PLC电气控制系统电气设计讲解.ppt

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1、PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD电气控制系统分析注意的几个问题：电气控制系统分析注意的几个问题：了解了解系统的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理系统的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理。弄清各弄清各电动机的安装部位、作用、规格和型号电动机的安装部位、作用、规格和型号。掌握各种掌握各种电器的安装部位、作用以及各操纵手柄、开关、控制按钮的功电器的安装部位、作用以及各操纵手柄、开关、控制按钮的功能和操纵方法能和操纵方法。注意了解注意了解与机械、液压发生直接联系的各种电器的安装部位及作用与机械、液压发生直接联系的各种电器的安装部位及作用。如：。

2、如：行程开关、撞块、压力继电器、电磁离合器、电磁铁等。行程开关、撞块、压力继电器、电磁离合器、电磁铁等。分析电气控制系统时，要分析电气控制系统时，要结合说明书或有关的技术资料将整个电气线路结合说明书或有关的技术资料将整个电气线路划分成几个部分逐一进行分析划分成几个部分逐一进行分析。例如：各电动机的起动、停止、变速、制。例如：各电动机的起动、停止、变速、制动、保护及相互间的联锁等。动、保护及相互间的联锁等。内容与目的：内容与目的：分析几种典型电气控制电路，进一步掌握控制电路的组成，典型环节的分析几种典型电气控制电路，进一步掌握控制电路的组成，典型环节的应用及分析控制电路的方法。应用及分析控制电路

3、的方法。找出规律，逐步提高阅读电气原理图的能力，为独立设计打下基础。找出规律，逐步提高阅读电气原理图的能力，为独立设计打下基础。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD第一节第一节 卧式车床的电气控制电路卧式车床的电气控制电路PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD多采用多采用不变速的异步电动机拖动不变速的异步电动机拖动，变速靠齿轮箱的有级调速来实现，控，变速靠齿轮箱的有级调速来实现，控制电路比较简单。制电路比较简单。主轴正转或反转的旋转运动：主轴正转或反转的旋转运动：通过改变主轴电动机的转向或采用离合器通过改变主轴电动机的转向或采用

4、离合器实现。实现。进给运动：进给运动：多半是把主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱多半是把主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱来实现刀具的进给。来实现刀具的进给。为了提高效率，为了提高效率，刀架的快速运动刀架的快速运动由一台快速电动机单独拖动。由一台快速电动机单独拖动。车床设有交流电动机拖动的车床设有交流电动机拖动的冷却泵冷却泵，实现刀具切削时冷却。有的还专设，实现刀具切削时冷却。有的还专设一台一台润滑泵润滑泵对系统进行润滑。对系统进行润滑。主电动机直接起动和降压起动的选取：主电动机直接起动和降压起动的选取：考虑电动机的容量；考虑电网的考虑电动机的容量；考虑电网的容量。不经常起

5、动的电动机可直接起动的容量为变压器容量的容量。不经常起动的电动机可直接起动的容量为变压器容量的30，经常，经常起动的电动机可直接起动的容量一般要小于变压器容量的起动的电动机可直接起动的容量一般要小于变压器容量的20。主电动机的制动方式：主电动机的制动方式：电气方法实现的能耗制动和反接制动；机械的摩电气方法实现的能耗制动和反接制动；机械的摩擦离合器制动。擦离合器制动。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD主电路：主电路：主电动机主电动机M1冷却泵电动机冷却泵电动机M2快速移动电动机快速移动电动机M3断路器断路器QF交流接触器交流接触器KM3、KM4热继电器热继电器

6、FR1熔断器熔断器FU1交流接触器交流接触器KM限流电阻限流电阻R交流接触器交流接触器KM1热继电器热继电器FR2交流接触器交流接触器KM2熔断器熔断器FU2互感器互感器TA电流表电流表AC650卧式车床的电气控制电路卧式车床的电气控制电路PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD主电动机点动调整控制：主电动机点动调整控制：PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD主电动机正反转控制：主电动机正反转控制：PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD主轴电动机反接制动控制：主轴电动机反接制动控制：电动机正转时，速度

7、继电器的正转常开触点电动机正转时，速度继电器的正转常开触点KS1(17-23)闭合；闭合；电动机反转时，速度继电器的反转动合触点电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2(17-7)闭合。闭合。当电动机正向旋转时，接触器当电动机正向旋转时，接触器KM3和和KM，继电器继电器KA都处于得电动作状态，速都处于得电动作状态，速度继电器的正转动合触点度继电器的正转动合触点KS1(17-23)也是闭合的，这样就为电动机正转时的反接也是闭合的，这样就为电动机正转时的反接制动做好了准备。制动做好了准备。需要停车时，按下停止按钮需要停车时，按下停止按钮SB4，接触器接触器KM失电，其主触点断开，电阻失电，其

8、主触点断开，电阻R串入串入主回路。与此同时主回路。与此同时KM3也失电，断开了电动机的电源，同时也失电，断开了电动机的电源，同时KA失电，失电，KA的动断的动断触点闭合。触点闭合。在松开在松开SB4后就使反转接触器后就使反转接触器KM4的线圈通过的线圈通过1-3-5-17-23-25电路得电，电动机电路得电，电动机的电源反接，电动机处于反接制动状态。的电源反接，电动机处于反接制动状态。当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时，速度继电器当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时，速度继电器KS的正转动合触的正转动合触点点KS1(17-23)断开，切断了接触器断开，切断了接触器KM4的通电回路

9、，电动机脱离电源停止。的通电回路，电动机脱离电源停止。当电动机反转时，速度继电器的反转动合触点当电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2是闭合的，这时按一下停止是闭合的，这时按一下停止按钮按钮SB4，在，在SB4松开后正转接触器线圈通过松开后正转接触器线圈通过1-3-5-17-7-11电路得电，正转接触器电路得电，正转接触器KM3吸合将电源反接使电动机制动后停止。吸合将电源反接使电动机制动后停止。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD刀架的快速移动刀架的快速移动和冷却泵控制和冷却泵控制：PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD第

10、一节第一节 电气控制电路设计基础电气控制电路设计基础u电气控制系统设计的基本内容电气控制系统设计的基本内容：拟定电气设计任务书拟定电气设计任务书确定电气传动控制方案，选择电动机确定电气传动控制方案，选择电动机设计电气控制原理图设计电气控制原理图选择电气元件，制定明细表选择电气元件，制定明细表设计操作台、电气柜及非标准电气元件设计操作台、电气柜及非标准电气元件设计电气设备布置总图、电气安装图以及电气接线图设计电气设备布置总图、电气安装图以及电气接线图编写电气说明书和使用操作说明书编写电气说明书和使用操作说明书PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD1.拟定电气设计任

11、务书拟定电气设计任务书机械设备的型号，用途工艺过程技术性能传动参数现场工作条件用户供电电网类型（电压、频率及容量）PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD2.电力拖动方案确定的原则：电力拖动方案确定的原则：（1）传动方式：单独拖动，分立拖动）传动方式：单独拖动，分立拖动（2）调速性能：齿轮变速箱，液压调速，多速电机，无机调速）调速性能：齿轮变速箱，液压调速，多速电机，无机调速无电气调速要求电力拖动方案确定无电气调速要求电力拖动方案确定:笼型异步电动机：笼型异步电动机：起动不频繁的场合起动不频繁的场合 绕线转子异步电动机：绕线转子异步电动机：负载静转矩大的拖动装置负

12、载静转矩大的拖动装置要求电气调速电力拖动方案确定要求电气调速电力拖动方案确定:调速范围调速范围D23、调速级数调速级数24：改变极对数的双速或多速笼型异步电动机改变极对数的双速或多速笼型异步电动机调速范围调速范围D3，且不要求平滑调速且不要求平滑调速：绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机，短时或重复短时负载短时或重复短时负载调运范围调运范围D310，且要求平滑调速且要求平滑调速：容容量量不不大大时时可可采采用用带带滑滑差差离离合合器器的的异异步步电电动动机机。长长期期运运转转在在低低速速时时，也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。调速范围调速范围D10100：直流拖动

13、系统或交流调速系统直流拖动系统或交流调速系统三相异步电动机三相异步电动机：变更定子绕组的极数和改变转子电路的电阻变更定子绕组的极数和改变转子电路的电阻PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD（3 3）电动机调速性质的确定）电动机调速性质的确定:与生产机械的与生产机械的负载特性负载特性相适应相适应双双速速笼笼型型异异步步电电动动机机，当当定定子子绕绕组组由由三三角角形形联联结结改改为为双双星星形形联联结结时时，转转速速由由低低速速升升为为高高速速，功功率率却却变变化化不不大大，适适用用于于恒恒功功率率传传动动。由由星星形形联联结改为双星形联结时，电动机输出转矩不变，

14、适用于恒转矩传动。结改为双星形联结时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动。直直流流他他励励电电动动机机，改改变变电电枢枢电电压压调调速速为为恒恒转转矩矩调调速速；而而改改变变励励磁磁调调速速为恒功率调速。为恒功率调速。（4 4）起动，制动和反向要求）起动，制动和反向要求PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD3.电动机的选择：电动机的选择：选择电动机时，要考虑电动机的功率、转速、结构型式、额定电压等选择电动机时，要考虑电动机的功率、转速、结构型式、额定电压等 a)电动机功率的选择电动机功率的选择:依据的是负载功率。依据的是负载功率。选择电动机功率的一种实用方法是

15、调查统计类比法。选择电动机功率的一种实用方法是调查统计类比法。目前采用的拖动电动机功率的统计分析公式如下：目前采用的拖动电动机功率的统计分析公式如下：(1)卧式车床主电动机的功率卧式车床主电动机的功率 式中，式中，P为主拖动电动机功率（为主拖动电动机功率（kW）；）；D为工件最大直径（为工件最大直径（m）。）。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD(2)立式车床主电动机的功率立式车床主电动机的功率 式中，式中，P为主拖动电动机功率（为主拖动电动机功率（kW）；）；D为工件最大直径（为工件最大直径（m）。）。(3)摇臂钻床主电动机的功率摇臂钻床主电动机的功率 式中

16、，式中，P为主拖动电动机功率（为主拖动电动机功率（kW）；）；D为最大钻孔直径（为最大钻孔直径（mm）。）。(4)卧式镗床主电动机的功率卧式镗床主电动机的功率 式中，式中，P为主拖动电动机功率（为主拖动电动机功率（kW）；）；D为镗杆直径（为镗杆直径（mm）。）。(5)龙门铣床主电动机的功率龙门铣床主电动机的功率 式中，式中，P为主拖动电动机功率（为主拖动电动机功率（kW）；）；B为工作台宽度（为工作台宽度（mm）。）。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CADb)电动机额定电压的选择电动机额定电压的选择交流电动机额定电压应与供电电网电压一致。交流电动机额定电压应与

17、供电电网电压一致。中小型异步电动机中小型异步电动机额定电压为额定电压为220V/380V（三角形（三角形/Y联结）及联结）及380V/660V（三角形（三角形/Y联结）两种，后者可用联结）两种，后者可用Y/三角形起动；三角形起动；当电动机功率较大时，当电动机功率较大时，可选用相应电压的高压电动机。可选用相应电压的高压电动机。直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。c)电动机额定转速的选择电动机额定转速的选择 从电动机制造角度来讲，对于额定功率相同的电动机，额定转速愈高，电从电动机制造角度来讲，对于额定功率相同的电动机，额定转速愈高，电动机尺寸、质量愈

18、小，成本愈低，选用高速电动机较为经济。动机尺寸、质量愈小，成本愈低，选用高速电动机较为经济。由于生产机械所需转速一定，电动机转速愈高，传动机构转速比愈大，传由于生产机械所需转速一定，电动机转速愈高，传动机构转速比愈大，传动机构愈复杂。因此应通过综合分析来确定电动机的额定转速。动机构愈复杂。因此应通过综合分析来确定电动机的额定转速。d)电动机结构型式的选择电动机结构型式的选择 电动机的电动机的结构型式结构型式按其安装位置的不同可分为卧式（轴是水平的）和立式按其安装位置的不同可分为卧式（轴是水平的）和立式（轴是垂直的）两种，应以电动机与工作机构的连接方便、紧凑为原则（轴是垂直的）两种，应以电动机与

19、工作机构的连接方便、紧凑为原则来选择。来选择。电动机具有不同的电动机具有不同的防护型式防护型式，如防护式、封闭式、防爆式等，具体要根据，如防护式、封闭式、防爆式等，具体要根据电动机的工作条件来选择。电动机的工作条件来选择。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CADe)笼型异步电动机有关电阻的计算笼型异步电动机有关电阻的计算 (1)笼型异步电动机起动电阻的计算：在电动机减压起动方式中，定子回笼型异步电动机起动电阻的计算：在电动机减压起动方式中，定子回 路串联的限流电阻可按下式近似计算：路串联的限流电阻可按下式近似计算：式中，式中，Rst为每相启动限流电阻值（为每相启动

20、限流电阻值（）；）；IN为电动机额定电流（为电动机额定电流（A）；）；Kst为不加电为不加电 阻时，电动机的起动电流与额定电流之比，可由手册查出；阻时，电动机的起动电流与额定电流之比，可由手册查出；Ksrt为加入起动限流电为加入起动限流电 阻后，电动机的起动电流与额定电流之比、可根据需要选取。阻后，电动机的起动电流与额定电流之比、可根据需要选取。(2)笼型异步电动机反接制动电阻的计算：电动机在反接制动瞬间，定子的旋转磁笼型异步电动机反接制动电阻的计算：电动机在反接制动瞬间，定子的旋转磁 场已经反向旋转，而转子的转向尚未来得及改变，转差率场已经反向旋转，而转子的转向尚未来得及改变，转差率s接近接

21、近2，因此反接制，因此反接制 动时的电流比起动电流大。为了限制制动电流，在电动机定子回路中也应串入动时的电流比起动电流大。为了限制制动电流，在电动机定子回路中也应串入 限流电阻。反接制动的限流电阻可按下式近似计算：限流电阻。反接制动的限流电阻可按下式近似计算：式中，式中，Rrb为每相反接制动限流电阻阻值（为每相反接制动限流电阻阻值（）；）；Krbr为接入限流电阻后，反接制为接入限流电阻后，反接制 动电流与额定电流之比。如果只在电动机的两相中串入制动限流电阻，动电流与额定电流之比。如果只在电动机的两相中串入制动限流电阻，Rrb值可取值可取 计算值的计算值的1.5倍。倍。PLC电气控制技术电气控制

22、技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD4.控制回路的方案确定控制回路的方案确定:控控制制方方式式与与拖拖动动需需要要相相适适应应：以以经经济济效效益益为为标标准准。控控制制逻逻辑辑简简单单、加加工工程程序序基基本本固固定定，采采用用继继电电器器接接点点控控制制方方式式较较为为合合理理；经经常常改改变变加加工工程程序序或或控控制制逻逻辑辑复复杂杂，采采用用可可编编程程序序控控制制器器较较为为合合理理；数数字字程程序序控控制制；计算机群控系统等。计算机群控系统等。控控制制方方式式与与通通用用化化程程度度相相适适应应：加加工工一一种种或或几几种种零零件件的的专专用用设设备备，通通用用化化程程度

23、度低低，可可以以有有较较高高的的自自动动化化程程度度，宜宜采采用用固固定定的的控控制制电电路路；单单件件、小小批批量量且且可可加加工工形形状状复复杂杂零零件件的的通通用用设设备备，采采用用数数字字程程序序控控制制或或可可编编程程序序控控制制器器控控制制，可可以以根根据据不不同同加加工工对对象象设设定定不不同同的的加加工工程程序序，有较好的通用性和灵活性。有较好的通用性和灵活性。控控制制方方式式应应最最大大限限度度满满足足工工艺艺要要求求：自自动动循循环环、半半自自动动循循环环、手手动动调调整、紧急快退、保护性联锁、信号指示和故障诊断等功能。整、紧急快退、保护性联锁、信号指示和故障诊断等功能。控

24、控制制电电路路的的电电源源应应可可靠靠：简简单单控控制制电电路路可可直直接接用用电电网网电电源源；电电路路较较复复杂杂的的控控制制装装置置，可可将将电电网网电电压压隔隔离离降降压压，以以降降低低故故障障率率；自自动动化化程程度度较较高高的的生生产产设设备备，可可采采用用直直流流电电源源，有有助助于于节节省省安安装装空空间间，便便于于同同无无触点元件连接，元件动作平稳，操作维修也较安全。触点元件连接，元件动作平稳，操作维修也较安全。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD5.设计电气控制原理图设计电气控制原理图6.选择电气元件，制定明细表选择电气元件，制定明细表7.

25、设计操作台、电气柜及非标准电气元件设计操作台、电气柜及非标准电气元件8.设计电气设备布置总图、电气安装图以及电气接线图设计电气设备布置总图、电气安装图以及电气接线图9.编写电气说明书和使用操作说明书编写电气说明书和使用操作说明书PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CADu电气控制电路设计方法：电气控制电路设计方法：设设先设计主电路，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。能按照工艺的顺序准确而可靠

26、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。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。控制电路设计方法：控制电路设计方法：经经验验设设计计法法：根根据据生生产产工工艺艺的的要要求求，按按照照电电动动机机的的控控制制方方法法，采采用用典型环节电路直接进行设计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。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：

27、例题：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，由另一台交流电动机拖动。加工工艺是在开始动；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，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，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。要位置自动停止，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。要求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后起

28、动，而在滑台电动机正向停车时也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。停车。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD主电路主电路主电路设计：主电路设计：动力头拖动电动机只要求单方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向旋转，为使两台电动机同步起动，可用一只接触器起动，可用一只接触器KM3控控制。滑台拖功电动机需要正转、制。滑台拖功电动机需要正转、反转，可用两只接触器反转，可用两只接触器KM1、KM2接制。滑台的快速移动由接制。滑台的快速移动由电电磁铁磁铁YA改变机械传动链来实改变机械传动链来实现，由接触器现，由接触

29、器KM4来控制。来控制。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD控制电路设计控制电路设计滑滑台台电电动动机机的的正正转转、反反转转分分别别用用两两个个按按钮钮SBl与与SB2控控制制，停停车车则则分分别别用用SB3与与SB4控控制制。由由于于动动力力头头电电动动机机在在滑滑台台电电动动机机正正转转后后起起动动，停停车车时时也也停停车，故可用接触器车，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，如图的线圈，如图a所示。所示。滑滑台台的的快快速速移移动动可可采采用用电电磁磁铁铁YA通通电电时时，改改变变凸凸轮轮的的变变速速比比来来实实现现。滑滑

30、台台的的快快速速前前进进与与返返回回分分别别用用KM1与与KM2的的辅辅助助触触点点控控制制KM4，再再由由KM4触触点点去去通通断断电电磁磁铁铁YA。滑滑台台快快速速前前进进到到加加工工位位置置时时，要要求求慢慢速速进进给给，因因而而在在KM1触触点点控控制制KM4的的支支路路上上串串联联限限位位开开关关SQ3的的常常闭闭触触点点。此此部部分分的的辅辅助助电路如图电路如图b所示。所示。控制电路草图控制电路草图PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD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SQ1的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车；用限位开关

31、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速返回至原位时的自动停车。接触器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与与KM2之间应互相联锁，三台电动机均应用热继电器作过载保护。之间应互相联锁，三台电动机均应用热继电器作过载保护。控制电路控制电路PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD电路的完善：电路的完善：电电路路初初步步设设计计完完后后，可可能能还还有有不不够够合合理理的的地地方方，因因此此需需仔仔细细校校核核。一一共共用用了了三三个个KMl的的常常开开辅辅助助触触点点，而而一一般般的的接接触触器器只只有有两两

32、个个常常开开辅辅助助触触点点。因因此此，必必须须进进行行修修改改。从从电电路路的的工工作作情情况况可可以以看看出出，KM3的的常常开开辅辅助助触触点点完完全全可可以以代替代替KM1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YA，修改后的辅助电路如图所示。，修改后的辅助电路如图所示。修改后的控制电路修改后的控制电路PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD控制线路设计规律控制线路设计规律1.常开触点串联当要求n个条件同时具备时，才使电器线圈动作。2.常开触点并联当n个条件中，一个条件满足，线圈得电动作。3.常闭触点串联当一个条件具备时，线圈断电。4.常闭触点

33、并联所有条件都具备时，线圈断电。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CADu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，应考虑电器元件的实际位设计控制电路时，应考虑电器元件的实际位 置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不合理的。是不合理的。按钮一般是装在操作台上，而接触器、线圈则是装在电器柜内，这样按钮一般是装在操作台上，而接触器、线圈则是装在电器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上，所以一般都将起动按接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上，

34、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。电器连接图电器连接图PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD正确连接电器的线圈正确连接电器的线圈 。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所示。由于它们的阻抗不尽相同，会所示。由于它们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额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定电压之和，也不允许。因为

35、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，严重时将使电路烧毁。吸合，严重时将使电路烧毁。电磁线圈的串并联电磁线圈的串并联PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD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。如图所示具有指示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灯HL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，能能完成正反向起动、完成正反向起动、停止

36、和信号指示。停止和信号指示。当热继电器当热继电器FR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KM1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PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CADPLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD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:如图所示。如图所示。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可

37、采用中间继电器增加控制支路的数量。加控制支路的数量。简化电路简化电路去掉不必要的去掉不必要的KM1，简化电路，简化电路，提高电路可靠性提高电路可靠性PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD除必要的电器通电外，其它应不通电除必要的电器通电外，其它应不通电PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD正确连接电路的触点 常开和常闭触点靠的很近，当触点断开时产生电弧，如果两触点间不等电位，可能会造成弧光短路。(a)电气触点正确连接方式PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD避免发生触点避免发生触点“竞争竞争”与与“冒

38、险冒险”现象现象PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD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个电器的控制电路。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。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有电气联锁，而且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。还有机械联锁。要有完善的保护措施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、过电压、失电压等保常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压、失电

39、压等保 护护 环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。选用高可靠性的元器件选用高可靠性的元器件 选用机械和电气寿命长，结构合理，动作可靠，抗干扰性能好的电器，同选用机械和电气寿命长，结构合理，动作可靠，抗干扰性能好的电器，同时要考虑成本。时要考虑成本。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD2.常用低压电器的选择常用低压电器的选择 a)接触器的选用接触器的选用 选择接触器主要依据以下数据：电源种类（直流或交流）；主触点额定选择接触器主要依据以下数据：电源种类（直流或交流）；主触点额定 电流

40、；辅助触点的种类、数量和触点的额定电流；电磁线圈的电源种类、频电流；辅助触点的种类、数量和触点的额定电流；电磁线圈的电源种类、频 率和额定电压；额定操作频率等。机床应用最多的是交流接触器。率和额定电压；额定操作频率等。机床应用最多的是交流接触器。交流接触器的选择主要考虑主触点的额定电流、额定电压、线圈电压等。交流接触器的选择主要考虑主触点的额定电流、额定电压、线圈电压等。(1)主触点额定电流主触点额定电流IN可根据下面经验公式进行选择：可根据下面经验公式进行选择：式中，式中，IN为接触器主触点额定电流（为接触器主触点额定电流（A）;K为比例系数，一般取为比例系数，一般取1-1.4；PN为被控电

41、动机额定功率（为被控电动机额定功率（kW）；）；UN为被控电动机额定线电压（为被控电动机额定线电压（V）。）。(2)交流接触器主触点额定电压一般按高于电路额定电压来确定。交流接触器主触点额定电压一般按高于电路额定电压来确定。(3)根据控制回路的电压决定接触器的线圈电压根据控制回路的电压决定接触器的线圈电压 (4)接触器辅助触点的数量、种类应满足电路的需要。接触器辅助触点的数量、种类应满足电路的需要。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CADb)继电器的选择继电器的选择一般继电器的选择一般继电器的选择 一般继电器也叫电磁继电器。选用时，除满足继电一般继电器也叫电磁继电

42、器。选用时，除满足继电 器线圈电压或线圈电流的要求外，还应按照控制需要分别选用过电流继器线圈电压或线圈电流的要求外，还应按照控制需要分别选用过电流继 电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器、中间继电器等。电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器、中间继电器等。另外电压、电流继电器还有交流、直流之分，选择时也应注意。另外电压、电流继电器还有交流、直流之分，选择时也应注意。时间继电器的选择时间继电器的选择 从以下几方面考虑：从以下几方面考虑：1)根据控制电路的要求来选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。根据控制电路的要求来选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。2)根据延时准确度要

43、求和延时长、短要求来选择。根据延时准确度要求和延时长、短要求来选择。3)根据使用场合、工作环境选择合适的时间继电器。根据使用场合、工作环境选择合适的时间继电器。热继电器的选择热继电器的选择 按照电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素来考虑。按照电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素来考虑。(1)热继电器结构形式的选择。星形联结的电动机可选用两相或三相结构热热继电器结构形式的选择。星形联结的电动机可选用两相或三相结构热 继电器，三角形联结的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器继电器，三角形联结的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器 (2)热元件额定电流的选择。一般可按下式

44、选取：热元件额定电流的选择。一般可按下式选取：式中，式中，IR为热元件的额定电流；为热元件的额定电流；IN为电动机的额定电流。为电动机的额定电流。对于工作环境恶劣、起动频繁的电动机，则按下式选取：对于工作环境恶劣、起动频繁的电动机，则按下式选取：热元件选好后，还需根据电动机的额定电流来调整它的整定值。热元件选好后，还需根据电动机的额定电流来调整它的整定值。PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CADc)熔断器的选择熔断器的选择 熔断器选择内容主要是熔断器种类、额定电压、额定电流等级和熔体额熔断器选择内容主要是熔断器种类、额定电压、额定电流等级和熔体额定电流。熔体额定电

45、流定电流。熔体额定电流IR的选择是主要参数。的选择是主要参数。单台长期工作的异步电动机单台长期工作的异步电动机 式中，式中，IN为异步电动机额定电流。为异步电动机额定电流。用一组熔断器保护多台电动机用一组熔断器保护多台电动机 式中，式中，Imax为容量最大的电动机的额定电流；为容量最大的电动机的额定电流；IN为其他电动机额定电为其他电动机额定电 流之和。流之和。d)其他电器的选择其他电器的选择 (1)断路器的选择断路器的选择 (2)控制变压器容量的选择控制变压器容量的选择 (3)控制按钮的选择控制按钮的选择 (4)行程开关的选择行程开关的选择 (5)万能转换开关的选择万能转换开关的选择 (6)

46、接近开关的选择接近开关的选择 PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CADu 电气控制系统中的保护环节电气控制系统中的保护环节 1.短路保护短路保护 电路发生短路时的电路发生短路时的危害危害，短路电流会，短路电流会引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电动力，使电动机和电路中的各种电气设动力，使电动机和电路中的各种电气设备产生机械性损坏，备产生机械性损坏，图图a为采用熔断器作短路保护的电路。为采用熔断器作短路保护的电路。图图b为采用断路器作为短路保护和过载为采用断路器作为短路保护和过载保护的电路。保护的电路。若主电动机容量较小，若主电动机容

47、量较小，主电路中的主电路中的熔断器可同时作为控制电路的短路保护熔断器可同时作为控制电路的短路保护若主电动机容量较大，若主电动机容量较大，则控制电路则控制电路一定要单独设置短路保护熔断器。一定要单独设置短路保护熔断器。若主电路采用三相四线制或对变压若主电路采用三相四线制或对变压器采用中性点接地的三相三线制的供电器采用中性点接地的三相三线制的供电电路中，必须采用三相短路保护。电路中，必须采用三相短路保护。短路电路短路电路PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD2.过电流保护过电流保护不正确的起动和过大的冲击负载，不正确的起动和过大的冲击负载，常常引起电动机出现很大的过

48、电流。常常引起电动机出现很大的过电流。过电流的危害过电流的危害，导致电机损坏，引起过大的电动机转矩，使机械的转动部，导致电机损坏，引起过大的电动机转矩，使机械的转动部件受到损坏。件受到损坏。图图a所示是过电流保护用在绕线转子异步电动机的限流起动电路。所示是过电流保护用在绕线转子异步电动机的限流起动电路。图图b为笼型电动机工作时的过电流保护电路。为笼型电动机工作时的过电流保护电路。过流保护过流保护PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD3.过载保护过载保护电动机长期超载运行的电动机长期超载运行的危害危害，使其绕组的温升将超过额定值而损坏，使其绕组的温升将超过额定值而

49、损坏，常采用常采用热继电器热继电器作为过载保护元件。作为过载保护元件。单相、两相、三相过载保护单相、两相、三相过载保护由于热惯性的关系，热继由于热惯性的关系，热继电器不会受短路电流的冲电器不会受短路电流的冲击而瞬时动作。但当有击而瞬时动作。但当有810倍额定电流通过热继倍额定电流通过热继电器时，有可能使热继电电器时，有可能使热继电器的发热元件烧坏。器的发热元件烧坏。在使用热继电器作过载在使用热继电器作过载保护时，还必须装有熔保护时，还必须装有熔断器或过流继电器配合断器或过流继电器配合使用使用。原因原因PLC电气控制技术电气控制技术第三章第三章 电气设计与电气设计与CAD4.失电压保护失电压保护

50、失电压保护失电压保护:是指防止电压恢复时电动机自起动的保护。是指防止电压恢复时电动机自起动的保护。通常采用通常采用接触器的自锁控制电路接触器的自锁控制电路来实现，来实现，按下按钮按下按钮SB2，接触器线圈得电，其动合触点闭，接触器线圈得电，其动合触点闭合。合。SB2按钮松开后，接触器线圈由于动合触点按钮松开后，接触器线圈由于动合触点的闭合仍然得电。当电源断开，接触器线圈失的闭合仍然得电。当电源断开，接触器线圈失电，其动合触点断开，故当恢复通电时，接触电，其动合触点断开，故当恢复通电时，接触器线圈便不可能得电。要使接触器工作，必须器线圈便不可能得电。要使接触器工作，必须再次按压起动按钮再次按压起