第三章 电气控制线路设计及实例分析 30页

第三章电气控制线路设计及实例分析本文由fxsltm6813贡献本文由lf29a贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析3.1电气控制电路设计方法3.2电气控制电路设计实例分析武汉工程大学电气信息学院李自成1《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析3.1电气控制电路设计方法武汉工程大学电气信息学院李自成2《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析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、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作。靠地工作。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。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。控制电路设计方法：控制电路设计方法：经验设计法：根据生产工艺的要求，经验设计法：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。方法，采用典型环节电路直接进行设计。逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计。 逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计。武汉工程大学电气信息学院李自成3《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析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：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：例题：某机床有左、右两个动力头，用以铣削加工，例题：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台，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作时，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，然后自动变为慢速进给，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，进给到指定位置自动停止，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。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，而在滑台电动机正向停车时也台电动机正向起动后起动，停车。停车。武汉工程大学电气信息学院李自成4《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析主电路设计：主电路设计：动力头拖动电动机只要求单方向旋转，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KM3控制。滑台控制。动机同步起动，可用一只接触器控制拖功电动机需要正转、反转，拖功电动机需要正转、反转，可用两只接触器KM1、KM2接制。滑台的快速移动由电磁铁改接制。磁铁YA改、接制滑台的快速移动由电磁铁变机械传动链来实现，由接触器KM4来控制。来控制。变机械传动链来实现，由接触器来控制武汉工程大学电气信息学院 李自成5《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析武汉工程大学电气信息学院李自成6《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析控制电路设计滑台电动机的正转、反转分别用两个按钮SBl与SB2滑台电动机的正转、反转分别用两个按钮与控制，停车则分别用SB3与SB4控制。由于动力头电控制。控制，停车则分别用与控制动机在滑台电动机正转后起动，停车时也停车，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KM1的常开辅助触点控制的常开辅助触点控制KM3的线圈，如的线圈，用接触器的常开辅助触点控制的线圈所示。图a所示。所示滑台的快速移动可采用电磁铁YA通电时通电时，滑台的快速移动可采用电磁铁通电时，改变凸轮的变速比来实现。滑台的快速前进与返回分别用KM1与KM2的辅助触点控制的辅助触点控制KM4，再由与的辅助触点控制，再由KM4触点去触点去通断电磁铁YA。滑台快速前进到加工位置时，通断电磁铁。滑台快速前进到加工位置时，要求慢速进给，因而在KM1触点控制触点控制KM4的支路上串联慢速进给，因而在触点控制的支路上串联限位开关SQ3的常闭触点。此部分的辅助电路如图的常闭触点。限位开关的常闭触点此部分的辅助电路如图b所示。所示。武汉工程大学电气信息学院李自成7《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析武汉工程大学电气信息学院李自成8 《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析联锁与保护环节设计：联锁与保护环节设计：用限位开关SQ1的常闭触点控制滑台慢速进给到位用限位开关的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车；用限位开关SQ2的常闭触点控制滑台快时的停车；用限位开关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KMl与KM2之速返回至原位时的自动停车。接触器与之间应互相联锁，间应互相联锁，三台电动机均应用热继电器作过载保护。保护。武汉工程大学电气信息学院李自成9《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析电路的完善：电路的完善：电路初步设计完后，可能还有不够合理的地方，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KMl的常开辅助触点，而一般的接触器只有一共用了三个的常开辅助触点，的常开辅助触点两个常开辅助触点。因此，必须进行修改。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，的常开辅助触点完全可以代替KM1的常开辅助可以看出，KM3的常开辅助触点完全可以代替的常开辅助触点完全可以代替的常开辅助触点去控制电磁铁YA，修改后的辅助电路如图所示。触点去控制电磁铁，修改后的辅助电路如图所示。武汉工程大学电气信息学院李自成10《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析控制电路设计时应注意的问题：设计控制电路时，尽量减少连接导线 。设计控制电路时，应考虑电器元件的实际位尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图是不合理的。合理的。武汉工程大学电气信息学院李自成11《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析按钮一般是装在操作台上，按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电器柜内，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，到操作台上，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b所示所示。接连接，就可以减少一次引出线，如图所示。武汉工程大学电气信息学院李自成12《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析正确连接电器的线圈。所示。a)电压线圈通常不能串联使用，如图所示。由于它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a所示们的阻抗不尽相同，们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电压分配不等。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，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,该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，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。将使电路烧毁。武汉工程大学电气信息学院李自成13《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析 电磁线圈的串并联b)电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。图b中电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。中电感量相差悬殊的两个电器线圈直流电磁铁YA与继电器并联，在接通电源时可正常工作，与继电器KA并联在接通电源时可正常工作，并联，直流电磁铁与继电器但在断开电源时，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，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合一段时间，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触器的触点来控制。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c所示所示。如图所示。武汉工程大学电气信息学院李自成14《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析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。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HL和热保护的正反向电路和热保护的正反向电路.示具有指示灯和热保护的正反向电路正常工作时，正常工作时，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。寄生电路武汉工程大学电气信息学院李自成当热继电器FR动作时，当热继电器动作时，电动作时路就出现了寄生电路，路就出现了寄生电路，如图中虚线所示，图中虚线所示，使正向接触器KM1不能有效释放，不能有效释放，触器不能有效释放起不了保护作用。起不了保护作用。15《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC 第三章电气控制线路设计及实例分析尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器:如图所示。尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器:如图所示。简化电路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，而触点数目不够时，可采用中间继电器增加控制支路的数量。加控制支路的数量。武汉工程大学电气信息学院李自成去掉不必要的KM1，简化电路，，简化电路，提高电路可靠性16《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析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个电器的控制电路。一个电器的控制电路。可逆电路的联锁在频繁操作的可逆电路中，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，要有电气联锁，而且还有机械联锁。还有机械联锁。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、常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压、过电压、失电压等保环节，有时还应设有合闸、断开、事故、护环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。必须的指示信号。武汉工程大学电气信息学院李自成17《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析3.2电气控制电路设计实例分析武汉工程大学电气信息学院李自成18《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析一、机床电气控制电路设计举例 设计CW6163型卧式车床的电气控制电路。型卧式车床的电气控制电路。设计型卧式车床的电气控制电路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M1集中传动集中传动，机床主运动和进给运动由电动机集中传动，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。（满足螺纹加工要求）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M2拖动拖动。冷却泵由电动机拖动。刀架快速移动由单独的快速电动机M3拖动拖动。刀架快速移动由单独的快速电动机拖动。进给运动的纵向（左右）运动，横向（前后）运动，以及快速移动，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。都集中由一个手柄操纵。电动机型号：电动机型号：?主电动机：Y160M-4，1lkW，380V，23.0A，1460r/min；主电动机M1：，，，，；?冷却泵电动机：JCB-22，0.15kW，380V，0.43A，2790r/min；冷却泵电动机M2：，，，，；?快速移动电动机：Y90S-4，1.1kW，380V，2.8A，1400r/min。快速移动电动机M3：，，，，。武汉工程大学电气信息学院李自成19《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析电气控制电路设计主回路设计根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机、分别控制电动机M1、根据电气传动的要求，由接触器、、分别控制电动机M2及M3，如图所示。及，如图所示。三相电源由开关引入。三相电源由开关QS引入引入。?主电动机的过载保护由主电动机M1的过载保护由热继电器FR1实现。实现。热继电器实现?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充任。熔断器充任。?冷却泵电动机的过载保冷却泵电动机M2的过载保护由热继电器FR2实现。护由热继电器实现。实现?快速移动电动机由于是快速移动电动机M3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、M3共同设短电动机M2、共同设短 路保护熔断器FU1。路保护熔断器。武汉工程大学电气信息学院主电路和控制电路设计李自成20《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析控制电路设计考虑到操作方便，主电动机M1可在床头操作板上考虑到操作方便，主电动机可在床头操作板上和刀架拖板上分别设起动和停止按钮SB1、SB2、、、SB3、SB4进行操纵。接触器进行操纵。、进行操纵接触器KM1与控制按钮组成带与控制按钮自锁的起停控制电路。自锁的起停控制电路。冷却泵电动机M2由进行起停操作，冷却泵电动机由SB5、SB6进行起停操作，装在、进行起停操作机床头部。快速移动电动机M3工作时间短工作时间短，机床头部。快速移动电动机工作时间短，为了操作灵活由按钮SB7与接触器与接触器KM3组成点动控制电路。组成点动控制电路。作灵活由按钮与接触器组成点动控制电路武汉工程大学电气信息学院李自成21《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析信号指示与照明电路可设电源指示灯HL2（绿色），在电源开关接），在电源开关可设电源指示灯（绿色），在电源开关QS接通后，立即发光显示，通后，立即发光显示，表示机床电气电路已处于供电状设指示灯HL1（红色）显示主电动机是否运行。这态。设指示灯（红色）显示主电动机是否运行。两个指示灯可由接触器KM1的动合和动断两对辅助触两个指示灯可由接触器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A，在操作板上设有交流电流表，它串联在电动机主回路中，用以指示机床的工作电流。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，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。照明灯为照明灯为36V安生产率，并能提高电动机功率因数。EL照明灯为安全电压。全电压。武汉工程大学电气信息学院李自成22《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC控制电路电源考虑安全可靠及满足照明指示灯的要求，的要求，采用变压器供电，压器供电，控制电路127V，照明电路，36V，指示灯，6.3V。。绘制电气原理图根据各局部电路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。第三章电气控制线路设计及实例分析CW6163型卧式车床电气原理图型卧式车床电气原理图武汉工程大学电气信息学院李自成23《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析选择电气元件电源引入开关QS电源引入开关QS主要作为电源隔离开关用，并不用它来直接起停电动机，可按电主要作为电源隔离开关用，主要作为电源隔离开关用并不用它来直接起停电动机，动机额定电流来选。在这里应该根据三台电动机来选。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合开关中，可选用HZl0-25/3型，额定电流为用组合开关中，可选用型额定电流为25A，三极组合开关。，三极组合开关。热继电器FR1、FR2热继电器、主电动机M1额定电流额定电流23.0A，FR1可选用可选用JR0-40型热继电器，热元件型热继电器，主电动机额定电流，可选用型热继电器电流为25A，电流整定范围为电流为，电流整定范围为16~25A，工作时将额定电流调整为，工作时将额定电流调整为23.0A。。同理，可选用JRl0-10型热继电器，选用号元件，电流整定范围型热继电器，号元件，同理，FR2可选用可选用型热继电器选用1号元件是0.40～0.64A，整定在～，整定在0.43A。。熔断器FU1、FU2、FU3熔断器、、FU1是对 、M3两台电动机进行保护的熔断器。熔体电流为是对M2、两台电动机进行保护的熔断器两台电动机进行保护的熔断器。是对IR≥可选用RLl-15型熔断器，配用10A的熔体。型熔断器，配用的熔体。可选用型熔断器的熔体FU2、FU3选用选用RLl-15型熔断器，配用最小等级的熔断体。型熔断器，、选用型熔断器配用最小等级的熔断体2A。武汉工程大学电气信息学院李自成242.67×7+0.43A=7.6A2.5《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析接触器KM1、KM2及KM3、接触器及接触器KM1，根据主电动机的额定电流N=23.0A，控制回路电源的额定电流I接触器，根据主电动机M1的额定电流，127V，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，需主触点三对，动合辅助触点两对，动断辅助触点一对，情况，选用CT0-40型接触器，电磁线圈电压为型接触器，情况，选用型接触器电磁线圈电压为127V。。由于M2、电动机额定电流很小电动机额定电流很小，可选用JZ7-44交流中由于、M3电动机额定电流很小，KM2、KM3可选用、可选用交流中间继电器，线圈电压为127V，触点电流，可完全满足要求。对小容量间继电器，线圈电压为，触点电流5A，可完全满足要求。的电动机常用中间继电器充任接触器。的电动机常用中间继电器充任接触器。控制变压器TC控制变压器变压器最大负载时是KM1、KM2及KM3同时工作，可以计算出变压同时工作，变压器最大负载时是、及同时工作器容量应大于68.4VA。考虑到照明灯等其他电路附加容量，可选用器容量应大于。考虑到照明灯等其他电路附加容量，可选用BK-100型变压器或BK-150型变压器，电压等级：380V/127-36-6.3V，可满足辅助型变压器，型变压器或型变压器电压等级：，回路的各种电压需要。回路的各种电压需要。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。武汉工程大学电气信息学院李自成25《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC符号名称第三章电气控制线路设计及实例分析型号规格数量1l11121l3213312l26M1M2M3QSKM1KM2、KM3、KR1KR2FU1FU2、FU3、TCSB3、SB4、SB6、、SB1、SB2、SB5、、SB7HL1、HL2、A主电动机冷却泵电动机快速移动电动机组合开关交流接触器交流中间继电器热继电器热继电器熔断器熔断器控制变压器控制按钮控制按钮控制按钮指示信号灯交流电流表Y160M-4JCB-22J02-21-4HZl0-25/13CJO-40JZ7-44JR0-40JRl0-10RLl-15RLl-15BK-100LA10LA10LA9ZSD-062T2李自成11kW380V1460r/min0.125kW380V2790r/min1.1kW380V1410r/min3极500V25A极40A线圈电压线圈电压127V5A线圈电压线圈电压127V额定电流25A整定电流整定电流19.9A额定电流热元件l号整定电流0.43A热元件号整定电流500V熔体熔体10A500V熔体熔体2A100VA380V/127-36-6.3V黑色红色6.3V绿色1红色1绿色红色0～50A直接接入～武汉工程大学电气信息学院《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析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。置图来绘制的。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。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，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，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 还要求各电气元件的文字符号与原理图一致。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，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。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，为了看图方便，对导线走向一致的多根导线合并画成单线，可在元件的接线端标明接线的编号和去向。可在元件的接线端标明接线的编号和去向。接线图还应标明接线用导线的种类和规格，以及穿管的管子型号、规格尺寸。接线用导线的种类和规格，以及穿管的管子型号、规格尺寸。成束的接线应说明接线根数及其接线号。成束的接线应说明接线根数及其接线号。武汉工程大学电气信息学院李自成27《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析二、设计控制两台三相异步电动机正、反转的电气设计控制两台三相异步电动机正、控制电路。控制电路。要求：要求：两台电机均设正、反转启动按钮和停止按钮。1、两台电机均设正、反转启动按钮和停止按钮。只有当第一台电机正转或反转启动10s10s后第二台2、只有当第一台电机正转或反转启动10s后第二台电机才能正转或反转启动。电机才能正转或反转启动。而停车时只有第二台电机停车5s后第一台电机才能停车。台电机停车5s后第一台电机才能停车。5s后第一台电机才能停车当任一台电机发生过载时，两台电机均停止。3、当任一台电机发生过载时，两台电机均停止。武汉工程大学电气信息学院李自成28《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLCUQSFUVW第三章电气控制线路设计及实例分析SB3SB1KM2KM1FR1FR2KM3KM4KM1SB2KM1KM2KM2 KT1KM1KM2KM1KM2SB6SB4KM410SKM3FRKT1KM3SB5KM3M3~KM4KM4武汉工程大学电气信息学院李自成29《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析设计一小车运行的控制电路图，其动作如下：三、设计一小车运行的控制电路图，其动作如下：启动后，小车由原点O处前进，1、启动后，小车由原点O处前进，到A处（碰到限位开关SQ1），小车后退SQ1），小车后退；开关SQ1），小车后退；后退到B碰到限位开关SQ2），小车停5S，SQ2），小车停5S2、后退到B处（碰到限位开关SQ2），小车停5S，第二次前进，直到碰到C碰到限位开关SQ3），又SQ3），二次前进，直到碰到C处（碰到限位开关SQ3），又后退。后退。再次碰到B小车停止。3、再次碰到B，小车停止。假设接触器KM1接通时小车前进，KM2接通时小车KM1接通时小车前进4、假设接触器KM1接通时小车前进，KM2接通时小车后退。后退。试设计电气控制电路图实现上述动作SQ2SQ1SQ3武汉工程大学电气信息学院B O李自成AC30《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLCSB1KA1SQ2KT第三章电气控制线路设计及实例分析SQ1KA1KTSQ3KA2KM2KA1KA2SQ1SQ3KM2KA2KM1KA2SQ2KM1KM2武汉工程大学电气信息学院李自成3111本文由fxsltm6813贡献本文由lf29a贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析3.1电气控制电路设计方法3.2电气控制电路设计实例分析武汉工程大学电气信息学院李自成1《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析3.1电气控制电路设计方法 武汉工程大学电气信息学院李自成2《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析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、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作。靠地工作。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。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。控制电路设计方法：控制电路设计方法：经验设计法：根据生产工艺的要求，经验设计法：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。方法，采用典型环节电路直接进行设计。逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计。逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计。武汉工程大学电气信息学院李自成3《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析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：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：例题：某机床有左、右两个动力头，用以铣削加工，例题：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台，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作时，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，然后自动变为慢速进给，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，进给到指定位置自动停止，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。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，而在滑台电动机正向停车时也台电动机正向起动后起动，停车。停车。武汉工程大学电气信息学院李自成4《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析主电路设计：主电路设计：动力头拖动电动机只要求单方向旋转，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KM3控制。滑台控制。动机同步起动，可用一只接触器控制拖功电动机需要正转、反转，拖功电动机需要正转、反转，可用两只接触器KM1、KM2接制。滑台的快速移动由电磁铁改接制。磁铁YA改、接制滑台的快速移动由电磁铁变机械传动链来实现，由接触器KM4来控制。来控制。变机械传动链来实现，由接触器来控制武汉工程大学电气信息学院李自成5《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析武汉工程大学电气信息学院李自成6《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析控制电路设计滑台电动机的正转、反转分别用两个按钮SBl与SB2滑台电动机的正转、反转分别用两个按钮与控制，停车则分别用SB3与SB4控制。由于动力头电控制。控制，停车则分别用与控制动机在滑台电动机正转后起动，停车时也停车，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KM1的常开辅助触点控制的常开辅助触点控制KM3的线圈，如的线圈，用接触器的常开辅助触点控制的线圈所示。图a所示。所示滑台的快速移动可采用电磁铁YA通电时通电时，滑台的快速移动可采用电磁铁通电时，改变凸轮的变速比来实现。滑台的快速前进与返回分别用KM1与KM2的辅助触点控制的辅助触点控制KM4，再由与的辅助触点控制，再由KM4触点去触点去通断电磁铁YA。滑台快速前进到加工位置时，通断电磁铁。滑台快速前进到加工位置时，要求慢速进给，因而在KM1触点控制触点控制KM4的支路上串联慢速进给，因而在触点控制的支路上串联限位开关SQ3的常闭触点。此部分的辅助电路如图的常闭触点。限位开关的常闭触点此部分的辅助电路如图b所示。所示。武汉工程大学电气信息学院李自成7《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析武汉工程大学电气信息学院李自成8《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析联锁与保护环节设计：联锁与保护环节设计：用限位开关SQ1的常闭触点控制滑台慢速进给到位用限位开关的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车；用限位开关SQ2的常闭触点控制滑台快时的停车；用限位开关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KMl与KM2之速返回至原位时的自动停车。接触器与之间应互相联锁，间应互相联锁，三台电动机均应用热继电器作过载保护。保护。武汉工程大学电气信息学院李自成9《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析 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，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KMl的常开辅助触点，而一般的接触器只有一共用了三个的常开辅助触点，的常开辅助触点两个常开辅助触点。因此，必须进行修改。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，的常开辅助触点完全可以代替KM1的常开辅助可以看出，KM3的常开辅助触点完全可以代替的常开辅助触点完全可以代替的常开辅助触点去控制电磁铁YA，修改后的辅助电路如图所示。触点去控制电磁铁，修改后的辅助电路如图所示。武汉工程大学电气信息学院李自成10《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析控制电路设计时应注意的问题：设计控制电路时，尽量减少连接导线。设计控制电路时，应考虑电器元件的实际位尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图是不合理的。合理的。武汉工程大学电气信息学院李自成11《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析按钮一般是装在操作台上，按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电器柜内，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，到操作台上，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b所示所示。接连接，就可以减少一次引出线，如图所示。武汉工程大学电气信息学院李自成 12《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析正确连接电器的线圈。所示。a)电压线圈通常不能串联使用，如图所示。由于它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a所示们的阻抗不尽相同，们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电压分配不等。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，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,该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，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。将使电路烧毁。武汉工程大学电气信息学院李自成13《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析电磁线圈的串并联b)电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。图b中电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。中电感量相差悬殊的两个电器线圈直流电磁铁YA与继电器并联，在接通电源时可正常工作，与继电器KA并联在接通电源时可正常工作，并联，直流电磁铁与继电器但在断开电源时，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，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合一段时间，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触器的触点来控制。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c所示所示。如图所示。武汉工程大学电气信息学院李自成14《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC 第三章电气控制线路设计及实例分析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。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HL和热保护的正反向电路和热保护的正反向电路.示具有指示灯和热保护的正反向电路正常工作时，正常工作时，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。寄生电路武汉工程大学电气信息学院李自成当热继电器FR动作时，当热继电器动作时，电动作时路就出现了寄生电路，路就出现了寄生电路，如图中虚线所示，图中虚线所示，使正向接触器KM1不能有效释放，不能有效释放，触器不能有效释放起不了保护作用。起不了保护作用。15《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器:如图所示。尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器:如图所示。简化电路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，而触点数目不够时，可采用中间继电器增加控制支路的数量。加控制支路的数量。武汉工程大学电气信息学院李自成去掉不必要的KM1，简化电路，，简化电路，提高电路可靠性16《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析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个电器的控制电路。一个电器的控制电路。 可逆电路的联锁在频繁操作的可逆电路中，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，要有电气联锁，而且还有机械联锁。还有机械联锁。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、常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压、过电压、失电压等保环节，有时还应设有合闸、断开、事故、护环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。必须的指示信号。武汉工程大学电气信息学院李自成17《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析3.2电气控制电路设计实例分析武汉工程大学电气信息学院李自成18《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析一、机床电气控制电路设计举例设计CW6163型卧式车床的电气控制电路。型卧式车床的电气控制电路。设计型卧式车床的电气控制电路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M1集中传动集中传动，机床主运动和进给运动由电动机集中传动，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。（满足螺纹加工要求）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M2拖动拖动。冷却泵由电动机拖动。刀架快速移动由单独的快速电动机M3拖动拖动。刀架快速移动由单独的快速电动机拖动。进给运动的纵向（左右）运动，横向（前后）运动，以及快速移动，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。都集中由一个手柄操纵。电动机型号：电动机型号：?主电动机：Y160M-4，1lkW，380V，23.0A，1460r/min；主电动机M1：，，，，；?冷却泵电动机：JCB-22，0.15kW，380V，0.43A，2790r/min； 冷却泵电动机M2：，，，，；?快速移动电动机：Y90S-4，1.1kW，380V，2.8A，1400r/min。快速移动电动机M3：，，，，。武汉工程大学电气信息学院李自成19《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析电气控制电路设计主回路设计根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机、分别控制电动机M1、根据电气传动的要求，由接触器、、分别控制电动机M2及M3，如图所示。及，如图所示。三相电源由开关引入。三相电源由开关QS引入引入。?主电动机的过载保护由主电动机M1的过载保护由热继电器FR1实现。实现。热继电器实现?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充任。熔断器充任。?冷却泵电动机的过载保冷却泵电动机M2的过载保护由热继电器FR2实现。护由热继电器实现。实现?快速移动电动机由于是快速移动电动机M3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、M3共同设短电动机M2、共同设短路保护熔断器FU1。路保护熔断器。武汉工程大学电气信息学院主电路和控制电路设计李自成20《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析控制电路设计考虑到操作方便，主电动机M1可在床头操作板上考虑到操作方便，主电动机可在床头操作板上和刀架拖板上分别设起动和停止按钮SB1、SB2、、、SB3、SB4进行操纵。接触器进行操纵。、进行操纵接触器KM1与控制按钮组成带与控制按钮自锁的起停控制电路。自锁的起停控制电路。冷却泵电动机M2由进行起停操作，冷却泵电动机由SB5、SB6进行起停操作，装在、进行起停操作机床头部。快速移动电动机M3工作时间短工作时间短，机床头部。快速移动电动机工作时间短，为了操 作灵活由按钮SB7与接触器与接触器KM3组成点动控制电路。组成点动控制电路。作灵活由按钮与接触器组成点动控制电路武汉工程大学电气信息学院李自成21《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析信号指示与照明电路可设电源指示灯HL2（绿色），在电源开关接），在电源开关可设电源指示灯（绿色），在电源开关QS接通后，立即发光显示，通后，立即发光显示，表示机床电气电路已处于供电状设指示灯HL1（红色）显示主电动机是否运行。这态。设指示灯（红色）显示主电动机是否运行。两个指示灯可由接触器KM1的动合和动断两对辅助触两个指示灯可由接触器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A，在操作板上设有交流电流表，它串联在电动机主回路中，用以指示机床的工作电流。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，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。照明灯为照明灯为36V安生产率，并能提高电动机功率因数。EL照明灯为安全电压。全电压。武汉工程大学电气信息学院李自成22《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC控制电路电源考虑安全可靠及满足照明指示灯的要求，的要求，采用变压器供电，压器供电，控制电路127V，照明电路，36V，指示灯，6.3V。。绘制电气原理图根据各局部电路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。第三章电气控制线路设计及实例分析CW6163型卧式车床电气原理图型卧式车床电气原理图武汉工程大学电气信息学院李自成23 《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析选择电气元件电源引入开关QS电源引入开关QS主要作为电源隔离开关用，并不用它来直接起停电动机，可按电主要作为电源隔离开关用，主要作为电源隔离开关用并不用它来直接起停电动机，动机额定电流来选。在这里应该根据三台电动机来选。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合开关中，可选用HZl0-25/3型，额定电流为用组合开关中，可选用型额定电流为25A，三极组合开关。，三极组合开关。热继电器FR1、FR2热继电器、主电动机M1额定电流额定电流23.0A，FR1可选用可选用JR0-40型热继电器，热元件型热继电器，主电动机额定电流，可选用型热继电器电流为25A，电流整定范围为电流为，电流整定范围为16~25A，工作时将额定电流调整为，工作时将额定电流调整为23.0A。。同理，可选用JRl0-10型热继电器，选用号元件，电流整定范围型热继电器，号元件，同理，FR2可选用可选用型热继电器选用1号元件是0.40～0.64A，整定在～，整定在0.43A。。熔断器FU1、FU2、FU3熔断器、、FU1是对、M3两台电动机进行保护的熔断器。熔体电流为是对M2、两台电动机进行保护的熔断器两台电动机进行保护的熔断器。是对IR≥可选用RLl-15型熔断器，配用10A的熔体。型熔断器，配用的熔体。可选用型熔断器的熔体FU2、FU3选用选用RLl-15型熔断器，配用最小等级的熔断体。型熔断器，、选用型熔断器配用最小等级的熔断体2A。武汉工程大学电气信息学院李自成242.67×7+0.43A=7.6A2.5《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析接触器KM1、KM2及KM3、接触器及接触器KM1，根据主电动机的额定电流N=23.0A，控制回路电源的额定电流I接触器，根据主电动机M1的额定电流， 127V，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，需主触点三对，动合辅助触点两对，动断辅助触点一对，情况，选用CT0-40型接触器，电磁线圈电压为型接触器，情况，选用型接触器电磁线圈电压为127V。。由于M2、电动机额定电流很小电动机额定电流很小，可选用JZ7-44交流中由于、M3电动机额定电流很小，KM2、KM3可选用、可选用交流中间继电器，线圈电压为127V，触点电流，可完全满足要求。对小容量间继电器，线圈电压为，触点电流5A，可完全满足要求。的电动机常用中间继电器充任接触器。的电动机常用中间继电器充任接触器。控制变压器TC控制变压器变压器最大负载时是KM1、KM2及KM3同时工作，可以计算出变压同时工作，变压器最大负载时是、及同时工作器容量应大于68.4VA。考虑到照明灯等其他电路附加容量，可选用器容量应大于。考虑到照明灯等其他电路附加容量，可选用BK-100型变压器或BK-150型变压器，电压等级：380V/127-36-6.3V，可满足辅助型变压器，型变压器或型变压器电压等级：，回路的各种电压需要。回路的各种电压需要。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。武汉工程大学电气信息学院李自成25《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC符号名称第三章电气控制线路设计及实例分析型号规格数量1l11121l3213312l26M1M2M3QSKM1KM2、KM3、KR1KR2FU1FU2、FU3、TCSB3、SB4、SB6、、SB1、SB2、SB5、、SB7HL1、HL2、A主电动机冷却泵电动机快速移动电动机组合开关交流接触器交流中间继电器热继电器热继电器熔断器熔断器控制变压器控制按钮控制按钮控制按钮指示信号灯交流电流表Y160M-4JCB-22J02-21-4HZl0-25/13CJO-40JZ7-44JR0-40 JRl0-10RLl-15RLl-15BK-100LA10LA10LA9ZSD-062T2李自成11kW380V1460r/min0.125kW380V2790r/min1.1kW380V1410r/min3极500V25A极40A线圈电压线圈电压127V5A线圈电压线圈电压127V额定电流25A整定电流整定电流19.9A额定电流热元件l号整定电流0.43A热元件号整定电流500V熔体熔体10A500V熔体熔体2A100VA380V/127-36-6.3V黑色红色6.3V绿色1红色1绿色红色0～50A直接接入～武汉工程大学电气信息学院《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析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。置图来绘制的。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。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，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，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还要求各电气元件的文字符号与原理图一致。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，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。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，为了看图方便，对导线走向一致的多根导线合并画成单线，可在元件的接线端标明接线的编号和去向。可在元件的接线端标明接线的编号和去向。接线图还应标明接线用导线的种类和规格，以及穿管的管子型号、规格尺寸。接线用导线的种类和规格，以及穿管的管子型号、规格尺寸。成束的接线应说明接线根数及其接线号。成束的接线应说明接线根数及其接线号。武汉工程大学电气信息学院李自成27《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析 二、设计控制两台三相异步电动机正、反转的电气设计控制两台三相异步电动机正、控制电路。控制电路。要求：要求：两台电机均设正、反转启动按钮和停止按钮。1、两台电机均设正、反转启动按钮和停止按钮。只有当第一台电机正转或反转启动10s10s后第二台2、只有当第一台电机正转或反转启动10s后第二台电机才能正转或反转启动。电机才能正转或反转启动。而停车时只有第二台电机停车5s后第一台电机才能停车。台电机停车5s后第一台电机才能停车。5s后第一台电机才能停车当任一台电机发生过载时，两台电机均停止。3、当任一台电机发生过载时，两台电机均停止。武汉工程大学电气信息学院李自成28《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLCUQSFUVW第三章电气控制线路设计及实例分析SB3SB1KM2KM1FR1FR2KM3KM4KM1SB2KM1KM2KM2KT1KM1KM2KM1KM2SB6SB4KM410SKM3FRKT1KM3SB5KM3M3~KM4KM4武汉工程大学电气信息学院李自成 29《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLC第三章电气控制线路设计及实例分析设计一小车运行的控制电路图，其动作如下：三、设计一小车运行的控制电路图，其动作如下：启动后，小车由原点O处前进，1、启动后，小车由原点O处前进，到A处（碰到限位开关SQ1），小车后退SQ1），小车后退；开关SQ1），小车后退；后退到B碰到限位开关SQ2），小车停5S，SQ2），小车停5S2、后退到B处（碰到限位开关SQ2），小车停5S，第二次前进，直到碰到C碰到限位开关SQ3），又SQ3），二次前进，直到碰到C处（碰到限位开关SQ3），又后退。后退。再次碰到B小车停止。3、再次碰到B，小车停止。假设接触器KM1接通时小车前进，KM2接通时小车KM1接通时小车前进4、假设接触器KM1接通时小车前进，KM2接通时小车后退。后退。试设计电气控制电路图实现上述动作SQ2SQ1SQ3武汉工程大学电气信息学院BO李自成AC30《电气控制与PLC》电气控制与PLC》PLCSB1KA1SQ2KT第三章电气控制线路设计及实例分析SQ1KA1KTSQ3KA2KM2KA1KA2SQ1SQ3KM2KA2KM1KA2SQ2KM1KM2 武汉工程大学电气信息学院李自成3111