中北大學(xué)電氣控制與PLC第六章生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

1、第第6 6章章 生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)設(shè)計生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)設(shè)計n6.1 電氣圖的常用符號n6.2 電氣圖的繪制n6.3 電氣原理圖的閱讀n6.4 電氣控制線路設(shè)計的基本原則n6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法n6.6 電氣控制線路設(shè)計中電動機的選擇n6.7 電氣控制線路設(shè)計中元器件的選擇本章主要內(nèi)容6.1 6.1 電氣圖的常用符號電氣圖的常用符號 電氣圖，也稱電氣控制系統(tǒng)圖。用來描述電氣控制設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)要求。 作為工程圖，必須根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，用統(tǒng)一的文字符號、圖形符號及規(guī)定的畫法繪制，以便于設(shè)計人員的繪圖與現(xiàn)場技術(shù)人員、維修人員的識讀。6.1 6.1 電氣圖的常用符號電氣圖的常用符號

2、在電氣圖中，代表電動機、各種電器元件的圖形符號和文字符號應(yīng)按照我國已頒布實施的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)繪制。如：GB/T4728-1999電氣圖用圖形符號，GB/T6988-1997電氣技術(shù)用文件的編制，GB7159-87電氣技術(shù)中的文字符號制訂通則。 國家規(guī)定從1990年1月1日起，電氣圖中的文字符號和圖形符號必須符合最新國家標(biāo)準(zhǔn)。表6-1給出了部分常用電氣圖形符號和文字符號。因為目前有些技術(shù)資料仍使用舊國標(biāo)，所以表中給出了新、舊國標(biāo)對照，以供參考。若需更詳細(xì)的資料，可查閱最新國家標(biāo)準(zhǔn)。 6.2 6.2 電氣圖的繪制電氣圖的繪制6.2.1 電氣原理圖電氣原理圖電氣原理圖: 用圖形符號、文字符號、項目代號

3、等表示電路各個電氣元件之間的關(guān)系和工作原理的圖稱為。 電氣原理圖是說明電氣設(shè)備工作原理的線路圖，并不考慮電氣元件的實際安裝位置和實際連線情況，只把各元件按接線順序用符號展開在平面圖上，并用直線連接起來。 6.2 6.2 電氣圖的繪制電氣圖的繪制6.2.1 電氣原理圖電氣原理圖 電氣原理圖結(jié)構(gòu)簡單、層次分明，適用于研究和分析電路工作原理、并為尋找故障提供幫助，同時也是編制電氣安裝接線圖的依據(jù)，因此在設(shè)計部門和生產(chǎn)現(xiàn)場得到廣泛應(yīng)用。 電氣原理圖一般分為主電路和輔助電路兩部分。 主電路是電氣控制線路中強電流通過的部分，由電動機以及與它相連接的電氣元件組成的的線路。 輔助電路中通過的電流較小，包括控制

4、電路、照明電路、信號電路及保護(hù)電路?？刂齐娐肥怯砂粹o、繼電器和接觸器的吸引線圈和輔助觸點等組成。 6.2 6.2 電氣圖的繪制電氣圖的繪制 6.2 6.2 電氣圖的繪制電氣圖的繪制（1）電氣原理圖應(yīng)按所規(guī)定的圖形、文字符號繪制。（2）主電路、控制電路和輔助電路應(yīng)分開繪制。 主電路是設(shè)備的驅(qū)動電路，是從電源到電動機大電流通過的電路。畫在原理圖的左邊。 控制電路是由接觸器和繼電器線圈、觸點、按鈕、開關(guān)等組成，用來控制線圈得失電的小電流的電路，一般畫在原理圖的中間。 輔助電路畫在原理圖的右邊。一般主電路用粗實線繪制在圖的左側(cè)或上方，輔助電路用細(xì)實線繪制在圖右側(cè)或下方。（3）電路應(yīng)按功能組合。同一功能

5、的相關(guān)電氣元件應(yīng)畫在同一條支路上，同一電氣元件的各個部分按其功能分別畫在不同的支路中，用同一文字符號標(biāo)出。若有幾個相同的電氣元件，則在文字符號后面標(biāo)出1，2，3。 6.2 6.2 電氣圖的繪制電氣圖的繪制（4）所有電氣元件的可動部分均以無電壓、無外力狀態(tài)畫出。（5）有直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線的連接點（即導(dǎo)線交叉處）要用實心圓點表示。無直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線，交叉處不能畫實心圓點。原理圖上盡可能減小線條和避免線條交叉。（6）電路應(yīng)按動作順序和信號流向自左而右或自上而下的排列。為了便于閱讀，可將圖分為若干圖區(qū)，圖區(qū)編號一般寫在圖的下面；每個電路的功能，一般在圖的頂部標(biāo)明。（7）由于同一電氣元件的部件分別

6、畫在不同功能的支路，為了便于閱讀，在原理圖控制電路的下面給出相應(yīng)“符號位置索引”。（8）與電氣控制有關(guān)的機、液、氣等裝置應(yīng)用符號繪出簡圖，表示其關(guān)系。一般要求原理圖的繪制層次分明，各電氣元件以及它們的觸點安排要合理，保證電氣控制線路運行可靠，節(jié)省連接導(dǎo)線，方便施工、維修。 6.2 6.2 電氣圖的繪制電氣圖的繪制 為了方便檢索電氣線路和閱讀電氣原理圖，應(yīng)將圖面劃分為若干區(qū)域，圖區(qū)的號一般寫在圖的下部。圖的上方設(shè)有用途欄，用文字注明該欄對應(yīng)電路或元件的功能，便于理解原理圖各部分的功能及全電路的工作原理。 6.2 6.2 電氣圖的繪制電氣圖的繪制 在較復(fù)雜的電氣原理圖中，對繼電器、接觸器線圈的文字

7、符號下方要標(biāo)注其觸點位置的索引；而在其觸點的文字符號下方要標(biāo)注其線圈位置的索引。符號位置的索引，用圖號、頁次和圖區(qū)編號的組合索引法。 左欄左欄中欄中欄右欄右欄左欄左欄右欄右欄主觸頭主觸頭所在圖區(qū)號所在圖區(qū)號輔助輔助常開觸頭常開觸頭所在圖區(qū)號所在圖區(qū)號輔助輔助常閉觸頭常閉觸頭所在圖區(qū)號所在圖區(qū)號常開觸頭常開觸頭所在圖區(qū)號所在圖區(qū)號常閉觸頭常閉觸頭所在圖區(qū)號所在圖區(qū)號 圖區(qū)編號電路的功能 6.2 6.2 電氣圖的繪制電氣圖的繪制 電器元件布置圖主要是表明電氣設(shè)備上所有電器元件的實際位置，為電氣設(shè)備的安裝及維修提供必要的資料。 電器元件布置圖可根據(jù)電氣設(shè)備的復(fù)雜程度集中繪制或分別繪制。 圖中不需標(biāo)注

8、尺寸，但是各電器代號應(yīng)與有關(guān)圖紙和電器清單上所有的元器件代號相同，在圖中往往留有10%以上的備用面積及導(dǎo)線管（槽）的位置，以供改進(jìn)設(shè)計時用。6.2.2 電器元件布置圖電器元件布置圖某機床電氣元件布置圖 6.2 6.2 電氣圖的繪制電氣圖的繪制電器元件布置圖的繪制原則：（1）繪制電器元件布置圖時，機床的輪廓線用細(xì)實線或點劃線表示，電器元件均用粗實線繪制出簡單的外形輪廓。（2）繪制電器元件布置圖時，電動機要和被拖動的機械裝置畫在一起；行程開關(guān)應(yīng)畫在獲取信息的地方；操作手柄應(yīng)畫在便于操作的地方。（3）繪制電器元件布置圖時，各電器元件之間，上、下、左、右應(yīng)保持一定的間距，并且應(yīng)考慮器件的發(fā)熱和散熱因素

9、，應(yīng)便于布線、接線和檢修。 上頁某車床電器元件布置圖中FU1FU4為熔斷器、KM為接觸器、FR為熱繼電器、TC為照明變壓器、XT為接線端子板。 6.2 6.2 電氣圖的繪制電氣圖的繪制6.2.3 電器元件電器元件接線接線圖圖某機床電氣安裝接線圖 6.3 6.3 電氣原理圖的閱讀電氣原理圖的閱讀查線閱讀法 是分析電氣控制線路最基本和應(yīng)用最廣泛的方法。采用“從主電路著眼，從控制電路著手”的方法，又稱直接讀圖法或跟蹤追擊法。此方法按照線路根據(jù)生產(chǎn)過程的工作步驟依次讀圖。查線閱讀法可以按照以下步驟進(jìn)行：（1）從主電路看有哪些控制元件的主觸點及它們的組合方式，可以大致了解電動機的工作狀況（啟動方式，是否

10、有正反轉(zhuǎn)，制動，調(diào)速等）。（2）由主電路中主觸點的文字符號“順藤摸瓜”，在控制電路中找到控制元件（接觸器，繼電器等）的控制支路（環(huán)節(jié)），按功能的不同劃分若干個局部控制電路來分析。 6.3 6.3 電氣原理圖的閱讀電氣原理圖的閱讀（3）假定按操作按鈕，行程開關(guān)，觀察其觸點是如何控制其它控制元件的動作的和電動機是如何運轉(zhuǎn)的。（4）要注意各個環(huán)節(jié)相互間的聯(lián)系和制約關(guān)系，即電路的自保，互鎖，保護(hù)環(huán)節(jié)，以及與機械，液壓部件的動作關(guān)系。（5）逐步分析每一局部電路的工作原理以及各部分之間的關(guān)系后，從整個控制電路，即從整體角度進(jìn)一步理解其工作原理。（6）邊閱讀分析，邊查線，邊畫出其工作原理。查線閱讀法 6.3

11、 6.3 電氣原理圖的閱讀電氣原理圖的閱讀（1）在分析電氣線路之前，熟悉該生產(chǎn)機械的工藝情況，充分了解生產(chǎn)機械要完成哪些動作，這些動作之間的聯(lián)系；進(jìn)一步明確生產(chǎn)機械的動作與執(zhí)行電器的關(guān)系，必要時可以畫出簡單的工藝流程圖，為分析電氣線路提供方便。（2）在分析電氣線路時，一般先從電動機著手，根據(jù)主電路中有哪些控制元件的主觸點，電阻件等大致判斷電動機是否有正反轉(zhuǎn)控制，制動控制和調(diào)速要求等。（3）通常對控制電路按照由上往下或由左往右的順序依次閱讀。可以按主電路的構(gòu)成情況，把控制電路分解成與主電路相對應(yīng)的幾個基本環(huán)節(jié)，然后把各個環(huán)節(jié)串起來。 具體分析和閱讀主電路和控制線路圖時還應(yīng)注意一下問題： 6.3

12、6.3 電氣原理圖的閱讀電氣原理圖的閱讀下圖動力頭行程控制線路，試分析該線路的組成和各部分的功能。讀圖練習(xí) 6.3 6.3 電氣原理圖的閱讀電氣原理圖的閱讀讀圖練習(xí)將電路分為主電路、控制電路、保護(hù)環(huán)節(jié)三大部分予以分析：（1）主電路：動力頭由電動機M1控制，動力頭由電動機M2控制。動力頭的前進(jìn)、后退由電機正反轉(zhuǎn)來控制。（2）控制電路：由2個按鈕SB1、SB2和4個接觸器KM1、KM2 、KM3、KM4的線圈及接觸器的觸點組成，完成兩臺電動機的雙向起?？刂?。（3）保護(hù)環(huán)節(jié)：為了防止動力頭超過極限位置，電路中設(shè)置了四個行程開關(guān)，用以實現(xiàn)運動位置的極限保護(hù)。 6.3 6.3 電氣原理圖的閱讀電氣原理圖

13、的閱讀讀圖練習(xí)工作過程：按鈕SB1，接觸器KM1的得電并自鎖，電動機M1正轉(zhuǎn)，動力頭由原位b向a點前進(jìn)。當(dāng)動力頭到達(dá)a點位置時，行程開關(guān)ST2被壓下，KM1失電，動力頭停止；同時KM2的得電并自鎖，電動機M2正轉(zhuǎn)，動力頭由原位c向d點前進(jìn)。當(dāng)動力頭到達(dá)d點位置時，ST4被壓下，KM2失電，同時KM3和KM4得電并自鎖，兩個電動機都反轉(zhuǎn)。此時兩個動力頭都向原位退回，當(dāng)退回原位時，ST1和ST3分別被壓下，KM3和KM4失電，兩個動力頭都停在原位。 6.4 6.4 電氣原理圖的閱讀電氣原理圖的閱讀（1）在分析電氣線路之前，熟悉該生產(chǎn)機械的工藝情況，充分了解生產(chǎn)機械要完成哪些動作，這些動作之間的聯(lián)系

14、；進(jìn)一步明確生產(chǎn)機械的動作與執(zhí)行電器的關(guān)系，必要時可以畫出簡單的工藝流程圖，為分析電氣線路提供方便。（2）在分析電氣線路時，一般先從電動機著手，根據(jù)主電路中有哪些控制元件的主觸點，電阻件等大致判斷電動機是否有正反轉(zhuǎn)控制，制動控制和調(diào)速要求等。（3）通常對控制電路按照由上往下或由左往右的順序依次閱讀?？梢园粗麟娐返臉?gòu)成情況，把控制電路分解成與主電路相對應(yīng)的幾個基本環(huán)節(jié)，然后把各個環(huán)節(jié)串起來。 具體分析和閱讀主電路和控制線路圖時還應(yīng)注意一下問題： 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法常用方法：經(jīng)驗設(shè)計法，邏輯設(shè)計法經(jīng)驗設(shè)計法，邏輯設(shè)計法6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法n方法：又稱為一

15、般設(shè)計法、分析設(shè)計法。根據(jù)生產(chǎn)機械工藝要求和生產(chǎn)過程，選擇適當(dāng)?shù)幕经h(huán)節(jié)（單元電路）或典型電路綜合而成。n要求：設(shè)計人員必須熟悉和掌握大量的基本環(huán)節(jié)和典型電路，具有豐富的實際設(shè)計經(jīng)驗。n適用：不太復(fù)雜的（繼電接觸式）電氣控制線路設(shè)計。 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法（1）基本步驟n 主電路設(shè)計：主要考慮電動機的起動、點動、正反轉(zhuǎn)、制動主要考慮電動機的起動、點動、正反轉(zhuǎn)、制動和調(diào)速。和調(diào)速。n 控制電路設(shè)計：包括基本控制線路和特殊部分的設(shè)計，以及包括基本控制線路和特殊部分的設(shè)計，以及選擇控制參量和確定控制原則。選擇控制參量和確定控制原則。n 聯(lián)結(jié)各單元環(huán)節(jié)，構(gòu)成滿足

16、整機生產(chǎn)工藝要求的控制電路。，構(gòu)成滿足整機生產(chǎn)工藝要求的控制電路。n 聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)設(shè)計：主要考慮如何完善整個控制線路的設(shè)計主要考慮如何完善整個控制線路的設(shè)計，包含各種聯(lián)鎖環(huán)節(jié)以及短路、過載、過流、失壓等保護(hù)。，包含各種聯(lián)鎖環(huán)節(jié)以及短路、過載、過流、失壓等保護(hù)。n 線路的綜合審查：反復(fù)審查所設(shè)計的線路是否滿足設(shè)計原則反復(fù)審查所設(shè)計的線路是否滿足設(shè)計原則和生產(chǎn)工藝要求。在條件允許情況下，進(jìn)行模擬實驗，逐步完和生產(chǎn)工藝要求。在條件允許情況下，進(jìn)行模擬實驗，逐步完善設(shè)計，直至滿足要求。善設(shè)計，直至滿足要求。6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法（2）基本方

17、法n 根據(jù)生產(chǎn)機械工藝要求和工作過程，適當(dāng)選用已有典型基本典型基本環(huán)節(jié)環(huán)節(jié),將它們有機地組合起來，加以適當(dāng)補充和修改，綜合成所需線路。n 若無無合適的典型環(huán)節(jié)典型環(huán)節(jié)，則根據(jù)機械工藝要求和生產(chǎn)過程自行設(shè)計,邊分析邊畫圖，將輸入主令信號適當(dāng)轉(zhuǎn)換，得到執(zhí)行元件所需的工作信號。隨時增減電器元件和觸點，滿足給定的工作條件。6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法（3）應(yīng)用舉例6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法 皮帶運輸機，一種連續(xù)平移運輸機械，常用于糧庫、礦山等的生產(chǎn)流水線上，將糧食、礦石等從一個地方運到另一個地方。一般由多條皮帶機組成，可以改變運輸?shù)姆较蚝托倍?。屬長期

18、工作制，不需調(diào)速，無特殊要求，也不需反轉(zhuǎn)。 拖動電機多采用籠型異步電動機。若考慮事故情況下可能有重載啟動，要求啟動轉(zhuǎn)矩大，可由雙籠型異步電動機或繞線型異步電動機拖動，也可二者配合使用。 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法 工藝要求 (a) 啟動順序為3#、2#、1#，并要有一定時間間隔，以免貨物在皮帶上堆積，造成后面皮帶重載啟動。 (b) 停車順序為1#，2#、3#，保證停車后皮帶上不殘存貨物。 (c) 不論2#或3#哪一個出故障，1#必須停車，以免繼續(xù)進(jìn)料，造成貨物堆積。 (d) 必要的保護(hù)。三條皮帶運輸機工作示意圖（3）應(yīng)用舉例 6.5 6.

19、5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法主電路設(shè)計 三條皮帶分別由三臺電機拖動，均采用籠型異步電機。由于電網(wǎng)容量足夠大，且三臺電機不同時起動，故采用直接啟動。由于不經(jīng)常啟動、制動，對于制動時間和停車準(zhǔn)確度也無特殊要求，制動時采用自由停車。皮帶運輸機主電路圖皮帶運輸機主電路圖三臺電機都用熔斷器作短路保三臺電機都用熔斷器作短路保護(hù)，用熱繼電器作過載保護(hù)。由護(hù)，用熱繼電器作過載保護(hù)。由此，設(shè)計出主電路如圖此，設(shè)計出主電路如圖（3）應(yīng)用舉例 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法 基本控制電路設(shè)計三臺電機由三個接觸器控制啟、停。

20、啟動順序為3#、2#、1#，可用3#接觸器的常開（動合）觸點控制2#接觸器線圈，用2#接觸器常開觸點控制1#接觸器線圈。制動順序為1#、2#、3#，用1#接觸器常開觸點與控制2#接觸器的常閉（動斷）按鈕并聯(lián)，用2#接觸器常開觸點與控制3#接觸器的常閉按鈕并聯(lián)?；究刂凭€路如圖?？梢姡挥蠯M3動作后，按下SB3，KM2線圈才能通電動作，然后按下SB1、KM1線圈通電動作，實現(xiàn)了電動機的順序起動。（3）應(yīng)用舉例 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法可見，只有KM3動作后，按下SB3，KM2線圈才能通電動作，然后按下SB1、KM1線圈通電動作，實現(xiàn)了電

21、動機的順序起動順序起動。同理，只有KM1斷電釋放，按下SB4，KM2線圈才能斷電，然后按下SB6，KM3線圈斷電，實現(xiàn)電動機的順序停車順序停車。（3）應(yīng)用舉例 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法控制線路特殊部分設(shè)計為實現(xiàn)自動控制，皮帶運輸機啟動和停車可用行程參量或時間參量控制。由于皮帶是回轉(zhuǎn)運動，檢測行程比較困難，而用時間參量比較方便。所以，以時間為變化參量，利用時間繼電器作輸出器件的控制信號。以通電延時的常開觸點作啟動信號，以斷電延時的常開觸點作停車信號。為使三條皮帶自動按順序工作，采用中間繼電器KA，線路如圖示。（3）應(yīng)用舉例 6.5 6.5

22、 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法控制電路的聯(lián)鎖部分控制電路的聯(lián)鎖部分（3）應(yīng)用舉例 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法 設(shè)計聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)分析:按下SB1發(fā)出停車指令時，KT1、KT2、KA同時斷電，KA常開觸點瞬時斷開，KM2、KM3若不加自鎖，則KT3、KT4的延時將不起作用，KM2、KM3線圈將瞬時斷電，電動機不能按順序停車，所以需加自鎖環(huán)節(jié)。三個熱繼電器的保護(hù)觸頭均串聯(lián)在KA線圈電路中，無論哪一號皮帶機過載，都能按1#、2#、3#順序停車。線路失壓保護(hù)由KA實現(xiàn)。（3）應(yīng)用舉例 6.5 6.5 電氣控制線

23、路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法線路綜合審查按下啟動按鈕SB2，KA通電吸合并自鎖，KA常開觸點閉合，接通KT1KT4，其中KT1、KT2為通電延時型，KT3、KT4為斷電延時型，KT3，KT4的常開觸點立即閉合，為KM2和KM3的線圈通電準(zhǔn)備條件。KA另一個常開觸點閉閉合，與KT4一起接通KM3，電動機M3首先啟動，經(jīng)一段時間，達(dá)到KT1的整定時間，則KT1的常開觸點閉合，使KM2通電吸合，電動機M2啟動，再經(jīng)一段時間，達(dá)到KT2的整定時間，則KT2的常開觸點閉合，使KM1通電吸合，電動機M1啟動。按下停止按鈕SB1，KA斷電釋放，4個時間繼電器同時斷電，KT1、KT

24、2常開觸點立即斷開，KM1失電，電動機M1停車。由于KM2自鎖，所以，只有達(dá)到KT3的整定時間，KT3斷開，使KM2斷電，電動機M2停車，最后，達(dá)到KT4的整定時間，KT4的常開觸點斷開，使KM3線圈斷電，電動機M3停車。（3）應(yīng)用舉例 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法（3）應(yīng)用舉例二6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法 在建筑施工企業(yè)的沙石料場，普遍使用皮帶運輸機對沙和石料進(jìn)行傳送轉(zhuǎn)運，下圖為兩級皮帶運輸機示意圖，M1是第一級電動機，M2是第二級電動機。基本工作特點：l 兩臺電動機都存在重載起動的可能；l 任何一級傳送帶停止工作時，其它傳送帶都必須停止工作；l 控制線路有必要的

25、保護(hù)環(huán)節(jié)；l 有故障報警裝置。 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法（3）應(yīng)用舉例二6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法主線路設(shè)計：主線路設(shè)計： 電動機采用三相鼠籠式異步電動機，接觸器控制起動、停止，線路應(yīng)有短路、過載、缺相、欠壓保護(hù)，兩臺電動機控制方式一樣。 線路中采用了自動空氣開關(guān)、熔斷器、熱繼電器，可滿足上述保護(hù)需要。 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法（3）應(yīng)用舉例二6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法控制電路控制電路設(shè)計：設(shè)計： 直接起動動基本線路如圖，為操作方便，線路中設(shè)計了總停按鈕SB5。 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法（3）經(jīng)

26、驗設(shè)計法應(yīng)用舉例二 考慮到皮帶運輸機隨時都有重載起動可能，為了防止在起動時熱繼電器動作，有兩個辦法解決：u第一是把熱繼電器的整定電流調(diào)大，使之在起動時不動作，但這樣必然降低了過載保護(hù)的可靠性；u第二是起動時將熱繼電器的發(fā)熱元件短接，起動結(jié)束后再將其接入，這就需要用時間繼電器繼電器控制。 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法控制電路控制電路設(shè)計：設(shè)計：若遇故障，某級傳送帶停轉(zhuǎn)，要求各級傳送帶都應(yīng)停止工作，控制線路應(yīng)能做到自動停車，同時發(fā)出相應(yīng)警示。在發(fā)生故障停車時，皮帶會因沙石自重而下沉，可以在皮帶下方恰當(dāng)位置安裝限位開關(guān)SQ1 (SQ2)，由它來完成停車控制和報警。（3

27、）經(jīng)驗設(shè)計法應(yīng)用舉例二 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法如遇臨時停電，由于有了SQ1 、SQ2的保護(hù)作用，線路將無法再起動，因此SQ1 、SQ2只能在電動機完成起動后才能投入，為此增加了時間繼電器KT，利用常閉（延時斷開）觸點短接SQ1、SQ2 ，保證線路能順利進(jìn)行重載起動，起動結(jié)束后傳送帶正常運行，在時間繼電器觸點延時斷開之前，SQ1 SQ2 常閉觸點已復(fù)位，線路正常工作。（3）經(jīng)驗設(shè)計法應(yīng)用舉例二 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.1 經(jīng)驗設(shè)計法設(shè)計線路的復(fù)驗： 最后設(shè)計完成的主電路圖要根據(jù)四項設(shè)計要求逐一驗證。. 線路中采用了

28、自動空氣開關(guān)、熔斷器、熱繼電器，可滿足線路保護(hù)需要。. 兩臺電動機重載起動措施。. 任何一級皮帶輸送機出現(xiàn)故障停止工作時，傳送帶受重下沉使SQ1(SQ2)動作，KM失電，主電路和控制線路同時斷電。. 故障指示燈HL1、HL2顯示相應(yīng)傳送帶故障。（3）經(jīng)驗設(shè)計法應(yīng)用舉例二 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法（1）基本思想6.5.2 邏輯設(shè)計法 根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來設(shè)計電控線路。將線路中的接觸器、繼電器等電器元件線圈的通電與斷電，觸點的閉合與斷開，主令元件觸點的接通與斷開等，看成邏輯變量，考慮線路中各邏輯變量間所要滿足的邏輯關(guān)系，用函數(shù)關(guān)系式表示

29、出來，按照一定方法和步驟設(shè)計出符合生產(chǎn)工藝要求的電控線路。 邏輯代數(shù)中邏輯代數(shù)中, ,具有兩種互為對立工作狀態(tài)的物理量稱為邏具有兩種互為對立工作狀態(tài)的物理量稱為邏輯變量。如繼電器、接觸器等電器元件線圈的通電與失電，觸輯變量。如繼電器、接觸器等電器元件線圈的通電與失電，觸點的斷開與閉合等，其對立的兩種工作狀態(tài)可采用邏輯點的斷開與閉合等，其對立的兩種工作狀態(tài)可采用邏輯“0 0”和和“1 1”表示。表示。邏輯變量： 邏輯代數(shù)設(shè)計法用于復(fù)雜控制線路的設(shè)計時具有明顯的優(yōu)勢，當(dāng)然這種設(shè)計的難度也比較大。規(guī)定： 繼電器、接觸器等電器元件的線圈、常開（動合）觸點為原變量；常繼電器、接觸器等電器元件的線圈、常開

30、（動合）觸點為原變量；常閉（動斷）觸點為反變量。即：閉（動斷）觸點為反變量。即： 線圈通電為線圈通電為“1 1”，失電為，失電為“0 0”； 常開觸點閉合為常開觸點閉合為“1 1”，斷開為，斷開為“0 0”； 常閉觸點閉合為常閉觸點閉合為“0 0”，斷開為，斷開為“1 1”； 電器元件電器元件KA1KA1，KA2KA2，的常開觸點分別用的常開觸點分別用KA1KA1，KA2KA2，表示；表示； 常閉觸點則分別用常閉觸點則分別用KA1KA1，KA2KA2，表示；表示；邏輯函數(shù) 表示觸點狀態(tài)的邏輯變量稱為輸入邏輯變量；表示接觸器、繼電器表示觸點狀態(tài)的邏輯變量稱為輸入邏輯變量；表示接觸器、繼電器線圈等

31、受控元件的邏輯變量稱為輸出邏輯變量。輸出邏輯變量與輸入邏線圈等受控元件的邏輯變量稱為輸出邏輯變量。輸出邏輯變量與輸入邏輯變量間所滿足的相互關(guān)系稱為邏輯函數(shù)關(guān)系，簡稱為邏輯關(guān)系。輯變量間所滿足的相互關(guān)系稱為邏輯函數(shù)關(guān)系，簡稱為邏輯關(guān)系。 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法邏輯代數(shù)的運算法則(a) 邏輯與觸點串聯(lián) 能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯與運算的電路能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯與運算的電路 邏輯表達(dá)式：邏輯表達(dá)式：K=AK=AB (B (“”為邏輯與運算符號為邏輯與運算符號) ) 含義：只有觸點含義：只有觸點A A與與B B都閉合，線圈都閉合，線圈K K才得電。才得電。(b)

32、邏輯或觸點并聯(lián) 實現(xiàn)邏輯或運算的電路實現(xiàn)邏輯或運算的電路 邏輯表達(dá)式：邏輯表達(dá)式：K=A+B (K=A+B (“+ +”為邏輯或運算符號為邏輯或運算符號) ) 含義：觸點含義：觸點A A與與B B只要有一個閉合，線圈只要有一個閉合，線圈K K就可得電。就可得電。(c) 邏輯非動斷觸點 實現(xiàn)邏輯非運算的電路實現(xiàn)邏輯非運算的電路 表達(dá)式：表達(dá)式：K= A (K= A (“ ”為邏輯非運算符號為邏輯非運算符號) ) 含義：觸點含義：觸點A A不動作，線圈不動作，線圈K K通電。通電。 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法基本定理n(a) 交換律 A AB

33、 = BB = BA A，A+B = B+AA+B = B+An(b) 結(jié)合律 A A(B(BC) = (AC) = (AB)B)C C，A+(B+C) = (A+B)+CA+(B+C) = (A+B)+Cn(c) 分配律 A A(B+C) = A(B+C) = AB+AB+AC C，A+(BA+(BC) = (A+B)C) = (A+B)(A+C)(A+C)n(d) 重疊律 A AA = AA = A，A+A = AA+A = An(e) 吸收律 A+AB = AA+AB = A，A A(A+B) = A(A+B) = A 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.

34、2 邏輯設(shè)計法n A+ AB=A+B A+ AB=A+B，A +AB =A+BA +AB =A+Bn(f) 非非律 A = AA = An(g) 反演律 A+B = AA+B = A* * B B， A A* *B = A + B B = A + B n化簡時經(jīng)常用到的方法：化簡時經(jīng)常用到的方法： (a) 合并項法 利用利用AB+AB =AAB+AB =A，將兩項合為一項將兩項合為一項 例：例：ABC+ABC = ABABC+ABC = AB (b) 吸收法 利用利用A+AB = AA+AB = A消去多余的因子。消去多余的因子。 例：例：B+ABDF = BB+ABDF = B (c) 消去

35、法 利用利用A+AB = A+B A+AB = A+B 消去多余的因子。消去多余的因子。 例：例：A+AB+DEF = A+B+DEFA+AB+DEF = A+B+DEF (d) 配項法 利用邏輯表達(dá)式乘以一個利用邏輯表達(dá)式乘以一個“1 1”和加上一個和加上一個“0 0”其邏其邏輯功能不變來進(jìn)行化簡，即利用輯功能不變來進(jìn)行化簡，即利用A+A = 1A+A = 1和和A A A = 0 A = 0。 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法 邏輯代數(shù)化簡邏輯代數(shù)化簡 在保證邏輯功能在保證邏輯功能( (生產(chǎn)工藝要求生產(chǎn)工藝要求) )不變的前提下，運用邏輯代

36、數(shù)的定不變的前提下，運用邏輯代數(shù)的定理和法則將原始表達(dá)式化簡，可得到簡化的電控線路圖。理和法則將原始表達(dá)式化簡，可得到簡化的電控線路圖。n化簡時經(jīng)常用到的常量和變量關(guān)系為：化簡時經(jīng)常用到的常量和變量關(guān)系為： A+0 = A A A+0 = A A0 = 0 A+1 = l0 = 0 A+1 = l A A1 = A A+ A = 1 A1 = A A+ A = 1 A A = 0 A = 0 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法繼電接觸器開關(guān)的邏輯函數(shù)繼電接觸器開關(guān)的邏輯函數(shù) 繼電接觸器開關(guān)的邏輯電路，是以檢測信號、主令信號、中間單元及繼電接觸器開

37、關(guān)的邏輯電路，是以檢測信號、主令信號、中間單元及輸出邏輯變量的反饋觸點作為輸入變量，以執(zhí)行元件作為輸出變量而構(gòu)輸出邏輯變量的反饋觸點作為輸入變量，以執(zhí)行元件作為輸出變量而構(gòu)成的電路。通過下圖啟、停自鎖電路說明組成繼電接觸器開關(guān)的邏輯函成的電路。通過下圖啟、停自鎖電路說明組成繼電接觸器開關(guān)的邏輯函數(shù)規(guī)律。數(shù)規(guī)律。 邏輯函數(shù)：F Fk k = SB1+SB2 = SB1+SB2K K一般形式：一般形式：F Fk k =X =X開開+ +X X關(guān)關(guān)K K 邏輯函數(shù)：邏輯函數(shù)：F Fk k = SB2 = SB2(SB1+K)(SB1+K)一般形式：一般形式：F Fk k = X = X關(guān)關(guān)( (X

38、X開開+ +K) K) 式中式中, ,X X開開代表開啟信號，代表開啟信號，X X關(guān)關(guān)代表關(guān)閉信號代表關(guān)閉信號KMGK(KM)fXX 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法n實際啟動、停止、自鎖線路，控制一個線圈通、斷電的條件往往不止實際啟動、停止、自鎖線路，控制一個線圈通、斷電的條件往往不止一個。對開啟信號，當(dāng)不只一個主令信號，還必須有其它條件才能開一個。對開啟信號，當(dāng)不只一個主令信號，還必須有其它條件才能開啟時，則開啟主令信號用啟時，則開啟主令信號用X X開主開主表示，其它條件稱為開啟約束信號，用表示，其它條件稱為開啟約束信號，用X X開約開約表

39、示。只有當(dāng)條件都具備時，開啟信號才能開啟，則表示。只有當(dāng)條件都具備時，開啟信號才能開啟，則X X開主開主與與X X開約開約是邏是邏輯與的關(guān)系，用輯與的關(guān)系，用X X開主開主X X開約開約去代替式中的去代替式中的X X開。開。n當(dāng)關(guān)斷信號不只一個主令信號，還必須有其它條件才能關(guān)斷時，則關(guān)當(dāng)關(guān)斷信號不只一個主令信號，還必須有其它條件才能關(guān)斷時，則關(guān)斷主令信號用斷主令信號用X X關(guān)主關(guān)主表示，其它條件稱關(guān)斷約束信號，用表示，其它條件稱關(guān)斷約束信號，用X X關(guān)約關(guān)約表示。只有表示。只有當(dāng)信號全為當(dāng)信號全為“0 0”時，信號才能關(guān)斷，則時，信號才能關(guān)斷，則X X關(guān)主關(guān)主與與X X關(guān)約關(guān)約是邏輯或的關(guān)系，

40、是邏輯或的關(guān)系，用用X X關(guān)主關(guān)主+ +X X關(guān)約關(guān)約代替式中的代替式中的X X關(guān)關(guān)。n啟動、停止、自鎖線路擴展公式：啟動、停止、自鎖線路擴展公式： F FK K = X = X開主開主X X開約開約+ (+ (X X關(guān)主關(guān)主+ +X X關(guān)約關(guān)約) )K K F FK K = (X = (X關(guān)主關(guān)主+ +X X關(guān)約關(guān)約)()(X X開主開主X X開約開約+ +K) K) 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法KM1FR1SB2(SB1KM1)KM2 邏輯表達(dá)式可以根據(jù)邏輯代數(shù)的進(jìn)行簡化，求出最簡式，得到最簡單的線路。一切控制線路都可以用邏輯式來表示K

41、MKA1KA3KA1KA2 KA1KA3 KA1(KA3KA3) KA1KA2 KA1KA1KA2 KA1KA2n（1 1）充分研究加工工藝過程，畫出工作循環(huán)圖或工作示意圖。充分研究加工工藝過程，畫出工作循環(huán)圖或工作示意圖。n（2 2）按工作循環(huán)圖作出執(zhí)行元件及檢測元件狀態(tài)表。按工作循環(huán)圖作出執(zhí)行元件及檢測元件狀態(tài)表。n（3 3）根據(jù)狀態(tài)表，設(shè)置中間繼電器，并寫出中間繼電器及執(zhí)行元件根據(jù)狀態(tài)表，設(shè)置中間繼電器，并寫出中間繼電器及執(zhí)行元件邏輯函數(shù)式。邏輯函數(shù)式。n（4 4）根據(jù)邏輯函數(shù)表達(dá)式建立電路結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)邏輯函數(shù)表達(dá)式建立電路結(jié)構(gòu)圖。n（5 5）進(jìn)一步完善電路，增加必要的聯(lián)鎖、保護(hù)等輔助環(huán)

42、節(jié)，檢查電進(jìn)一步完善電路，增加必要的聯(lián)鎖、保護(hù)等輔助環(huán)節(jié)，檢查電路是否符合原控制要求，有無寄生回路，是否存在不合理設(shè)計。路是否符合原控制要求，有無寄生回路，是否存在不合理設(shè)計。邏輯代數(shù)設(shè)計方法的一般步驟 邏輯代數(shù)設(shè)計法可以使電路簡化，充分利用電氣元件來得到較為合理的線路。對復(fù)雜電路的設(shè)計。特別是生產(chǎn)自動線、組合機床等控制電路的設(shè)計，采用邏輯代數(shù)設(shè)計法比分析設(shè)計法更為合理方便。 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法1. 組合邏輯電路的設(shè)計實例：沖床的控制邏輯電路設(shè)計 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法(

43、1) 沖床的控制要求 為了保護(hù)沖床操作者的人身安全，采用在兩地有兩個人同時控制才能啟動沖床的方案，如圖6-9所示。線路中使用3個按鈕，分別為SB1、SB2、SB3，控制沖床電機的接觸器線圈為KM，同時按下SB1、SB2 或同時按下SB2、SB3 時，KM 接通，其余情況下KM均不通電。1. 組合邏輯電路的設(shè)計實例：沖床的控制邏輯電路設(shè)計 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法(2)組合邏輯電路的設(shè)計步驟 根據(jù)功能與要求列出元件狀態(tài)表SB1SB2SB3f（KM）000010000100001011010111101011101. 組合邏輯電路的設(shè)計實例

44、：沖床的控制邏輯電路設(shè)計 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法(2)組合邏輯電路的設(shè)計步驟 列出邏輯變量和輸出變量的邏輯代數(shù)式并化簡31311223213(KM)SBSB SBSBSB SBSB (SB SBSBSB )f 根據(jù)邏輯代數(shù)式繪制控制電路。 檢查、完善所設(shè)計的線路。主要檢查是否存在寄生電路及觸頭競爭，然后繪制主電路并加入必要的保護(hù)環(huán)節(jié)。2. 組合邏輯電路的化簡 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法()()()f KMABBCABBCACABC()()f KMABCABCB ACAC3. 時序邏輯電路的設(shè)計實例：三臺水泵供水控制 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法（1）控制要求：見教材 （2）具體設(shè)計步驟1）按設(shè)計工藝要求分析的工藝過程做出工作循環(huán)圖3. 時序邏輯電路的設(shè)計實例：三臺水泵供水控制 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯設(shè)計法2）根據(jù)工作循環(huán)圖畫出元件的狀態(tài)波形圖3. 時序邏輯電路的設(shè)計實例：三臺水泵供水控制 6.5 6.5 電氣控制線路的設(shè)計方法電氣控制線路的設(shè)計方法6.5.2 邏輯