第4章 电气控制线路设计及实例分析

1、第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院14.1 4.1 电气控制电路设计方法电气控制电路设计方法4.2 4.2 电气控制电路设计实例分析电气控制电路设计实例分析 第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院24.1 4.1 电气控制电路设计方法电气控制电路设计方法第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院3u 电气控制电路设计方法：电气控制电路设计方法： 先设计主电路

2、，再设计控制电路、信号电路及局部照先设计主电路，再设计控制电路、信号电路及局部照明电路等明电路等控制电路设计要求：控制电路设计要求：满足生产机械的工艺要求，满足生产机械的工艺要求，能按照工艺的顺序准确而可能按照工艺的顺序准确而可靠地工作。靠地工作。电路结构力求简单，电路结构力求简单，尽量选用常用的且经过实际考验过尽量选用常用的且经过实际考验过的电路。的电路。操作、调整和检修方便。操作、调整和检修方便。具有各种必要的保护装置和联锁环节。具有各种必要的保护装置和联锁环节。控制电路设计方法：控制电路设计方法：经验设计法：经验设计法：根据生产工艺的要求，按照电动机的控制根据生产工艺的要求，按照电动机的

3、控制方法，采用典型环节电路直接进行设计方法，采用典型环节电路直接进行设计。逻辑设计法：逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计。采用逻辑代数进行设计。第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院4u控制电路设计时应注意的问题控制电路设计时应注意的问题 ： 尽量减少连接导线尽量减少连接导线 。设计控制电路时，应考虑设计控制电路时，应考虑电器元件的实际位电器元件的实际位 置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不是不合理的。合理的。第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例

4、分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院5 按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上，所以一般都将起动按钮和停止按钮直到操作台上，所以一般都将起动按钮和停止按钮直接连接，就可以减少一次引出线，如图接连接，就可以减少一次引出线，如图b所示。所示。 第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院6 正确连接电器的线圈正确连接电器的线圈 。 a)电压线圈通常不能串联使用，电

5、压线圈通常不能串联使用，如图如图a所示。由于它所示。由于它们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电压分配们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和，也不允许。因为电器动作总有先后，当有一之和，也不允许。因为电器动作总有先后，当有一个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大, ,该线圈上该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使电路烧毁。将使电路烧毁。第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程

6、序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院7电磁线圈的串并联电磁线圈的串并联b)电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。图图b中中直流电磁铁直流电磁铁YA与继电器与继电器KA并联，在接通电源时可正常工作，并联，在接通电源时可正常工作，但在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电但在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感大得多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产感大得多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成继生的自感电动势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成

7、继电器的误动作。解决方法可备用一个接触器的触点来控制。电器的误动作。解决方法可备用一个接触器的触点来控制。如图如图c所示。所示。 第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院8控制电路中应避免出现寄生电路控制电路中应避免出现寄生电路: 寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路。如图所寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路。如图所示具有指示灯示具有指示灯HL和热保护的正反向电路和热保护的正反向电路.正常工作时，正常工作时，能能完成正反向起动、完成正反向起动、停止和信号指示。停止和信号指示。当热继电器当热继电器FR动作时，电动

8、作时，电路就出现了寄生电路路就出现了寄生电路，如，如图中虚线所示，使正向接图中虚线所示，使正向接触器触器KM1不能有效释放，不能有效释放，起不了保护作用。起不了保护作用。寄生电路寄生电路第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院9 尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器: :如图所示。如图所示。当控制的支路数较多，当控制的支路数较多，而触点数目不够时，而触点数目不够时，可采用中间继电器增可采用中间继电器增加控制支路的数量。加控制支路的数量。简化电路简化电路去掉不必要

9、的去掉不必要的KM1，简化电路，简化电路，提高电路可靠性提高电路可靠性第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院10多个电器的依次动作问题多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制电路。一个电器的控制电路。可逆电路的联锁可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要有电气联锁，而且要有电气联锁，而且 还有机械联锁。还有机械联锁。要有完善的保护措施要有完善的保护措施 常用的保护措

10、施有漏电流、短路、过载、过电流、常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压、失电压等保过电压、失电压等保 护护 环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。必须的指示信号。第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院114.2 4.2 电气控制电路设计实例分析电气控制电路设计实例分析 第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器电路设计电路设计条件分析法条件分析法例：设计一个组合机床动力头的控制电路，要求在按

11、下起动按钮后动力头例：设计一个组合机床动力头的控制电路，要求在按下起动按钮后动力头完成以下工作循环：快进完成以下工作循环：快进工进工进工退工退快退至原点停止。快退至原点停止。（一）分析设计要求（一）分析设计要求 此例中动力头工作台有此例中动力头工作台有4 4种工作状态：快进、工进、工退、快退。种工作状态：快进、工进、工退、快退。 可用可用M1M1、M2M2两台电机分别驱动不同的传动链来实现，其中两台电机分别驱动不同的传动链来实现，其中M1M1为快速移为快速移动电动机其正转时为快进，反转时为快退。其中动电动机其正转时为快进，反转时为快退。其中M2M2为进给电动机其正转时为进给电动机其正转时为工进

12、，反转时为工退。其中工作状态的转换由位置开关来实现。为工进，反转时为工退。其中工作状态的转换由位置开关来实现。原位终点转换SQ1SQ2SQ3快进快退工进工退第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器（二）主电路设计（二）主电路设计 此例中有此例中有M1M1、M2M2两台电机，分别有正反转控制，均为全两台电机，分别有正反转控制，均为全压起动、连续工作，无制动要求。因此设计主电路如下：压起动、连续工作，无制动要求。因此设计主电路如下：SQ3原位终点转换SQ1SQ2快进KM1快退KM2工进KM3工退KM4第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气

13、控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器（三）控制电路设计（三）控制电路设计 条件分析法的原则：条件分析法的原则： 1、以接触器、继电器、电磁铁等的线圈为分析对象，分析其通电（起始）、以接触器、继电器、电磁铁等的线圈为分析对象，分析其通电（起始）和断电（终止）条件，从而得出每个线圈的控制电路后经过组合和优化得出和断电（终止）条件，从而得出每个线圈的控制电路后经过组合和优化得出整个控制电路。整个控制电路。 2、线圈的分析顺序应尽量与控制过程的动作顺序一致。、线圈的分析顺序应尽量与控制过程的动作顺序一致。SQ3原位终点转换SQ1SQ2快进KM1快退KM2工进KM3工退KM4 以此例学习条

14、件分析法的应用：以此例学习条件分析法的应用： 1、分析动作过程：、分析动作过程： 原位原位起动按钮起动按钮快进（快进（KM1+KM1+）S SQ Q2 2工进（工进（KM3+KM3+） S SQ Q3 3工工退（退（KM4+KM4+）S SQ Q2 2快退（快退（KM2+KM2+）原位原位S SQ Q1 1停止停止第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器2 2、分析接触器线圈的起始和终止条件：、分析接触器线圈的起始和终止条件：1 1）KM1KM1：起始条件：起始条件起动按钮起动按钮SB2 SB2 终止条件终止条件SSQ Q222 2）KM3

15、KM3：起始条件：起始条件SQSQ22 终止条件终止条件SSQ Q333 3）KM4KM4：起始条件：起始条件SSQ Q33 终止条件终止条件SSQ Q224 4）KM2KM2：起始条件：起始条件SSQ Q22 终止条件终止条件SSQ Q11KM2KM2会在电路开始通电时就通电，这种情况应会在电路开始通电时就通电，这种情况应增加起始条件：当增加起始条件：当KM4KM4+ +时松开时松开S SQ Q2 2，即，即（KM4+）+（SQ2）；因而）；因而KM4KM4终止条终止条件调整为件调整为KM2+KM2+。快进快进工进工进工退工退快退快退当当S SQ Q11，S SQ Q22，但，但KM4-KM

16、4-，即工退，即工退未开始时，不能快退；工退时，未开始时，不能快退；工退时，SQ2SQ2未未，不能快退，工退结束，不能快退，工退结束S SQ Q22，才能使才能使KM2+KM2+，开始快退；当，开始快退；当S SQ Q22，KM2+KM2+，切断，切断KM4-KM4-，停止工退。，停止工退。第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器3 3、组合与优化：增加连锁与保护环节，急停按钮等、组合与优化：增加连锁与保护环节，急停按钮等原位终点转换SQ1SQ2快进KM1快退KM2工进KM3工退KM4SQ3第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线

17、路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院17二、设计控制两台三相异步电动机正、反转的电气二、设计控制两台三相异步电动机正、反转的电气控制电路。控制电路。要求：要求：1 1、两台电机均设正、反转启动按钮和停止按钮。、两台电机均设正、反转启动按钮和停止按钮。2 2、只有当第一台电机正转或反转启动、只有当第一台电机正转或反转启动10s10s后第二台后第二台电机才能正转或反转启动。而停车时只有第二电机才能正转或反转启动。而停车时只有第二台电机停车台电机停车5s5s后第一台电机才能停车。后第一台电机才能停车。3 3、当任一台电机发生过载时，两台电机均停止。、当任一台电机发生过

18、载时，两台电机均停止。第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院18M3U V WQSFUKM1KM2FR第四章第四章 电气控制线路设计及实例分析电气控制线路设计及实例分析可编程序控制器可编程序控制器武汉工程大学电气信息学院19三、设计一小车运行的控制电路图，其动作如下：三、设计一小车运行的控制电路图，其动作如下：1 1、启动后，小车由原点、启动后，小车由原点O O处前进，到处前进，到A A处（碰到限位处（碰到限位开关开关SQ1SQ1），小车后退；），小车后退；2 2、后退到、后退到B B处（碰到限位开关处（碰到限位开关SQ2SQ2），小车停），小车停5S5S，第，第二次前进，直到碰到二次前进，直到碰到C C处（碰到限位开关处（碰到限位开关SQ3SQ3），又），又后退。后退。3 3、再次碰到、再次碰到B B，小车停止。，小车停止。4 4、假设接触器、假设接触器KM1KM1接通时小车前进，接通时小车前进，KM2KM2接通时小车接通时小车后退。后