《電氣控制及可編程控制器應(yīng)用》課件第2章 電氣制圖和電氣控制線路

第2章電氣制圖和電氣控制線路2.1電氣圖的類型及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)2.1.1電氣圖的一般特點(diǎn)2.1.2電氣圖中的圖形符號(hào)和文字符號(hào)2.1.3常用電氣圖的繪制原則2.2基本電氣控制線路2.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)2.2.2三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)2.2.3三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)2.2.4三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)2.2.5三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2.3電氣控制線路的分析與設(shè)計(jì)方法2.4典型設(shè)備的電氣控制線路分析2.1電氣圖的類型及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

電氣控制線路是由許多控制電器按一定要求連接而成的。為了表達(dá)生產(chǎn)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理等設(shè)計(jì)意圖，同時(shí)也為了便于控制電器的安裝、接線、運(yùn)行、維護(hù)，將電氣控制系統(tǒng)中各控制電器的連接用一定的圖形符號(hào)表示出來，這種圖就是電氣工程圖。常用的有三種：電路圖布置圖接線圖電氣圖的一般特點(diǎn)：1.主要表達(dá)方式:簡(jiǎn)圖(用圖形符號(hào)表示,與外形結(jié)構(gòu)無關(guān))2.主要表達(dá)內(nèi)容:電氣元件和連接線連接線：?jiǎn)尉€法和多線法元件:集中表示法、半集中表示法、分開表示法3.主要組成部分：圖形符號(hào)和文字符號(hào)電氣制圖相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T6988-2008《電氣技術(shù)用文件的編制》（原《電氣制圖》

）GB/T4728-2008《電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)》（原《電氣圖用圖形符號(hào)》

）GB/T5465-2009《電氣設(shè)備用圖形符號(hào)》GB/T5094-2005《工業(yè)系統(tǒng)、裝置與設(shè)備以及工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原則與參照代號(hào)》GB7159-87《電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制定通則》GB/T4025-2003《指示器和操作器的編碼規(guī)則》

（原《指示燈和按鈕的顏色》

）

電氣標(biāo)準(zhǔn)是從事電氣行業(yè)人員的設(shè)計(jì)操作依據(jù)，須符合電氣規(guī)程規(guī)范。新、老標(biāo)準(zhǔn)會(huì)有所不同。在制圖時(shí)應(yīng)采用新標(biāo)準(zhǔn)，但要求能看到采用老標(biāo)準(zhǔn)繪制的圖。常用電氣圖的繪制原則

也稱為電氣原理圖，它是為了表達(dá)設(shè)備的功能和工作原理，用規(guī)定的符號(hào)并依據(jù)電器元件動(dòng)作順序原則所繪制的電氣簡(jiǎn)圖，反映了電氣系統(tǒng)的構(gòu)成元器件及相互連接關(guān)系，而不反映電器元件的形狀、大小、安裝方式或位置。為了便于閱讀、分析和理解設(shè)備的功能，電氣原理圖一般采用電器元件展開的形式繪制而成，包括了電器元件所有的導(dǎo)電部分和接線端子，是設(shè)備設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)的主要技術(shù)圖紙。1.電路圖某機(jī)床的電氣原理圖圖區(qū)編號(hào)圖區(qū)功能表觸點(diǎn)檢索圖繪制原則

(1)電氣原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分。主電路：設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路，大電流通過的部分。畫在左側(cè)輔助電路：包括控制、照明、信號(hào)和保護(hù)電路。右側(cè)（可橫/豎）（2）圖形、文字符號(hào)嚴(yán)格遵守國(guó)標(biāo)規(guī)定。（3）采用易讀原則，電器元件一般采用分開表示法，但同一器件文字符號(hào)要相同。同類器件用加數(shù)字序號(hào)區(qū)別，如KM1，KM2。（4）所有電器的可動(dòng)部分均按沒有通電或沒有外力作用時(shí)的狀態(tài)畫出。（5）元件的排列方式一般按動(dòng)作順序?yàn)閺纳系较?，從左到右排列，可水平、豎直布置。一般主回路-豎直，輔助回路-水平。電氣原理圖區(qū)域劃分和符號(hào)位置索引

為方便檢索、閱讀，在圖中設(shè)置了圖區(qū)編號(hào)，如1，2，3可放在上面或下面，對(duì)應(yīng)文字如“主電機(jī)”表示對(duì)應(yīng)區(qū)域下面元件名稱或電路功能，便于理解全電路的工作原理。

也稱為電器元件布置圖，表示電氣設(shè)備上所有電器元件的實(shí)際位置，是生產(chǎn)機(jī)械電氣控制設(shè)備的制造、安裝、維修時(shí)的重要技術(shù)文件。繪圖原則：根據(jù)各電器元件的安裝位置不同進(jìn)行劃分，如電控柜內(nèi)、面板的布置圖。

電器不畫實(shí)形，采用簡(jiǎn)化外形（方形、矩形等）表示，并成比例繪制。如采用線槽布線，還應(yīng)畫出線槽位置。選擇進(jìn)出線方式，畫出接線端子板位置。2.布置圖控制柜面板電器布置實(shí)物圖例控制柜電器布置實(shí)物圖例電器元件布置圖例

也稱為電氣安裝接線圖，是用規(guī)定的圖形符號(hào)并采用集中表示法，按照電器元件實(shí)際相互位置繪制的接線圖，它清楚地表示了各電器元件的物理連接關(guān)系，是設(shè)備電氣系統(tǒng)安裝接線、線路檢修和故障處理的主要技術(shù)依據(jù)。繪圖原則：

同一電器的各個(gè)部件要畫在一起，但對(duì)比例和尺寸沒有嚴(yán)格要求。導(dǎo)線標(biāo)號(hào)和文字符號(hào)要與原理圖中的相一致，以便核對(duì)。同一柜內(nèi)各電器間連接采用直接連接，不同柜內(nèi)器件要通過接線端子連接。3.接線圖控制柜電器安裝接線實(shí)物圖例1控制柜電器安裝接線實(shí)物圖例2電氣安裝接線圖例返回2.2基本電氣控制線路2.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)2.2.2三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)一、電動(dòng)機(jī)的啟停控制

二、電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制

三、自動(dòng)往返行程控制

四、順序控制

五、多點(diǎn)控制2.2.3三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)2.2.4三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)2.2.5三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速返回用以下實(shí)物,如何使電動(dòng)機(jī)動(dòng)起來？一、電動(dòng)機(jī)的啟?？刂埔?、電動(dòng)機(jī)的啟?？刂?.用刀開關(guān)直接起動(dòng)適用場(chǎng)合小容量(0.75KW以下)、起動(dòng)不頻繁的籠型電動(dòng)機(jī)工作過程合上刀開關(guān)QS，電動(dòng)機(jī)M接通電源開始旋轉(zhuǎn)；斷開刀開關(guān)QS，電動(dòng)機(jī)M斷電停止旋轉(zhuǎn)。用以下實(shí)物,如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的起?？刂疲?.采用接觸器控制點(diǎn)動(dòng)控制工作過程啟動(dòng)：合上刀開關(guān)QS引入三相電源。按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM線圈通電，KM主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M通電起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。停止：松開按鈕SB1，KM線圈斷電，KM主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)M斷電停轉(zhuǎn)。動(dòng)畫演示一、電動(dòng)機(jī)的啟?？刂朴靡韵聦?shí)物,如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的起停控制？2.采用接觸器控制連續(xù)控制工作過程啟動(dòng):合上QS按下SB1KM線圈通電KM主觸點(diǎn)閉合M起動(dòng)

KM輔助常開觸點(diǎn)閉合自鎖松開SB1電機(jī)M繼續(xù)運(yùn)行。停止:按下SB2KM線圈斷電

KM主觸點(diǎn)斷開M斷電停轉(zhuǎn)

KM輔助常開觸點(diǎn)斷開松開SB2使觸點(diǎn)閉合KM線圈不得電。主電路控制電路一、電動(dòng)機(jī)的啟?？刂苿?dòng)畫演示線路或設(shè)備出故障了，怎么辦？線路短路電動(dòng)機(jī)過載供電線路斷電、電壓過低造成設(shè)備停機(jī)要設(shè)置必要的保護(hù)確保線路和設(shè)備的安全！3.對(duì)線路和設(shè)備的保護(hù)短路保護(hù):

熔斷器FU1、FU2分別實(shí)現(xiàn)主電路和控制電路的短路保護(hù)。過載保護(hù):

熱繼電器FR在電路長(zhǎng)期過載時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，F(xiàn)R常閉觸點(diǎn)斷開，接觸器KM線圈釋放，各觸頭復(fù)位，斷開電動(dòng)機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。欠壓/失壓保護(hù)：由接觸器本身的電磁機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。動(dòng)畫演示用斷路器進(jìn)行保護(hù)

如果不考慮與輔助回路聯(lián)動(dòng)，則在選擇合適的QF后可省去FR，同樣能起到過載保護(hù)（選過載和短路保護(hù)的脫扣器）。一般在工廠應(yīng)用中均加FR（60次/h以上頻繁起動(dòng)的電機(jī)不用FR保護(hù)）

此電路從邏輯及功能上已能滿足要求,但在實(shí)際使用中需增加”故障報(bào)警”處理部分，即增加工作狀態(tài)指示燈。控制電路如下：4.設(shè)備運(yùn)行指示和故障報(bào)警處理動(dòng)畫演示二、電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制應(yīng)用場(chǎng)合:工作臺(tái)的往返，吊鉤的上下等。方法：任意對(duì)調(diào)電動(dòng)機(jī)三相電源中的兩相。實(shí)質(zhì)：是兩個(gè)方向相反的單向運(yùn)行電路。電路的缺點(diǎn)：KM1、KM2同時(shí)動(dòng)作會(huì)造成電源的相間短路。解決辦法：二者之間要互鎖，即一個(gè)動(dòng)作時(shí)另一個(gè)不能動(dòng)作。

利用兩個(gè)接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)互相控制的方法稱為電氣互鎖，兩對(duì)起互鎖作用的觸頭稱為互鎖觸頭.工作過程分析：1.電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路

__停止-反轉(zhuǎn)控制線路

動(dòng)畫演示缺點(diǎn)：正反轉(zhuǎn)不能直接切換。總結(jié)互鎖控制規(guī)律當(dāng)要求甲接觸器工作時(shí)，乙接觸器就不能工作，此時(shí)應(yīng)在乙接觸器的線圈電路中串入甲接觸器的常閉觸點(diǎn)。當(dāng)要求甲接觸器工作時(shí)乙接觸器不能工作，而乙接觸器工作時(shí)甲接觸器不能工作，此時(shí)應(yīng)在兩個(gè)接觸器的線圈電路中互串入對(duì)方的常閉觸點(diǎn)。應(yīng)用：搶答器的設(shè)計(jì)。

利用按鈕的復(fù)合觸點(diǎn)互鎖控制的方法稱為機(jī)械互鎖。工作過程分析優(yōu)點(diǎn)：正反轉(zhuǎn)可以直接切換，操作方便，提高了生產(chǎn)效率。2.機(jī)械互鎖的正反轉(zhuǎn)控制線路

__直接反轉(zhuǎn)控制線路

動(dòng)畫演示拓展思考:按鈕復(fù)合觸點(diǎn)的互鎖能否代替接觸器電氣互鎖觸點(diǎn)的作用?

答：不能。當(dāng)主電路中正轉(zhuǎn)接觸器KM1的主觸點(diǎn)發(fā)生熔焊（即靜觸點(diǎn)和動(dòng)觸點(diǎn)燒蝕在一起）現(xiàn)象時(shí)，由于相同的機(jī)械連接，KM1的輔助觸點(diǎn)在線圈斷電時(shí)不復(fù)位，KM1的輔助常閉觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，可防止反轉(zhuǎn)接觸器KM2通電使KM2的主觸點(diǎn)閉合而造成電源短路故障，這種保護(hù)作用僅采用復(fù)合按鈕是做不到的。思考:按鈕復(fù)合觸點(diǎn)的互鎖能否代替接觸器電氣互鎖觸點(diǎn)的作用?

請(qǐng)學(xué)生分析:哪些線路可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的起停控制?請(qǐng)學(xué)生分析下列控制線路的功能應(yīng)用舉例兩人搶答器設(shè)計(jì)思考：三人搶答器控制線路如何設(shè)計(jì)?

三、自動(dòng)往返行程控制注意：應(yīng)設(shè)置極限位置保護(hù)正向向反返回四、順序控制

有的生產(chǎn)機(jī)械和設(shè)備需要多臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，而各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與停止需要有一定的順序控制關(guān)系。例如某設(shè)備的控制要求：

起動(dòng)時(shí)

M1先起動(dòng)，M2后起動(dòng)；

停止時(shí)

M2先停止，M1后停止。電路優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)時(shí)滿足順序控制要求電路缺點(diǎn)：停止時(shí)不能滿足要求順序啟停控制線路動(dòng)畫演示總結(jié)順序控制規(guī)律當(dāng)要求甲接觸器工作后方允許乙接觸器工作，則在乙接觸器線圈電路中串入甲接觸器的常開觸點(diǎn)。當(dāng)要求乙接觸器線圈斷電后方允許甲接觸器線圈斷電，則將乙接觸器的常開觸點(diǎn)并聯(lián)在甲接觸器的停止按鈕兩端。按設(shè)定時(shí)間自動(dòng)順序啟動(dòng)的控制線路

五、多點(diǎn)控制思考：如何設(shè)計(jì)一個(gè)電機(jī)起停的三地控制線路?返回2.3電氣控制線路的分析方法P65分析的一般原則：化整為零、順藤摸瓜、先主后輔、集零為整、安全保護(hù)和全面檢查。常用的分析方法：查線讀圖法、邏輯代數(shù)法。

查線讀圖法（即直接讀圖法）是按照電氣控制線路圖，根據(jù)生產(chǎn)過程的工作步驟依次讀圖，一般按照以下步驟進(jìn)行。1．了解生產(chǎn)工藝與執(zhí)行電器的關(guān)系2．分析主電路3．分析控制電路4．分析其它輔助電路5．分析聯(lián)鎖和保護(hù)環(huán)節(jié)6．總體檢查一、查線讀圖法

邏輯代數(shù)法（間接讀圖法）是通過對(duì)電路的邏輯表達(dá)式的運(yùn)算來分析電路的，其關(guān)鍵是正確寫出電路的邏輯表達(dá)式?？刂齐娐返幕窘M成：輸入元件：是控制電路的輸入邏輯變量，用于對(duì)電路的控制，包括主令元件和檢測(cè)元件。中間邏輯元件：是控制電路的中間邏輯變量，用于對(duì)電路中變量的邏輯變換和記憶等。輸出執(zhí)行元件：用于對(duì)電路控制結(jié)果的執(zhí)行，是控制電路的輸出邏輯變量。分有記憶和無記憶功能兩種。二、邏輯代數(shù)法控制電器的狀態(tài)和值控制電路的邏輯表示式

邏輯代數(shù)法讀圖的優(yōu)點(diǎn)是各電氣元器件之間的聯(lián)系和制約關(guān)系在邏輯表達(dá)式中一目了然，通過對(duì)邏輯函數(shù)的運(yùn)算，一般不會(huì)遺漏或看錯(cuò)電路的控制功能，而且為電氣線路的計(jì)算機(jī)輔助分析提供方便。邏輯代數(shù)法讀圖的主要缺點(diǎn)是對(duì)于復(fù)雜的線路，其邏輯表達(dá)式很煩鎖。返回前期準(zhǔn)備

閱讀設(shè)備技術(shù)說明和使用說明書分析線路具體步驟

1.看電路圖中的說明和備注，有助于了解該電路的具體作用。

2.分清電氣控制線路中的主電路、控制電路及其它輔助電路。

3.從主電路入手，根據(jù)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制要求去分析控制功能。

4.將電氣原理圖、電氣安裝接線圖和電器元件布置圖結(jié)合起來，進(jìn)一步研究電路的整體控制功能。2.4典型設(shè)備的電氣控制線路分析

P69以CA6140車床為例分析1－帶輪；2－進(jìn)給箱；3－掛輪架；4－帶輪；5－主軸箱；6－床身；7－刀架；8－溜板；9－尾座；10－絲杠；11－光杠；12－床腿CA6140普通車床結(jié)構(gòu)示意圖控制要求：①主電動(dòng)機(jī)M1完成主軸主運(yùn)動(dòng)和刀具的縱橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)為不調(diào)速