PLC经典教程第3章

1、Date: 2022-3-25 Page: 1第三章第三章 电气控制线路设计电气控制线路设计Date: 2022-3-25 Page: 2二、电气控制线路设计的一般原则二、电气控制线路设计的一般原则 1 1）最大限度地满足机电设备对电气控制线路的要求；）最大限度地满足机电设备对电气控制线路的要求；2 2）在满足生产要求的同时，应尽可能地使线路简单、实用）在满足生产要求的同时，应尽可能地使线路简单、实用，尽量选用常用的且经过实际考验过的电路；尽量选用常用的且经过实际考验过的电路；3 3）保证控制安）保证控制安全，具有各种必要的保护装置和联锁环节，全，具有各种必要的保护装置和联锁环节，便于操作和维

2、修。便于操作和维修。一、电气控制电路设计方法一、电气控制电路设计方法 设先设计主电路，再设计控制电路、信号电路及局部照明电设先设计主电路，再设计控制电路、信号电路及局部照明电路等。路等。Date: 2022-3-25 Page: 3三、电气控制线路设计的内容和步骤三、电气控制线路设计的内容和步骤1 1、确定电气设计的技术条件；、确定电气设计的技术条件；2 2、选择电气传动形式和控制方案；、选择电气传动形式和控制方案；3 3、确定电动机的类型、容量、转速和型号；、确定电动机的类型、容量、转速和型号；4 4、设计电气控制原理图；、设计电气控制原理图；5 5、选择电器器件，制定电动机和电器器件明细表

3、；、选择电器器件，制定电动机和电器器件明细表；6 6、设计电动机、执行电磁铁、电气控制元件，以及监测元件、设计电动机、执行电磁铁、电气控制元件，以及监测元件的总布置图；的总布置图；Date: 2022-3-25 Page: 47 7、设计电气柜、操作台、器件安装板以及非标准器件专用安、设计电气柜、操作台、器件安装板以及非标准器件专用安装零件；装零件；8 8、绘制装配图和接线图；、绘制装配图和接线图；9 9、编写设计计算说明书和使用操作说明书。、编写设计计算说明书和使用操作说明书。Date: 2022-3-25 Page: 5四、设计过程中应注意的几个问题四、设计过程中应注意的几个问题1 1在满

4、足生产要求前提下，控制电路应力求简单、经济。在满足生产要求前提下，控制电路应力求简单、经济。1 1）根据自动控制工艺要求，正确选择各独立控制部分的线路和环节。）根据自动控制工艺要求，正确选择各独立控制部分的线路和环节。2 2）同一电器的不同器件在线路中尽可能具有更多的公共联线，以简化电器的）同一电器的不同器件在线路中尽可能具有更多的公共联线，以简化电器的外部接线，缩短连接导线的数量和长度。外部接线，缩短连接导线的数量和长度。 图图3 3所示启保停回路，按钮在操作台或面板上，接触器在电器柜中，前者需所示启保停回路，按钮在操作台或面板上，接触器在电器柜中，前者需由操作台引出四根导线，后者只引出三根

5、导线。由操作台引出四根导线，后者只引出三根导线。 Date: 2022-3-25 Page: 6 3 3）根据工艺要求，正确选用电器器件。）根据工艺要求，正确选用电器器件。 4 4）在满足生产工艺要求的前提下，减少不必要的触点以简化）在满足生产工艺要求的前提下，减少不必要的触点以简化电路。电路。 5 5）在控制电路中，除其工作的必要电器通电外，其余的回）在控制电路中，除其工作的必要电器通电外，其余的回路尽可能不通电，以提高系统的稳定性和可靠性。路尽可能不通电，以提高系统的稳定性和可靠性。Date: 2022-3-25 Page: 7 2 2保证控制电路工作可靠和安全。保证控制电路工作可靠和安全

6、。（1 1）正确连接电器的触点。）正确连接电器的触点。 如图如图3-23-2所示，一般情况下，线圈的一端应连接在一起，接到电源的所示，一般情况下，线圈的一端应连接在一起，接到电源的一根母线上。一根母线上。 同一电器的常开和常闭辅助触点靠的很近，如果分别接到同一电器的常开和常闭辅助触点靠的很近，如果分别接到电源的不同相上，触点断开时产生的电弧可能在两触点间形成飞弧，造电源的不同相上，触点断开时产生的电弧可能在两触点间形成飞弧，造成电源短路。成电源短路。 Date: 2022-3-25 Page: 8正 确 连 接 电 器 的 触 点b) 正 确a) 错 误图 3-3 正 确 连 接 电 器 的

7、线 圈a) 错 误b) 正 确ST1ST1K2ST2K1ST2K2K1图 3-2a)b)a)b)K1K1KM1KM2KM1KM2（2 2）正确连接电器的线圈。）正确连接电器的线圈。 两个电器需要同时动作时，其线圈应当并联。两个电器需要同时动作时，其线圈应当并联。 图图3-33-3所示，在交流控制线路中，不能串联两个电器的线圈。因它们阻抗不所示，在交流控制线路中，不能串联两个电器的线圈。因它们阻抗不尽相同，造成两个线圈的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额尽相同，造成两个线圈的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和，也不允许。因电器动作总有先后，当有一个接触器先动作时

8、，其定电压之和，也不允许。因电器动作总有先后，当有一个接触器先动作时，其线圈阻抗增大线圈阻抗增大, ,该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使电路烧毁。电路烧毁。 Date: 2022-3-25 Page: 9a) 不合理KMYAKMb) 合理KMRKMYAKMa) b)图3-4 电磁铁与接触器线圈并联 图图b b中直流电磁铁中直流电磁铁YAYA与继电器与继电器KAKA并联，如图并联，如图3-43-4所示，在接通电源时，正常工所示，在接通电源时，正常工作；但断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感大得多，所以作；

9、但断开电源时，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，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能使继电器又吸断电时，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，从而造成继电器的误动作。合一段时间，从而造成继电器的误动作。 解决方法：断电时由解决方法：断电时由KMKM常闭触点和电阻常闭触点和电阻R R构成放电回路，避免接触器误动作；构成放电回路，避免接触器误动作；或可备用一个接触器的触点来控制。或可备用一个接触器的触点来控制。Date: 2022-3-25 Page: 10 （3 3）在控制线路中应该避免出现寄生电路，如图）在控制线路中应该避免

10、出现寄生电路，如图3-53-5。 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灯HLHL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，电路动作时，电路就出现了寄生电路就出现了寄生电路，如图中如图中虚线所示，使正向接触器虚线所示，使正向接触器KM1不能有效释放，起不了不能有效释放，起不了保护作用。保护作用。寄生电路Date: 2022-3-25 Page: 11 （4 4）避免电器依次动作。）避免电器依次动

11、作。 应减少多个器件依次通电后才接通另一个器件的情况，以保证应减少多个器件依次通电后才接通另一个器件的情况，以保证工作的可靠性，如图工作的可靠性，如图3-63-6所示。所示。Date: 2022-3-25 Page: 12（5 5）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。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，可而触点数目不够时，可采用中间继电器增加控采用中间继电器增加控制支路的数量。制支路的数量。简化电路去掉不必要的去掉不必要的KM1，简化电路，简化电路，提高电路可靠性提高电路可靠性Date: 2022-3-25 P

12、age: 13（6 6）在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要有电）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，而且还有机械联锁。气联锁，而且还有机械联锁。（7 7）设计的线路应适用所在电网的质量和要求。）设计的线路应适用所在电网的质量和要求。（8 8）在线路中采用小容量继电器触点来控制大容量接触器的线）在线路中采用小容量继电器触点来控制大容量接触器的线圈。圈。 （9 9）要有完善的保护措施）要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压、失常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压、失电压等保护电压等保护 环节，有时还应设有合闸、断开、事

13、故、安全等必须环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。的指示信号。Date: 2022-3-25 Page: 14五、电路设计五、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，要求在按下起动按钮后动力头完成例：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

14、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为快速移动电动为快速移动电动机其正转时为快进，反转时为快退。其中机其正转时为快进，反转时为快退。其中M2M2为进给电动机其正转时为工进，反为进给电动机其正转时为工进，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Date: 2022-3-25 Page: 15（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，均为全压起动、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

15、此设计主电路如下：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KM4Date: 2022-3-25 Page: 16（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）和断电（终止）、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整个控制电路。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。 2、线圈的分析顺序应尽量与控制过程的动作顺序一致。、线

16、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+）SSQ Q2 2工进（工进（KM3+KM3+） S SQ Q3 3工退（工退（KM4+KM4+）SSQ Q2 2快退（快退（KM2+KM2+）原位原位S SQ Q1 1停止停止Date: 2022-3-25 Page: 17（三）控制电路设计（三）控制电路设计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

17、 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SQ2SQ22 2）KM3KM3：起始条件：起始条件SQ2SQ2 终止条件终止条件SQ3SQ33 3）KM4KM4：起始条件：起始条件SQ3SQ3 终止条件终止条件SQ2SQ24 4）KM2KM2：起始条件：起始条件SQ2SQ2 终止条件终止条件SQ1SQ1KM2KM2会在电路开始通电时就通电，这种情况应增会在电路开始通电时就通电，这种情况应增加起始条件加起始条件：当：当KM4+KM4+时松开时松开SQ2SQ2，即（，即（KM4+）+（SQ2）；因而）；因而KM4KM4终止条件调整为终止条件调整为KM2+KM

18、2+。快进快进工进工进工退工退快退快退当当SQ1SQ1，SQ2SQ2，但，但KM4-KM4-，即工退未开始时，不能快退；工退时，即工退未开始时，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SQ2SQ2，才能使，才能使KM2+KM2+，开始快退；，开始快退；当当SQ2SQ2，KM2+KM2+，切断，切断KM4-KM4-，停止工退。，停止工退。Date: 2022-3-25 Page: 183 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KM4SQ3Date: 20

19、22-3-25 Page: 19六六. 设计举例设计举例例：设计三条皮带运输机构成的散料运输线控制线路。如下图示例：设计三条皮带运输机构成的散料运输线控制线路。如下图示。 图图 皮带运输机工作示意图皮带运输机工作示意图 控制要求控制要求1) 启动顺序为启动顺序为3#、2#、1#，并要有一定时间间隔，以免货物，并要有一定时间间隔，以免货物在皮带上堆积。在皮带上堆积。2) 停车顺序为停车顺序为1#，2#、3#，也要有一定时间间隔，保证停车，也要有一定时间间隔，保证停车后皮带上不残存货物。后皮带上不残存货物。3) 不论不论2#或或3#哪一个出故障，哪一个出故障，1#必须停车，以免继续进料，必须停车，以免继续进料，造成货物堆积。造成货物堆积。4) 必要的保护。必要的保护。 Date: 2022-3-25 Page: 20 主电路设计主电路设计 图图 皮带运输机主电路图皮带运输机主电路图 基本控制电路设计基本控制电路设计图图 控制电路的基本部分控制电路的基本部分 Date: 2022-3-25 Page: 21 控制线路特殊部分设计控制线路特殊部分设计图图 控制电路的联锁部分控制电