第二章26-27-電氣控制線路的設(shè)計(40學(xué)時)s7-2001

2.6電氣控制線路的設(shè)計2.6.12.6.2電氣控制線路的一般設(shè)計法電氣控制線路的邏輯設(shè)計法（補充）作者賀娟2.6.1電氣控制線路的一般設(shè)計法、電氣設(shè)計中應(yīng)注意的問題采用一般設(shè)計法（經(jīng)驗設(shè)計法）設(shè)計線路時，需注意以下幾個問題：(1)盡量減少控制電源種類及控制電源的用量。(2)盡量減少電器元件的品種、規(guī)格與數(shù)量，同一用途的器件盡可能選用相同品牌、型號的產(chǎn)品。(3)在控制線路正常工作時，除必須通電的電器外，盡可能減少通電電器的數(shù)量，以利于節(jié)能，延長電器元件壽命以及減少故障。作者賀娟(3)在控制線路正常工作時，除必須通電的電器外，盡可能減少通電電器的數(shù)量，以利于節(jié)能，延長電器元件壽命以及減少故障。作者賀娟(4)合理使用電器觸點。在復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)中，各類接觸器、繼電器數(shù)量較多，使用的觸點也多，在設(shè)計中應(yīng)注意：1)盡可能減少觸點使用數(shù)量，以簡化線路KM1KM1KM1KM1KM2KM2KM1KM2KM2SB2SB1SB1SB4SB3SB2SB4SB3圖2-22作者賀娟2)使用的觸點容量應(yīng)滿足控制要求，避免因使用不當(dāng)而出現(xiàn)觸點磨損、黏滯和釋放不了等故障，以保證系統(tǒng)工作壽命和可靠性。3)合理安排電器元件及觸點的位置：圖2-23作者賀娟4)盡量縮短連接導(dǎo)線的數(shù)量和長度。設(shè)計控制線路時，應(yīng)考慮各個元件之間的實際接線。特別要注意控制柜、操作臺和按鈕、限位開關(guān)等元件之間的連接線。圖2-24作者賀娟(5)正確連接電器的線圈。圖2-25作者賀娟(6)在控制線路中應(yīng)避免出現(xiàn)寄生電路（在電氣控制線路的動作過程中，意外接通的電路叫寄生電路）。熱繼電器FR起不了保護作用。圖2-26作者賀娟(7)避免發(fā)生觸點“競爭”與“冒險”現(xiàn)象。(8)電氣聯(lián)鎖與機械聯(lián)鎖共用。(9)所設(shè)計的控制線路應(yīng)具有完善的保護環(huán)節(jié)。(10)線路設(shè)計要考慮操作、使用、調(diào)試與維修的方便?！案偁帯庇|點爭先吸合，發(fā)生振蕩。“冒險”觸點爭先釋放?！案偁帯迸c“冒險”現(xiàn)象都將造成控制回路不能按要求動作，引起控制失靈。圖2-27作者賀娟二、電氣控制線路一般設(shè)計法的步驟采用經(jīng)驗設(shè)計法設(shè)計控制線路，通常分以下幾步：主電路設(shè)計主要考慮電動機的起動、點動、正反轉(zhuǎn)、制動和調(diào)速?？刂齐娐吩O(shè)計

對于某些控制要求，用一些成熟的典型控制環(huán)節(jié)來實現(xiàn)。連接各單元環(huán)節(jié)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求逐步完善線路的控制功能，并適當(dāng)配置連鎖和保護等環(huán)節(jié)，成為滿足控制要求的完整線路。作者賀娟三、設(shè)計舉例[例2-1]圖3-7所示為切削加工時刀架的自動循環(huán)工作過程示意圖。其控制要求如下：(1)啟動后，刀架由位置1移動到位置2；(2)然后再由位置2退回到位置1處，停車。試用電氣控制線路一般設(shè)計法，設(shè)計刀架自動循環(huán)控制線路。自動往返控制圖2-28作者賀娟1、電動機要實現(xiàn)左右運動——可逆（正反轉(zhuǎn)）控制；分析過程：2、用按鈕啟動后正轉(zhuǎn)，到2停止并開始反轉(zhuǎn)，然后到1自動停止；3、在位置1和2處都要停止，分別設(shè)置行程開關(guān)SQ1和SQ2。SQ1SQ2圖2-28作者賀娟主電路設(shè)計：首先需要一個總開關(guān)，可用三相刀開關(guān)QS實現(xiàn)；需要兩個接觸器KM1和KM2分別實現(xiàn)其正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；另外還要考慮電動機的短路、過載保護，需要FU和FR。作者賀娟典型的正反轉(zhuǎn)控制電路控制電路設(shè)計：在典型的正反轉(zhuǎn)控制電路上修改：正轉(zhuǎn)支路里以按鈕SB2作KM1的啟動開關(guān)，以SQ2的常閉觸點作KM1的停止開關(guān)；反轉(zhuǎn)支路里以SQ2的常開觸點作KM2的啟動開關(guān)，以SQ1的常閉觸點作KM2的停止開關(guān)。SQ2SQ2SQ1向左運動(正轉(zhuǎn))向右運動（反轉(zhuǎn)）作者賀娟控制電路設(shè)計：SQ2SQ1SQ2圖2-29作者賀娟[例2-2]圖3-9所示小車可做左、右自動往復(fù)運行。具體控制要求如下：(1)按下啟動按鈕SB2，小車首先向右運動；(2)小車的撞塊碰到SQ1時停車，并開始延時5s；(3)延時時間到，小車自動改變運行方向，改向左運行；(4)小車的撞塊碰到SQ2時停車，并開始延時5s；(5)延時時間到，小車再次自動改變運行方向，改向右運行；(6)依此自動往復(fù)運行，直至按下停止按鈕SBl，小車停止。SQ1SQ2自動延時往返控制圖2-30作者賀娟分析過程：(1)電動機要實現(xiàn)左右運動——正反轉(zhuǎn)控制；(2)在左右兩個位置要停止，用行程開關(guān)SQ1和SQ2實現(xiàn);(3)在左右兩個位置都要延時啟動，需要引入時間作為控制參量。選用時間繼電器KT1和KT2作為提供時間參量的器件。SQ1SQ2作者賀娟主電路設(shè)計：與例3-1的主電路圖一樣。作者賀娟控制電路設(shè)計：在例3-1的基礎(chǔ)上修改：正轉(zhuǎn)（右）過程中，碰到SQ1——KM1失電且KT1得電；延時時間到，KT1的常開觸點閉合——KM2得電；反轉(zhuǎn)（左）過程中，碰到SQ2——KM2失電且KT2得電；延時時間到，KT2的常開觸點閉合——KM1得電；SQ1KT1SQ2SQ2SQ1作者賀娟控制電路設(shè)計：SQ1SQ2此電路存在的問題：當(dāng)小車正好位于SQ1或SQ2處時，按下停止按鈕并松開會怎樣？——由于時間繼電器的作用，小車將延時后運行。向右向左圖2-31作者賀娟改進電路設(shè)計：改進的方法：按下停止按鈕的時候，就令時間繼電器斷電SQ1SQ2KA此電路存在的問題：1、小車停止后，再啟動，無法實現(xiàn)延時往返?！ㄟ^中間繼電器實現(xiàn)。向右向左2、當(dāng)小車正好停止于SQ1處時，如何啟動？圖2-32作者賀娟【例2-3】龍門刨床橫梁夾緊機構(gòu)控制線路作者賀娟【例2-3】龍門刨床橫梁夾緊機構(gòu)控制線路工作過程：(1)橫梁上、下移動的操作為點動操作；(2)按下橫梁上移／下移按鈕后，首先夾緊機構(gòu)自動放松；(3)行程開關(guān)SQ動作，表示松到位，夾緊電動機停止運轉(zhuǎn)，橫梁做上移／下移；(4)移動到位后，松開按鈕，橫梁停止移動；(5)夾緊電動機啟動，夾緊機構(gòu)自動夾緊；(6)夾緊到位后，夾緊電動機停止運轉(zhuǎn)。SQ圖2-33作者賀娟（1）自動循環(huán)控制，按下啟動按鈕，自動完成一系列的運動部件的動作狀態(tài)的切換，待循環(huán)結(jié)束后，自動停止運行。（2）夾緊電動機放松到位信號，由行程開關(guān)SQ提供；檢測夾緊電動機是否夾緊到位，可以檢測反應(yīng)夾緊程度的電流值，來作為控制參量。（3）對橫梁上移、下移的操作是采用點動方式，若控制中用到上、下移動的操作信號參與控制，需引入兩個中間繼電器KAl、KA2分別作為上移和下移的狀態(tài)繼電器。分析過程：SQ圖2-33作者賀娟（4）移動操作按鈕實際啟動的是夾緊電動機的放松運行；橫梁移動的拖動電動機是由檢測放松是否到位的行程開關(guān)啟動的；而移動操作結(jié)束，即移動狀態(tài)繼電器KA1或KA2失電時，啟動夾緊電動機的夾緊運行。（5）過電流繼電器KI用來檢測夾緊程度，KI動作時，夾緊電動機停止運行。分析過程：SQ圖2-33作者賀娟圖2-34龍門刨床橫梁夾緊機構(gòu)控制線路圖主電路：控制線路：放松夾緊下移上移橫梁移動電動機夾緊電動機放松夾緊下移上移SQ動作表示夾緊動作表示放松點動下移點動上移作者賀娟圖2-34龍門刨床橫梁夾緊機構(gòu)控制線路圖主電路：設(shè)限位開關(guān)的控制線路：放松夾緊下移上移橫梁移動電動機夾緊電動機放松夾緊下移上移SQ1SQ2SQ3圖2-35作者賀娟【例3-4】加熱爐自動上料機構(gòu)控制線路加熱爐自動上料機構(gòu)示意圖1-推料桿；2-工件；3-爐門；加熱爐工作過程按下啟動按鈕SB2→M1正轉(zhuǎn)，爐門開啟→SQ4壓下→M1停止→M2正轉(zhuǎn)，推料桿前移→SQ2壓下，上料結(jié)束→M2反轉(zhuǎn)，推料桿后退→SQ1壓下→M2停止→M1反轉(zhuǎn)，爐門關(guān)閉→壓下SQ3→M1停止。（1）自動循環(huán)控制，按下啟動按鈕，自動完成一系列的運動部件的動作狀態(tài)的切換，待循環(huán)結(jié)束后，自動停止運行。（2）啟動按鈕只啟動M1電動機的正轉(zhuǎn)，電動機M2的正、反轉(zhuǎn)和M1的反轉(zhuǎn)都是由行程開關(guān)自動啟停。（3）啟動之前，各運動部件處于原位，行程開關(guān)SQ1、SQ3都處于被壓下的狀態(tài)，因此啟動的條件除啟動按鈕外，還有行程開關(guān)SQ1、SQ3的狀態(tài)需為動作狀態(tài)。分析過程：作者賀娟加熱爐自動上料機構(gòu)電氣控制線路圖控制線路：SB1為停止按鈕SB2為啟動按鈕SQ1～SQ4行程開關(guān)KM1、KM2分別為控制電動機M1正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的接觸器，KM3、KM4分別為控制電動機M2正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的接觸器。M1上移M1下移M2前進M2后退作者賀娟1-立柱2-滑座3-砂輪箱（磨頭）4-電磁吸盤5-工作臺6-床身。1.主要結(jié)構(gòu)2.運動形式

主運動：砂輪的旋轉(zhuǎn)運動—由砂輪電機M2驅(qū)動;

工作臺往復(fù)運動：液壓泵電機M1驅(qū)動，可平滑調(diào)速。

垂直進給運動：砂輪箱在立柱上垂直運動—砂輪升降電機M4驅(qū)動;3.冷卻形式:冷卻泵M3供給冷卻液一、主要機構(gòu)及運動形式【例2-5】磨床電氣控制系統(tǒng)2.7常見機床電氣控制線路的分析作者賀娟1）砂輪電機、液壓泵電動機和冷卻泵電動機均為單向運行;2）砂輪升降控制電動機要求有正、反轉(zhuǎn)控制；3）冷卻泵電動機要求在砂輪電動機啟動之后才能運行；4）保護環(huán)節(jié)：短路、過載、零壓和電磁吸盤欠壓保護；二、控制要求1-立柱2-滑座3-砂輪箱（磨頭）4-電磁吸盤5-工作臺6-床身。5）電磁吸盤應(yīng)有去磁控制；6）必要的指示信號及照明燈。作者賀娟1.主電路:主電路中共有4臺電動機，M1是液壓泵電動機，實現(xiàn)工作臺的往復(fù)運動；M2是砂輪電動機，帶動砂輪轉(zhuǎn)動來完成磨削加工工件；M3是冷卻泵電動機。它們只要求單向旋轉(zhuǎn)，分別用接觸器KMl、KM2控制。冷卻泵電機M3只有在砂輪電機M2運轉(zhuǎn)后才能運轉(zhuǎn)。M4是砂輪升降電動機，用于磨削過程中調(diào)整砂輪與工件之間的位置。M1、M2、M3是長期工作的，所以都裝有過載保護。M4為短期工作，不設(shè)過載保護。四臺電動機共用一組熔斷器FU1作短路保護。三、電氣控制線路設(shè)計主電路作者賀娟2．控制電路

(1)液壓泵電動機M1的控制

合上總開關(guān)QS1后→整流變壓器TC→橋式整流器VC得到直流電壓→使電壓繼電器KV得電動作→其動合觸點閉合→為起動電機做準備。起動:按下按鈕SB2，接觸器KM1通電吸合并自鎖，液壓泵電動機M1起動運轉(zhuǎn)，H12燈亮。

停止:按下按鈕SB1，接觸器KM1線圈斷電釋放，電動機M1斷電停轉(zhuǎn)?？刂齐娐纷髡哔R娟(2)砂輪電動機M2及冷卻泵電動機M3的控制(聯(lián)動控制)起動:按下按鈕SB4，接觸器KM2線圈得電動作，砂輪電動機M2起動運轉(zhuǎn)。冷卻泵電動機M3通過接插器XS1與M2聯(lián)動控制，可使M3與M2同時起動運轉(zhuǎn)。停止:按下按鈕SB3時接觸器KM2線圈斷電釋放，M2與M3同時斷電停轉(zhuǎn)?？刂齐娐纷髡哔R娟3)砂輪升降電動機M4的控制(點動控制)

按鈕SB5點動控制砂輪上升。按鈕SB6點動控制砂輪下降。上升和下降需要聯(lián)鎖控制（電氣互鎖）.控制電路作者賀娟3.電磁吸盤的控制電路整流裝置由變壓器TC和單相橋式全波整流器VC組成，提供110V直流電壓?？刂蒲b置由按鈕SB7、SB8、SB9和接觸器KM5、KM6等組成。

充磁過程如下：按下SB8→KM5線圈得電→其主觸點閉合→電磁吸盤YH線圈得電→工作臺充磁吸住工件。

磨削加工完畢，在取下加工好的工件時，先按SB7切斷電磁吸盤的直流電源，由于吸盤和工件都會有剩磁，所以需對吸盤和工件進行去磁?？刂齐娐房刂齐娐纷髡哔R娟

去磁過程如下：按下SB9→KM6線圈得電吸合→KM6的兩副主觸點閉合，電磁吸盤通入反向直流電流，使工作臺和工件去磁。為防止去磁時間過長而使工作臺反向磁化，接觸器KM6采用點動控制。保護裝置由放電電阻R和電容C以及欠電壓繼電器KV組成?？刂齐娐房刂齐娐稶<作者賀娟4.照明與信號燈電路照明--36V，信號燈EL--6V

HL1亮，電源正常；不亮則表示電源有故障。HL2亮，液壓泵電動機M1運轉(zhuǎn)，工作臺正在往復(fù)運動；不亮則M1停轉(zhuǎn)。HL3亮，冷卻泵電動機M3及砂輪電動機M2運轉(zhuǎn)；不亮則表示M3停轉(zhuǎn)。HL4亮，砂輪升降電動機M4工作；不亮則表示M4停轉(zhuǎn)。HL5或HL6亮，電磁吸盤YH工作；不亮則表示電磁吸盤未工作。照明與信號燈電路作者賀娟【例2-5】臥式車床電氣控制系統(tǒng)臥式車床是一種應(yīng)用很廣泛的金屬切削加工機床,主要用來加工各種回轉(zhuǎn)表面、螺紋和端面,并可通過尾架進行鉆孔、鉸孔和挑螺紋等切削加工。下面以C650型臥式車床為例,介紹其電氣控制系統(tǒng)。臥式車床有兩種主要運動：主軸的旋轉(zhuǎn)運動，稱為主運動；溜板帶動刀架的直線運動，稱為進給運動?！芍麟妱訖CM1驅(qū)動一、主要機構(gòu)及運動形式作者賀娟由于加工大型的工件時，其轉(zhuǎn)動慣量也比較大，因此需要設(shè)置停車制動控制環(huán)節(jié)，一般采用電氣制動方法。為了滿足加工螺紋等工件，主軸需要具有正、反轉(zhuǎn)的運行方式。另外，在加工過程中，還需要刀架能夠快速移動以及提供切削液。作者賀娟二、控制要求1、主電動機M1完成主軸運動和溜板箱進給運動的驅(qū)動；M1采用直接啟動的方式啟動，可正、反向運動，并可以進行正、反兩個方向的電氣制動控制；為加工調(diào)整，還需具有點動控制功能。2、電動機M2驅(qū)動冷卻泵，在加工過程中提供切削液；M2采用直接啟動和制動方式，且僅有連續(xù)運行方式。3、主軸電動機和冷卻泵電動機要求設(shè)有必要的短路保護和過載保護。4、快速移動電動機M3拖動刀架快速移動，可隨時手動控制啟停。5、具有安全的局部照明裝置。作者賀娟三、電氣控制線路設(shè)計1、主電路：3臺電動機M1、M2、M3Qs為電源總開關(guān)，熔斷器FU7為整個線路的短路保護，熱繼電器KRl、KR2分別作M1、M2的過載保護。主電動機M1的正反轉(zhuǎn)分別由接觸器KMl、KM2控制，KM3控制M1的全壓和降壓運行的狀態(tài)。電流表PA在電動機M1主電路中起繞組電流監(jiān)視作用。KS是和M1主軸同轉(zhuǎn)安裝的速度繼電器檢測元件，實現(xiàn)制動控制。PA作者賀娟三、電氣控制線路設(shè)計1、主電路：3臺電動機M1、M2、M3

Qs為電源總開關(guān)，熔斷器FU7為整個線路的短路保護，熱繼電器KRl、KR2分別作M1、M2的過載保護。

主電動機M1的正反轉(zhuǎn)分別由接觸器KMl、KM2控制，KM3控制M1的全壓和降壓運行的狀態(tài)。

電流表PA在電動機Ml主電路中起繞組電流監(jiān)視作用。

KS是和M1主軸同轉(zhuǎn)安裝的速度繼電器檢測元件，實現(xiàn)制動控制。PA作者賀娟

M2是冷卻泵電動機，F(xiàn)U4熔斷器起短路保護作用。通過KM4主觸點的閉合和斷開，控制冷卻泵電動機M2的供液和不供液。

快移電動機M3電路中FU5熔斷器起短路保護作用。KM5主觸點閉合時，快移電動機M3啟動，而KM5主觸點斷開，快移電動機M3停止。主電路通過TC變壓器與控制線路和照明燈線路建立電聯(lián)系。TC變壓器一次側(cè)接入電壓為380V，二次側(cè)有36、110V兩種供電電源，其中36V給照明燈線路供電，而110V給車床控制線路供電。PA作者賀娟2、控制電路①點動控制③反轉(zhuǎn)控制②正轉(zhuǎn)控制1）主電動機控制作者賀娟2）冷卻泵電動機控制3）快移電動機控制作者賀娟2、控制電路4）照明電路作者賀娟思考沖壓等機械設(shè)備中經(jīng)常用雙手啟動來保護操作者，雙手啟動原理如下：兩個按鈕必須在相距1秒內(nèi)同時按下，機器才啟動。若兩個按鈕為SB1、SB2，機器運行用KM控制，試設(shè)計控制電路。作者賀娟繼電器控制線路實際上是按一定邏輯關(guān)系組合的線路，或稱開關(guān)線路。因此，可以用邏輯代數(shù)方法分析和設(shè)計這類控制線路。

采用邏輯設(shè)計法能獲得理想、經(jīng)濟的方案，所用元件數(shù)量少，各元件能充分發(fā)揮作用，當(dāng)給定條件變化時，能指出電路相應(yīng)變化的內(nèi)在規(guī)律，在設(shè)計復(fù)雜控制線路時，更能顯示出它的優(yōu)點。

2.6.2電氣控制線路的邏輯設(shè)計法（補充）作者賀娟、邏輯設(shè)計方法概述1）按鈕、行程開關(guān)、接觸器、中間繼電器等電器的常開觸點用SB、SQ、KM、KA…表示；這些電器的常閉觸點用表示。（一）邏輯代數(shù)與電氣控制線路的對應(yīng)關(guān)系作如下規(guī)定：注意：以上是用邏輯代數(shù)描述觸點采用的標識，但在電路圖中所有常開、常閉觸點和線圈的文字符號都用SB、SQ、KM、KA…表示接觸器、中間繼電器等電器的線圈也用SB、SQ、KM、KA…表示；作者賀娟繼電器線圈處于得電狀態(tài)繼電器常開觸點閉合繼電器常閉觸點斷開繼電器常閉觸點閉合繼電器線圈處于失電狀態(tài)繼電器常開觸點斷開2）電路中各元件的原始狀態(tài)（如繼電器線圈失電，行程開關(guān)未受壓）為“0”狀態(tài)；元件的受激狀態(tài)（如繼電器線圈得電，行程開關(guān)受壓）為“1”狀態(tài)。3）觸點的閉合為“1”狀態(tài)，斷開為“0”狀態(tài)。以繼電器KA為例：作者賀娟1、三種基本邏輯運算所描述的電氣控制線路在邏輯代數(shù)中，常用大寫字母A、B、C等表示邏輯變量，邏輯變量只有0、1兩種取值?；具壿嬯P(guān)系有三種：邏輯與、邏輯或、邏輯非。（1）“與”運算（串聯(lián)電路）公式為:K=A·B=AB與串聯(lián)電路對應(yīng)。命題：如果觸點A和觸點B閉合，那么繼電器線圈K得電。KBA圖3-19邏輯與電路作者賀娟（2）“或”運算（并聯(lián)電路）公式為:K=A+B，與并聯(lián)電路對應(yīng)命題：如果觸點A或B閉合，那么繼電器線圈K得電。KAB圖3-20邏輯或電路作者賀娟（3）“非”運算KB命題：若觸點斷開/閉合，那么觸點閉合/斷開、則繼電器線圈K得電/失電。公式為:，與“非”電路對應(yīng)KABA圖3-21邏輯非電路作者賀娟補充：邏輯代數(shù)的基本定律和應(yīng)用1、邏輯代數(shù)的基本定律作者賀娟補充：邏輯代數(shù)的基本定律和應(yīng)用2、邏輯真值表（動作狀態(tài)表）與邏輯關(guān)系式的對應(yīng)關(guān)系對應(yīng)對應(yīng)邏輯關(guān)系式:邏輯關(guān)系式:常開觸點常閉觸點作者賀娟3、邏輯代數(shù)的應(yīng)用舉例利用邏輯代數(shù)的基本關(guān)系和基本性質(zhì)可以幫助我們分析電路、設(shè)計電路，以及在設(shè)計電路中簡化電路。ABKBBBAa）化簡前CCCCa）圖：化簡前的邏輯表達式：圖b）：a）圖化簡后的電路圖，邏輯表達式：KAb）化簡后補充：邏輯代數(shù)的基本定律和應(yīng)用作者賀娟2、邏輯代數(shù)公理、定理與電氣控制線路的關(guān)系例3-8設(shè)計與A+AB=A對應(yīng)的控制線路式中包括“與”電路和“或”電路，由于A是觸點不是線圈，因此用線圈K做等式的轉(zhuǎn)換中介，即先令K=A+AB，再令K=A因此控制線路如下：作者賀娟例3-10已知某電氣控制線路的邏輯函數(shù)關(guān)系式如下：分析：兩個等式對應(yīng)兩個線圈電路KA2畫出與此邏輯關(guān)系式相對應(yīng)的