11.1电气控制系统的设计

项目11.1：电气控制系统的设计主讲人：马艳丽《电气控制技术项目化教程》陕西省教育厅创新创业课程目录电气控制系统设计的内容电气系统设计的原则电气控制系统设计的流程、步骤1231.电气控制系统设计的内容电气控制系统的设计包括原理设计和工艺设计两部分，原理设计是满足生产过程中机械加工和工艺的各种控制要求,综合考虑设备的自动化程度和技术的先进性。工艺设计是满足电气控制装置本身的制造、使用以及维修的需要。前者决定一台设备的使用效能和自动化程度,即决定着生产机械设备的先进性、合理性；后者则决定了电气控制设备的生产可行性、经济性、造型美观和使用维护方便等。一、概述二、电气控制原理设计内容电气控制原理设计是整个设计的关键环节，是工艺设计和其他技术资料的依据。主要包括：1.电气设计任务书；2.选择施工方案与控制方式；3.确定电动机的类型、容量、转速和具体型号；4.设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系，拟定各部分的要求；5.设计并绘制电气控制原理图，计算主要技术参数；6.选择电气元件，编制元件元件目录清单；7.编写设计说明书。三、电气控制工艺的设计

工艺设计的主要目的是便于组织电气控制装置的制造，实现原理设计的各项技术指标，为设备的调试、维护、使用提供必要的图纸资料。主要内容包括：1.根据设计原理图及选定的电气元件，设计电气设备的总体布置，绘制电气控制系统安装图及总接线图；2.按照原理框图划分组件，对总原理图进行编号，绘制各组件原理电路图，列出各部分的元件目录表，并根据总图编号确定出各组件的进出编号；3.根据组件原理电路及选定的元件目录表，设计组件装配图，图中反映各电气元件的安装位置、方式与接线方式；4.根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准零件的安装图纸，标明技术要求；5.设计电气箱；6.根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列出外购件清单，标准件清单以及主要消耗定额；7.编写使用说明书。2电气控制系统设计的原则、任务一、电气控制系统设计的一般原则、任务（一）电气控制系统设计的一般原则

1.最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求

2.设计方案要合理

3.机械设计与电气设计应相互配合

4.确保控制系统安全可靠地工作（二）电气控制系统设计的基本任务

电气控制系统设计的基本任务是根据控制要求设计、编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料等。

图纸包括电气原理图、电气系统的组件划分图、元器件布置图、安装接线图、电气箱图、控制面板图、电器元件安装底板图和非标准件加工图等。文字资料包括编制外购件目录、单台材料消耗清单、设备说明书等。

3电气控制系统设计的流程、方法和步骤一、电气控制系统设计的流程1、拟订设计任务书设计任务书是整个电气控制系统的设计依据，又是设备竣工验收的依据。由技术领导部门、设备使用部门和任务设计部门等共同完成。电气控制系统的设计任务书中，主要包括以下内容：（1）设备名称、用途、基本结构、动作要求及工艺过程介绍（2）电力拖动的方式及控制要求等（3）联锁、保护要求（4）自动化程度、稳定性及抗干扰要求（5）操作台、照明、信号指示、报警方式等要求（6）设备验收标准（7）其它要求

2、确定电力拖动方案

主要从几个方面考虑电力拖动方案：（1）拖动方式的选择电力拖动方式，独立拖动？集中拖动？（2）调速方案的选择调速方案，无级调速？有级调速？（3）电动机调速性质要与负载特性适应恒功率负载？恒转矩负载？在选择电动机调速方案时，要使电动机的调速特性与生产机械的负载特性相适应，使电动机得到充分合理应用。

3、拖动电动机的选择基本原则（1）根据生产机械调速的要求选择电动机的种类。（2）工作过程中电动机容量要得到充分利用。（3）根据工作环境选择电动机的结构型式。

4、选择控制方式控制方式要实现拖动方案的控制要求。随着现代电气技术的迅速发展，生产机械电力拖动的控制方式从传统的继电接触器控制向PLC控制、CNC控制、计算机网络控制等方面发展。

5、设计电气控制原理图，并合理选用元器件，编制元器件明细表。

6、设计电气设备的各种施工图纸

7、编写设计说明书和使用说明书二、电气控制系统原理图的设计方法电气控制原理电路设计的方法有分析设计法和逻辑设计法。1、分析设计法分析设计法是根据生产工艺的要求选择适当的基本控制环节按其联锁条件组合起来，并经补充和修改，将其综合成满足控制要求的完整线路。当没有现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计。优点：设计方法简单，无固定的设计程序，容易为初学者所掌握，在电气设计中被普遍采用缺点：设计出的方案不一定是最佳方案，当经验不足或考虑不周全时会影响线路工作的可靠性2、逻辑设计法逻辑设计法是利用逻辑代数来进行电路设计，从生产机械的拖动要求和工艺要求出发，将控制电路中的接触器、继电器线圈的通电与断电，触点的闭合与断开，主令电器的接通与断开看成逻辑变量，根据控制要求将它们之间的关系用逻辑关系式来表达，然后再化简，做出相应的电路图。优点：是能获得理想、经济的方案缺点：难度较大，设计过程复杂，在一般常规设计中，很少单独采用

三、电气原理图设计的基本步骤（l）根据确定的拖动方案和控制方式设计系统的原理框图（2）设计出原理框图中各个部分的具体电路设计时按主电路→控制电路→辅助电路→联锁与保护→总体检查，反复修改与完善的步骤进行。（3）绘制总原理图（4）恰当选用电器元件，并制订元器件明细表四、电气原理图设计的一般要求

1、电气控制原理应满足工艺的要求

2、控制电路电源种类与电压数值的要求3、控制电路力求可靠、安全、简单、经济

（1）避免触头的“竞争”和“冒险”现象

竞争：是指在一个控制信号作用下，电路从一种稳定状态转换到另一稳定状态，常常有几个元器件的触头状态同时发生变化，由于各电器元件总有一定的动作时间，对时序电路来说，往往发生不按时序动作的情况，触头争先吸合，就会得到几个不同的输出状态，这种现象称为电路的“竞争”。

冒险：对于开关电路，由于电器元件的延时释放作用，存在开关元件不按要求的逻辑功能输出，这种现象称为“冒险”。“竞争”和“冒险”现象会造成电路不按控制要求动作，逻辑混乱，控制失灵，严重的还会造成相间短路，电机、电器及机械装置损害，危害极大。反身自停改进后

（2）正确连接电器线圈图11-1交流控制电路线圈连接图11-2直流控制回路大电感线圈与直流继电器线圈的连接

（3）合理安排电器元件和触点的位置图11-3电气元件和触头间的连接

（4）防止出现寄生电路

寄生电路是指在控制电路的动作过程中，出现的不是由于误操作而产生的意外接通的电路。

图11-4寄生回路

（7）