第四章电子控制系统设计.ppt

第4章 电气控制系统的设计 【教学目标】 熟练掌握电气控制的设计内容、设计原则和设计方法(经验设计法和逻辑设计法) 。 电气控制系统的设计任务是根据生产工艺，设计出合乎要求的、经济的电气控制线路；并编制出设备制造、安装和维修使用过程中必需的图样和资料，包括电气原理图、安装图和互连图以及设备清单和说明书等。 4.1 电气控制系统设计的基本内容和一般原则  4.1.1 电气控制系统设计的基本内容 (1) 拟定电气设计的技术条件(任务书)。 (2) 选择电气传动形式与控制方案。 (3) 确定电动机的容量。 (4) 设计电气控制原理图。 (5) 选择电气元件，制订电动机和电气元件明细表。 (6) 画出电动机、执行电磁铁、电气控制部件以及检测元件的总布置图。 (7)设计电气柜、操作台、电气安装板以及非标准电器和专用安装零件。 (8)绘制装配图和接线图。 (9)编写设计计算说明书和使用说明书。 4.1.2 电气控制系统设计的一般原则 1、 最大限度地实现机床和加工工艺对电气控制线路的要求 控制线路是为整个设备和工艺过程服务的。因此在设计之前，要调查清楚生产要求，对机床的工作性能、结构特点和实际加工情况有充分的了解。 2．在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单、经济 （1）尽量选用标准的、常用的或经过生产实际考验过的环节和线路。 （2) 尽量缩短连接导线的数量和长度。设计控制线路时，应合理安排各电器的位置，考虑到各个元件之间的实际接线，要注意电气柜、操作台和限位开关之间的连接线。  (4) 尽量减少不必要的触点以简化电路 ① 在获得同样功能情况下，合并同类触点。 ③ 在设计完成后，利用逻辑代数进行化简，得到最简化的线路。 （5）尽量缩短电器不必要的通电时间，使电气元件在必要时通电，不必要时尽量不通电，可以节约电能并延长电器的使用寿命。 图4.4为以时间原则控制的电动机降压启动线路图。图4.4(a)中接触器KM2线圈得电后，接触器KMl和时间继电器KT就失去了作用，不必继续通电，但它们仍处于带电状态。图4.4(b)中线路比较合理，在KM2线圈得电后，切断了KMl和KT的电源。 3．保证控制线路工作的可靠性和安全性 （1）选用的电气元件要可靠、牢固、动作时间短和抗干扰性能好。 （2）正确连接电器的线圈。在交流控制电路中不能串联接入两个电器的线圈。 （3）正确连接电器的触点。 （4）在控制线路中，采用小容量继电器的触点来断开或接通大容量接触器的线圈时，要计算继电器触点断开或接通容量是否足够，不够时必须加小容量的接触器或中间继电器，否则工作不可靠。在频繁操作的可逆线路中，正反向接触器应选较大容量的接触器。 （5）在线路中应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的情况。 （6）避免发生触点“竞争”与“冒险”现象。 竞争：在电气控制电路中某一控制信号作用下，电路从一个状态转换到另一个状态时，常常有几个电器的状态发生变化，由于电气元件总有一定的固有动作时间，往往会发生不按预定时序动作的情况，触点争先吸合，发生振荡。 冒险：由于电气元件的固有释放延时作用，也会出现开关电器不按要求的逻辑功能转换状态的可能性 。 图4.8(a)所示为用时间继电器组成的反身关闭电路。当时间继电器KT的常闭触点延时断开后，KT线圈失电，经ts秒延时断开的常闭触点恢复闭合，而经秒常开触点瞬时动作。如果ts＞t1则电路能反身关闭；如果ts＜t1则继电器KT就再次闭合……这种现象就是触点竞争。 (7)在控制线路中应避免出现寄生电路。 寄生电路（假电路）：在电气控制线路的动作过程中，意外接通的电路叫寄生电路。 避免产生寄生电路的方法有：在设计电气控制线路时，严格按照“线圈、能耗元件下边接电源(零线)，上边接触点”的原则；还应注意，消除两个电路之间产生联系的可能性，若不可避免应加以区分、联锁隔离或采用多触点开关分离。如将图中的指示灯分别用KMl、KM2的另外常开触点直接连接到左边控制母线上，就可消除寄生电路。 （8）设计的线路应能适应所在电网情况，根据现场的电网容量、电压、频率以及允许的冲击电流值等，决定电动机是