電氣控制技術(shù)與PLC應(yīng)用41.電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課件

1、第四章 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和一般原則 4.2 電力拖動(dòng)方案確定原則和電機(jī)的選擇 4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法 4.4 電氣控制系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì) 主要內(nèi)容： 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容和原則， 電氣控制線路設(shè)計(jì)方法。 第1頁(yè)，共21頁(yè)。4.1 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和一般原則一、電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1. 電氣設(shè)計(jì)的一般內(nèi)容 2. 電氣設(shè)計(jì)的技術(shù)條件 3. 電氣傳動(dòng)形式的選擇 4. 電氣控制方案的確定二、電氣設(shè)計(jì)的一般原則 1. 最大限度地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械和 工藝對(duì)電氣控制線路的要求 2. 在滿足生產(chǎn)要求的前提下 力求使控制線路簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì) 3. 保證控制

2、線路工作的可靠性 4. 控制線路工作的安全性 5. 操作和維修方便第2頁(yè)，共21頁(yè)。4.2 電力拖動(dòng)方案確定原則和電機(jī)的選擇 一、電氣傳動(dòng)方式 1.單機(jī)拖動(dòng) 2.分機(jī)拖動(dòng) 二、調(diào)速性能 1.重型或大型設(shè)備 2.精密機(jī)械設(shè)備 3.一般中小型設(shè)備 三、負(fù)載特性 四、電動(dòng)機(jī)的選擇 五、起動(dòng)、制動(dòng)和反向要求第3頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法 電氣控制線路的兩種設(shè)計(jì)方法： 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，邏輯設(shè)計(jì)法。一、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的基本特點(diǎn) 首先根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電氣控制電路的要求， 設(shè)計(jì)出各個(gè)獨(dú)立環(huán)節(jié)的控制電路或單元電路， 然后根據(jù)生產(chǎn)工藝要求 找出各個(gè)控制環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系， 進(jìn)一

3、步擬定聯(lián)鎖控制電路及進(jìn)行輔助電路的設(shè)計(jì)， 最后為了努力取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果， 再考慮減少電器與觸頭數(shù)目。第4頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法一、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法2.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的基本步驟 主電路設(shè)計(jì)；控制電路設(shè)計(jì)；輔助電路設(shè)計(jì)； 反復(fù)審核電路是否滿足設(shè)計(jì)原則。3.具體設(shè)計(jì)過(guò)程中常有的兩種作法 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求與工作過(guò)程， 將現(xiàn)有的典型環(huán)節(jié)集聚起來(lái)加以補(bǔ)充修改， 綜合成所需的控制線路。 在找不到現(xiàn)有的典型環(huán)節(jié)時(shí)， 則根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求與工作過(guò)程自行設(shè)計(jì)， 邊分析邊畫(huà)圖，將輸入的主令信號(hào)經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換， 得到執(zhí)行元件所需的工作信號(hào)。第5頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線

4、路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法一、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法4.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例第6頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法一、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法4.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例控制要求： 第一臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行5s后， 第二臺(tái)電機(jī)才能自行啟動(dòng)， 運(yùn)行6s后， 第三臺(tái)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)， 停止時(shí)，三臺(tái)電機(jī)全部斷電。第7頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法一、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法4.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例SB6SB5SB3SB4KASB2KM2KM2KM2KM1KAFRFRSB1FU2FU1QSRKM1SB5SB6KAKM1KM2KSKS控制要求： (1)既能點(diǎn)動(dòng)又能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)； (2)停止時(shí)采用反接制動(dòng)； (3)能在兩處進(jìn)行啟

5、動(dòng)和制動(dòng)。第8頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法一、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法4.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例控制要求： (1) (2) (3) (4) 第9頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法二、邏輯設(shè)計(jì)法1.邏輯變量、邏輯函數(shù)及運(yùn)算法則(1)邏輯變量 在邏輯代數(shù)中， 把這種具有兩個(gè)對(duì)立物理狀態(tài)的量稱(chēng)為“邏輯變量”。 在繼電接觸式控制線路中， 每一個(gè)接觸器或繼電器的線圈、觸頭， 以及控制按鈕的觸頭都相當(dāng)于一個(gè)邏輯變量， 它們都具有兩個(gè)對(duì)立的物理狀態(tài)， 故可采用“邏輯0”和“邏輯1”來(lái)表示。第10頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法二、邏輯設(shè)計(jì)法1.邏輯變

6、量、邏輯函數(shù)及運(yùn)算法則(1)邏輯變量 對(duì)于繼電器、接觸器、電磁鐵、電磁閥等元件的線圈， 規(guī)定通電為“1”狀態(tài)，失電則規(guī)定為“0”狀態(tài)。 對(duì)于按鈕、行程開(kāi)關(guān)元件， 規(guī)定壓下時(shí)為“1”狀態(tài)，復(fù)位時(shí)為“0”狀態(tài)。 對(duì)于元件的觸點(diǎn)， 規(guī)定觸點(diǎn)閉合狀態(tài)為“1”狀態(tài)，觸點(diǎn)斷開(kāi)狀態(tài)為“0”狀態(tài)。第11頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法二、邏輯設(shè)計(jì)法1.邏輯變量、邏輯函數(shù)及運(yùn)算法則(2)邏輯函數(shù) 在繼電接觸式控制線路中， 把表示觸頭狀態(tài)的邏輯變量稱(chēng)為輸入邏輯變量； 把表示繼電器、接觸器等受控元件的 邏輯變量稱(chēng)為輸出邏輯變量。 輸出邏輯變量的取值隨各輸入邏輯變量取值變化而變化。 輸入、輸

7、出邏輯變量的這種相互關(guān)系稱(chēng)為邏輯函數(shù)關(guān)系。 控制線路中輸入和輸出關(guān)系用列表方式表示稱(chēng)為真值表。第12頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法二、邏輯設(shè)計(jì)法1.邏輯變量、邏輯函數(shù)及運(yùn)算法則(3)三種基本邏輯運(yùn)算(與、或、非) 邏輯“與”(也稱(chēng)邏輯“乘”、邏輯“積” ) 邏輯“或” (也稱(chēng)邏輯“加”、邏輯“和”) 邏輯“非”(也稱(chēng)邏輯“求反”）邏輯“與” 電路邏輯“或” 電路邏輯“非”電路第13頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法二、邏輯設(shè)計(jì)法1.邏輯變量、邏輯函數(shù)及運(yùn)算法則(4)邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算規(guī)則和定律交換律分配律結(jié)合律吸收律第14頁(yè)，共21頁(yè)。4.3

8、 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法二、邏輯設(shè)計(jì)法1.邏輯變量、邏輯函數(shù)及運(yùn)算法則(4)邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算規(guī)則和定律重疊律非非律反演律(摩根定律) 化簡(jiǎn)中常用的基本恒等式： A0A A 1A A11 A 00第15頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法二、邏輯設(shè)計(jì)法2.繼電接觸器控制線路的邏輯函數(shù)對(duì)圖 (a)可列出邏輯函數(shù)為：對(duì)圖 (b)可列出邏輯函數(shù)為：其一般形式為：其一般形式為：f KMX開(kāi)主X開(kāi)約(X關(guān)主X關(guān)約)KMf KM (X關(guān)主X關(guān)約)( X開(kāi)主X開(kāi)約KM)一般形式擴(kuò)展為：兩個(gè)簡(jiǎn)單的起、停、保電路第16頁(yè)，共21頁(yè)。4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法

9、二、邏輯設(shè)計(jì)法3.邏輯設(shè)計(jì)方法的一般步驟 充分研究加工工藝過(guò)程， 做出工作循環(huán)圖或工作示意圖。 按工作循環(huán)圖做執(zhí)行元件節(jié)拍表及檢測(cè)元件狀態(tài)表。 根據(jù)狀態(tài)表，確定中間記憶元件的開(kāi)關(guān)邊界線， 設(shè)計(jì)中間記憶元件。 列寫(xiě)中間記憶元件邏輯函數(shù)式及執(zhí)行元件邏輯函數(shù)式。 根據(jù)邏輯函數(shù)式建立電路結(jié)構(gòu)圖。 進(jìn)一步完善電路，增加必要的連鎖、保護(hù)等輔助環(huán)節(jié)， 檢查電路是否符合原控制要求，有無(wú)寄生回路， 是否存在競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象等。第17頁(yè)，共21頁(yè)。設(shè)計(jì)要求： 某電動(dòng)機(jī)只有在繼電器 KAl、KA2、KA3中任何一 個(gè)或兩個(gè)動(dòng)作時(shí)才能運(yùn)轉(zhuǎn)， 而在其他條件下都不運(yùn)轉(zhuǎn)， 試設(shè)計(jì)其控制線路。設(shè)計(jì)步驟： 列出控制元件與執(zhí)行元件的動(dòng)作狀態(tài)表； 根據(jù)狀態(tài)表寫(xiě)出KM的邏輯代數(shù)式；4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法二、邏輯設(shè)計(jì)法4.邏輯設(shè)計(jì)法舉例第18頁(yè)，共21頁(yè)。設(shè)計(jì)步驟： 根據(jù)狀態(tài)表寫(xiě)出KM的邏輯代數(shù)式；4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法二、邏輯設(shè)計(jì)法4.邏輯設(shè)計(jì)法舉例利用邏輯代數(shù)基本公式化簡(jiǎn)至最簡(jiǎn)“與或”式；第19頁(yè)，共21頁(yè)。設(shè)計(jì)步驟： 4.3 電氣控制線路的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法二、邏輯設(shè)計(jì)法4.邏輯設(shè)計(jì)法舉例利用邏輯代數(shù)基本公式 化簡(jiǎn)至最簡(jiǎn)“與或”式；根據(jù)簡(jiǎn)化了的邏輯式 繪制控制電路。設(shè)計(jì)要求： 某電動(dòng)機(jī)只有在繼電器 KAl、KA2、KA3中任何一個(gè)