第4章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-電氣控制與PLC應(yīng)用專(zhuān)業(yè)課程課件

12/18/2024

第4章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1

電氣控制設(shè)計(jì)的原則、內(nèi)容和程序4.2

電力拖動(dòng)方案的確定和電動(dòng)機(jī)的選擇4.3

電氣原理圖設(shè)計(jì)的步驟與方法4.4

常用控制電器的選擇4.5

電氣控制工藝設(shè)計(jì)12/18/2024

為電氣控制裝置本身的制造、使用、運(yùn)行及維修的需要而進(jìn)行的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。電氣控制設(shè)計(jì)包括：1）電氣原理圖設(shè)計(jì)

為滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械及其工藝要求而進(jìn)行的電氣控制設(shè)計(jì)。2）電氣工藝設(shè)計(jì)12/18/20244.1電氣控制設(shè)計(jì)的原則、內(nèi)容和程序4.1.1電氣控制設(shè)計(jì)的一般原則1）最大限度地滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制的要求，這些生產(chǎn)工藝要求是電氣控制設(shè)計(jì)的依據(jù)。2）在滿(mǎn)足控制要求前提下，設(shè)計(jì)方案力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、合理，不要盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。12/18/20243）正確、合理地選用電器元件，確保控制系統(tǒng)安全可靠地工作。4）為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇控制設(shè)備時(shí)，設(shè)備能力留有適當(dāng)裕量。12/18/20244.1.2電氣控制設(shè)計(jì)的基本任務(wù)和內(nèi)容

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容是根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)和編制出電氣設(shè)備制造和使用維修中必備的圖樣和資料等。包括電氣原理圖設(shè)計(jì)和電氣工藝設(shè)計(jì)兩部分。12/18/20241.電氣原理圖設(shè)計(jì)內(nèi)容1）擬定電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2）選擇電氣拖動(dòng)方案和控制方式3）確定電動(dòng)機(jī)類(lèi)型、型號(hào)、容量、轉(zhuǎn)速4）設(shè)計(jì)電氣控制原理框圖，確定各部分之間的關(guān)系，擬訂各部分技術(shù)指標(biāo)與要求5）設(shè)計(jì)并繪制電氣控制原理圖，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)6）選擇電氣元件，制定元件目錄清單7）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)12/18/20242.電氣工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容1)根據(jù)設(shè)計(jì)出的電氣原理圖及選定的電氣元件,設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的總體配置,繪制電氣控制系統(tǒng)的總裝配圖及總接線(xiàn)圖。2）按照原理框圖或劃分的組件，對(duì)總原理圖進(jìn)行編號(hào)，繪制各組件原理電路圖，列出各部件的元件目錄表。3）根據(jù)組件原理電路圖及選定的元件目錄表，設(shè)計(jì)組件電器裝配圖、接線(xiàn)圖，圖中應(yīng)反映元件的安裝方式和接線(xiàn)方式。12/18/20244）根據(jù)組件裝配要求，繪制電器安裝板和非標(biāo)準(zhǔn)的電器安裝零件圖紙。5）設(shè)計(jì)電氣箱。6）匯總總原理圖、總裝配圖及各組件原理圖等資料，列出外購(gòu)件清單，標(biāo)準(zhǔn)件清單，主要材料消耗定額等。7）編寫(xiě)使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)12/18/20244.1.3電氣控制設(shè)計(jì)的一般程序以電力拖動(dòng)電氣控制設(shè)計(jì)為例1．?dāng)M定設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2．選擇拖動(dòng)方案3．電動(dòng)機(jī)的選擇4．選擇控制方式5．設(shè)計(jì)電氣控制原理圖、合理選用元器件，編制元器件目錄清單。6．設(shè)計(jì)電氣設(shè)備制造、安裝、調(diào)試所必需的各種施工圖，并以此依據(jù)編制各種材料定額清單。7．編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。12/18/20244.2電力拖動(dòng)方案的確定和電動(dòng)機(jī)的選擇4.2.1電力拖動(dòng)方案的確定3.電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)應(yīng)與負(fù)載特性相適應(yīng)1.拖動(dòng)方式的選擇2.調(diào)速方案的選擇12/18/20244.2.2拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇1.電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則1）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性應(yīng)滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械提出的要求，要與負(fù)載的負(fù)載特性相適應(yīng)。保證運(yùn)行穩(wěn)定且具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能。2）工作過(guò)程中電動(dòng)機(jī)容量能得到充分利用，使其溫升盡可能達(dá)到或接近額定溫升值。12/18/20243）電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)提出的安裝要求，并能適應(yīng)周?chē)h(huán)境工作條件。4）在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求前提下，應(yīng)優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、使用維護(hù)方便的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。12/18/20242.電動(dòng)機(jī)容量的選擇（1）分析計(jì)算法

根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載圖預(yù)選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，再用該電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載圖求出電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖。最后按電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖從發(fā)熱的方面進(jìn)行校驗(yàn)，并檢查電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否滿(mǎn)足要求，如若不合格，另選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)重新計(jì)算，直到合格為止。12/18/2024（2）統(tǒng)計(jì)類(lèi)比法

將各國(guó)同類(lèi)型、先進(jìn)的電動(dòng)機(jī)容量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，從中找出電動(dòng)機(jī)容量與機(jī)床主要參數(shù)間的關(guān)系，再根據(jù)國(guó)情得出相應(yīng)的計(jì)算公式來(lái)確定電動(dòng)機(jī)容量的一種實(shí)用方法。式中：P—電動(dòng)機(jī)容量，單位為KW；

D—工件最大直徑，單位為m。1）車(chē)床12/18/20242）立式車(chē)床式中：P—電動(dòng)機(jī)容量，單位為KW；

D—工件最大直徑，單位為m。式中：D—最大鉆孔直徑，單位為mm。3）搖臂鉆床12/18/20244）臥式鏜床式中：D——鏜桿直徑，單位為mm。5）外圓磨床式中：B—砂輪寬度，單位為mm。

K—砂輪主軸用滾動(dòng)軸承時(shí)，K=0.8~1.1,

砂輪主軸用滑動(dòng)軸承時(shí)，K=1.0~1.3。12/18/20246）龍門(mén)銑床式中：B——工作臺(tái)寬度，單位為mm。12/18/20244.3電氣原理圖設(shè)計(jì)的步驟與方法4.3.1電氣控制原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟1）根據(jù)選定的拖動(dòng)方案和控制方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理框圖，擬訂出各部分的主要技術(shù)要求和主要技術(shù)參數(shù)。12/18/2024

3）繪制系統(tǒng)總原理圖。按系統(tǒng)框圖結(jié)構(gòu)將各部分電路聯(lián)成一個(gè)整體，完善輔助電路，繪成系統(tǒng)原理圖。

4）合理選擇電氣原理圖中每一電器元件，制訂出元器件目錄清單。

2）根據(jù)各部分的要求，設(shè)計(jì)出原理框圖中各個(gè)部分的具體電路。對(duì)于每一部分電路的設(shè)計(jì)都是按照主電路→控制電路→聯(lián)鎖與保護(hù)→總體檢查，反復(fù)修改與完善的步驟來(lái)進(jìn)行。12/18/20244.3.2電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)方法1.分析設(shè)計(jì)法1）設(shè)計(jì)各控制單元環(huán)節(jié)中拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、正反向運(yùn)轉(zhuǎn)、制動(dòng)、調(diào)速、停車(chē)等的主電路或執(zhí)行元件的電路。2）設(shè)計(jì)滿(mǎn)足各電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功能和工作狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的控制電路，以及滿(mǎn)足執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)規(guī)定動(dòng)作相適應(yīng)的指令信號(hào)的控制電路。12/18/20243）連接各單元環(huán)節(jié)構(gòu)成滿(mǎn)足整機(jī)生產(chǎn)工藝要求，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程自動(dòng)或半自動(dòng)和調(diào)整的控制電路。4）設(shè)計(jì)保護(hù)、聯(lián)鎖、檢測(cè)、信號(hào)和照明等環(huán)節(jié)控制電路。5）全面檢查所設(shè)計(jì)的電路。12/18/20242.邏輯設(shè)計(jì)法采用邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)電氣控制電路大體按五步進(jìn)行：1）按工藝要求畫(huà)出工作循環(huán)圖2）決定執(zhí)行元件與檢測(cè)元件，作出執(zhí)行元件動(dòng)作節(jié)拍表和檢測(cè)元件狀態(tài)表。3）根據(jù)檢測(cè)元件狀態(tài)表寫(xiě)出各程序的特征碼，并確定相區(qū)分組，設(shè)置中間記憶元件，使各待相區(qū)分組所有程序皆可區(qū)分。12/18/20244）列寫(xiě)中間記憶元件開(kāi)關(guān)邏輯函數(shù)式及執(zhí)行元件動(dòng)作邏輯函數(shù)式，進(jìn)而畫(huà)出相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖。5）對(duì)畫(huà)出的電路進(jìn)行檢查、化簡(jiǎn)和完善。12/18/20244.3.3電氣控制原理圖設(shè)計(jì)中的一般要求電氣控制原理圖設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：1．電氣控制電路滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求2．盡量減少控制電路中電流、電壓的種類(lèi)，控制電壓選擇標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)。12/18/2024常用控制電壓等級(jí)表整流器48、24、12直流電磁鐵及電磁離合器的控制電路整流器或直流發(fā)電機(jī)220、110直流直流電力傳動(dòng)的控制電路采用控制電源變壓器48、24、6照明及信號(hào)指示電路采用控制電源變壓器110（127）、48交流電力傳動(dòng)的控制電路較復(fù)雜不用控制電源變壓器380、220交流交流電力傳動(dòng)的控制電路較簡(jiǎn)單電源設(shè)備常用的電壓值/V控制電路類(lèi)型12/18/20243．確保電氣控制電路工作的可靠性和安全性為保證電氣控制電路可靠的工作，應(yīng)考慮以下幾方面：1）盡量減少電器元件的品種、規(guī)格與數(shù)量。2）正常工作中，盡可能減少通電電器的數(shù)量。3）合理使用電器觸頭。

4）做到正確接線(xiàn)。12/18/2024●首先正確連接電器線(xiàn)圈?！竦诙侠戆才烹娖髟坝|頭的位置。a)不合理b）合理12/18/2024●第三要注意避免出現(xiàn)寄生電路。

存在寄生電路的控制電路12/18/20245）盡量減少連接導(dǎo)線(xiàn)的數(shù)量，縮短連接導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度。6）盡可能提高電路工作的可靠性、安全性。4．應(yīng)具有必要的保護(hù)5．電路設(shè)計(jì)要考慮操作、使用、調(diào)試與維修的方便。6．電路力求簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。12/18/20244.4常用控制電器的選擇4.4.1接觸器的選用通常接觸器選用的原則是：1）根據(jù)接觸器所控制負(fù)載的工作任務(wù)來(lái)選擇相應(yīng)使用類(lèi)別的接觸器。2）根據(jù)接觸器控制對(duì)象的工作參數(shù)來(lái)確定接觸器的容量等級(jí)。3）根據(jù)控制回路電壓決定接觸器線(xiàn)圈電壓。4）對(duì)于特殊環(huán)境條件下工作的接觸器選用派生型產(chǎn)品。12/18/20241.交流接觸器的選用（1）電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的選用1）一般任務(wù)2）重任務(wù)3）特重任務(wù)（2）非電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的選用1）電熱設(shè)備2）電容器3）變壓器4）照明裝置12/18/20242.直流接觸器的選用（1）控制直流電動(dòng)機(jī)時(shí)的選用（2）控制直流電磁鐵時(shí)的選用4.4.2電磁式控制繼電器的選用1.類(lèi)型的選用2.使用環(huán)境的選用3.使用類(lèi)別的選用12/18/20244.4.3控制變壓器的選用選擇控制變壓器的原則：1）一、二次側(cè)應(yīng)與電源、控制電路等電壓相符2）控制變壓器二次側(cè)的電磁器件起動(dòng)時(shí)能可靠吸合3）溫升不應(yīng)超過(guò)允