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第四章 第四章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 電氣控制設(shè)計(jì)的原則、內(nèi)容和程序 第二節(jié) 電力拖動(dòng)方案的確定和電動(dòng)機(jī)的選擇 第三節(jié) 電氣原理圖設(shè)計(jì)的步驟與方法 第四節(jié) 電氣控制工藝設(shè)計(jì) 第四章 作 業(yè) P134: 2 第四章 為電氣控制裝置本身的制造、使用、運(yùn)行及維修的需要而進(jìn)行的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。 電氣控制設(shè)計(jì)包括： 1、 電氣原理圖設(shè)計(jì) 為滿足生產(chǎn)機(jī)械及其工藝要求而進(jìn)行的電氣控制設(shè)計(jì)。 2、電氣工藝設(shè)計(jì) 第四章 第一節(jié) 電氣控制設(shè)計(jì)的原則、內(nèi)容和程序(自學(xué) ) 一、電氣控制設(shè)計(jì)的一般原則 1） 最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制的要求，這些生產(chǎn)工藝要求是電氣控制設(shè)計(jì)的依據(jù)。 2） 在滿足控制要求前提下，設(shè)計(jì)方案力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、合理，不要盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 3） 正確、合理地選用電器元件，確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠地工作。 4） 為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇控制設(shè)備時(shí)，設(shè)備能力留有適當(dāng)裕量。 第四章 二、電氣控制設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的基本內(nèi)容是根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)和編制出電氣設(shè)備制造和使用維修中必備的圖樣和資 料等。 包括 電氣原理圖設(shè)計(jì) 和電氣 工藝設(shè)計(jì) 兩部分。 第四章 （一）電氣原理圖設(shè)計(jì)內(nèi)容 1） 擬定電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書 2） 選擇電氣拖動(dòng)方案和控制方式 3） 確定電動(dòng)機(jī)類型、型號(hào)、容量、轉(zhuǎn)速 4） 設(shè)計(jì)電氣控制原理框圖、確定各部分之間的關(guān)系 5） 設(shè)計(jì)并繪制電氣控制原理圖，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù) 7） 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 6） 選擇電器元件，制定元器件清單 第四章 （二）電氣工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容 1） 根據(jù)設(shè)計(jì)出的電氣原理圖及選定的電氣元件 ,設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的總體配置 ,繪制電氣控制系統(tǒng)的總裝配圖及總接線圖。 2） 按照原理框圖或劃分的組件，對(duì)總原理圖進(jìn)行編號(hào)，繪制各組件原理電路圖，列出各部件的元件目錄表，并根據(jù)總圖編號(hào)列出各組件的進(jìn)出線號(hào) 。 3） 根據(jù)組件原理電路圖及選定的元件目錄表，設(shè)計(jì)組件電器裝配圖（電器元件布置與安裝圖）、接線圖、圖中應(yīng)反映出各電器元件的安裝方式和接線方式。 第四章 4） 根據(jù)組件裝配要求，繪制電器安裝板和非標(biāo)準(zhǔn)的電器安裝零件圖樣 。 5） 設(shè)計(jì)電氣箱，根據(jù)組件尺寸及安裝要求確定電氣柜結(jié)構(gòu)與外形尺寸，設(shè)置安裝支架，標(biāo)明安裝方式，各組件的連接方式，通風(fēng)散熱方式及開門方式等 。 6） 匯總總原理圖、總裝配圖及各組件原理圖等資料，列出外構(gòu)件清單，標(biāo)準(zhǔn)件清單，主要材料消耗定額等 。 7） 編寫使用維護(hù)說(shuō)明書。 第四章 三、電氣控制設(shè)計(jì)的一般程序 1 擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書 2 選擇拖動(dòng)方案 3 選擇電動(dòng)機(jī) 4 選擇控制方式 5 設(shè)計(jì)電氣控制原理圖 6 設(shè)計(jì)電氣設(shè)備制造、安裝、調(diào)試所必需的各種施工圖 7 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第四章 第二節(jié) 電力拖動(dòng)方案的確定和電動(dòng)機(jī)的選擇 (自學(xué) ) 一、電力拖動(dòng)方案的確定 （三）電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)應(yīng)與負(fù)載特性相適應(yīng) （一）拖動(dòng)方式的選擇 （二）調(diào)速方案的選擇 第四章 二、拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇 （一）電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則 1） 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性應(yīng)滿足生產(chǎn)機(jī)械提出的要求，要與負(fù)載的負(fù)載特性相適應(yīng)。保證運(yùn)行穩(wěn)定且具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能。 2） 工作過(guò)程中電動(dòng)機(jī)容量能得到充分利用，使其溫升盡可能達(dá)到或接近額定溫升值。 3） 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式滿足機(jī)械設(shè)計(jì)提出的安裝要求，并能適應(yīng)周圍環(huán)境工作條件。 4） 在滿足設(shè)計(jì)要求前提下，應(yīng)優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、使用維護(hù)方便的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。 第四章 1．分析計(jì)算法 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載圖預(yù)選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，再用該電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載圖求出電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖。最后按電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖從發(fā)熱的方面進(jìn)行校驗(yàn)，并檢查電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否滿足要求，如若不合格，另選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)重新計(jì)算，直到合格為止。 （二）電動(dòng)機(jī)容量的選擇 第四章 2．統(tǒng)計(jì)類比法 將各國(guó)同類型、先進(jìn)的電動(dòng)機(jī)容量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，從中找出電動(dòng)機(jī)容量與機(jī)床主要參數(shù)間的關(guān)系，再根據(jù)國(guó)情得出相應(yīng)的計(jì)算公式來(lái)確定電動(dòng)機(jī)容量的一種實(shí)用方法。 DP 54.15.36?式中： P— 電動(dòng)機(jī)容量，單位為 KW； D— 工件最大直徑，單位為 m。 （ 1）車床 第四章 DP 88.020?（ 2）立式車床 式中 ： P— 電動(dòng)機(jī)容量，單位為 KW； D— 工件最大直徑，單位為 m。 DP 19.10 64 6.0?式中： D— 最大鉆孔直徑，單位為 mm。 （ 3）搖臂鉆床 第四章 （ 4）臥式鏜床 DP 7.1004.0?式中： D—— 鏜桿直徑，單位為 mm。 KBP 1.0?（ 5）外圓磨床 式中： B— 砂輪寬度，單位為 mm。 K— 砂輪主軸用滾動(dòng)軸承時(shí)， K=0.8~1.1, 砂輪主軸用滑動(dòng)軸承時(shí)， K=1.0~1.3。 第四章 （ 6）龍門銑床 1 6 616.1 BP ?式中： B—— 工作臺(tái)寬度，單位為 mm。 第四章 第三節(jié) 電氣原理圖設(shè)計(jì)的步驟與方法 一、電氣控制原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟 1） 設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理框圖 2） 設(shè)計(jì)出原理框圖中各個(gè)部分的具體電路 3） 繪制系統(tǒng)總原理圖 4） 選擇電氣原理圖中每一電器元件，編制 出元器件目錄清單 第四章 二、 電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)方法 1、分析設(shè)計(jì)法 根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求， 利用各種典型的基本控制環(huán)節(jié)或比較成熟的電路， 按各部分的聯(lián)鎖條件組合起來(lái)，加以補(bǔ)充、修改、完善，最后得出完整控制電路。 優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，易為初學(xué)者掌握，在電氣設(shè)計(jì)中被普遍采用； 缺點(diǎn)： 不易獲得最佳方案，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不足或考慮不周全時(shí)會(huì)影響線路工作的可靠性。 分析設(shè)計(jì)法、 邏輯設(shè)計(jì)法 第四章 2、邏輯設(shè)計(jì)法 它是根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，利用邏輯代數(shù)來(lái)分析、設(shè)計(jì)線路。 優(yōu)點(diǎn)： 能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案。 缺點(diǎn)： 難度較大，不易掌握；設(shè)計(jì)過(guò)程較復(fù)雜，在一般常規(guī)設(shè)計(jì)中，很少單獨(dú)采用。 第四章 1、電氣控制原理圖設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題 1）盡量減少控制電路中電流、電壓的種類，控制電壓應(yīng)選標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí) 交流控制電路電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種： 6V， 24V， 48V， 110V（優(yōu)選值）， 220V，380V。 直流控制電路電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種： 6V， 12V， 24V， 48V， 110V， 220V。 （一）分析設(shè)計(jì)法 第四章 對(duì)于較 簡(jiǎn)單 交流控制電路，常直接采用交流 380V或 220V電源。 對(duì)于較 復(fù)雜交流 控制電路，應(yīng)采用變壓器，將控制電壓降到 110V或 48V、 24V。 對(duì)于 操作較頻繁 的直流電力傳動(dòng)控制電路，常用220V或 110V直流 電源供電。 對(duì)于 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。 2）盡量減少電器元件的品種、規(guī)格與數(shù)量 第四章 3）正常工作中，盡可能減少通電電器的數(shù)量 節(jié)約電能、延長(zhǎng)電器元件使用壽命、減少線路故障。 如： P56 Y— △ 減壓起動(dòng)控制中的時(shí)間繼電器 4）合理使用電器觸頭 盡量減少觸頭數(shù)量，若觸頭數(shù)量不夠可增加中間繼電器。 常用減少觸頭數(shù)目的方法： 合并同類觸點(diǎn) 利用二極管單向?qū)щ娦詼p少觸頭數(shù) 利用邏輯代數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn) 第四章 ①合并同類觸點(diǎn) 第四章 ② 利用二極管簡(jiǎn)化電路 直流電路 第四章 ③ 利用邏輯代數(shù)減少觸點(diǎn) CBABAf K ??)1( CBA ??BA?后續(xù)詳細(xì)講述 第四章 5）做到正確接線 ① 要 正確連接電器線圈 (a) 交流電器線圈不能串聯(lián)； 兩個(gè)同型號(hào)電壓線圈也不能串聯(lián)后接在兩倍線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。 第四章 原因： 兩線圈吸合快慢不一致 : 導(dǎo)致先吸合電器的磁路先閉合 阻抗 電感顯著 ,其線圈上的電壓也 , 導(dǎo)致另一個(gè)不能吸合。 同時(shí)電路電流 , 可能燒毀線圈。 兩個(gè)同時(shí)動(dòng)作的線圈 應(yīng)并聯(lián)連接 第四章 電感較大的電器線圈（如電磁閥、電磁鐵或直流電機(jī)勵(lì)磁線圈等）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。 原因： 當(dāng)觸點(diǎn) KM斷開時(shí)，電磁鐵 YA線圈兩端產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，加在中間繼電器 KA的線圈上， 造成 KA的誤動(dòng)作 。 解決方法： (b)兩電感量相差懸殊的直流電壓線圈不能直接并聯(lián) 錯(cuò)誤 正確 電磁鐵線圈 LYA>LKA 在 YA線圈兩端 并聯(lián)放電電阻 R，并在KA支路 串入 KM常開觸點(diǎn) ，就能可靠工作。 第四章 ②要合理安排電器元件及觸頭的位置 不合理安排會(huì)影響運(yùn)行安全 、 浪費(fèi)導(dǎo)線 。 a） 不合理 原因： 1） 因?yàn)樾谐涕_關(guān)SQ的常開和常閉觸點(diǎn)靠得很近 ， 在觸點(diǎn)斷開時(shí) ，由于電弧可能造成電源短路 。 2）這種接法 SQ要引出 四根導(dǎo)線 ，浪費(fèi)導(dǎo)線。 b）接法較為合理，且只需引出 3根導(dǎo)線 。 合理 不合理 第四章 SQ KM1 KM2 SQ KM1 KM2 不合理 合理 第四章 ③要注意避免出現(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。 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，斷開后，電路出現(xiàn)了圖中虛線所示的寄生電路，使 KM1不能可靠釋放而得不到過(guò)載保護(hù)。 （ a）錯(cuò)誤 第四章 （ a）錯(cuò)誤 （ b）正確 或?qū)?FR觸點(diǎn)移到 SB1上端也可避免產(chǎn)生寄生電路。 第四章 ④ 盡量避免許多電器依次動(dòng)作才能接通另一個(gè)電器的控制線路。 （ a）不合理 （ b）合理 第四章 6）盡可能提高電路工作的可靠性、安全性 ? ① 防止觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象 當(dāng) KA閉合時(shí)，接觸器 KM1、KM2競(jìng)爭(zhēng)吸合，只有經(jīng)過(guò)多次振蕩吸合“ 競(jìng)爭(zhēng) ” 后，才能穩(wěn)定在一個(gè)狀態(tài)上； 通常分析控制電路的電器動(dòng)作及觸點(diǎn)的接通和斷開都是靜態(tài)分析，沒(méi)有考慮其 動(dòng)作時(shí)間 。 實(shí)際上，由于電磁線圈的電磁慣性、機(jī)械慣性等因素，通斷過(guò)程中總存在一定的固有時(shí)間。設(shè)計(jì)時(shí)要避免發(fā)生觸點(diǎn)“ 競(jìng)爭(zhēng) ” ，防止電路中因電氣元器件動(dòng)作時(shí)間引起配合不良的后果。 第四章 ? ② 考慮每一控制程序之間 必要的聯(lián)鎖 ，即使發(fā)生誤操作，也不會(huì)造成設(shè)備事故。 ? ③應(yīng)根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)及使用情況設(shè)置 必要的電氣保護(hù) 。 7）電路設(shè)計(jì)要考慮操作、使用、調(diào)試與維修的方便 第四章 2、分析設(shè)計(jì)法的步驟 1)、設(shè)計(jì)主電路： 主要考慮電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)及多速控制的要求。 2)、設(shè)計(jì)控制電路： 設(shè)計(jì)滿足設(shè)備和設(shè)計(jì)任務(wù)要求的各種自動(dòng)、手動(dòng)的電氣控制電路。 3)、聯(lián)結(jié)各單元環(huán)節(jié)： 構(gòu)成滿足整機(jī)生產(chǎn)工藝要求的控制電路。 4)、 聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)： 設(shè)計(jì)保護(hù)、聯(lián)鎖、檢測(cè)、信號(hào)和照明等環(huán)節(jié)控制電路。 5)、全面檢查所設(shè)計(jì)的電路。 第四章 3、舉例：龍門刨床橫梁升降控制線路設(shè)計(jì) 垂直刀架 頂梁 立柱 工作臺(tái) 側(cè)刀架 床身 橫梁 視頻 第四章 1） 要求橫梁沿立柱能上升、下降作調(diào)整運(yùn)動(dòng) 。 2） 正常情況下橫梁應(yīng)夾緊在立柱上，夾緊機(jī)構(gòu)由 夾緊電動(dòng)機(jī) 拖動(dòng)，而橫梁的上、下移動(dòng)則由另一臺(tái)橫梁 升降電動(dòng)機(jī) 拖動(dòng) 。 3） 在動(dòng)作配合上，當(dāng)橫梁上升時(shí)應(yīng)按照 橫梁松開 → 上移 → 夾緊 的順序進(jìn)行； 當(dāng)橫梁下降時(shí)應(yīng)按照 橫梁松開 → 下移 → 橫梁回升 → 夾緊 的順序進(jìn)行 。 4） 橫梁升降應(yīng)設(shè)有 限位保護(hù) ，對(duì)夾緊電動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)有 夾緊力保護(hù) 。 (1) 橫梁升降機(jī)構(gòu)的工藝要求 橫梁 電機(jī) 橫梁 電機(jī) 第四章 1）設(shè)計(jì)主電路 (2) 電氣控制原理圖設(shè)計(jì)過(guò)程 a) 為了實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)和夾緊放松的要求，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī) 都要求能 正反轉(zhuǎn) 。 b) 夾緊的判斷 采用過(guò)電流繼電器 實(shí)現(xiàn)。 原因： 夾緊力大，定子電流也大。 升降電機(jī) 夾緊電機(jī) 上升 下降 松開 夾緊 第四章 2）設(shè)計(jì)控制電路草圖 控制分析： a)橫梁升降為調(diào)整運(yùn)動(dòng)，故采用 點(diǎn)動(dòng)控制 。 b)橫梁放松到位采用 復(fù)合行程開關(guān) SQ1來(lái)判斷， 松開到位 SQ1壓下 ， SQ1不受壓表示夾緊或松開但未到位。 c）橫梁上升控制動(dòng)作過(guò)程： 按下上升按鈕 → 橫梁放松 (夾緊電機(jī) M2正轉(zhuǎn) ) → 壓下放松行程開關(guān) SQ1 → 停止放松 → 橫梁自動(dòng)上升 (升降電機(jī)M1正轉(zhuǎn) ) → 上升到位放開上升按鈕 → 橫梁停止上升 (M1停止 ) → 橫梁自動(dòng)夾緊 (夾緊電機(jī) M2反轉(zhuǎn) ) → 行程開關(guān)SQ1釋放 , 過(guò)電流繼電器 動(dòng)作 → M2停轉(zhuǎn) → 上升結(jié)束。 d)橫梁下降時(shí)暫不考慮回升，與上升控制完全相同。 第四章 按下上升按鈕 → 橫梁放松 (夾緊電機(jī) M2正轉(zhuǎn) ) → 壓下放松行程開關(guān) SQ1 → 停止放松 → 橫梁自動(dòng)上升 (升降電機(jī) M1正轉(zhuǎn) ) → 上升到位放開上升按鈕 → 橫梁停止上升 (M1停止 ) → 橫梁自動(dòng)夾緊 (夾緊電機(jī) M2反轉(zhuǎn) ) → 行程開關(guān) SQ1釋放 , 過(guò)電流繼電器動(dòng)作 → M2停轉(zhuǎn) → 上升結(jié)束。 橫梁上升控制動(dòng)作過(guò)程詳細(xì)分析 SB1 KM3通電 SQ1 KM1通電 KM1斷電 KM4通電 KM4斷電 KM3： 起動(dòng) SB1， 停止 SQ1，連續(xù) KM1： 起動(dòng) SQ1 ， 停止 SB1 ，點(diǎn)動(dòng) KM4： 起動(dòng) KM1常閉 ， 停止 KI ，連續(xù) 第四章 上升 下降 松開 夾緊時(shí)， SQ1釋放 放松時(shí)， SQ1壓下 S B 1K M 3F UK M 3S Q 1放 松夾緊 升降電機(jī) 夾緊電機(jī) 第四章 夾緊 夾緊時(shí)， SQ1釋放 放松時(shí)， SQ1壓下 上升 下降 松開 夾緊 升降電機(jī) 夾緊電機(jī) 當(dāng)松開到位后，行程開關(guān)SQ1壓下，可利用行程開關(guān)SQ1實(shí)現(xiàn) KM1線圈通電。 SB 1KM 1 KM 3FUSQ 1KM 3SQ 1上升 放松 第四章 夾緊 夾緊時(shí)， SQ1釋放 放松時(shí)， SQ1壓下 上升 下降 松開 夾緊 升降電機(jī) 夾緊電機(jī) 上升到位后，上升按鈕會(huì)松開，上升應(yīng)停止，所以上升按鈕還要使 KM1線圈停電。 S B 1K M 1K M 3F US Q 1K M 3S Q 1上 升 放 松S B 1 第四章 夾緊 夾緊時(shí)， SQ1釋放 放松時(shí)， SQ1壓下 上升 下降 松開 夾緊 升降電機(jī) 夾緊電機(jī) 松開上升按鈕后 ,要執(zhí)行夾緊 ,因此松開上升按鈕的同時(shí)應(yīng)使KM4線圈通電 .可利用 KM1常閉觸點(diǎn)控制 KM4線圈的通電 . S B 1K M 1K M 3F US Q 1K M 4K M 3S Q 1K M 1上 升 放 松 夾 緊 第四章 夾緊 夾緊時(shí)， SQ1釋放 放松時(shí)， SQ1壓下 S B 1K M 1K M 3F US Q 1K M 4K M 3S Q 1K M 1上 升 放 松 夾 緊上升 下降 松開 夾緊 升降電機(jī) 夾緊電機(jī) 能否這樣連接？？ 第四章 夾緊 夾緊時(shí)， SQ1釋放 放松時(shí)， SQ1壓下 上升 下降 松開 夾緊 升降電機(jī) 夾緊電機(jī) 當(dāng)執(zhí)行夾緊時(shí) ,行程開關(guān)會(huì)釋放 ,導(dǎo)致橫梁未夾緊 ,KM4線圈就斷電 ,所以應(yīng)增加自鎖觸點(diǎn) KM4. S B 1K M 1K M 3F US Q 1K M 4K M 3S Q 1K M 1K M 4上 升 放 松 夾 緊 第四章 夾緊 夾緊時(shí)， SQ1釋放 放松時(shí)， SQ1壓下 上升 下降 松開 夾緊 升降電機(jī) 夾緊電機(jī) 當(dāng)夾緊后 ,過(guò)電流繼電器動(dòng)作 ,應(yīng)使夾緊電機(jī)斷電 ,所以應(yīng)將 KI常閉觸點(diǎn)串在 KM4線圈電路中 . S B 1K M 1K M 3F US Q 1K M 4K M 3S Q 1K M 1K M 4上 升 放 松 夾 緊K I 第四章 夾緊 夾緊時(shí)， SQ1釋放 放松時(shí)， SQ1壓下 上升 下降 松開 夾緊 升降電機(jī) 夾緊電機(jī) 下降時(shí) , 與上升控制過(guò)程一樣 .因此可采用相同的方法實(shí)現(xiàn) .當(dāng)按下降按鈕時(shí) ,KM3也應(yīng)通電 (即執(zhí)行放松 ),所以下降按鈕應(yīng)與上升按鈕并聯(lián) . S B 1K M 1K M 3F US Q 1K IK M 4K M 3S Q 1K M 1K M 4上 升 放 松 夾 緊S B 2 第四章 夾緊 夾緊時(shí)， SQ1釋放 放松時(shí)， SQ1壓下 上升 下降 松開 夾緊 S B 1S B 2K M 1K M 3F US Q 1K IK M 2 K M 4K M 3S Q 1K M 1K M 4上 升 下 降 放 松 夾 緊S B 2升降電機(jī) 夾緊電機(jī) 松開到位后，行程開關(guān) SQ1壓下 , 使橫梁下降 , 可利用行程開關(guān) SQ1實(shí)現(xiàn) KM2線圈通電 . 第四章 夾緊 夾緊時(shí)， SQ1釋放 放松時(shí)， SQ1壓下 上升 下降 松開 夾緊 SB 1SB 2KM 1 KM 3FUSQ 1KIKM 2 KM 4KM 3SQ 1KM 1KM 4KM 2上升 下降 放松 夾緊升降電機(jī) 夾緊電機(jī) 當(dāng)松開下降按鈕后 ,要執(zhí)行夾緊，因此松開下降按鈕的同時(shí)應(yīng)使夾緊電機(jī)夾緊 ,可采用 KM2常閉觸點(diǎn)來(lái)控制 KM4線圈的通電。 第四章 升降電機(jī) 夾緊電機(jī) 夾緊 夾緊時(shí)， SQ1釋放 放松時(shí)， SQ1壓下 上升 下降 松開 夾緊 S B 1S B 2K M 4K M 1K M 3F US Q 1K IK M 2 K M 4K M 1K M 2K M 3S Q 1K M 1K M 4K M 3K M 2上 升 下 降 放 松 夾 緊上升和下降要互鎖 放松和夾緊要互鎖 第四章 3）完善設(shè)計(jì)草圖 上述設(shè)計(jì)的功能還不完善，缺少橫梁下降時(shí)的短時(shí)間回升。 引入 斷電延時(shí)時(shí)間繼電器 ，完成回升過(guò)程。 KM2 KT回升延時(shí) KM2 KT 上升 回升是有條件的，即只有下降才有回升，且在下降完成后才執(zhí)行回升，所以串入常閉觸點(diǎn) KM2。 第四章 4）檢查并改進(jìn)設(shè)計(jì)草圖 a)KM2輔助常閉觸頭使用數(shù)量超過(guò)其擁有量。（見 P14） b)采用的按鈕是兩對(duì)常開按鈕，而通常采用一對(duì)常開一對(duì)常閉按鈕。 （見 P38） 因此需引入中間繼電器 KA，并用按鈕去控制中間繼電器 KA。 上升 中間繼電器代替按鈕的四個(gè)常開觸頭，同時(shí)代替 KM2的一個(gè)常閉觸頭。 第四章 中間繼電器代替按鈕的四個(gè)常開觸頭，同時(shí)代替 KM2的一個(gè)常閉觸頭。 上升 上升 只需要 1個(gè) KA，兩個(gè) KA并聯(lián)， 1個(gè) KA作用相同 第四章 5） 總體校核 主要檢查： ①是否滿足生產(chǎn)工藝要求 ; ②電路是否合理 ; ③能否進(jìn)一步簡(jiǎn)化 ; ④觸頭數(shù)量是否夠 ; ⑤聯(lián)鎖與保護(hù)是否完善，電路工作是否安全可靠。 檢查發(fā)現(xiàn)還缺乏上升和下降中的 極限保護(hù) ,因此引入行程開關(guān) SQ2和 SQ3。 上升 第四章 改進(jìn)后 改進(jìn)前 上升 上升 第四章 邏輯設(shè)計(jì)法： 它是根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，利用邏輯代數(shù)來(lái)分析、設(shè)計(jì)線路。 優(yōu)點(diǎn)： 能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案。 缺點(diǎn)： 難度較大，不易掌握；設(shè)計(jì)過(guò)程較復(fù)雜，在一般常規(guī)設(shè)計(jì)中，很少單獨(dú)采用。 應(yīng)用： 對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，一般將 控制系統(tǒng) 分成若干個(gè)互相聯(lián)系的控制單元，用邏輯設(shè)計(jì)方法先完成每個(gè)單元控制線路的設(shè)計(jì)，然后再用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法把這些單元電路組合起來(lái)。這樣可各取所長(zhǎng)，是一種簡(jiǎn)捷的設(shè)計(jì)方法。 （二）邏輯設(shè)計(jì)法 第四章 1、邏輯變量 邏輯變量： 具有兩個(gè)對(duì)立的、穩(wěn)定的物理狀態(tài)的量稱為邏輯變量。 接觸器、繼電器的線圈、觸頭、 按鈕、開關(guān)為邏輯變量，通常對(duì)電器作出如下規(guī)定： ? (1) 用 KM、 KA、 SQ、 … 分別表示接觸器、繼電器、行程開關(guān)等電器的 常開觸點(diǎn) ； … 表示 常閉觸點(diǎn) 。 ? (2) 觸點(diǎn)： 閉合 時(shí)，邏輯狀態(tài)為“ 1”； 斷開 時(shí)，邏輯狀態(tài)為“ 0”； ? 線圈： 通電 時(shí)，為“ 1”狀態(tài)； 斷電 時(shí)，為“ 0”狀態(tài)。 SQ KA KM 、、、 第四章 2 、邏輯函數(shù) ? 輸入邏輯變量： 把表征 觸點(diǎn) 狀態(tài)的邏輯變量稱為輸入邏輯變量。 ? 輸出邏輯變量： 把表征 繼電器、接觸器 等 受控元件 的邏輯變量稱為輸出邏輯變量。 ? 邏輯函數(shù)關(guān)系： 輸出邏輯變量與輸入邏輯變量間所滿足的相互關(guān)系稱為邏輯函數(shù)關(guān)系，簡(jiǎn)稱為邏輯關(guān)系。 第四章 3、基本邏輯運(yùn)算 (1) 邏輯與 21KM KAKA ??f(2) 邏輯或 21KM KAKA ??f 第四章 (3) 邏輯非 KA KM ?f(4) 繼電接觸器控制線路的邏輯函數(shù) SB1: 起動(dòng)信號(hào) (開啟信號(hào) ) SB2: 停止信號(hào) (關(guān)斷信號(hào) ) KM: 自鎖信號(hào) 一般形式： fKM = X關(guān) · (X開 +KM) 關(guān)閉優(yōu)先起 -保 -停電路 K M )1( S BS B 2 ??KMf(a) KM SB1 KM SB2 第四章 一般形式： f KM=X開 +X關(guān) ·K (b) 開起優(yōu)先起 -保 -停電路 KMS B 21SBKM ???f一般形式： fKM = (X關(guān) +X關(guān)約 )(X開 X開約 +KM) X開約 ：開啟約束信號(hào) X關(guān)約 ：關(guān)閉約束信號(hào) K M )S Q 1) ( S B 1S Q 2S B 2( ????KMf(c) 帶約束條件的 關(guān)閉優(yōu)先起 -保 -停電路 SB1 KM KM SB2 第四章 一般形式： fKM = X開 X開約 + (X關(guān) +X關(guān)約 )KM X開約 ：開啟約束信號(hào) X關(guān)約 ：關(guān)閉約束信號(hào) )S Q 2S B 2K M (S Q 1S B 1 ????KMf(d) 帶約束條件的 開啟優(yōu)先起 -保 -停電路 第四章 4．邏輯法電路化簡(jiǎn)舉例 邏輯式為 函數(shù)式化簡(jiǎn) K A 3K A 2K A 3K A 1K A 2K A 1KM ??????f)K A 1K A 3 ( K A 1K A 2K A 3K A 1K A 2K A 1KM???????f)K A 1K A 3K A 2K A 1K A 3K A 2K A 3K A 1K A 2K A 1??????????K A 2 )K A 3 ( 1K A 1K A 3 )K A 2 ( 1K A 1 ??????KA3KA1KA2KA1 ???? 第四章 K A 3K A 1K A 2K A 1KM ????f化簡(jiǎn)后 化簡(jiǎn)前 第四章 1） 按工藝要求作出 工作循環(huán)圖 。 2） 決定執(zhí)行元件與檢測(cè)元件，并作出 執(zhí)行元件動(dòng)作節(jié)拍表 和 檢測(cè)元件狀態(tài)表 。 3） 根據(jù)檢測(cè)元件狀態(tài)表寫出各 程序的特征數(shù) ，并確定 待相區(qū)分組 ，設(shè)置中間記憶元件，使各待相區(qū)分組 所有程序區(qū)分開。 4） 列寫中間記憶元件開關(guān)邏輯函數(shù)式及其執(zhí)行元件動(dòng)作邏輯函數(shù)式并畫出相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖。 5） 對(duì)按邏輯函數(shù)式畫出的控制電路進(jìn)行檢查、化簡(jiǎn)和完善。 4．邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)控制電路的方法步驟（ 了解 ） 第四章 邏輯電路基本類型： ? 組合 邏輯 電路 √ （ 無(wú)反饋 ， 如無(wú)自鎖電路 ） ? 時(shí)序 邏輯電路 （ 有反饋 ， 有記憶功能 ） 5．設(shè)計(jì)舉例 （ 1） 組合邏輯電路舉例 控制線路要求： 某電動(dòng)機(jī)只有在繼電器 KA1、 KA2、 KA3中任何一個(gè)或任何兩個(gè)繼電器動(dòng)作時(shí)才能運(yùn)轉(zhuǎn) ， 而在其它任何情況下都不運(yùn)轉(zhuǎn) 。 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)由接觸器 KM控制 。 第四章 KA1 KA2 KA3 KM 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 321321321321321321KAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAf KM??????根據(jù)題目的要求，列出接觸器通電狀態(tài)的真值表 第四章 ﹡ 化簡(jiǎn) (按基本公式和運(yùn)算規(guī)律 ) 321321321321321321KAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAf KM??????)()(32323213232321KAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKA??????)()( 231321 KAKAKAKAKAKA ????)()(3232323213221KAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKAKA?????? 第四章 )()( 231321 KAKAKAKAKAKAf KM ???? 第四章 （ 2）時(shí)序邏輯電路 設(shè)計(jì)舉例 以典型的液壓縱 、 橫油缸進(jìn)給加工控制電路設(shè)計(jì)為例 。 1）縱橫油缸液壓進(jìn)給加工工藝及工作循環(huán)圖。 第四章 ２ ） 作出執(zhí)行元件動(dòng)作節(jié)拍表及檢測(cè)元件狀態(tài)表 程序 名稱 執(zhí)行元件節(jié)拍表 檢測(cè)元件狀態(tài)表 轉(zhuǎn)換主令 待相區(qū)分組 中間記憶元件 1YV 2YV 3YV 4YV 5YV 6YV SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SB A B C D E F 方案1 方案 2 0 原始 1 0 0 1 0 0 0 KA1 KA1、 KA2 1 縱快 0 0 1 0 0 SB 2 縱工 0 1 0 1 0 0 0 SQ2 3 橫快 0 1 1 0 0 0 SQ3 4 橫工 0 1 1 0 1 0 0 SQ5 5 橫退 0 1 1 0 0 SQ6 6 縱退 0 1 0 0 0 SQ4 0 原始 0 0 0 1 0 0 0 SQ1 _ _ _ _ ___ _ _ _ ___ _ __ _ __ __ _ __ __ ______ _ _??? ???? ? ?? ????01010101010101?? 第四章 3）中間記憶元件的設(shè)置 a） 程序特征碼 所謂程序特征碼 ， 就是由對(duì)應(yīng)于一個(gè)程序中所以主令元件和檢測(cè)元件狀態(tài)開關(guān)量所構(gòu)成的二進(jìn)制數(shù)碼 。 “ 0”程序特性碼： 1001000 “ 1”程序特性碼： 1001001;0001000;1001000 “ 2”程序特性碼： 0101000 “ 3”程序特性碼： 0111000;0110000 “ 4”程序特性碼： 0110100 “ 5”程序特性碼： 0110110;0110000;0110100;0110010 “ 6”程序特性碼： 0111000;0101000;0011000;0001000 第四章 b） 程序兩兩相區(qū)分與待相區(qū)分組 當(dāng)兩個(gè)程序中不存在相同的特征碼時(shí) ， 該兩程序就是已相區(qū)分的 。 若兩程序的特征碼出現(xiàn)重復(fù) ， 則這兩個(gè)程序是不相區(qū)分的 ， 或說(shuō)是相重復(fù)的 。 為檢查各程序是否已兩兩相區(qū)分 ， 我們應(yīng)將各程序特征碼兩兩進(jìn)行比較 。 比較結(jié)果 ， 將那些相同程序特征碼的程序歸為一組 ，這就稱為待相區(qū)分組 。 A組： 0、 1程序重復(fù)了特征碼： 1001000 B組： 1、 6程序重復(fù)了特征碼： 0001000 C組： 2、 6程序重復(fù)了特征碼： 0101000 D組： 3、 5程序重復(fù)了特征碼： 0110000 E組： 3、 6程序重復(fù)了特征碼： 0111000 F組： 4、 5程序重復(fù)了特征碼： 0110100 第四章 4） 列寫中間記憶元件開關(guān)邏輯函數(shù)式及其執(zhí)行元件 動(dòng)作邏輯函數(shù)式，畫出相應(yīng)的控制電路結(jié)構(gòu)圖。 a） 列寫中間記憶元件開關(guān)邏輯式的基本要求 b） 開關(guān)邏輯式的列寫 c） 無(wú)記憶功能執(zhí)行元件動(dòng)作邏輯式地列寫 d） 方案 1和方案 2的邏輯函數(shù)式 e） 繪制電氣控制電路草圖 5） 進(jìn)一步檢查、化簡(jiǎn)和完善電路 c） 中間記憶元件的設(shè)置 當(dāng)待相區(qū)分組查出后 ， 就可設(shè)置中間記憶元件 ， 通過(guò)這些中間記憶元件的設(shè)置來(lái)將各待相區(qū)分組區(qū)分開 。 第四章 方案 1的邏輯函數(shù)式 51341312)41(141)41(6)141(6543211SQKAfSQSQKAfSQKAfSQSQKAfSQSQKAfSQKAfSQKASQSQSBfYVYVYVYVYVYVKA???????????????????? 第四章 圖 4-9 方案 1的控制電路 第四章 方案 2的邏輯函數(shù)式 512132211211)26()42(124165432121SQKAfKAKAfSQKAfSQKAfKAKAfKAfSQKASQfSQKAKAKASQSQSBfYVYVYVYVYVYVKAKA????????????????????? 第四章 圖 4-10 方案 2的控制電路 第四章 圖 4-11 縱橫油缸液壓進(jìn)給加工電氣控制原理圖 第四章 在完成電氣原理設(shè)計(jì)及電氣元件選擇之后 ，就應(yīng)進(jìn)行電氣控制的工藝設(shè)計(jì) 。 工藝設(shè)計(jì)目的： 是為了滿足電氣控制設(shè)備的制造和使用要求 。 工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： （ 1） 電氣控制設(shè)備總體配置 ， 即總裝配圖 、總接線圖 。 （ 2） 各部分電器元件目錄 、 進(jìn)出線號(hào)以及主要材料清單等技術(shù)資料 。 （ 3）編寫使用說(shuō)明書。 第四節(jié) 電氣控制工藝設(shè)計(jì) 第四章 一、電氣設(shè)備總體配置設(shè)計(jì) 一臺(tái)設(shè)備往往由若干臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)，而各臺(tái)電動(dòng)機(jī)又由許多電器元件來(lái)控制，這些電動(dòng)機(jī)與各類電器元件都有一定的裝配位置。 由于各種電器元件安裝位置不同，所以在構(gòu)成一個(gè)完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，必須劃分組件，解決好組件之間，電器箱之間以及電氣箱與被控制裝置之間的聯(lián)線問(wèn)題。 總體配置設(shè)計(jì)是以電氣系統(tǒng)的總裝配圖與總接線圖形式來(lái)表達(dá)的，圖中應(yīng)以示意方式反映出各部分主要組件的位置及各部分接線關(guān)系、走線方式及使用管線要求。 第四章 1、組件劃分原則： （ 1）功能類似的元件組合在一起。 如按鈕、控制開關(guān)、指示燈、指示儀表可以集中在操作臺(tái)上； 接觸器、繼電器、熔斷器、控制變壓器等控制電器可以安裝在控制柜中。 （ 2）接線關(guān)系密切的控制電器劃為同一組件，減少單元間的連線。 （ 3）強(qiáng)弱電分開，以防干擾。 （ 4）外形尺寸相同、重量相近的元件組合在一起，力求整齊美觀。 （ 5）需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護(hù)和易損元件組合在一起，以便于檢查與調(diào)試。 第四章 2、電氣控制設(shè)備的不同單元之間的接線方式通常有以下幾種： （ l）電器板、控制板、機(jī)床電器的進(jìn)出線一般采用接線端子，可根據(jù)電流大小和進(jìn)出線數(shù)選擇不同規(guī)格的接線端子。 （ 2）被控制設(shè)備與電氣箱之間采用多孔接插件，便于拆裝、搬運(yùn)。 （ 3）印制電路板及弱電控制組件之間的連接采用各種類型的標(biāo)準(zhǔn)接插件。 第四章 二、元件布置圖的設(shè)計(jì) 電氣元件布置圖是指某些電器元件按一定的原則組合， 它的設(shè)計(jì)依據(jù)是部件原理圖。 各電器元件位置確定以后，便可繪制電器布置圖。布置圖是根據(jù)電器元件的外形尺寸按比例繪制，并標(biāo)明各元件間距尺寸。 同時(shí)，還要根據(jù)本部件進(jìn)出線的數(shù)量和導(dǎo)線規(guī)格，來(lái)選擇適當(dāng)接線端子板和接插件，按一定順序標(biāo)上進(jìn)出線的接線號(hào)。 三、 電氣部件接線圖 的繪制 電氣部件接線圖是根據(jù)部件電氣原理圖及電器元件布置圖來(lái)繪制的。它表示了成套裝置的連接關(guān)系，是電氣安裝和查線的依據(jù)。 第四章 四、 電氣箱及非標(biāo)準(zhǔn)零件圖 的設(shè)計(jì) 五、各類元器件及材料清單的匯總 六、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書及使用說(shuō)明書 第四章 作 業(yè) P134: 2