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1、1,2.7 电气控制线路的简单设计法,2.7.1 概述 电气控制系统的设计一般包括确定拖动方案、选择电动机容量和设计电气控制线路。 电气控制线路的设计分为主电路设计和控制电路设计。我们所说的电气控制线路设计主要是指控制电路的设计。 电气控制线路的设计通常有两种方法：一般设计法和逻辑设计法。 一般设计法：又称为经验设计法。它主要是根据生产工艺要求，利用各种典型的线路环节，直接设计控制电路，方法简单。 逻辑设计法：它根据生产工艺的要求，利用逻辑代数来分析、设计控制线路。 一般设计法的简单和逻辑设计法的严谨结合起来简单设计法。,2020/11/6,2,2.7 电气控制线路的简单设计法,2.7.2 简
2、单设计法介绍 简单设计法遵从一般设计法的主要设计原则，利用逻辑设计法中继电器开关逻辑函数，把控制对象的启动信号、关断信号以及约束条件找出，即可设计出控制电路。 1、一般设计法的几个主要原则 （1）最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求。 （2）在满足生产要求的前提下，控制线路力求简单、经济、安全可靠。 尽量减少电器的数量 尽量选用相同型号的电器和标准件，以减少备品量，尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的线路和环节。 尽量减少控制线路中电源的种类 尽可能直接采用电网电压，以省去控制变压器。,2020/11/6,3,2.7 电气控制线路的简单设计法,尽量缩短连接导线的长度和数量 考虑
3、各个元件之间的实际接线。,A端,A端,B端,B端,四根线,三根线,A端,B端,A端,B端,2020/11/6,河北科技大学自动化系,4,2.7 电气控制线路的简单设计法,正确连接触点 在控制电路中，尽量将所有触点接在线圈的左端或上端，线圈的右端或下端直接接到电源的另一根母线上。,正确连接电器的线圈 在交流控制电路中不能串联两个电器的线圈。因为每一个线圈上所分到的电压与线圈阻抗成正比，两个电器动作总是有先有后，不可能同时吸合。若要两个电器同时动作，其线圈应并联。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,5,2.7 电气控制线路的简单设计法,元器件的连接 应尽量减少多个元件依次通电后才接通另一个
4、电器元件的情况。如图，每一对线圈通电只需要经过一对常开触点，工作可靠。,不合理,合理,要注意电器之间的联锁和其他安全保护环节,2020/11/6,河北科技大学自动化系,6,2.7 电气控制线路的简单设计法,2、逻辑设计法,设计思想：将控制线路中的接触器继电器的通电与断电、触头的闭合与断开以及主令电器的接通与断开，看成逻辑变量，用逻辑“0”和逻辑“1”表示，并将这些逻辑变量关系表示为逻辑函数进行化简，然后按化简后的逻辑函数式，画出相应的电路结构图，最后再做进一步检查、化简和完善以期得到最佳方案，这就是控制线路的逻辑设计。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,7,2.7 电气控制线路的简单设
5、计法,在继电接触控制电路逻辑设计中规定：继电器、接触器、电磁铁、电磁阀等元件，线圈通电状态定为“1”状态，线圈断电为“0”状态。开关、继电器、接触器触头闭合状态为“1”状态，触头断开为“0”状态。在继电接触式控制电路中，把表示触头状态的逻辑变量称为输入逻辑变量；把表示继电器接触器线圈等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量。输出逻辑变量的取值是随各输入逻辑变量取值变化而变化，输入、输出逻辑变量的这种相互关系称为逻辑函数关系。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,8,2.7 电气控制线路的简单设计法,逻辑与（触头串联） 关系式： QA1=KF1KF2 即只有KF1=1，KF2=1时 QA1=1
6、,逻辑或（触头并联） 关系式：QA1=KF1+KF2,逻辑非 关系式：,（一）逻辑运算,KF1=1是指KF1的线圈得电,2020/11/6,河北科技大学自动化系,9,2.7 电气控制线路的简单设计法,化简时常用到的常量与变量的关系： A+0 =A A+1 =1 A+ =1 A0=0 A1=A A =0,（二）用逻辑代数化简电器控制线路 （1） 逻辑关系式的列写： 若用A表示常开触头, 表示常闭触头,可用逻辑关系式表示控制线路。 例设某系统控制电路如图,试写出其逻辑运算关系式。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,10,2.7 电气控制线路的简单设计法,2020/11/6,河北科技大学自动
7、化系,11,2.7 电气控制线路的简单设计法,（2）用逻辑代数式简化控制线路 例：设某系统局部控制线路如图，试化简。,化简后的控制线路如图示：,2020/11/6,河北科技大学自动化系,12,2.7 电气控制线路的简单设计法,（三）继电器逻辑开关函数 右图所示逻辑函数为,若把KF替换成一般控制对象K，启动/关断信号换成一般形式X，则逻辑函数的一般形式为,X开和X关一般要选短信号，这样可以有效防止启/停信号波动的影响，保证了系统的可靠性。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,13,2.7 电气控制线路的简单设计法,在某些实际应用中，为进一步增加系统的可靠性和安全性，X开和X关往往带有约束条
8、件。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,14,2.7 电气控制线路的简单设计法,3、简单设计法,定义：一般设计法中的重要设计原则和逻辑设计法中的控制对象的开关逻辑函数就组成了简单设计法。 设计步骤： 找出控制对象的开启信号、关断信号； 如果有约束条件，则找出相应的开启和关断约束条件； 把各种已知信号带入公式中，写出控制对象的逻辑函数； 结合一般设计法的设计原则和逻辑函数，画出电气线路图； 最后根据工艺要求做进一步的检查工作。 关键：简单设计法的核心内容是找出控制对象的开启条件（短信号）和关断条件（短信号）。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,15,2.7 电气控制线路的简单设计
9、法,2.7.3 简单设计法设计举例,三台电动机的顺序启停控制 现有三台电动机MA1、MA2、MA3，要求启动顺序为：先启动MA1,经T1后启动MA2,再经T2后启动MA3；停车时要求：先停MA3，经T3后再停MA2，再经T4后停MA1。 题目分析：,该系统需要三个接触器QA1、QA2、QA3来控制三台电动机启停。有一个启动按钮SF1和一个停止按钮SF2，另外需要四个时间继电器KF1、KF2、KF3、KF4，其定时值分别对应T1、T2、T3、T4。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,16,2.7 电气控制线路的简单设计法,第一步设计主电路,2020/11/6,河北科技大学自动化系,17,
10、2.7 电气控制线路的简单设计法,第二步设计控制电路,分为接触器的启停电路和四个继电器的启停电路。,接触器的启停电路,2020/11/6,河北科技大学自动化系,18,2.7 电气控制线路的简单设计法,四个时间继电器的启停信号,2020/11/6,河北科技大学自动化系,19,2.7 电气控制线路的简单设计法,得到启动短信号，实质是QA2得电后关闭KF1，避免其线圈一直处于通电状态。,防止QA3和QA2断电后，KF2和KF1重新得电。,使KF3形成自锁,KF4通电延时断开使KF3和KF4失电；本来应是KF4得电时KF3应失电，这里相当于失电时间向后推迟到和KF4一块失电，虽增加了一点通电时间但节约
11、了触点数。,KF4的启动信号。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,20,2.8 典型生产机械电气控制线路分析,2.8.1 电气控制线路分析基础 1、电气控制线路分析的内容与要求 设备说明书 设备工作原理，技术性能指标； 各操作元器件的用途即功能； 电气控制要求； 与机械部分的联锁。 电气控制原理图 2、阅读分析电气原理图的方法与步骤 分析主电路； 分析控制电路； 分析辅助电路； 分析联锁与保护环节； 总体检查。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,21,2.8 典型生产机械电气控制线路分析,2.8.2 C650卧式车床电气控制线路分析,卧式车床是一种应用极为广泛的金属切削加工机床
12、，主要用来加工各种回转表面、螺纹和端面，并可通过尾架进行钻孔、铰孔和攻螺纹等切削加工。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,22,2.8 典型生产机械电气控制线路分析,车床的切削加工包括主运动、进给运动和辅助运动. 主运动为工件的旋转运动，由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转； 进给运动为刀具的直线运动，由进给箱调节加工时的纵向或横向进给量； 辅助运动为刀架的快速移动及工件的夹紧、放松等.,电力拖动及控制要求： 主电动机MA1完成主轴主运动和溜板箱进给运动的驱动，电动机采用直接启动的方式启动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还应具有点动功能。 电动
13、机MA2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接启动及停止方式，并且为连续工作状态。 主电动机和冷却泵电动机应具有必要的短路和过载保护。 快速移动电动机MA3拖动刀架快速移动。可根据使用需要随时手动控制启停。 应具有安全的局部照明装置。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,23,2.8 典型生产机械电气控制线路分析,SF3KF1、QA3KF2 QA1自锁 正向启动,SF4KF1、 QA3KF2 QA2自锁 反向启动,SF2点动按钮，限流电阻接入主电路。,KF2用于弥补QA3辅助触点的不足，相当于扩展辅助触点。,正转BS2闭合 反转BS1闭合,正向正常运转SF1QA1 QA3KF2 KF2常闭与BS2使QA2得电 反接制动,反转时的反接制动和正转时相似，此时QA1作为反转交流接触器、BS1触点闭合。,2020/11/6,河北科技大学自动化系,24,本章主要内容回顾 掌握典型控制环节的设计和使用 自锁 互锁 点动 顺序控制 约束条件的使用 时间继电器的使用 三相笼型异步电动机基本控制线路 变频调速以及变频器的基本概念 会使用简单设计法设计简单的控制线路,
