电气控制技术与PLC应用41.电气控制系统的设计课件

1、第四章 电气控制系统的设计 4.1 电气控制系统设计的基本内容和一般原则 4.2 电力拖动方案确定原则和电机的选择 4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法 4.4 电气控制系统的工艺设计 主要内容： 电气控制系统设计内容和原则， 电气控制线路设计方法。 第1页，共21页。4.1 电气控制系统设计的基本内容和一般原则一、电气设计的主要内容 1. 电气设计的一般内容 2. 电气设计的技术条件 3. 电气传动形式的选择 4. 电气控制方案的确定二、电气设计的一般原则 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 力求使控制线路简单和经济 3. 保证控制

2、线路工作的可靠性 4. 控制线路工作的安全性 5. 操作和维修方便第2页，共21页。4.2 电力拖动方案确定原则和电机的选择 一、电气传动方式 1.单机拖动 2.分机拖动 二、调速性能 1.重型或大型设备 2.精密机械设备 3.一般中小型设备 三、负载特性 四、电动机的选择 五、起动、制动和反向要求第3页，共21页。4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法 电气控制线路的两种设计方法： 经验设计法，逻辑设计法。一、经验设计法1.经验设计法的基本特点 首先根据生产机械对电气控制电路的要求， 设计出各个独立环节的控制电路或单元电路， 然后根据生产工艺要求 找出各个控制环节之间的相互关系， 进一

3、步拟定联锁控制电路及进行辅助电路的设计， 最后为了努力取得较好的技术经济效果， 再考虑减少电器与触头数目。第4页，共21页。4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法一、经验设计法2.经验设计法的基本步骤 主电路设计；控制电路设计；辅助电路设计； 反复审核电路是否满足设计原则。3.具体设计过程中常有的两种作法 根据生产机械的工艺要求与工作过程， 将现有的典型环节集聚起来加以补充修改， 综合成所需的控制线路。 在找不到现有的典型环节时， 则根据生产机械的工艺要求与工作过程自行设计， 边分析边画图，将输入的主令信号经过适当的转换， 得到执行元件所需的工作信号。第5页，共21页。4.3 电气控制线

4、路的经验设计法和逻辑设计法一、经验设计法4.经验设计法举例第6页，共21页。4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法一、经验设计法4.经验设计法举例控制要求： 第一台电机启动运行5s后， 第二台电机才能自行启动， 运行6s后， 第三台电机自动启动， 停止时，三台电机全部断电。第7页，共21页。4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法一、经验设计法4.经验设计法举例SB6SB5SB3SB4KASB2KM2KM2KM2KM1KAFRFRSB1FU2FU1QSRKM1SB5SB6KAKM1KM2KSKS控制要求： (1)既能点动又能连续运转； (2)停止时采用反接制动； (3)能在两处进行启

5、动和制动。第8页，共21页。4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法一、经验设计法4.经验设计法举例控制要求： (1) (2) (3) (4) 第9页，共21页。4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法二、逻辑设计法1.逻辑变量、逻辑函数及运算法则(1)逻辑变量 在逻辑代数中， 把这种具有两个对立物理状态的量称为“逻辑变量”。 在继电接触式控制线路中， 每一个接触器或继电器的线圈、触头， 以及控制按钮的触头都相当于一个逻辑变量， 它们都具有两个对立的物理状态， 故可采用“逻辑0”和“逻辑1”来表示。第10页，共21页。4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法二、逻辑设计法1.逻辑变

6、量、逻辑函数及运算法则(1)逻辑变量 对于继电器、接触器、电磁铁、电磁阀等元件的线圈， 规定通电为“1”状态，失电则规定为“0”状态。 对于按钮、行程开关元件， 规定压下时为“1”状态，复位时为“0”状态。 对于元件的触点， 规定触点闭合状态为“1”状态，触点断开状态为“0”状态。第11页，共21页。4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法二、逻辑设计法1.逻辑变量、逻辑函数及运算法则(2)逻辑函数 在继电接触式控制线路中， 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随各输入逻辑变量取值变化而变化。 输入、输

7、出逻辑变量的这种相互关系称为逻辑函数关系。 控制线路中输入和输出关系用列表方式表示称为真值表。第12页，共21页。4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法二、逻辑设计法1.逻辑变量、逻辑函数及运算法则(3)三种基本逻辑运算(与、或、非) 逻辑“与”(也称逻辑“乘”、逻辑“积” ) 逻辑“或” (也称逻辑“加”、逻辑“和”) 逻辑“非”(也称逻辑“求反”）逻辑“与” 电路逻辑“或” 电路逻辑“非”电路第13页，共21页。4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法二、逻辑设计法1.逻辑变量、逻辑函数及运算法则(4)逻辑代数的基本运算规则和定律交换律分配律结合律吸收律第14页，共21页。4.3

8、 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法二、逻辑设计法1.逻辑变量、逻辑函数及运算法则(4)逻辑代数的基本运算规则和定律重叠律非非律反演律(摩根定律) 化简中常用的基本恒等式： A0A A 1A A11 A 00第15页，共21页。4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法二、逻辑设计法2.继电接触器控制线路的逻辑函数对图 (a)可列出逻辑函数为：对图 (b)可列出逻辑函数为：其一般形式为：其一般形式为：f KMX开主X开约(X关主X关约)KMf KM (X关主X关约)( X开主X开约KM)一般形式扩展为：两个简单的起、停、保电路第16页，共21页。4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法

9、二、逻辑设计法3.逻辑设计方法的一般步骤 充分研究加工工艺过程， 做出工作循环图或工作示意图。 按工作循环图做执行元件节拍表及检测元件状态表。 根据状态表，确定中间记忆元件的开关边界线， 设计中间记忆元件。 列写中间记忆元件逻辑函数式及执行元件逻辑函数式。 根据逻辑函数式建立电路结构图。 进一步完善电路，增加必要的连锁、保护等辅助环节， 检查电路是否符合原控制要求，有无寄生回路， 是否存在竞争现象等。第17页，共21页。设计要求： 某电动机只有在继电器 KAl、KA2、KA3中任何一 个或两个动作时才能运转， 而在其他条件下都不运转， 试设计其控制线路。设计步骤： 列出控制元件与执行元件的动作状态表； 根据状态表写出KM的逻辑代数式；4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法二、逻辑设计法4.逻辑设计法举例第18页，共21页。设计步骤： 根据状态表写出KM的逻辑代数式；4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法二、逻辑设计法4.逻辑设计法举例利用逻辑代数基本公式化简至最简“与或”式；第19页，共21页。设计步骤： 4.3 电气控制线路的经验设计法和逻辑设计法二、逻辑设计法4.逻辑设计法举例利用逻辑代数基本公式 化简至最简“与或”式；根据简化了的逻辑式 绘制控制电路。设计要求： 某电动机只有在继电器 KAl、KA2、KA3中任何一个