電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計PPT課件(PPT 31頁)

1、第4章 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計4.1概述4.2 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容4.3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟4.4 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 4.5 電氣線路的設(shè)計實例 1.第1頁，共31頁。4.1概述 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計包括原理設(shè)計和工藝設(shè)計兩部分，一個是滿足生產(chǎn)過程中機械加工和工藝的各種控制要求, 綜合考慮設(shè)備的自動化程度和技術(shù)的先進性。另一個是滿足電氣控制裝置本身的制造、使用以及維修的需要。前者決定一臺設(shè)備的使用效能和自動化程度,即決定著生產(chǎn)機械設(shè)備的先進性、合理性；后者則決定了電氣控制設(shè)備的生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟性、造型美觀和使用維護方便等。 2.第2頁，共31頁。4.2 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基

2、本內(nèi)容 1.原理設(shè)計內(nèi)容 (1 )擬定電氣控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書 電氣設(shè)計任務(wù)書是電氣設(shè)計的依據(jù)。 ( 2) 確定電力拖動方案和控制方案 拖動方法主要有電力拖動、液壓傳動、氣動等。根據(jù)機械設(shè)備驅(qū)動力矩或功率的要求，合理選擇電動機類型、參數(shù)。 (3 ) 選擇電動機 選擇電動機類型、電壓等級、容量及轉(zhuǎn)速，并選擇出具體型號。3.第3頁，共31頁。 ( 4)設(shè)計電氣控制框圖, 原理框圖包括主電路、控制電路和輔助電路，對原理圖各連接點進行編號，電氣原理圖是整個設(shè)計的中心環(huán)節(jié)，是工藝設(shè)計和制定其他技術(shù)資料的依據(jù)。 (5 ) 繪圖 制電氣原理圖、布置圖、繪制控制面板圖、元器件安裝底板圖、電氣安裝接線圖和電氣互連

3、圖等圖紙。 (6 ) 選擇電器元器件，制定元器件明細表 根據(jù)電氣原理合理選擇元器件，并列寫元器件清單。 (7 ) 編寫設(shè)計說明書和維修說明書4.第4頁，共31頁。 2.工藝設(shè)計內(nèi)容 (1 )根據(jù)電氣原理圖及選定的電器元件，繪制總裝接線圖。 (2 ) 設(shè)計繪制電器元件布置圖。 (3 ) 設(shè)計繪制電器元件的接線圖。 (4 ) 設(shè)計繪制電氣箱及非標準零件圖。 ( 5) 列出所用各類元器件及材料清單。 ( 6) 編寫設(shè)計說明書和使用維護說明書。5.第5頁，共31頁。4.3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟 1.擬定設(shè)計任務(wù)書 ( 1)控制精度和生產(chǎn)效率要求 (2) 有關(guān)電力拖動的基本特性 電動機數(shù)量、用途、

4、負載特性、動作要求、控制方式、起動和制動的要求等。 (3 ) 有關(guān)電氣控制的特性 電氣保護、聯(lián)鎖條件、控制精度、生產(chǎn)效率、自動化程度、抗干擾要求等。 (4 ) 其他要求 主要氣設(shè)備的布置草圖、安裝、照明、信號指示、顯示和報警方式等要求。 (5 ) 目標成本及經(jīng)費限額 目標成本、經(jīng)費限額、驗收標準及方式等。6.第6頁，共31頁。 2.選擇電力拖動方案與控制方式 電力拖動方案與控制方式的確定是設(shè)計的先決條件。 電力拖動方案：包括生產(chǎn)工藝要求、運動要求、調(diào)速要求及生產(chǎn)機械的結(jié)構(gòu)、負載性質(zhì)、投資額等條件，確定電動機的類型、數(shù)量、拖動方式, 制定電動機起動、運行、調(diào)速、轉(zhuǎn)向和制動等要求，可作為電氣控制原

5、理圖設(shè)計及電器元件選擇的依據(jù)。 7.第7頁，共31頁。 3.其它要求 (1)選擇電動機。 確定電動機的類型、數(shù)量、容量、額定電壓和額定轉(zhuǎn)速等。(2)設(shè)計電氣原理圖并選用元器件設(shè)計電氣控制原理線路圖并合理選擇元器件，編制元器件目錄清單 (3)設(shè)計電氣設(shè)備各種施工圖樣設(shè)計電氣設(shè)備制造、安裝、調(diào)試所必需的各種施工圖紙并以此為根據(jù)編制各種材料定額清單。 (4)編寫說明書。8.第8頁，共31頁。4.4 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 1.最大限度滿足生產(chǎn)機械和工藝對電氣控制線路的要求 電氣控制線路是為整個生產(chǎn)機械和工藝過程服務(wù)的，在設(shè)計前，首先對生產(chǎn)設(shè)備的主要工作性能、結(jié)構(gòu)特點、工作方式和保護裝置等方面要清

6、楚，做全面細致的了解9.第9頁，共31頁。 2.確?？刂凭€路的工作安全可靠 (1)選擇控制電源 交流標準控制電壓等級為：380V, 220V, 127V、110V、48V, 36V, 24V、6.3V。直流標準控制電壓等級為：220V, 110V、48V, 24V, 12V。 (2)電器元件的選擇 元器件選擇的時候盡可能選用機械和電氣壽命長、動作可靠、抗干擾性能好的電器。 10.第10頁，共31頁。 (3)正確連接電器的線圈 1）在交流控制線路中，電器的線圈不允許串聯(lián)連接。如圖4-1（ b ）所示。 2) 對于直流電磁線圈，當兩電感量相差懸殊也不能直接并聯(lián)，以免使控制電路產(chǎn)生誤動作，如圖4-2

7、(b)所示。 (4)合理選擇電器元件及觸點的位置 在設(shè)計控制線路時，應(yīng)使分布在線路不同位置的同一電器觸點盡量接到同一電位點，如圖4-3(b)所示。11.第11頁，共31頁。 圖4-1交流線圈的連接(a)不正確 (b)正確圖4-2直流線圈的連接(a)不正確 (b)正確12.第12頁，共31頁。 (5)避免出現(xiàn)寄生電路 在電氣控制線路的動作過程中, 如果出現(xiàn)不是由于誤操作而產(chǎn)生意外接通的電路稱為寄生電路。圖4-4 (a)所示是一個具有指示燈顯示和過載保護的電動機正反向運行控制電路。正常工作情況下能完成正、反向起動、停止和信號指示。但當熱繼電器FR動作時，產(chǎn)生寄生電路，電流流向如圖4-4 (a)中虛

8、線所示，使正向接觸器KM1不能釋放，起不了保護作用。13.第13頁，共31頁。圖4-3 觸點的畫法(a)不正確 (b)正確圖4-4 防止寄生回路(a)不正確 (b)正確14.第14頁，共31頁。 3.在滿足生產(chǎn)工藝前提下，力求控制線路經(jīng)濟、簡單 (1)盡量選用標準電器元件，減少電器元件的品種、種類和數(shù)量。 (2) 盡量選用標準的、常用的或經(jīng)過實踐考驗的典型環(huán)節(jié)或基本電氣控制線路。 (3) 盡量減少不必要的觸點, 這樣不但可以簡化電氣控制線路。 (4) 盡量縮減連接導(dǎo)線的數(shù)量和長度。 (5) 盡量減少通電電器的數(shù)量。 15.第15頁，共31頁。圖4-5 Y- 減壓起動控制電路16.第16頁，共3

9、1頁。 4.設(shè)置必要的保護環(huán)節(jié) (1)短路保護 常用的短路保護有熔斷器、自動空氣開關(guān)、專門的短路保護繼電器。 (2)過電流保護 過電流保護常用于限流起動的直流電動機和繞線式異步電動機。 (3)過載保護 電動機如果長期超載運行，繞組的溫升將超過允許值，會損壞電動機，所以要設(shè)置過載保護環(huán)節(jié)。17.第17頁，共31頁。 (4)欠電流保護 欠電流保護是指被控制電路電流低于整定值時需要動作的一種保護，通常利用欠電流繼電器來實現(xiàn)。 (5)斷相保護 電源缺相、接觸不良、或者電動機內(nèi)部斷線都會引起電動機缺相運行?？刹捎脭嘞啾Ｗo熱繼電器。 (6)失壓保護 采用接觸器及按鈕控制的線路一般都具有失壓保護功能。 (7

10、)欠壓保護 當電源電壓降低到額定電壓的 60% 到 80% 時，繼電器自動將電動機電源切除，這種保護稱為欠電壓保護。18.第18頁，共31頁。 (8)過電壓保護 通常是在線圈兩端并聯(lián)一個電阻、電阻串電容或二極管串電阻等形式，以形成一個放電回路。 (9)極限保護 做直線運動的生產(chǎn)機械常設(shè)有極限保護環(huán)節(jié)，一般用行程開關(guān)的常閉觸點來實現(xiàn)。 (10)弱磁保護 直流并勵電動機、復(fù)勵電動機在勵磁磁場減弱或消失時, 有必要在控制線路中采用弱磁保護環(huán)節(jié)。 (11)其他保護 根據(jù)實際情況來設(shè)置如溫度、水位、欠壓等保護環(huán)節(jié)。 19.第19頁，共31頁。4.5 電氣線路的設(shè)計實例 4.5.1電氣線路的一般設(shè)計方法

11、電氣線路的設(shè)計方法是：首先主電路，后設(shè)計控制電路?？刂齐娐返脑O(shè)計方法主要有分析設(shè)計法和邏輯設(shè)計法，由于設(shè)計過程較復(fù)雜，所以一般常規(guī)設(shè)計中都采用分析設(shè)計法。 20.第20頁，共31頁。 分析設(shè)計法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求去選擇適當?shù)目刂骗h(huán)節(jié)，或使用過的成熟電路，按各部分的聯(lián)鎖條件組合起來并加以補充和修改，滿足控制要求的完整電路。有時在找不到現(xiàn)成電路的情況下，可根據(jù)控制要求邊分析邊設(shè)計修改，將主令信號經(jīng)過適當?shù)慕M合與變換，在一定條件下得到執(zhí)行元件所需要的工作信號。21.第21頁，共31頁。 在采用分析設(shè)計法時主要存在以下缺點： (1)在發(fā)現(xiàn)試畫出來的線路達不到要求時，往往增加電器元件或觸頭數(shù)量的方法加

12、以解決，所以設(shè)計出來的線路往往不一定是最佳電路。 (2)設(shè)計中當經(jīng)驗不足或考慮不周時往往會發(fā)生差錯，影響線路的可靠性或工作性能。下面通過一個設(shè)計實例來說明分析設(shè)計法的設(shè)計過程。 22.第22頁，共31頁。 4.5.2 往復(fù)運動電氣線路的設(shè)計實例 例：有一生產(chǎn)機械如圖4-6 所示，運動部件由 A 點起動運行到 B 點，撞上行程開關(guān) SQ2 后停止； 2 min 后自動返回到 A 點，撞上 SQ1 后停止， 2 min 后自動運行到 B 點，停留 2 min 后又返回 A 點，實現(xiàn)往復(fù)運動。要求電路具有短路保護、過載保護和欠壓保護等功能。 23.第23頁，共31頁。圖 4-6 機床工作示意圖24.

13、第24頁，共31頁。 初步設(shè)計 （1）主電路的設(shè)計: 由于要實現(xiàn)往復(fù)運動 , 所以主電路應(yīng)具備有正反轉(zhuǎn)功能。 （2）控制電路的設(shè)計: 接觸器控制電路的設(shè)備由 A 點起動，電動機正轉(zhuǎn)， KM1 線圈得電。把 SQ2 的常閉觸點串入 KM1 接觸器線圈回路中，撞上 SQ2 后停止，同時串入 KM2 的互鎖點，在 SB2 兩端并上 KM1 的常開輔助觸點用于自鎖。 當撞上 SQ2 后，時間繼電器 KT1得電，在 SQ2常開觸點后面接入 KT1 ，延時 2 min 后 KT1 得電延時閉合觸點閉合， KM2 得電反轉(zhuǎn)。根據(jù)功能這時可得到圖 4-7草圖。25.第25頁，共31頁。圖 4-7 自動往返控制電路草圖 26.第26頁，共31頁。 2.完善設(shè)計草圖 完善設(shè)計草圖一般是指控制電路的設(shè)計草圖，上述草圖在控制功能上已達到設(shè)計要求，但仔細分析，可發(fā)現(xiàn)：當運動部件運行到 B 點時撞上 SQ2 或到 A 點撞上 SQ1 時電網(wǎng)停電，當操作人員又未拉下電源開關(guān)時，則當電網(wǎng)恢復(fù)供電后，該生產(chǎn)機械會自動起動。因為當 SQ1 或 SQ2 受壓時， KT2 或 KT1 的線圈通過 FU 、 SB1 和 FR 構(gòu)成回路，延時一段時間后， KM1 或 KM2 線圈得電，這樣會造成設(shè)備的自行起動，這是不允許的，因此必須對上述電路加以完善和改正，如圖 4-8所示。 27.第27頁，共31頁。圖 4-8 自