電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).ppt

1、第三章 電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),第一節(jié) 電器控制線路的繪圖原則,第二節(jié) 電器控制線路的設(shè)計(jì)方法,第一節(jié) 電器控制線路的繪圖原則,電氣圖：用電氣圖形符號(hào)繪制的圖。是電工領(lǐng)域中最主要的提供信息方式，它提供的信息內(nèi)容可以是原理、位置、設(shè)備制造及接線等。,根據(jù)國(guó)家電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)，用規(guī)定的圖形符號(hào)、文字符號(hào)以及規(guī)定的畫(huà)法繪制，表達(dá)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，工作原理及安裝、調(diào)試、維修等技術(shù)要求的工程圖。,常用的電氣控制系統(tǒng)圖有電氣原理圖、電器布置圖與安裝接線圖。,一、電氣圖常用的圖形符號(hào)、文字符號(hào),圖形符號(hào),文字符號(hào),符號(hào)要素,一般符號(hào),限定符號(hào),基本文字符號(hào),輔助文字符號(hào),補(bǔ)助文字符號(hào),通常用于圖樣或其它文件

2、，用以表示一個(gè)設(shè)備或概念的圖形、標(biāo)記或字符。,用于電氣技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)文件的編制，表示電氣設(shè)備、裝置和元件的名稱(chēng)、功能、狀態(tài)和特征。,具有確定意義的簡(jiǎn)單圖形，必須同其它圖形組合構(gòu)成一個(gè)設(shè)備或概念的完整符號(hào)。如接觸器常開(kāi)主觸點(diǎn)符號(hào)，由接觸器觸點(diǎn)功能符號(hào)和常開(kāi)觸點(diǎn)符號(hào)組合而成。,表示一類(lèi)產(chǎn)品和此類(lèi)產(chǎn)品特征的一種簡(jiǎn)單的符號(hào)，如電動(dòng)機(jī)可用一個(gè)圓圈表示。,提供附加信息的一種加在其它符號(hào)上的符號(hào)。,單字母符號(hào)：,雙字母符號(hào):,文字符號(hào),基本文字符號(hào)：,單字母符號(hào)：,雙字母符號(hào),按拉丁字母順序?qū)⒏鞣N電氣設(shè)備、裝置和元器件劃分成為23大類(lèi)，每一類(lèi)用一個(gè)專(zhuān)用單字母符號(hào)表示，如“C”表示電容器類(lèi)，“R”表示電阻器類(lèi)

3、等。,基本文字符號(hào)：,單字母符號(hào)：,雙字母符號(hào)：,由一個(gè)表示種類(lèi)的單字母符號(hào)與另一個(gè)字母組成，且以單字母符號(hào)在前，另一字母在后的次序列出，如“F”表示保護(hù)器件類(lèi)，“FU”則表示為熔斷器。,基本文字符號(hào)：,輔助文字符號(hào)：,表示電氣設(shè)備、裝置和元器件以及電路的功能、狀態(tài)和特征。 如“RD”表示紅色，“L”表示限制等。,單字母符號(hào)：,雙字母符號(hào):,補(bǔ)充文字符號(hào)：,當(dāng)規(guī)定的基本文字符號(hào)和輔助文字符號(hào)不夠使用時(shí)，可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中文字符號(hào)組成規(guī)律和下述原則予以補(bǔ)充。,補(bǔ)充文字符號(hào)原則：,在不違背國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)文字符號(hào)編制原則的條件下，可采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電氣文字符號(hào)。 在優(yōu)先采用基本和輔助文字符號(hào)的前提下，可補(bǔ)

4、充國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中未列出的雙字母文字符號(hào)和輔助文字符號(hào)。 使用文字符號(hào)時(shí)，應(yīng)按電氣名詞術(shù)語(yǔ)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或?qū)I(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的英文術(shù)語(yǔ)縮寫(xiě)而成。 基本文字符號(hào)不得超過(guò)兩位字母，輔助文字符號(hào)一般不超過(guò)三位字母。文字符號(hào)采用拉丁字母大寫(xiě)正體字，且拉丁字母中“I”和“O”不允許單獨(dú)作為文字符號(hào)使用。,圖形符號(hào)組合示例,一、電氣圖常用的圖形符號(hào)、文字符號(hào),部分常用電器的電氣圖形符號(hào)和基本文字符號(hào),一般三極電源開(kāi)關(guān),低壓斷路器,常開(kāi)觸點(diǎn) 常閉觸點(diǎn) 復(fù)合觸點(diǎn) 行程開(kāi)關(guān),QS,QF,SQ,熔斷器,常開(kāi) 常閉 復(fù)合 按鈕,FU,SB,線圈 主觸點(diǎn) 常開(kāi)輔助觸點(diǎn) 常閉輔助觸點(diǎn) 接觸器,KM,線圈 常開(kāi)延時(shí)閉合觸點(diǎn) 常閉延時(shí)

5、打開(kāi)觸點(diǎn) 常開(kāi)延時(shí)打開(kāi)觸點(diǎn) 常閉延時(shí)閉合觸點(diǎn) 時(shí)間繼電器,KT,部分常用電器的電氣圖形符號(hào)和基本文字符號(hào),常開(kāi)觸點(diǎn) 常閉觸點(diǎn) 速度繼電器,熱元件 常閉觸點(diǎn) 熱繼電器,線圈 常開(kāi)觸點(diǎn) 常閉觸點(diǎn) 中間繼電器,KS,FR,KA,電磁鐵,YA,線圈 常開(kāi)觸點(diǎn) 常閉觸點(diǎn) 電壓繼電器,KA,線圈 常開(kāi)觸點(diǎn) 常閉觸點(diǎn) 電流繼電器,KA,信號(hào)燈,HL,直流電動(dòng)機(jī),M,變壓器,三相 異步電動(dòng)機(jī),M,轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),SA,U,I,二、電氣原理圖,電氣原理圖是用來(lái)表示電路各電氣元件中導(dǎo)電部件的聯(lián)接關(guān)系和工作原理的圖。,圖2-1 CW6132型普通車(chē)床電氣原理圖,布局：水平布置或垂直布置；主電路和控制電路； 電器元件不畫(huà)出

6、實(shí)際的外形圖，采用電氣圖形符號(hào)和文字符號(hào)表示。 同一電器的各個(gè)部件可畫(huà)在不同的地方，用相同的文字符號(hào)標(biāo)注。 多個(gè)同一種類(lèi)的電器元件，可在文字符號(hào)后加上數(shù)字序號(hào)加以區(qū)分。 電器元件的可動(dòng)部分以非激勵(lì)或不工作的狀態(tài)和位置的形式表示。 元器件的數(shù)據(jù)和型號(hào)，用小號(hào)字體標(biāo)注在電器元件符號(hào)的附近，需要標(biāo)注的元器件的數(shù)量比較多時(shí)，可以采用設(shè)備表的形式統(tǒng)一給出。 原理圖的繪制要層次分明，各電器元件及觸頭的安排要合理，既要做到所用元件、觸頭最少，耗能最少，又要保證電路運(yùn)行可靠，節(jié)省連接導(dǎo)線以及安裝、維修方便。 線路交叉點(diǎn)的繪制。,繪制電氣原理圖的原則：,三、電器布置圖,電器元件布置圖是用來(lái)表明電氣原理圖中各元器

7、件的實(shí)際安裝位置，可視電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜程度采取集中繪制或單獨(dú)繪制。,電器元件的布置應(yīng)注意以下幾方面：,1）體積大和較重的電器元件應(yīng)安裝在電器安裝板的下方，而發(fā)熱元件應(yīng)安裝在電器安裝板的上面。,2）強(qiáng)電、弱電應(yīng)分開(kāi)，弱電應(yīng)屏蔽，防止外界干擾。,3）需要經(jīng)常維護(hù)、檢修、調(diào)整的電器元件安裝位置不宜過(guò)高或過(guò)低。,4）電器元件的布置應(yīng)考慮整齊、美觀、對(duì)稱(chēng)。外形尺寸與結(jié)構(gòu)類(lèi)似的電器安裝在一起，以利安裝和配線。,5）電器元件布置不宜過(guò)密，應(yīng)留有一定間距。如用走線槽，應(yīng)加大各排電器間距，以利布線和維修。,例：CW6132型車(chē)床控制盤(pán)電器布置圖,圖2-2 CW6132型車(chē)床控制盤(pán)電器布置圖,例：CW6132型車(chē)

8、床電氣設(shè)備安裝布置圖,圖2-3 CW6132型車(chē)床電氣設(shè)備安裝布置圖,四、安裝接線圖,安裝接線圖主要用于電器的安裝接線、線路檢查、線路維修和故障處理，通常接線圖與電氣原理圖和元件布置圖一起使用。,電氣接線圖的繪制原則是：,1）各電氣元件均按實(shí)際安裝位置繪出，元件所占圖面按實(shí)際尺寸以統(tǒng)一比例繪制。,2）一個(gè)元件中所有的帶電部件均畫(huà)在一起，并用點(diǎn)劃線框起來(lái)，即采用集中表示法。,3）各電氣元件的圖形符號(hào)和文字符號(hào)必須與電氣原理圖一致，并符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。,4）各電氣元件上凡是需接線的部件端子都應(yīng)繪出，并予以編號(hào)，各接線端子的編號(hào)必須與電氣原理圖上的導(dǎo)線編號(hào)相一致。,5）繪制安裝接線圖時(shí)，走向相同的相鄰導(dǎo)

9、線可以繪成一股線。,例：電氣安裝接線圖,圖2-4 CW6132型車(chē)床電氣互連圖,電氣圖紙規(guī)范,圖 幅 尺 寸 (mm),圖幅尺寸選擇：電氣圖的規(guī)模與復(fù)雜程度；能夠清晰地反映電氣圖的細(xì)節(jié)； 整套圖紙的幅面盡量保持一致；便于裝訂和管理； CAD 繪制時(shí)，輸出設(shè)備（打印機(jī)、繪圖儀等）對(duì)于輸出幅面的限制。,圖框線：根據(jù)圖紙是否需要裝訂以及圖紙幅面的大小確定。,需要裝訂的圖紙的圖框線 A0、A1、A2：a25mm，c10mm 其它： a25mm，c5mm,不需要裝訂的圖紙的圖框線 A0、A1：e20mm 其它： e15mm,圖幅分區(qū)：對(duì)各種幅面的圖紙進(jìn)行分區(qū)表示電氣圖中各個(gè)組成部分在圖上的位置，便于直觀

10、反映繪圖的范圍及確定相互之間的關(guān)系。,分區(qū)數(shù)一般為偶數(shù)，每一分區(qū)的長(zhǎng)度為2575mm，分區(qū)在水平和垂直兩個(gè)方向的長(zhǎng)度可以不同； 分區(qū)的編號(hào)，水平方向用阿拉伯?dāng)?shù)字，垂直方向用大寫(xiě)英文字母。編號(hào)從圖紙的左上角開(kāi)始，分區(qū)代號(hào)用行與列兩個(gè)編號(hào)組合而成。,標(biāo)題欄：畫(huà)在圖框的右下角，繪制方向應(yīng)該與看圖方向一致。,標(biāo)準(zhǔn)A3圖紙，標(biāo)題欄可以繪制成通長(zhǎng)的格式。 內(nèi)容：設(shè)計(jì)單位名稱(chēng)、用戶單位名稱(chēng)、專(zhuān)業(yè)名、設(shè)計(jì)階段、比例尺、設(shè)計(jì)人、審核人、圖紙名稱(chēng)、圖紙編號(hào)、日期、頁(yè)次等。,標(biāo)題欄格式式樣,圖線：,線型：粗實(shí)線、細(xì)實(shí)線、虛線、點(diǎn)劃線、雙點(diǎn)劃線、加粗實(shí)線、較細(xì)實(shí)線、波浪線、雙折線等。 線寬：0.25mm、0.35mm

11、、0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.4mm。 常用圖線上加限定符號(hào)或文字符號(hào)可表示用途，形成新的圖線符號(hào)。 同一套圖紙繪制時(shí)，應(yīng)事先確定23種線寬及平行線距，平行線距不小于粗線寬的兩倍，且不小于0.7mm。,字體：漢字、字母及數(shù)字，書(shū)寫(xiě)端正、清楚，排列整齊，間距均勻。,漢字推薦用長(zhǎng)仿宋簡(jiǎn)化漢字字體、斜體（右傾與水平線成75角）等。 字母、數(shù)字用直體。 字體大小視幅面大小而定。 字高：20mm、14mm、10mm、7mm、5mm、3.5mm、2.5mm等。 字寬為字高的2/3。 漢字字粗為字高的1/5，數(shù)字及字母的字粗為字高的1/10。,尺寸標(biāo)記：設(shè)備制造加工和工程施工的重要依據(jù)，包括尺寸

12、線、尺寸界限、尺寸起止點(diǎn)（實(shí)心箭頭或45斜短劃線構(gòu)成）及尺寸數(shù)字。,比例：所繪圖形與實(shí)物大小的比值。,設(shè)備布置圖、平面圖、結(jié)構(gòu)詳圖按比例繪制。 電氣圖多不按比例畫(huà)出。 比例號(hào)：前面的數(shù)字通常為1，后面的數(shù)字為實(shí)物尺寸與圖形尺寸的比例倍數(shù)。 平面圖常用比例：1:10、1:20、1:50、1:100、1:200、1:500等,注釋?zhuān)簣D示不夠清楚時(shí)的補(bǔ)充解釋。,兩種方式： 直接放在說(shuō)明對(duì)象附近； 加標(biāo)記，注釋放在圖面的適當(dāng)位置。,詳圖：表示裝置中的部分結(jié)構(gòu)、做法、安裝措施的單獨(dú)局部放大圖，被放大部分加以索引標(biāo)志，置于被放大部分的原圖上。,技術(shù)數(shù)據(jù)：元器件、設(shè)備等的技術(shù)參數(shù)。,三種形式： 標(biāo)注在圖形側(cè)

13、； 標(biāo)注在圖形內(nèi)； 加序號(hào)以表格的形式列出。,第二節(jié) 電器控制線路的設(shè)計(jì)方法,人們希望在掌握了電器控制的基本原則和基本控制環(huán)節(jié)后，不僅能分析生產(chǎn)機(jī)械的電器控制線路的工作原理，而且還能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，設(shè)計(jì)電器控制線路。 電器控制線路的設(shè)計(jì)方法通常有兩種：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法。,返回,一、 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法,經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求和加工過(guò)程，利用各種典型的基本控制環(huán)節(jié)，加以修補(bǔ)、補(bǔ)充、完善，最后得出最佳方案。若沒(méi)有典型的控制環(huán)節(jié)可采用，則按照生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求逐步進(jìn)行設(shè)計(jì)。 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法比較簡(jiǎn)單，但必須熟悉大量的控制線路，掌握多種典型線路的設(shè)計(jì)資料，同時(shí)具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 通常是先采用一

14、些典型的基本環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)工藝基本要求，然后逐步完善其功能，并加上適當(dāng)?shù)穆?lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)。,返回,采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，一般應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：,1）線圈的連接。在交流控制線路中，不能串聯(lián)接入兩個(gè)電器線圈，如圖2-33所示。即使外加電壓是兩個(gè)線圈額定電壓之和，也是不允許的。,圖2-33 不能串聯(lián)接入兩個(gè)電器線圈,1. 保證控制線路工作的安全和可靠性,2）電器觸頭的連接。同一個(gè)電器的常開(kāi)觸頭和常閉觸頭位置靠得很近，不能分別接在電源的不同相上。,圖2-34 電器觸頭的連接,3）線路中應(yīng)盡量減少多個(gè)電器元件依次動(dòng)作后才能接通另一個(gè)電器元件，如圖所示。在圖2-35a中，線圈KA3的接通要經(jīng)過(guò)KA、KA1、KA2三

15、對(duì)常開(kāi)觸頭。若改為圖2-35b，則每一線圈的通電只需經(jīng)過(guò)一對(duì)常開(kāi)觸頭，工作較可靠。,圖2-35 減少多個(gè)電器元件依次通電,4）應(yīng)考慮電器觸頭的接通和分?jǐn)嗄芰?，若容量不夠，可在線路中增加中間繼電器，或增加線路中觸頭數(shù)目。增加接通能力用多觸頭并聯(lián)連接；增加分?jǐn)嗄芰τ枚?觸頭串聯(lián)連接。 5）應(yīng)考慮電器元件觸頭“競(jìng)爭(zhēng)”問(wèn)題。同一繼電器的常開(kāi)觸頭和常閉觸頭有“先斷后合”型和“先合后斷”型。,“先斷后合”型：通電時(shí)常閉觸頭先斷開(kāi)，常開(kāi)觸頭后閉合；斷電時(shí)常開(kāi)觸頭先斷開(kāi)，常閉觸頭后閉合。 “先合后斷”型：通電時(shí)常開(kāi)觸頭先閉合，常閉觸頭后斷開(kāi)；斷電時(shí)常閉觸頭先閉合，常開(kāi)觸頭后斷開(kāi)。 如果觸頭動(dòng)作先后發(fā)生“競(jìng)爭(zhēng)”

16、的話，電路工作則不可靠。,2. 控制線路力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),1）盡量減少觸頭的數(shù)目。盡量減少電器元件和觸頭的數(shù)目，所用的電器、觸頭越少，則越經(jīng)濟(jì)，出故障的機(jī)會(huì)也越少，如圖2-37所示。,圖2-37 減少觸頭數(shù)目,2）盡量減少連接導(dǎo)線。將電器元件觸頭的位置合理安排，可減少導(dǎo)線根數(shù)和縮短導(dǎo)線的長(zhǎng)度，以簡(jiǎn)化接線，如圖2-38中，起動(dòng)按鈕和停止按鈕同放置在操作臺(tái)上，而接觸器放置在電氣柜內(nèi)。從按鈕到接觸器要經(jīng)過(guò)較遠(yuǎn)的距離，所以必須把起動(dòng)按鈕和停止按鈕直接連接，這樣可減少連接線。,圖2-38 減少連接導(dǎo)線,不合理,合理,3）控制線路在工作時(shí)，除必要的電器元件必須長(zhǎng)期通電外，其余電器應(yīng)盡量不長(zhǎng)期通電，以延長(zhǎng)電器

17、元件的使用壽命和節(jié)約電能。,3. 防止寄生電路,控制線路在工作中出現(xiàn)意外接通的電路叫寄生電路。如圖2-39，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)過(guò)載，則熱繼電器動(dòng)作時(shí)會(huì)出現(xiàn)寄生電路，圖中虛線所示，使接觸器KM1不能斷電，起不了保護(hù)作用。,圖2-39 寄生電路,4. 應(yīng)具有必要的保護(hù)環(huán)節(jié),1）短路保護(hù) 在電器控制線路中，通常采用熔斷器或斷路器作短路保護(hù)。 2）過(guò)流保護(hù) 過(guò)電流一般比短路電流要小。采用過(guò)電流繼電器和接觸器配合使用。 3）過(guò)載保護(hù) 通常采用熱繼電器作籠型電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。 4）零電壓保護(hù) 零電壓保護(hù)通常采用并聯(lián)在起動(dòng)按鈕兩端的接觸器的自鎖觸頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。,二、 邏輯設(shè)計(jì)法,邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來(lái)設(shè)計(jì)電器控制線路，同時(shí)也可以用于線路的簡(jiǎn)化。 把電器控制線路中的接觸器、繼電器等電器元件線圈的通電和斷電、觸頭的閉合和斷開(kāi)看成是邏輯變量，通