第三章电气控制线路设计与实例分析

1、 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析第一节、第一节、电气控制电路设计方法电气控制电路设计方法第二节、第二节、电气控制电路设计实例分析电气控制电路设计实例分析 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC第一节第一节 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，再设计控制电路、信号电路及局部照明电路等先设计主电路，再设计控制电路、信号电路及局部照明电路等经验设计法：经验设计法：根据生产工艺的要求，按照电动

2、机的控制方法，根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法，采用典型环节电路直接进行设计。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。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靠地工能按照工艺的顺序准确而可靠地工作。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的电路尽量选用常用的且经过实际考验过的电路操作、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。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电

3、气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC通过下面的例子来说明如何用经验设计法来设计控制通过下面的例子来说明如何用经验设计法来设计控制电路：电路： 某机床有左、右两个动力头，用以铣削加工，它们某机床有左、右两个动力头，用以铣削加工，它们各由一台交流电动机拖动；另外有一个安装工件的滑各由一台交流电动机拖动；另外有一个安装工件的滑台，由另一台交流电动机拖动。加工工艺是在开始工台，由另一台交流电动机拖动。加工工艺是在开始工作时，要求滑台先快速移动到加工位置，然后自动变作时，要求滑台先快速移动到加工位置，然后自动变为慢速进给，进给到指定位置自动停止，再由操作者为慢速进给，进给到指定位置自

4、动停止，再由操作者发出指令使滑台快速返回，回到原位后自动停车。要发出指令使滑台快速返回，回到原位后自动停车。要求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后起动，而求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后起动，而在滑台电动机正向停车时也停车。在滑台电动机正向停车时也停车。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC主电路设计：主电路设计：动力头拖动电动机只要求单方向旋转，为使两动力头拖动电动机只要求单方向旋转，为使两台电动机同步起动，可用一只接触器台电动机同步起动，可用一只接触器KM3KM3控控制。滑台拖功电动机需要正转、反转，可用两制。滑台拖功电

5、动机需要正转、反转，可用两只接触器只接触器KM1KM1、KM2KM2接制。滑台的快速移动接制。滑台的快速移动由电磁铁由电磁铁YAYA改变机械传动链来实现，由接触改变机械传动链来实现，由接触器器KM4KM4来控制。来控制。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC控制电路设计控制电路设计 滑台电动机的正转、反转分别用两个按钮滑台电动机的正转、反转分别用两个按钮SBlSBl与与SB2SB2控制，控制，停车则分别用停车则分别用SB3SB3与与S

6、B4SB4控制。控制。由于动力头电动机在滑台电由于动力头电动机在滑台电动机正转后起动，停车时也停车，故可用接触器动机正转后起动，停车时也停车，故可用接触器KM1KM1的常的常开辅助触点控制开辅助触点控制KM3KM3的线圈，如图的线圈，如图a a所示。所示。 滑台的快速移动可采用电磁铁滑台的快速移动可采用电磁铁YAYA通电时，改变凸轮的变速通电时，改变凸轮的变速比来实现。比来实现。滑台的快速前进与返回分别用滑台的快速前进与返回分别用KM1KM1与与KM2KM2的辅的辅助触点控制助触点控制KM4KM4，再由，再由KM4KM4触点去通断电磁铁触点去通断电磁铁YAYA。滑台快。滑台快速前进到加工位置时

7、，要求慢速进给，因而在速前进到加工位置时，要求慢速进给，因而在KM1KM1触点控触点控制制KM4KM4的支路上串联限位开关的支路上串联限位开关SQ3SQ3的常闭触点。此部分的的常闭触点。此部分的辅助电路如图辅助电路如图b b所示。所示。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC联锁与保护环节设计：联锁与保护环节设计：用限位开关用限位开关SQ1SQ1的常闭触点控制滑台慢速进给到的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车；用限位开关位时的停车；用

8、限位开关SQ2SQ2的常闭触点控制滑的常闭触点控制滑台快速返回至原位时的自动停车。接触器台快速返回至原位时的自动停车。接触器KMlKMl与与KM2KM2之间应互相联锁，三台电动机均应用热继电之间应互相联锁，三台电动机均应用热继电器作过载保护。器作过载保护。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC电路的完善：电路的完善： 电路初步设计完后，可能还有不够合理的地方，因此需仔电路初步设计完后，可能还有不够合理的地方，因此需仔细校核。一共用了三个细校核。一共用了三个KMlKMl的常开辅助触点，而一般的接的常开辅助触点，而一般的接触器只有两个常

9、开辅助触点。因此，必须进行修改。从电触器只有两个常开辅助触点。因此，必须进行修改。从电路的工作情况可以看出，路的工作情况可以看出，KM3KM3的常开辅助触点完全可以代的常开辅助触点完全可以代替替KM1KM1的常开辅助触点去控制电磁铁的常开辅助触点去控制电磁铁YAYA，修改后的辅助，修改后的辅助电路如图所示。电路如图所示。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLCu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置，尽可能地减少配线时

10、的连电器元件的实际位置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图接导线，如图a a是不合理的。是不合理的。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC 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到器柜内，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接连操作台上，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，就可以减少一次引出线，如图b b所示。所示。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线

11、路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC 正确连接电器的线圈正确连接电器的线圈 a)a)电压线圈通常不能串联使用，电压线圈通常不能串联使用，如图如图a 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, ,该线圈上的该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将电压降增大，

12、使另一个接触器不能吸合，严重时将使电路烧毁。使电路烧毁。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLCb)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 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，在接通电源时可并联，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感大得多，所以断电时，继电器很快释放，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

13、电器又吸合一段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。解决方法可备用一个接时间，从而造成继电器的误动作。解决方法可备用一个接触器的触点来控制。如图触器的触点来控制。如图c c所示。所示。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC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所示具有指示灯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，能完能完成正反向起

14、动、停成正反向起动、停止和信号指示。止和信号指示。当热继电器当热继电器FRFR动作时，电动作时，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KM1KM1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 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC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。去掉不必要的去掉不必要的KM1KM1，简化电路，简化电路，提高电路可靠，提高电路可靠性性当控制的支路数较多，而触当控制的支

15、路数较多，而触点数目不够时，可采用中间点数目不够时，可采用中间继电器增加控制支路的数量继电器增加控制支路的数量 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC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一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。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要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。有电气联锁，而且还有机械联锁。要有完善的保护措施要有完善的保护措

16、施 常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过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、安全等必环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。须的指示信号。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC第二节第二节 电气控制电路实例分析电气控制电路实例分析一、设计一、设计CW6163CW6163型卧式车床的电气控制电路。型卧式车床的电气控制电路。u 机床电气传动的特点及控制要求机床电气传动的特点及控制要求 机床主运动和进给运动由电动机机床主运动和

17、进给运动由电动机M1M1集中传动，主轴运动的正反向（满足螺集中传动，主轴运动的正反向（满足螺纹加工要求）是靠两组摩擦片离合器完成。纹加工要求）是靠两组摩擦片离合器完成。 主轴制动采用液压制动器。主轴制动采用液压制动器。 冷却泵由电动机冷却泵由电动机M2M2拖动。拖动。 刀架快速移动由单独的快速电动机刀架快速移动由单独的快速电动机M3M3拖动。拖动。 进给运动的纵向（左右）运动，横向（前后）运动，以及快速移动，都集进给运动的纵向（左右）运动，横向（前后）运动，以及快速移动，都集中由一个手柄操纵。中由一个手柄操纵。电动机型号：电动机型号： 主电动机主电动机M1M1：Y160M-4Y160M-4，1

18、l kW1l kW，380V380V，23.0A23.0A，1460 r/min1460 r/min；冷却泵电动机冷却泵电动机M2M2：JCB-22JCB-22，0.15kW0.15kW，380V380V，0.43A0.43A，2790 r/min2790 r/min；快速移动电动机快速移动电动机M3M3：Y90S-4Y90S-4，1.1kW1.1kW，380V380V，2.8 A2.8 A，1400 r/min1400 r/min。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC 主回路设计主回路设计 根据电气传动的要求，由接触器根据电气传

19、动的要求，由接触器KM1KM1、KM2KM2、KM3KM3分别控制电动机分别控制电动机M1M1、M2M2及及M3M3，如图所示。，如图所示。 三相电源由开关三相电源由开关QSQS引入。引入。 主电动机主电动机M1M1的过载保护由的过载保护由 热继电器热继电器FR1FR1实现。实现。 主电动机的短路保护可由机主电动机的短路保护可由机床的前一级配电箱中的熔断器床的前一级配电箱中的熔断器充任充任 冷却泵电动机冷却泵电动机M2M2的过载保的过载保护由热继电器护由热继电器FR2FR2实现。实现。 快速移动电动机快速移动电动机M3M3由于是由于是短时工作，不设过载保护。短时工作，不设过载保护。 电动机电动

20、机M2M2、 M3M3共同设短共同设短路保护熔断器路保护熔断器FU1FU1。1 1、 电气控制电路设计电气控制电路设计 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC控制电路设计控制电路设计 考虑到操作方便，主电动机考虑到操作方便，主电动机M1M1可在床头操作板上可在床头操作板上和刀架拖板上分别设起动和停止按钮和刀架拖板上分别设起动和停止按钮 SB1SB1、SB2SB2、SB3SB3、SB4SB4进行操纵。接触器进行操纵。接触器KM1KM1与控制按钮与控制按钮 组成组成带自锁的起停控制电路。带自锁的起停控制电路。 冷却泵电动机冷却泵电动机M2

21、M2由由SB5SB5、SB6SB6进行起停操作，装进行起停操作，装在机床头部。快速移动电动机在机床头部。快速移动电动机M3M3工作时间短，为了工作时间短，为了操作灵活由按钮操作灵活由按钮SB7SB7与接触器与接触器KM3KM3组成点动控制电组成点动控制电路。路。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC 信号指示与照明电路信号指示与照明电路 可设电源指示灯可设电源指示灯HL2HL2（绿色），在电源开关（绿色），在电源开关QSQS接接通后，立即发光显示，表示机床电气电路已处于供电状通后，立即发光显示，表示机床电气电路已处于供电状态。设指示

22、灯态。设指示灯HL1HL1（红色）显示主电动机是否运行。这（红色）显示主电动机是否运行。这两个指示灯可由接触器两个指示灯可由接触器KM1KM1的动合和动断两对辅助触的动合和动断两对辅助触点进行切换显示，如图右上方所示。点进行切换显示，如图右上方所示。 在操作板上设有交流电流表在操作板上设有交流电流表A A，它串联在电动机主，它串联在电动机主回路中，用以指示机床的工作电流。这样可根据电动机回路中，用以指示机床的工作电流。这样可根据电动机工作情况调整切削用量使电动机尽量满载运行，以提高工作情况调整切削用量使电动机尽量满载运行，以提高生产率，并能提高电动机功率因数。生产率，并能提高电动机功率因数。E

23、LEL照明灯为照明灯为36V36V安全电压。安全电压。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC 控制电路电源控制电路电源 考虑安全可靠及考虑安全可靠及满足照明指示灯满足照明指示灯的要求，采用变的要求，采用变压器供电，压器供电，控制控制电路电路127V127V，照，照明明36V36V，指示灯，指示灯6.3V6.3V。 绘制电气原理图绘制电气原理图 根据各局部电路根据各局部电路之间互相关系和之间互相关系和电气保护电路，电气保护电路，画成电气原理图画成电气原理图，如图所示。，如图所示。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设

24、计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC2 2、选择电气元件、选择电气元件 电源引入开关电源引入开关QSQS QS QS主要作为电源隔离开关用，并不用它来直接起停电动机，可按电动主要作为电源隔离开关用，并不用它来直接起停电动机，可按电动机额定电流来选。在这里应该根据三台电动机来选。在中小型机床常用组机额定电流来选。在这里应该根据三台电动机来选。在中小型机床常用组合开关中，可选用合开关中，可选用HZl0-25/3HZl0-25/3型，额定电流为型，额定电流为25A25A，三极组合开关。，三极组合开关。 热继电器热继电器FR1FR1、FR2FR2 主电动机主电动机M1M1额定电流额定电流23.

25、0A23.0A，FR1FR1可选用可选用JR0-40JR0-40型热继电器，热元件型热继电器，热元件 电流为电流为25A25A，电流整定范围为，电流整定范围为1625A1625A，工作时将额定电流调整为，工作时将额定电流调整为23.0A23.0A。 同理，同理，FR2FR2可选用可选用JRl0-10JRl0-10型热继电器，选用型热继电器，选用1 1号元件，电流整定范围号元件，电流整定范围 是是0.400.400.64A0.64A，整定在，整定在0.43A0.43A。 熔断器熔断器FU1FU1、FU2FU2、FU3FU3 FU1 FU1是对是对M2M2、M3M3两台电动机进行保护的熔断器。熔体

26、电流为两台电动机进行保护的熔断器。熔体电流为 可选用可选用RLl-15RLl-15型熔断器，配用型熔断器，配用10 A10 A的熔体。的熔体。 FU2FU2、FU3FU3选用选用RLl-15RLl-15型熔断器，配用最小等级的熔断体型熔断器，配用最小等级的熔断体2A2A。AAIR6 . 75 . 243. 0767. 2 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC 接触器接触器KM1KM1、KM2KM2及及KM3KM3 接触器接触器KM1KM1，根据主电动机，根据主电动机M1M1的额定电流的额定电流I IN N=23.0A=23.0A，控

27、制回路电，控制回路电源源127V127V，需主触点三对，动合辅助触点两对，动断辅助触点一对，根据，需主触点三对，动合辅助触点两对，动断辅助触点一对，根据上述情况，选用上述情况，选用CT0-40CT0-40型接触器，电磁线圈电压为型接触器，电磁线圈电压为127V127V。 由于由于M2M2、M3M3电动机额定电流很小，电动机额定电流很小，KM2KM2、KM3KM3可选用可选用JZ7-44JZ7-44交交流中间继电器，线圈电压为流中间继电器，线圈电压为127V127V，触点电流，触点电流5A5A，可完全满足要求。对小，可完全满足要求。对小容量的电动机常用中间继电器充任接触器。容量的电动机常用中间继

28、电器充任接触器。 控制变压器控制变压器TCTC 变压器最大负载时是变压器最大负载时是KM1KM1、KM2KM2及及KM3KM3同时工作，可以计算出变同时工作，可以计算出变压器容量应大于压器容量应大于68.4VA68.4VA。考虑到照明灯等其他电路附加容量，可选用。考虑到照明灯等其他电路附加容量，可选用BK-BK-100100型变压器或型变压器或BK-150BK-150型变压器，电压等级：型变压器，电压等级：380V/127-36-6.3V380V/127-36-6.3V，可，可满足辅助回路的各种电压需要。满足辅助回路的各种电压需要。 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实

29、例分析电气控制与电气控制与PLCPLC3 3、制定电气元件明细表、制定电气元件明细表 电气元件明细表要注明各元器件的型号、规格及数量等，见表电气元件明细表要注明各元器件的型号、规格及数量等，见表符符 号号名名 称称型型 号号 规规 格格数量数量M1M2M3QSKM1KM2、KM3KR1KR2FU1FU2、FU3TCSB3、SB4、SB6SB1、SB2、SB5SB7HL1、HL2A主电动机主电动机冷却泵电动机冷却泵电动机快速移动电动机快速移动电动机组合开关组合开关交流接触器交流接触器交流中间继电器交流中间继电器热继电器热继电器热继电器热继电器熔断器熔断器熔断器熔断器控制变压器控制变压器控制按钮控

30、制按钮控制按钮控制按钮控制按钮控制按钮指示信号灯指示信号灯交流电流表交流电流表Y 160 M-4JCB-22 J02-21-4HZl0-25/13 CJO-40 JZ7-44 JR0-40 JRl0-10 RLl-15 RLl-15 BK-100 LA10 LA10 LA9 ZSD-0 62T 211kW 380V 1460r/min0.125kW 380V 2790r/min1.1kW 380V 1410r/min3极极500V 25A 40A 线圈电压线圈电压127V 5 A 线圈电压线圈电压127V额定电流额定电流25A 整定电流整定电流19.9A 热元件热元件l号号 整定电流整定电流0

31、.43A 500V 熔体熔体10A 500V 熔体熔体2A 100VA 380V/127-36-6.3 V 黑黑 色色 红红 色色 6.3 V 绿色绿色1 红色红色1 050A 直接接入直接接入1 1l l1 11 11 12 21 1l l3 32 21 13 33 31 12 2l l 第三章第三章 电气控制线路设计与实例分析电气控制线路设计与实例分析电气控制与电气控制与PLCPLC4 4、绘制电气安装接线图、绘制电气安装接线图 机床的电气接线图是根据电气原理图及各电气设备安装的布置图来绘制的机床的电气接线图是根据电气原理图及各电气设备安装的布置图来绘制的。安装电气设备或检查电路故障都要依

32、据电气接线图。接线图要表示出各。安装电气设备或检查电路故障都要依据电气接线图。接线图要表示出各电气元件的相对位置及各元件的相互接线关系，因此要求接线图中各电气电气元件的相对位置及各元件的相互接线关系，因此要求接线图中各电气元件的相对位置与实际安装的位置一致，并且同一个电器的各组成部分画元件的相对位置与实际安装的位置一致，并且同一个电器的各组成部分画在一起。还要求各电气元件的文字符号与原理图一致。对各部分电路之间在一起。还要求各电气元件的文字符号与原理图一致。对各部分电路之间接线和对外部接线一般应通过端子板进行，而且应该注明外部接线的去向接线和对外部接线一般应通过端子板进行，而且应该注明外部接线的去向 为了看图方便，对导线走向一致的多根导线合并画成单线，可在元件的接为了看图方便，对导线走向一致的多根导线合并画成单线，可在元