SB3，使工作臺(tái)在前進(jìn)中能立即返回原點(diǎn)停下；3用SQ3、SQ4作

13、兩端限位保護(hù)。21224.5 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例2一、設(shè)計(jì)液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制線路 23244.5 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例3三、設(shè)計(jì)深孔鉆三次進(jìn)給的控制電路?？刂埔笕缦拢喊碨B1 滑臺(tái)第一次進(jìn)給 SQ2 滑臺(tái)快退回原位 SQ1 滑臺(tái)第二次進(jìn)給 SQ3 滑臺(tái)快退回原位 SQ1 滑臺(tái)第三次進(jìn)給 SQ4 滑臺(tái)快退回原位 SQ1 原位停。（YA得電進(jìn)給，失電后退） 25264.5 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例4 1、電氣原理圖設(shè)計(jì)選題 電動(dòng)機(jī)的起?？刂齐娐?1、電氣原理圖 原理設(shè)計(jì)時(shí)以起停控制電路原理為主，兼顧電路的工作狀態(tài)指示和設(shè)備工作點(diǎn)的局部照明電路。 圖中標(biāo)注了線號(hào)、導(dǎo)線截面積等參數(shù)。 元器

14、件清單見(jiàn)P92，表4.1，穿線用管及導(dǎo)線參數(shù)見(jiàn)表4.2。272、電氣安裝位置圖 電氣安裝位置圖用來(lái)表示元器件清單中所有電器元件的相對(duì)安裝位置。通常，電器元件布置在主配電盤(pán)和操作面板上。 電氣安裝位置圖應(yīng)考慮電器元件的實(shí)際安裝方法和結(jié)構(gòu)尺寸，最終確定主配電盤(pán)和操作面板、以及控制柜結(jié)構(gòu)和外形尺寸。283、電氣接線圖 按照電氣安裝位置圖的設(shè)計(jì)思想，電氣接線圖也分為主配電盤(pán)接線圖和操作面板接線圖兩部分。 圖中線側(cè)數(shù)字表示線號(hào)（17），線端數(shù)字表示器件編號(hào)（1025）。294、電氣互連圖 電氣互連圖表示電氣控制柜配電盤(pán)之間、以及和外部器件之間的接線關(guān)系。 圖中用導(dǎo)線束將照明燈、操作面板、電動(dòng)機(jī)、電源引入線與控制主盤(pán)連接起來(lái)，并注明了穿線管的規(guī)格、電纜線的參數(shù)等數(shù)據(jù)，詳見(jiàn)表4.2。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意接地裝置的設(shè)計(jì)（安全） 。305、安裝調(diào)試安裝無(wú)誤后，接通三相電源，作空載實(shí)驗(yàn)，通過(guò)操作按鈕，檢驗(yàn)電氣裝置動(dòng)作的準(zhǔn)確性及指示的正確性，空載實(shí)驗(yàn)無(wú)誤后，接上負(fù)載作負(fù)載試驗(yàn)，反復(fù)調(diào)試直至設(shè)備正常工作為止。316、小結(jié)本章通過(guò)應(yīng)用示例，系統(tǒng)的介紹了電氣控制線路（原理）設(shè)計(jì)，電氣安裝位置圖、電氣接線圖、電氣互連圖等工藝設(shè)計(jì)方法。 工藝設(shè)計(jì)是在