電氣控制電路設計實例

3.3電氣原理圖的設計方法及設計實例3.3.1分析設計法

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，利用各種典型的電路環(huán)節(jié)，直接設計控制電路。這種設計方法比較簡單，但要求設計人員必須熟悉大量的控制電路，掌握多種典型電路的設計資料，同時具有豐富的設計經(jīng)驗，在設計過程中往往還要經(jīng)過多次反復地修改、試驗，才能使電路符合設計的要求。即使這樣，設計出來的電路可能不是最簡，所用的電器及觸頭不一定最少，所得出的方案不一定是最佳方案。此方法無固定的設計程序，設計方法簡單，容易為初學者掌握。當經(jīng)驗不足時或考慮不周時會影響電路工作的可靠性。分析設計法，由于是靠經(jīng)驗進行設計的，因而靈活性很大，初步設計出來的電路可能是幾個，這時要加以比較分析，甚至要通過實驗加以驗證，才能確定比較合理的設計方案。這種設計方法沒有固定模式，通常先用一些典型電路環(huán)節(jié)拼湊起來實現(xiàn)某些基本要求，而后根據(jù)生產(chǎn)工藝要求逐步完善其功能，并加以適當?shù)穆?lián)鎖與保護環(huán)節(jié)。前面已給出了基本的電氣控制電路，討論了基本的電氣控制方法，分析了常用的典型控制電路。在此基礎上，通過下面一個實際例子來說明電氣控制電路的一般設計方法。以龍門刨床（或立車）橫梁升降自動控制電路設計，說明分析設計法的設計過程。這種機構(gòu)無論在機械傳動或電力傳動控制的設計中都有普遍意義，在立式車床、搖臂鉆床等設備中均采用類似的結(jié)構(gòu)和控制方法。（1）橫梁機構(gòu)對電氣控制系統(tǒng)提出的要求：橫梁升降M1，點動控制；橫梁夾緊與放松M2；橫梁夾緊與橫梁移動之間必須有一定的操作程序：按上升（下降）移動按鈕→自動放松→橫梁上升（下降）→到位后→松開按鈕→橫梁自動夾緊；橫梁升降具有上下行程的限位保護；橫梁夾緊與橫梁移動之間及正反向運動之間具有必要的聯(lián)鎖。

（2）控制電路設計

①設計主電路M1—橫梁移動電機，KMl，KM2控制正反轉(zhuǎn)M2—橫梁夾緊電機，KM3，KM4控制正反轉(zhuǎn)②設計基本控制電路

4個接觸器—4個線圈2只點動按鈕，觸頭不夠—KA1和KA2進行控制。根據(jù)生產(chǎn)對控制系統(tǒng)所要求的操作程序可以設計出圖3-11所示的草圖。但它還不能實現(xiàn)在橫梁放松后才能自動升降，也不能在橫梁夾緊后使夾緊電機自動停止，需要恰當?shù)剡x擇控制過程中的變化參量來實現(xiàn)上述自動控制要求。

③選擇控制參量、確定控制原則反映橫梁放松的參量，可以有行程參量和時間參量。由于行程參量更加直接反映放松程度，因此采用行程開關進行控制。SQ1↓—橫梁已經(jīng)放松KI↓—橫梁已經(jīng)夾緊，選用電流參量④設計聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)互鎖—KA1、KA2，M1正反轉(zhuǎn)；—KM3、KM4，M1正反轉(zhuǎn)順序—SQ1，實現(xiàn)橫梁松開與移動的聯(lián)鎖保護。限位保護—SQ2、SQ3分別實現(xiàn)上、下限位保護短路保護—FU⑤電路的完善和校核控制電路初步設計完畢后，可能還有不合理的地方，應仔細校核。例如，進一步簡化以節(jié)省觸頭數(shù)，節(jié)省電器間連接線等，特別應該對照生產(chǎn)要求再次分析設計電路是否逐條予以實現(xiàn)，電路在誤操作時是否會產(chǎn)生事故。上述電路中，如果按下SBl或SB2的時間很短，橫梁放松還未到位就已松開按下的按鈕，致使橫梁既不能繼續(xù)放松又不能進行夾緊，容易出現(xiàn)事故。改進的方法是將KM4的輔助觸頭并聯(lián)在KA1，KA2兩端，使橫梁一旦放松，就必然連續(xù)工作至放松到位，然后可靠地進入夾緊階段。KM43.3.2邏輯設計法

邏輯設計法，是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，利用邏輯代數(shù)來分析、設計電路的。將執(zhí)行元件需要的工作信號以及主令電器的接通與斷開狀態(tài)看成邏輯變量，并根據(jù)控制要求將它們之間的關系用邏輯函數(shù)關系式表達，再運用邏輯函數(shù)基本公式和運算規(guī)律進行簡化，成為最簡“與、或”關系式，用這種方法設計的電路比較合理，特別適合完成較復雜的生產(chǎn)工藝所要求的控制電路。但是相對而言邏輯設計法難度較大，不易掌握。邏輯輯電電路路有有兩兩種種基基本本類類型型，，對對應應其其設設計計方方法法也也各各不不相相同同。。一一種種是是執(zhí)執(zhí)行行元元件件的的輸輸出出狀狀態(tài)態(tài)，，只只與與同同一一時時刻刻控控制制元元件件的的狀狀態(tài)態(tài)相相關關。。即即輸輸出出量量對對輸輸入入量量無無影影響響，，稱稱為為組組合合邏邏輯輯電電路路，，其其設設計計方方法法比比較較簡簡單單，，可可以以作作為為經(jīng)經(jīng)驗驗設設計計法法的的輔輔助助和和補補充充，，用用于于簡簡單單控控制制電電路路的的設設計計，，或或?qū)δ衬承┬┚志植坎侩婋娐仿愤M進行行簡簡化化，，進進一一步步節(jié)節(jié)省省并并合合理理使使用用電電器器元元件件與與觸觸頭頭。。其其設設計計步步驟驟為為：：①列列出出控控制制元元件件與與執(zhí)執(zhí)行行元元件件的的動動作作狀狀態(tài)態(tài)表表；；②根根據(jù)據(jù)狀狀態(tài)態(tài)表表寫寫出出的的邏邏輯輯代代數(shù)數(shù)式式；；③利利用用邏邏輯輯代代數(shù)數(shù)基基本本公公式式化化簡簡至至最最簡簡““與與或或””式式；；④根根據(jù)據(jù)簡簡化化了了的的邏邏輯輯式式繪繪制制控控制制電電路路。。另一一類類邏邏輯輯電電路路被被稱稱為為時時序序邏邏輯輯電電路路，，即即輸輸出出量量通通過過反反饋饋作作用用，，對對輸輸入入狀狀態(tài)態(tài)產(chǎn)產(chǎn)生生影影響響。。這這種種邏邏輯輯電電路路設設計計要要設設置置中中間間記記憶憶元元件件（（如如中中間間繼繼電電器器等等）），，記記憶憶輸輸入入信信號號的的變變化化，，以以達達到到各各程程序序兩兩兩兩區(qū)區(qū)分分的的目目的的。。其其設設計計過過程程比比較較復復雜雜，，基基本本步步驟驟如如下下：：①根根據(jù)據(jù)拖拖動動要要求求，，先先設設計計主主電電路路，，明明確確各各電電動動機機及及執(zhí)執(zhí)行行元元件件的的控控制制要要求求，，并并選選擇擇產(chǎn)產(chǎn)生生控控制制信信號號（（包包括括主主令令信信號號與與檢檢測測信信號號））的的主主令令元元件件（（如如按按鈕鈕、、控控制制開開關關、、主主令令控控制制器器等等））和和檢檢測測元元件件（（如如行行程程開開關關、、壓壓力力繼繼電電器器、、速速度度繼繼電電器器、、過過電電流流繼繼電電器器等等））。。②根根據(jù)據(jù)工工藝藝要要求求作作出出工工作作循循環(huán)環(huán)圖圖，，并并列列出出主主令令元元件件、、檢檢測測元元件件以以及及執(zhí)執(zhí)行行元元件件的的狀狀態(tài)態(tài)表表，，寫寫出出各各狀狀態(tài)態(tài)特特征征碼碼（（一一個個以以二二進進制制數(shù)數(shù)表表示示一一組組狀狀態(tài)態(tài)的的代代碼碼））。。③為為區(qū)區(qū)分分所所有有狀狀態(tài)態(tài)（（重重復復特特征征碼碼））而而增增設設必必要要的的中中間間記記憶憶元元件件（（中中間間繼繼電電器器））。。④根根據(jù)據(jù)已已區(qū)區(qū)分分的的各各種種狀狀態(tài)態(tài)的的特特征征碼碼，，寫寫出出各各執(zhí)執(zhí)行行元元件件（（輸輸出出））與與中中間間繼繼電電器器、、主主令令元元件件及及檢檢測測元元件件（（邏邏輯輯變變量量））間間的的邏邏輯輯關關系系式式。。⑤化化簡簡邏邏輯輯式式，，據(jù)據(jù)此此繪繪出出相相應應控控制制電電路路。。⑥檢檢查查并并完完善善設設計計電電路路。。由于于這這種種方方法法設設計計難難度度較較大大，，整整個個設設計計過過程程較較