電氣控制原理設(shè)計(jì)的方法與步驟

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一、電氣控制原理電路的基本設(shè)計(jì)方法

　　電氣控制原理電路設(shè)計(jì)的方法有分析設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法。

　　1、分析設(shè)計(jì)法

　　分析設(shè)計(jì)法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求選擇適當(dāng)?shù)幕究刂骗h(huán)節(jié)（單元電路）或?qū)⒈容^成熟的電路按其聯(lián)鎖條件組合起來(lái)，并經(jīng)補(bǔ)充和修改，將其綜合成滿(mǎn)足控制要求的完整線(xiàn)路。當(dāng)沒(méi)有現(xiàn)成的典型環(huán)節(jié)時(shí)，可根據(jù)控制要求邊分析邊設(shè)計(jì)。

　　優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，無(wú)固定的設(shè)計(jì)程序，它容易為初學(xué)者所掌握，在電氣設(shè)計(jì)中被普遍采用；

　　缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)出的方案不一定是最佳方案，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不足或考慮不周全時(shí)會(huì)影響線(xiàn)路工作的可靠性。

　　2、邏輯設(shè)計(jì)法

　　邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)來(lái)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，從生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)要求和工藝要求出發(fā)，將控制電路中的接觸器、繼電器線(xiàn)圈的通電與斷電，觸點(diǎn)的閉合與斷開(kāi)，主令電器的接通與斷開(kāi)看成邏輯變量，根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯關(guān)系式來(lái)表達(dá)，然后再化簡(jiǎn)，做出相應(yīng)的電路圖。

　　優(yōu)點(diǎn)是能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案。

　　缺點(diǎn)是這種方法設(shè)計(jì)難度較大，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程較復(fù)雜，還要涉及一些新概念，因此，在一般常規(guī)設(shè)計(jì)中，很少單獨(dú)采用。

　　二、電氣原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟

　?。╨）根據(jù)確定的拖動(dòng)方案和控制方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理框圖。

　?。?）設(shè)計(jì)出原理框圖中各個(gè)部分的具體電路。設(shè)計(jì)時(shí)按主電路、控制電路、輔助電路、聯(lián)鎖與保護(hù)、總體檢查反復(fù)修改與完善的先后順序進(jìn)行。

　?。?）繪制總原理圖。

　?。?）恰當(dāng)選用電器元件，并制訂元器件明細(xì)表。

　　三、原理圖設(shè)計(jì)的一般要求

　　1、電氣控制原理應(yīng)滿(mǎn)足工藝的要求
 

　　在設(shè)計(jì)之前必須對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的工作性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際加工情況有充分的了解，并在此基礎(chǔ)上來(lái)考慮控制方式，起動(dòng)、反向、制動(dòng)及調(diào)速的要求，設(shè)置各種聯(lián)鎖及保護(hù)裝置。

　　2、控制電路電源種類(lèi)與電壓數(shù)值的要求

　　對(duì)于比較簡(jiǎn)單的控制電路，往往直接采用交流380V或220V電源，不用控制電源變壓器。對(duì)于比較復(fù)雜的控制電路，應(yīng)采用控制電源變壓器，將控制電壓降到110V或48V、24V。對(duì)于操作比較頻繁的直流電力傳動(dòng)的控制電路，常用220V或110V直流電源供電。直流電磁鐵及電磁離合器的控制電路，常采用24V直流電源供電。

　　交流控制電路的電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種：

　　6V，24V，48V，110V（優(yōu)選值），220V，380V，50Hz。

　　直流控制電路的電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種：

　　6V，12V，24V，48V，110V，220V。

　　3、確保電氣控制電路工作的可靠性、安全性

　?。?）電器元件的工作要穩(wěn)定可靠，符合使用環(huán)境條件，并且動(dòng)作時(shí)間的配合不致引起競(jìng)爭(zhēng)。

　　復(fù)雜控制電路中，在某一控制信號(hào)作用下，電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，常常有幾個(gè)電器元件的狀態(tài)同時(shí)變化，考慮到電器元件總有一定的動(dòng)作時(shí)間，對(duì)時(shí)序電路來(lái)說(shuō)，就會(huì)得到幾個(gè)不同的輸出狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為電路的“競(jìng)爭(zhēng)”。而對(duì)于開(kāi)關(guān)電路，由于電器元件的釋放延時(shí)作用，也會(huì)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)元件不按要求的邏輯功能輸出的可能性，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“冒險(xiǎn)”。

　　“競(jìng)爭(zhēng)”與“冒險(xiǎn)”現(xiàn)象都將造成控制電路不能按照要求動(dòng)作，當(dāng)電器元件的動(dòng)作時(shí)間可能影響到控制電路的動(dòng)作時(shí)，需要用能精確反映元件動(dòng)作時(shí)間及其互相配合的方法（如時(shí)間圖法）來(lái)準(zhǔn)確分析動(dòng)作時(shí)間，從而保證電路正常工作。

　　（2）電器元件的線(xiàn)圈和觸點(diǎn)的連接應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

　　電器元件圖形符號(hào)應(yīng)符合GB4728中的規(guī)定，繪制時(shí)要合理安排版面。例如，主電路一般安排在左面或上面，控制電路或輔助電路排在右面或下面，元器件目錄表安排在標(biāo)題上方。

　　在實(shí)際連接時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　①正確連接電器線(xiàn)圈。交流電壓線(xiàn)圈通常不能串聯(lián)使用，即使是兩個(gè)同型號(hào)電壓線(xiàn)圈也不能采用串聯(lián)后，接在兩倍線(xiàn)圈額定電壓的交流電源上，以免電壓分配不均引起工作不可靠。

　　在直流控制電路中，對(duì)于電感較大的電器線(xiàn)圈，如電磁閥、電磁鐵或直流電機(jī)勵(lì)磁線(xiàn)圈等，不宜與同電壓等級(jí)的接觸器或中間繼電器直接并聯(lián)使用。如圖，當(dāng)觸點(diǎn)KM斷開(kāi)時(shí)，電磁鐵YA線(xiàn)圈兩端產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，加在中間繼電器KA的線(xiàn)圈上，造成KA的誤動(dòng)作。為此在YA線(xiàn)圈兩端并聯(lián)放電電阻R，并在KA支路串入KM常開(kāi)觸點(diǎn)，如圖b）就能可靠工作。

　?、诤侠戆才烹娖髟陀|點(diǎn)的位置。對(duì)于某些回路，電器元件或觸點(diǎn)位置互換時(shí)，并不影響其工作原理，但在實(shí)際運(yùn)行中，影響電路安全并關(guān)系到導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)短，如圖a）接法既不安全又浪費(fèi)導(dǎo)線(xiàn)。圖b）所示的接法較為合理。

　?、鄯乐钩霈F(xiàn)寄生電路。寄生電路是指在控制電路的動(dòng)作過(guò)程中，意外出現(xiàn)不是由于誤操作而產(chǎn)生的接通電路。圖是一個(gè)具有指示燈和過(guò)載保護(hù)的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路。正常工作時(shí)，能完成正反向起動(dòng)、停止與信號(hào)指示。但當(dāng)FR動(dòng)作斷開(kāi)后，電路出現(xiàn)了如圖中虛線(xiàn)所示的寄生電路，使接觸器KM1不能可靠釋放而得不到過(guò)載保護(hù)。如果將FR觸點(diǎn)位置移到SB1上端就可避免產(chǎn)生寄生電路。

　　④盡量減少連接導(dǎo)線(xiàn)的數(shù)量，縮短連接導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度。

　?、菘刂齐娐饭ぷ鲿r(shí)，應(yīng)盡量減少通電電器的數(shù)量，以降低故障的可能性并節(jié)約電能。

　?、拊陔娐分胁捎眯∪萘康睦^電器觸點(diǎn)來(lái)斷開(kāi)或接通大容量接觸器線(xiàn)圈時(shí)，要分析觸點(diǎn)容量的大小，若不夠時(shí)，必須加大繼電器容量或增加中間繼電器，否則工作不可靠。

　　4、應(yīng)具有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)

　　控制電路在事故情況下，應(yīng)能保證操作人員、電氣設(shè)備、生產(chǎn)機(jī)械的安全，并能有效地制止事故的擴(kuò)大。為此，在控制電路中應(yīng)采取一定的保護(hù)措施，必要時(shí)還可設(shè)置相應(yīng)的指示信號(hào)。

　　5、操作、維修方便

　　控制電路應(yīng)從操作與維修人員的工作出發(fā)，力求操作簡(jiǎn)單、維修方便。

　　6、控制電路力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)

　　在滿(mǎn)足工藝要求的前提下，控制電路應(yīng)力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)電氣控制環(huán)節(jié)和電路，縮減電器的數(shù)量，采用標(biāo)準(zhǔn)件和盡可能選用相同型號(hào)的電器。