電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、第六章 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)：滿足生產(chǎn)機(jī)械加工工藝的要、線路要安全可靠、操作和維護(hù)方便、設(shè)備投資少等要求。繼電接觸器控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護(hù)容易、抗干擾能力強(qiáng)等 缺點(diǎn)：固定的接線方式，靈活性差，工作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可靠性差PLC控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：程序控制方式、維修方便、可靠性高、擴(kuò)展時原系統(tǒng)更改少第一節(jié) 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和基本原則一、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容1、擬訂電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書。1、 確定電力拖動方案與控制方式。2、 選擇電動機(jī)容量、結(jié)構(gòu)形式。3、 設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)。4、 選擇電器元件，制定電器元件一覽表。5、 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。二、電力

2、拖動方案確定的原則生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求及結(jié)構(gòu)：選擇電動機(jī)的數(shù)量運(yùn)動機(jī)構(gòu)要求的調(diào)速范圍：選擇調(diào)速方案。注意：電動機(jī)的調(diào)速特性與負(fù)載特性能夠相適應(yīng)電力拖動方式：單獨(dú)拖動分立拖動1、無電氣調(diào)速要求的生產(chǎn)機(jī)械 1）考慮采用鼠籠式異步電動機(jī)。2）在負(fù)載靜轉(zhuǎn)矩很大的拖動裝置中，可考慮采用繞線式異步電動機(jī)。3）對于負(fù)載很平穩(wěn)、容量大、且起制動次數(shù)很少時，則采用同步電動機(jī)。不僅可充效率高、功率因數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)。2要求電氣調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械 1）調(diào)速范圍D=23，調(diào)速級數(shù)24。一般采用改變極對數(shù)的雙速或多速籠式異步電動機(jī)拖動。 2）調(diào)速范圍D<3，且不要求平滑調(diào)速時，采用繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)拖動，但只適用于短時負(fù)載和

3、重復(fù)短時負(fù)載的場合。 3）調(diào)速范圍D=310，且要求平滑調(diào)速時，在容量不大的情況下，可采用帶滑差離合器的異步電動機(jī)拖動系統(tǒng)。若需長期運(yùn)轉(zhuǎn)在低速時，也可考慮采用晶閘管直流拖動系統(tǒng)。 4）當(dāng)調(diào)速范圍D=10100時，可采用直流拖動系統(tǒng)或交流調(diào)速系統(tǒng)。3、電動機(jī)調(diào)速性質(zhì)的確定電動機(jī)調(diào)速性質(zhì)：是指電動機(jī)在整個調(diào)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩、功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。調(diào)速性質(zhì)分類：恒功率傳動 恒轉(zhuǎn)矩傳動電動機(jī)的調(diào)速性質(zhì)應(yīng)與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性相適應(yīng)車床主軸運(yùn)動：恒功率傳動車床進(jìn)給運(yùn)動：恒轉(zhuǎn)矩傳動雙速籠式異步電動機(jī)： YY接法為恒功率傳動丫 YY接法為恒轉(zhuǎn)矩傳動 注意：不對應(yīng)調(diào)速性質(zhì)：使電動機(jī)額定功率增大D倍(D為調(diào)速范圍)，且使

4、部分轉(zhuǎn)矩未得到充分利用。三、控制方案確定的原則控制方案的確定原則。1、控制方式與拖動需要相適應(yīng)。以經(jīng)濟(jì)效益為標(biāo)準(zhǔn)：1）控制邏輯簡單、加工程序基本固定的機(jī)床，采用繼電接觸器控制方式較為合理。2）經(jīng)常改變加工程序或控制邏輯復(fù)雜的設(shè)備，則采用可編程序控制器較為合理。2、控制方式與通用化程度相適應(yīng)。通用化：指生產(chǎn)機(jī)械加工不同對象的通用化程度。3、控制方式應(yīng)最大限度滿足工藝要求。控制線路：自動循環(huán)、半自動循環(huán)、手動調(diào)整、緊急快退、保護(hù)性聯(lián)鎖、信號指示和故障診斷等功能。4、控制電路的電源應(yīng)可靠。1） 簡單的控制電路可直接用電網(wǎng)電源。2） 元件較多、電路較復(fù)雜的控制裝置，可將電網(wǎng)電壓隔離降壓（以降低故障率）

5、。3） 自動化程度較高的生產(chǎn)設(shè)備，可采用直流電源，這有助于節(jié)省安裝空間，便于同無觸點(diǎn)元件連接，元件動作平穩(wěn)，操作維修也較安全。四、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則1、最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝對電氣控制的要求電氣控制線路的設(shè)計(jì)依據(jù)：1）機(jī)械設(shè)計(jì)人員提供的生產(chǎn)工藝要求2）同類、相接近的生產(chǎn)機(jī)械的電器控制線路3）現(xiàn)場操作工人的意見設(shè)計(jì)電氣控制線路驟進(jìn)行：（1）按工藝要求提出的起動、反向、制動、調(diào)速等設(shè)計(jì)主電路。（2）根據(jù)主電路設(shè)計(jì)控制電路的基本環(huán)節(jié)（如起、制動及調(diào)速等環(huán)節(jié)）。（3）根據(jù)各部分運(yùn)動要求的配合關(guān)系及聯(lián)鎖關(guān)系，設(shè)計(jì)控制電路的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。（4）分析工作中可能出現(xiàn)的故障，線路中要加必要的保護(hù)環(huán)節(jié)。

6、（5）綜合審查，檢查其動作是否無誤，關(guān)鍵環(huán)節(jié)可做必要的試驗(yàn)， 使控制線路進(jìn)一步完善。2、確?？刂凭€路工作的可靠性、安全性（1）正確連接電器元件的線圈a)、交流線圈不能串聯(lián)使用（外加的電壓是兩個線圈額定電壓之和也是不允許）兩個電器需要同時動作時其線圈應(yīng)該并聯(lián)連接。 (b)圖6-1 線圈不能串聯(lián)連接(a)b)直流控制電路中，對于電感較大的線圈（如電磁閥、電磁鐵等的線圈）不能與相同電壓等級的繼電器的線圈并聯(lián)工作。(a）所示，當(dāng)觸點(diǎn)KM斷開時，電磁鐵YA線圈兩端產(chǎn)生比較大的感應(yīng)電動勢，加在中間繼電器KA的線圈上，造成KA誤動作。KA線圈兩端并聯(lián)放電電阻，并在KA支路中串入KM常開觸點(diǎn)，如圖（b）所示。

7、(b) 正確接法（a）錯誤接法 （2）正確安排電器元件及觸點(diǎn)位置圖（a）： a)觸點(diǎn)斷開產(chǎn)生電弧時就可能在兩觸點(diǎn)間形成飛弧而造成電源短路。 b) 需要引出四根導(dǎo)線圖(b)只需要引出三根導(dǎo)線。（b）合理接法圖6-3 電器元件和觸點(diǎn)的連接(a) 不合理接法（3）控制線路中防止出現(xiàn)寄生電路 寄生電路：指在電器控制線路動作過程中，意外接通的電路。圖 (a)： FR動作后，出現(xiàn)了寄生電路，使KM2不能可靠釋放，不能起過載保護(hù)作用。（b）、(c)所示可以消除寄生電路。 （a） 有寄生電路 （b） 無寄生電路 （c）無寄生電路（4）盡量避免許多電器依次動作才接通另一個電器。（5）盡量減少不必要的電器通電，以

8、節(jié)約電能（6）控制線路中通、斷大容量接觸器線圈時，要分析觸點(diǎn)容量的大小。3、應(yīng)具有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)故障的情況下，應(yīng)能保證操作人員、電器設(shè)備、生產(chǎn)機(jī)械的安全，并能有效地抑制事故的擴(kuò)大。保護(hù)措施：過載、短路、過流、過壓、失壓、聯(lián)鎖和行程等保護(hù)。設(shè)置合閘、斷開、事故、安全等的指示信號。4、在滿足生產(chǎn)要求的前提下，控制線路應(yīng)力求簡單、經(jīng)濟(jì)(1)、正確選擇線路和環(huán)節(jié)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、常用的，或經(jīng)過實(shí)際考驗(yàn)過的線路和環(huán)節(jié)。(2)、盡量縮短連接導(dǎo)線的數(shù)量和長度注意電氣柜、操作臺和限位開關(guān)之間的連接線。圖 (a)接線是不合理的，改為圖 (b)所示。(3)、正確選用電器盡量縮減電器的數(shù)量，采用標(biāo)淮件，并盡可能選用相同型號。(4)應(yīng)減少不必要的觸點(diǎn)以簡化線路在控制線路圖設(shè)計(jì)完成后，宜將線路化成邏輯代數(shù)式計(jì)算，以便得到最簡化的線路。5、力求操作維護(hù)、檢修方便電氣控制設(shè)備：操作簡單，維護(hù)檢修安全方便。1） 操作回路數(shù)較多，應(yīng)采用主令控制器，而不能用許多個按鈕。2） 檢修方便，應(yīng)設(shè)隔離電器，避免帶電操作。3） 為調(diào)試方