項(xiàng)目11.1：電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主講人：馬艷麗《電氣控制技術(shù)項(xiàng)目化教程》陜西省教育廳創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程目錄電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程、步驟1231.電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括原理設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)兩部分，原理設(shè)計(jì)是滿足生產(chǎn)過程中機(jī)械加工和工藝的各種控制要求,綜合考慮設(shè)備的自動化程度和技術(shù)的先進(jìn)性。工藝設(shè)計(jì)是滿足電氣控制裝置本身的制造、使用以及維修的需要。前者決定一臺設(shè)備的使用效能和自動化程度,即決定著生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的先進(jìn)性、合理性；后者則決定了電氣控制設(shè)備的生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟(jì)性、造型美觀和使用維護(hù)方便等。一、概述二、電氣控制原理設(shè)計(jì)內(nèi)容電氣控制原理設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是工藝設(shè)計(jì)和其他技術(shù)資料的依據(jù)。主要包括：1.電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書；2.選擇施工方案與控制方式；3.確定電動機(jī)的類型、容量、轉(zhuǎn)速和具體型號；4.設(shè)計(jì)電氣控制原理框圖，確定各部分之間的關(guān)系，擬定各部分的要求；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)；6.選擇電氣元件，編制元件元件目錄清單；7.編寫設(shè)計(jì)說明書。三、電氣控制工藝的設(shè)計(jì)

工藝設(shè)計(jì)的主要目的是便于組織電氣控制裝置的制造，實(shí)現(xiàn)原理設(shè)計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，為設(shè)備的調(diào)試、維護(hù)、使用提供必要的圖紙資料。主要內(nèi)容包括：1.根據(jù)設(shè)計(jì)原理圖及選定的電氣元件，設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的總體布置，繪制電氣控制系統(tǒng)安裝圖及總接線圖；2.按照原理框圖劃分組件，對總原理圖進(jìn)行編號，繪制各組件原理電路圖，列出各部分的元件目錄表，并根據(jù)總圖編號確定出各組件的進(jìn)出編號；3.根據(jù)組件原理電路及選定的元件目錄表，設(shè)計(jì)組件裝配圖，圖中反映各電氣元件的安裝位置、方式與接線方式；4.根據(jù)組件裝配要求，繪制電器安裝板和非標(biāo)準(zhǔn)零件的安裝圖紙，標(biāo)明技術(shù)要求；5.設(shè)計(jì)電氣箱；6.根據(jù)總原理圖、總裝配圖及各組件原理圖等資料，進(jìn)行匯總，分別列出外購件清單，標(biāo)準(zhǔn)件清單以及主要消耗定額；7.編寫使用說明書。2電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則、任務(wù)一、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則、任務(wù)（一）電氣控制系統(tǒng)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)工藝對電氣控制的要求

2.設(shè)計(jì)方案要合理

3.機(jī)械設(shè)計(jì)與電氣設(shè)計(jì)應(yīng)相互配合

4.確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠地工作（二）電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)、編制出設(shè)備制造和使用維修過程中所必須的圖紙、資料等。

圖紙包括電氣原理圖、電氣系統(tǒng)的組件劃分圖、元器件布置圖、安裝接線圖、電氣箱圖、控制面板圖、電器元件安裝底板圖和非標(biāo)準(zhǔn)件加工圖等。文字資料包括編制外購件目錄、單臺材料消耗清單、設(shè)備說明書等。

3電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程、方法和步驟一、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程1、擬訂設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)書是整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)，又是設(shè)備竣工驗(yàn)收的依據(jù)。由技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)部門、設(shè)備使用部門和任務(wù)設(shè)計(jì)部門等共同完成。電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書中，主要包括以下內(nèi)容：（1）設(shè)備名稱、用途、基本結(jié)構(gòu)、動作要求及工藝過程介紹（2）電力拖動的方式及控制要求等（3）聯(lián)鎖、保護(hù)要求（4）自動化程度、穩(wěn)定性及抗干擾要求（5）操作臺、照明、信號指示、報(bào)警方式等要求（6）設(shè)備驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（7）其它要求

2、確定電力拖動方案

主要從幾個(gè)方面考慮電力拖動方案：（1）拖動方式的選擇電力拖動方式，獨(dú)立拖動？集中拖動？（2）調(diào)速方案的選擇調(diào)速方案，無級調(diào)速？有級調(diào)速？（3）電動機(jī)調(diào)速性質(zhì)要與負(fù)載特性適應(yīng)恒功率負(fù)載？恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載？在選擇電動機(jī)調(diào)速方案時(shí)，要使電動機(jī)的調(diào)速特性與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性相適應(yīng)，使電動機(jī)得到充分合理應(yīng)用。

3、拖動電動機(jī)的選擇基本原則（1）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械調(diào)速的要求選擇電動機(jī)的種類。（2）工作過程中電動機(jī)容量要得到充分利用。（3）根據(jù)工作環(huán)境選擇電動機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。

4、選擇控制方式控制方式要實(shí)現(xiàn)拖動方案的控制要求。隨著現(xiàn)代電氣技術(shù)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)機(jī)械電力拖動的控制方式從傳統(tǒng)的繼電接觸器控制向PLC控制、CNC控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制等方面發(fā)展。

5、設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，并合理選用元器件，編制元器件明細(xì)表。

6、設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的各種施工圖紙

7、編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書二、電氣控制系統(tǒng)原理圖的設(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)按其聯(lián)鎖條件組合起來，并經(jīng)補(bǔ)充和修改，將其綜合成滿足控制要求的完整線路。當(dāng)沒有現(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)：設(shè)計(jì)方法簡單，無固定的設(shè)計(jì)程序，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)：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)會影響線路工作的可靠性2、邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)來進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，從生產(chǎn)機(jī)械的拖動要求和工藝要求出發(fā)，將控制電路中的接觸器、繼電器線圈的通電與斷電，觸點(diǎn)的閉合與斷開，主令電器的接通與斷開看成邏輯變量，根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯關(guān)系式來表達(dá)，然后再化簡，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)：難度較大，設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，在一般常規(guī)設(shè)計(jì)中，很少單獨(dú)采用

三、電氣原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟（l）根據(jù)確定的拖動方案和控制方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理框圖（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)修改與完善的步驟進(jìn)行。（3）繪制總原理圖（4）恰當(dāng)選用電器元件，并制訂元器件明細(xì)表四、電氣原理圖設(shè)計(jì)的一般要求

1、電氣控制原理應(yīng)滿足工藝的要求

2、控制電路電源種類與電壓數(shù)值的要求3、控制電路力求可靠、安全、簡單、經(jīng)濟(jì)

（1）避免觸頭的“競爭”和“冒險(xiǎn)”現(xiàn)象

競爭：是指在一個(gè)控制信號作用下，電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一穩(wěn)定狀態(tài)，常常有幾個(gè)元器件的觸頭狀態(tài)同時(shí)發(fā)生變化，由于各電器元件總有一定的動作時(shí)間，對時(shí)序電路來說，往往發(fā)生不按時(shí)序動作的情況，觸頭爭先吸合，就會得到幾個(gè)不同的輸出狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為電路的“競爭”。

冒險(xiǎn)：對于開關(guān)電路，由于電器元件的延時(shí)釋放作用，存在開關(guān)元件不按要求的邏輯功能輸出，這種現(xiàn)象稱為“冒險(xiǎn)”?！案偁帯焙汀懊半U(xiǎn)”現(xiàn)象會造成電路不按控制要求動作，邏輯混亂，控制失靈，嚴(yán)重的還會造成相間短路，電機(jī)、電器及機(jī)械裝置損害，危害極大。反身自停改進(jìn)后

（2）正確連接電器線圈圖11-1交流控制電路線圈連接圖11-2直流控制回路大電感線圈與直流繼電器線圈的連接

（3）合理安排電器元件和觸點(diǎn)的位置圖11-3電氣元件和觸頭間的連接

（4）防止出現(xiàn)寄生電路

寄生電路是指在控制電路的動作過程中，出現(xiàn)的不是由于誤操作而產(chǎn)生的意外接通的電路。

圖11-4寄生回路

（7）