工信版电机与电气控制项目教程项目7电子课件 高教版 .ppt
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1、YCF电机与电气控制项目教程项目7项目低压电气控制系统的设计与检修项目低压电气控制系统的设计与检修任务学习电气控制系统设计的基本知识任务学习电气控制系统设计的基本知识任务了解电气控制线路故障诊断与检修任务了解电气控制线路故障诊断与检修任务熟悉型电动葫芦电气控制线路任务熟悉型电动葫芦电气控制线路与故障检修与故障检修任务熟悉型车床电气控制线任务熟悉型车床电气控制线路与故障检修路与故障检修任务熟悉万能铣床电气控制线路任务熟悉万能铣床电气控制线路与故障检修与故障检修任务熟悉型镗床电气控制线路与故任务熟悉型镗床电气控制线路与故障检修障检修任务学习电气控制系统设计的基本任务学习电气控制系统设计的基本知识知
2、识一、电气控制系统设计的基本原则一、电气控制系统设计的基本原则由于电气控制线路是为整个机械设备和工艺过程服务的,所以在设计由于电气控制线路是为整个机械设备和工艺过程服务的,所以在设计前要深入现场收集有关资料,进行必要的调查研究。电气控制线路的前要深入现场收集有关资料,进行必要的调查研究。电气控制线路的设计应遵循的基本原则是:设计应遵循的基本原则是:()最大限度地满足机械或设备对电气控制系统的要求是电气设计()最大限度地满足机械或设备对电气控制系统的要求是电气设计的依据,这些要求常常以工作循环图、执行元件动作节拍表、检测元的依据,这些要求常常以工作循环图、执行元件动作节拍表、检测元件状态表等形式
3、提供,有调速要求的设备还应给出调速技术指标。其件状态表等形式提供,有调速要求的设备还应给出调速技术指标。其他如启动、转向、制动等控制要求应根据生产需要充分考虑。他如启动、转向、制动等控制要求应根据生产需要充分考虑。()在满足控制要求的前提下,设计方案应力求简单、经济。在电()在满足控制要求的前提下,设计方案应力求简单、经济。在电气控制系统设计时,为满足同一控制要求,往往要设计几个方案,应气控制系统设计时,为满足同一控制要求,往往要设计几个方案,应选择简单、经济、可靠和通用性强的方案,不要盲目追求自动化程度选择简单、经济、可靠和通用性强的方案,不要盲目追求自动化程度和高指标。和高指标。下一页返回
4、任务学习电气控制系统设计的基本任务学习电气控制系统设计的基本知识知识()妥善处理机械与电气的关系。机械或设备与电力拖动已经紧密()妥善处理机械与电气的关系。机械或设备与电力拖动已经紧密结合并融为一体,传动系统为了获得较大的调速比,可以采用机电结结合并融为一体,传动系统为了获得较大的调速比,可以采用机电结合的方法实现,但要从制造成本、技术要求和使用方便等具体条件去合的方法实现,但要从制造成本、技术要求和使用方便等具体条件去协调平衡。协调平衡。()要有完善的保护措施,防止发生人身事故和设备损坏事故。要()要有完善的保护措施,防止发生人身事故和设备损坏事故。要预防可能出现的故障,采用必要的保护措施。
5、例如,短路、过载、失预防可能出现的故障,采用必要的保护措施。例如,短路、过载、失压和误操作等电气方面的保护功能和使设备正常运行所需要的其他方压和误操作等电气方面的保护功能和使设备正常运行所需要的其他方面的保护功能。面的保护功能。上一页 下一页返回任务学习电气控制系统设计的基本任务学习电气控制系统设计的基本知识知识二、电气控制系统的设计二、电气控制系统的设计电气控制系统原理设计的主要内容电气控制系统原理设计的主要内容()制订电气设计任务书(技术条件)。()制订电气设计任务书(技术条件)。设计任务书或技术建议书是整个系统设计的依据,同时又是今后设备设计任务书或技术建议书是整个系统设计的依据,同时又
6、是今后设备竣工验收的依据,因此设计任务书的拟订是十分重要的,必须认真对竣工验收的依据,因此设计任务书的拟订是十分重要的,必须认真对待。在很多情况下,设计任务下达部门对本系统的功能要求、技术指待。在很多情况下,设计任务下达部门对本系统的功能要求、技术指标只能给出一个大致轮廓,设计应达到的各项具体的技术指标及其他标只能给出一个大致轮廓,设计应达到的各项具体的技术指标及其他各项要求实际是由技术部门、设备使用部门及设计部门共同协商,最各项要求实际是由技术部门、设备使用部门及设计部门共同协商,最后以技术协议形式予以确定的。后以技术协议形式予以确定的。上一页 下一页返回任务学习电气控制系统设计的基本任务学
7、习电气控制系统设计的基本知识知识电气设计任务书中除简要说明所设计任务的用途、工艺过程、动作要电气设计任务书中除简要说明所设计任务的用途、工艺过程、动作要求、传动参数和工作条件外,还应说明以下主要技术经济指标及要求求、传动参数和工作条件外,还应说明以下主要技术经济指标及要求 电气传动基本特性要求、自动化程度要求及控制精度。电气传动基本特性要求、自动化程度要求及控制精度。目标成本与经费限额。目标成本与经费限额。设备布局、安装要求、控制柜(箱)及操作台布置、照明、信号指设备布局、安装要求、控制柜(箱)及操作台布置、照明、信号指示和报警方式等。示和报警方式等。工期、验收标准及验收方式。工期、验收标准及
8、验收方式。()选择电气传动方案与控制方式。()选择电气传动方案与控制方式。电力拖动方案与控制方式的确定是设计的重要部分,方案确定以后,电力拖动方案与控制方式的确定是设计的重要部分,方案确定以后,就可以进一步选择电动机的类型、数量、结构形式以及容量等。电动就可以进一步选择电动机的类型、数量、结构形式以及容量等。电动机选择的基本原则是:机选择的基本原则是:上一页 下一页返回任务学习电气控制系统设计的基本任务学习电气控制系统设计的基本知识知识 电动机的机械特性应满足生产机械的要求,要与被拖动负载特性相电动机的机械特性应满足生产机械的要求,要与被拖动负载特性相适应,以保证运行稳定并具有良好的启动、制动
9、性能,对有调速要求适应,以保证运行稳定并具有良好的启动、制动性能,对有调速要求时,应合理选择调速方案。时,应合理选择调速方案。工作过程中电动机容量能得到充分利用,使其温升尽可能达到或接工作过程中电动机容量能得到充分利用,使其温升尽可能达到或接近额定温升值。近额定温升值。电动机的结构形式应满足机械设计要求,选择恰当的使用类别和工电动机的结构形式应满足机械设计要求,选择恰当的使用类别和工作制,并能适应周围环境工作条件。在满足设计要求的情况下,应优作制,并能适应周围环境工作条件。在满足设计要求的情况下,应优先采用结构简单、使用维护方便的笼形三相交流异步电动机。先采用结构简单、使用维护方便的笼形三相交
10、流异步电动机。()确定电动机的类型及其技术参数。()确定电动机的类型及其技术参数。()设计电气控制原理框图,确定各部分之间的关系,拟订各部分()设计电气控制原理框图,确定各部分之间的关系,拟订各部分技术指标与要求。技术指标与要求。上一页 下一页返回任务学习电气控制系统设计的基本任务学习电气控制系统设计的基本知识知识()设计并绘制电气原理图,计算主要技术参数。()设计并绘制电气原理图,计算主要技术参数。()选择电器元件,制订元器件目录清单。()选择电器元件,制订元器件目录清单。()编写设计说明书。()编写设计说明书。电气设计的重点电气设计的重点()拖动方案的制订,这部分属于电机与拖动的内容,在此
11、不再赘()拖动方案的制订,这部分属于电机与拖动的内容,在此不再赘述。述。()控制线路的设计,常用继电器接触器控制或可编程控制器(本()控制线路的设计,常用继电器接触器控制或可编程控制器(本书只涉及继电器接触器控制)。书只涉及继电器接触器控制)。采用的方法采用的方法分析(经验)设计法和逻辑代数设计法,在此着重介绍继电器接触器分析(经验)设计法和逻辑代数设计法,在此着重介绍继电器接触器控制线路的分析设计方法。控制线路的分析设计方法。上一页 下一页返回任务学习电气控制系统设计的基本任务学习电气控制系统设计的基本知识知识()继电器接触器控制线路的分析设计方法。()继电器接触器控制线路的分析设计方法。分
12、析设计法又被称为经验设计法,特别适合不太复杂的控制线路设计。分析设计法又被称为经验设计法,特别适合不太复杂的控制线路设计。电气控制又被称为继电器接触器逻辑控制,一般包括电源装置(或部电气控制又被称为继电器接触器逻辑控制,一般包括电源装置(或部分)、电动机控制线路及其辅助电路。电源装置可以独立存在,也可分)、电动机控制线路及其辅助电路。电源装置可以独立存在,也可以是继电逻辑控制系统中的一部分。电气控制设计方法通常是以熟练以是继电逻辑控制系统中的一部分。电气控制设计方法通常是以熟练掌握各种电气控制线路的基本环节和具备一定的阅读分析电气控制线掌握各种电气控制线路的基本环节和具备一定的阅读分析电气控制
13、线路的经验为基础,要求设计人员必须掌握和熟悉大量的典型控制线路、路的经验为基础,要求设计人员必须掌握和熟悉大量的典型控制线路、多种典型线路的设计资料,同时具有丰富的设计经验,也就是说,它多种典型线路的设计资料,同时具有丰富的设计经验,也就是说,它主要靠经验设计,因此通常被称为经验设计法。主要靠经验设计,因此通常被称为经验设计法。上一页 下一页返回任务学习电气控制系统设计的基本任务学习电气控制系统设计的基本知识知识经验设计法的特点是无固定的设计程序和固定的设计模式,灵活性很经验设计法的特点是无固定的设计程序和固定的设计模式,灵活性很大,但相对来说设计方法简单,容易被人们掌握,对于具有一定工作大,
14、但相对来说设计方法简单,容易被人们掌握,对于具有一定工作经验的电气人员来说,能较快地完成设计任务,因此在电气设计中被经验的电气人员来说,能较快地完成设计任务,因此在电气设计中被普遍采用。从另一个角度来说,高水平的设计人员除必须具备系统的普遍采用。从另一个角度来说,高水平的设计人员除必须具备系统的基础理论、分析问题和解决问题的能力及很强的学习和接受新知识的基础理论、分析问题和解决问题的能力及很强的学习和接受新知识的能力外,还必须深入生产第一线,熟悉现场,掌握生产过程工艺,了能力外,还必须深入生产第一线,熟悉现场,掌握生产过程工艺,了解生产机械的性能。用经验设计方法初步设计出来的控制线路可能有解生
15、产机械的性能。用经验设计方法初步设计出来的控制线路可能有多种,需要加以比较分析并反复地修改简化,甚至要通过实验加以验多种,需要加以比较分析并反复地修改简化,甚至要通过实验加以验证,才能使控制线路符合设计要求。证,才能使控制线路符合设计要求。采用经验设计方法设计电气控制系统时,通常是先根据生产工艺的要采用经验设计方法设计电气控制系统时,通常是先根据生产工艺的要求画出功能流程图,再用一些成熟的典型线路环节来实现某些基本要求画出功能流程图,再用一些成熟的典型线路环节来实现某些基本要求,确定适当的基本控制环节,而后再根据生产工艺要求逐步完善其求,确定适当的基本控制环节,而后再根据生产工艺要求逐步完善其
16、功能要求,并适当配置联锁和保护等环节,利用基本绘制原则把它们功能要求,并适当配置联锁和保护等环节,利用基本绘制原则把它们综合地组合成一个整体,成为满足控制要求的完整线路。综合地组合成一个整体,成为满足控制要求的完整线路。上一页 下一页返回任务学习电气控制系统设计的基本任务学习电气控制系统设计的基本知识知识当找不到现成的典型环节时,可根据控制要求,将主令信号经过适当当找不到现成的典型环节时,可根据控制要求,将主令信号经过适当的组合和变换,在一定的条件下得到执行元件所需要的工作信号,再的组合和变换,在一定的条件下得到执行元件所需要的工作信号,再套用典型控制电路完成设计。套用典型控制电路完成设计。设
17、计过程中要随时增减元器件和改变触头的组合方式,以满足被拖动设计过程中要随时增减元器件和改变触头的组合方式,以满足被拖动系统的工作条件和控制要求,经过反复修改得到理想的控制线路。在系统的工作条件和控制要求,经过反复修改得到理想的控制线路。在进行具体线路设计时,一般先设计主电路,然后设计控制电路、信号进行具体线路设计时,一般先设计主电路,然后设计控制电路、信号电路及局部特殊电路等。初步设计完成后,应当仔细检查、反复验证,电路及局部特殊电路等。初步设计完成后,应当仔细检查、反复验证,看线路是否符合设计要求,并进一步使之完善和简化,最后选择恰当看线路是否符合设计要求,并进一步使之完善和简化,最后选择恰
18、当电器元件的规格型号,使其能充分实现设计功能。同时,也可以用逻电器元件的规格型号,使其能充分实现设计功能。同时,也可以用逻辑分析的方法进一步进行逻辑分析,以优化设计。辑分析的方法进一步进行逻辑分析,以优化设计。上一页 下一页返回任务学习电气控制系统设计的基本任务学习电气控制系统设计的基本知识知识()电气控制线路的逻辑代数设计方法。()电气控制线路的逻辑代数设计方法。逻辑代数设计方法又称为逻辑设计法,是根据生产工艺的要求,利用逻辑代数设计方法又称为逻辑设计法,是根据生产工艺的要求,利用逻辑代数来分析、化简、设计线路的方法。这种设计方法能够确定实逻辑代数来分析、化简、设计线路的方法。这种设计方法能
19、够确定实现一个开关量自动控制线路的逻辑功能所必需的、最少的中间记忆元现一个开关量自动控制线路的逻辑功能所必需的、最少的中间记忆元件(中间继电器)件(中间继电器)的数目,然后有选择地设置中间记忆元件,以达到的数目,然后有选择地设置中间记忆元件,以达到使逻辑电路最简单的目的。逻辑设计法比较科学,设计的线路比较简使逻辑电路最简单的目的。逻辑设计法比较科学,设计的线路比较简化、合理。但是,当设计的控制线路比较复杂时,这种方法显得十分化、合理。但是,当设计的控制线路比较复杂时,这种方法显得十分烦琐,工作量也大,而且容易出错,所以一般适用于简单的系统设计。烦琐,工作量也大,而且容易出错,所以一般适用于简单
20、的系统设计。但是,将一个较大的、功能较为复杂的控制系统分为若干个互相联系但是,将一个较大的、功能较为复杂的控制系统分为若干个互相联系的控制单元,用逻辑设计的方法先完成每个单元控制线路的设计,然的控制单元,用逻辑设计的方法先完成每个单元控制线路的设计,然后再用经验设计法把这些单元组合起来,各取所长,也是一种简捷的后再用经验设计法把这些单元组合起来,各取所长,也是一种简捷的设计方法,可以获得理想经济的方案,所用元件数量少,各元件能充设计方法,可以获得理想经济的方案,所用元件数量少,各元件能充分发挥作用。当给定条件发生变化时,容易找出电路相应变化的内在分发挥作用。当给定条件发生变化时,容易找出电路相
21、应变化的内在规律,在设计复杂控制线路时更能显示出它的优点。规律,在设计复杂控制线路时更能显示出它的优点。上一页 下一页返回任务学习电气控制系统设计的基本任务学习电气控制系统设计的基本知识知识逻辑设计法是利用逻辑代数这一数学工具来实现电路设计的,即根据逻辑设计法是利用逻辑代数这一数学工具来实现电路设计的,即根据生产工艺要求,将执行元件需要的工作信号以及主令电器的接通断开生产工艺要求,将执行元件需要的工作信号以及主令电器的接通断开看成逻辑变量,并根据控制要求将它们之间的控制关系用逻辑函数关看成逻辑变量,并根据控制要求将它们之间的控制关系用逻辑函数关系式来表达,然后再运用逻辑函数基本公式和运算规律进
22、行简化,使系式来表达,然后再运用逻辑函数基本公式和运算规律进行简化,使之成为需要的最简之成为需要的最简“与与”“或或”关系式,根据最简式画出相应的电路关系式,根据最简式画出相应的电路结构图,最后进一步地检查和完善,即能获得需要的控制线路。结构图,最后进一步地检查和完善,即能获得需要的控制线路。任何控制线路、控制对象与控制条件之间都可以用逻辑函数式来表示,任何控制线路、控制对象与控制条件之间都可以用逻辑函数式来表示,所以逻辑设计法不仅可以进行线路设计,也可以进行线路简化和分析。所以逻辑设计法不仅可以进行线路设计,也可以进行线路简化和分析。利用逻辑分析法读图的优点是各控制元件的关系能一目了然,不会
23、读利用逻辑分析法读图的优点是各控制元件的关系能一目了然,不会读错和遗漏。错和遗漏。上一页 下一页返回任务学习电气控制系统设计的基本任务学习电气控制系统设计的基本知识知识 继电器接触器控制线路的逻辑函数。继电器接触器控制线路的逻辑函数。在继电器接触器逻辑控制系统中,其控制线路中的开关量符合逻辑规在继电器接触器逻辑控制系统中,其控制线路中的开关量符合逻辑规律,可用逻辑函数关系式来表示。在逻辑律,可用逻辑函数关系式来表示。在逻辑图图两种简单的电动机两种简单的电动机启、停、自锁电路的结构函数中,将执行元件作为输出变量,将检测启、停、自锁电路的结构函数中,将执行元件作为输出变量,将检测信号、中间单元触头
24、及输出变量的反馈触头等作为逻辑输入变量。再信号、中间单元触头及输出变量的反馈触头等作为逻辑输入变量。再根据各触头之间的连接关系和状态,可列出逻辑函数关系式。根据各触头之间的连接关系和状态,可列出逻辑函数关系式。按规定,常开触头以正逻辑表示,而常闭触头以反逻辑(逻辑按规定,常开触头以正逻辑表示,而常闭触头以反逻辑(逻辑“非非”)表示。逻辑表示。逻辑图图中,为启动信号(开启),为中,为启动信号(开启),为停止信号(关断),接触器的常开触头为自锁(保持)信号。停止信号(关断),接触器的常开触头为自锁(保持)信号。图()图()可列出逻辑函数式为:可列出逻辑函数式为:其一般形式为:其一般形式为:上一页
25、下一页返回任务学习电气控制系统设计的基本任务学习电气控制系统设计的基本知识知识式中:为开启信号;为关断信号;为自锁信号。式中:为开启信号;为关断信号;为自锁信号。按图()可列出逻辑函数为:按图()可列出逻辑函数为:其一般形式为:其一般形式为:应选取在输出变量开启边界线上发生状态转变的输入变量,若这应选取在输出变量开启边界线上发生状态转变的输入变量,若这个输入变量的元件状态是由个输入变量的元件状态是由“”转换到转换到“”,则选原变量(常开,则选原变量(常开触头)形式;若是由触头)形式;若是由“”转换到转换到“”,则取反变量(常闭触头),则取反变量(常闭触头)形式。形式。选取在输出变量关闭边界线上
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