电气控制系统设计的一般原则和设计程序
电气控制系统设计的一般原则
电气控制系统设计的一般原则
由于电气控制系统是整个生产机械的一部分，所以在设计前要收集相关资料，进行必要的调查研究。
应遵循的基本原则是:
1)最大限度地满足生产需求，实现生产机械和加工工艺对电气控制系统的要求。
2)在满足控制要求前提下，电气控制电路应力求安全、可靠、经济、实用、使用维护方便，不要盲目追求自动化和高指标。
尽量选用标准的、常用的或经过实际考验的电路和环节。
3) 妥善处理机械与电气关系。
很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的，要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面，协调处理好二者关系。
4) 正确、合理地选用电气元件，确保控制系统安全可靠地工作。
5)为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力留有适当余量。
6)谨慎积极地采用新技术、新工艺。
7) 设计中贯彻最新的国家标准。
电路图中的图形符号及文字符号一律按国家标准绘制。
8) 在满足以上条件下，尽量做到造型美观、操作容易、维护方便。
电气控制与PLC应用-第5、8章习题与思考题参考解答
第5章S7-200 PLC的指令系统习题与思考题1.S7-200指令参数所用的基本数据类型有哪些？答：S7-200 PLC的指令参数所用的基本数据类型有1位布尔型(BOOL)、8位无符号字节型(BYTE)、8位有符号字节型(SIMATIC模式仅限用于SHRB指令)、16位无符号整数(WORD)、16位有符号整数(INT)、32位无符号双字整数(DWORD)、32位有符号双字整数(DINT)、32位实数型(REAL)。
实数型(REAL)是按照ANSI/IEEE 754-1985标准(单精度)的表示格式规定。
2~255字节的字符串型（STRING）2.立即I/O指令有何特点？它应用于什么场合？答：立即指令允许对输入和输出点进行快速和直接存取。
当用立即指令读取输入点的状态时，相应的输入映像寄存器中的值并未发生更新；用立即指令访问输出点时，访问的同时，相应的输出映像寄存器的内容也被刷新。
由于立即操作指令针对的是I/O端口的数字输入和数字输出信号，所以它们的位操作数地址只能是物理输入端口地址Ix.x和物理输出端口地址Qx.x。
3.逻辑堆栈指令有哪些？各用于什么场合？答：复杂逻辑指令，西门子称为逻辑堆栈指令。
主要用来描述对触点进行的复杂连接，并可以实现对逻辑堆栈复杂的操作。
复杂逻辑指令包括：ALD、OLD、LPS、LRD、LPP和LDS。
这些指令中除LDS外，其余指令都无操作数。
这些指令都是位逻辑指令。
栈装载与指令ALD用于将并联子网络串联起来。
栈装载或指令OLD用于将串联子网络并联起来。
逻辑推入栈指令LPS，在梯形图中的分支结构中，用于生成一条新的母线，左侧为主控逻辑块时，第一个完整的从逻辑行从此处开始。
逻辑读栈指令LRD，在梯形图中的分支结构中，当左侧为主控逻辑块时，该指令用于开始第二个和后边更多的从逻辑块。
逻辑栈弹出指令LPP，在梯形图中的分支结构中，用于恢复LPS指令生成的新母线。
装入堆栈指令LDS，复制堆栈中的第n级值，并将该值置于栈顶。
简述电气控制系统设计基本原则
简述电气控制系统设计基本原则电气控制系统设计的基本原则是指为实现一定的控制功能，对电气控制系统进行设计控制的基本原则。
电气控制系统是控制设备必不可少的组成部分，它不仅控制系统的性能，而且还可以提高系统的可靠性、稳定性和可靠性。
电气控制系统设计原则是把电气控制系统设计得更精确、更可靠、更稳定的基本原则。
先，在电气控制系统设计中，应考虑的第一步是系统的结构。
应根据被控物理量的属性来设计电气控制系统的结构，以保证系统能够有效地完成控制任务。
通常情况下，电气控制系统采用闭环反馈控制，即采用控制循环来控制物理量的变化，以达到控制目标。
其次，在电气控制系统设计中，应注重安全性及可靠性的考虑。
由于安全性和可靠性是电气控制系统的重点考虑，所以应根据各种应用环境和物理量的特性来进行设计，既要考虑控制性能，又要考虑可靠性、安全性和稳定性。
再次，在电气控制系统设计中，应考虑控制量的可调性及操作可靠性。
可调性是指电气控制系统能够满足实际操作要求的控制量的能力，应根据实际操作需要，采用合适的可调装置，使电气控制系统更灵活，更加容易操作。
另外，操作可靠性是指电气控制系统机械控制装置能够可靠工作的能力，应根据实际应用情况，选择正确的机械控制装置，提高系统的操作可靠性。
最后，在电气控制系统设计中，应考虑信息的可靠传输及计算量的可操作性。
信息的可靠传输是指电气控制系统将信息传输到相应的终端设备，以便终端设备正确地完成指令的能力，应根据所使用的电气控制系统，选择合适的信息传送装置，使系统的信息传输更加可靠。
而计算量的可操作性则是指电气控制系统能够根据当前情况进行控制计算的能力，应采用合适的计算机系统，以便系统能够及时准确地进行复杂的控制计算。
以上就是电气控制系统设计的基本原则，它们用于识别电气控制系统应用环境，并有效地完成电气控制系统的设计。
正确考虑电气控制系统设计原则，保证系统正常工作，是非常重要的。
由此可见，电气控制系统设计原则对于电气控制系统的正常运行起着至关重要的作用，具有重要的意义。
电气控制系统设计方案的要求和步骤
和步骤和步骤电气控制系统设计的要求和步骤要完成好电气控制系统的设计任务，除掌握必要的电气设计基础知识外，还必须经过反复实践，深入生产现场，将不断积累的经验应用到设计中来。
课程设计正是为这一目的而安排的实践性教案环节，它是一项初步的工程训练。
通过课程设计的工作，了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。
本章主要讨论课程设计应达到的目的、要求、内容、深度及工作量。
并通过实例介绍，进一步说明课程设计的设计步骤。
电气设计包含原理设计和工艺设计两个方面，不能忽视任何一面，对于应用型人才更应重视工艺设计。
电气控制系统课程设计属于练习性质，不强调设计结果直接用于生产。
设计的目的、要求、任务及方法一、设计目的电气设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。
通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。
电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
电气设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。
二、设计要求为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点：(1>在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容，拟定设计任务书和工作进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。
(2>在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导教师的帮助，同时要广泛讨论意见，依据充分。
在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。
(3>所有电气图纸的绘制必须符合国家有关规定的标准，包括线条、图型符号、工程代号、回路标号、技术要求、标题栏、元件明细表以及图纸的折叠和装订。
电气控制设备技术设计的一般原则
电气控制设备技术设计的一般原则
1．事先进行试验和进行评价的原则
对于缺乏实践考验和实用经验的材料、元器件、单元电路和设计加工方法，必须事先进行试验和科学评价，然后根据其可靠性和安全性选用。
2．预测和预防的原则
要事先对电气控制系统及其组成要素的可靠性和安全性进行预测。
对已发现的问题加以必要的改善，对易于发生故障或事故的薄弱环节和部位也要事先制定预防措施和应变措施。
3．技术经济性原则
不仅要考虑可靠性和安全性及寿命，还必须考虑系统的质量因素和输出功能指标，其中包括技术功能和经济成本。
4．审查原则
既要进行安全性、可靠性设计，又要对设计进行安全性、可靠性审查和其他专业审查（如标准化），也就是要重申和贯彻各专业、各行业提出的评价指标。
5．整理准备资料和交流信息原则
为便于电气控制设备设计工作者进行分析、设计和评价，应充分收集和整理设计者所需要的数据和各种资料，以有效地利用已有的实际经验。
6．信息反馈原则
应对实际使用的经验进行分析，并将分析结果反馈给有关部门。
项目七 电气控制系统的设计
6
整改完善：
采用行程开关SQ1检测放松程度 。 当横梁放松到一定程度时，其压块压动 SQ1，使常闭触点SQ1断开，表示横梁已经 放松，接触器KM4线圈失电；同时，常开 触点SQ1闭合，使上升或下降接触器KM1和 KM2通电，横梁向上或向下移动。
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（三）电气控制系统设计的基本方法 P155-156
电气线路的一般设计顺序是：首先设计 主电路，然后设计控制电路。
常用的设计方法有经验设计法和逻辑设 计法。
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（四）电气控制系统设计的注意事项 156-158
1．合理选择控制电路电源 2．正确连接电器的线圈：不能串联
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（四）电气控制系统设计的注意事项 156-158
2
二、任务目标
1．熟悉电气控制系统设计的内容、方法和步骤。 2．会用经验设计法设计典型环节的电气控制电路。
3
三、任务实施
1.设计主电路
根据横梁能上下移动和能夹紧放 松的工艺要求，需要用两台电动机 来驱动，且电动机能实现正反转。 因此，采用4个接触器KM1、KM2、 KM3、KM4，分别控制升降电动 机M1和夹紧放松电动机M2的正反 转，如图所示，由于横梁的升降为 调整运动，故升降电动机采用点动 控制。
设计任务
（1）设计并绘制电气原理图，选择电器元件，编制元件目录 清单。
（2）设计并绘制工艺图，包括电器元件布置图、电气安装接 线图、
（3）进行电气控制柜的安装接线和调试。 （4）编制设计、使用说明书。
设计过程
1．电动机的选择 根据设计要求可知，本设计需配备三台电动机，各自分别为： 1）主轴电动机：M1，型号选定为Y160M-4，性能指标为：11kW、380V
PLC控制系统的设计（经典）
PLC控制系统的设计一、PLC控制系统设计原则与步骤1.PLC控制系统设计的基本原则PLC控制系统主要是实现被控对象的要求提高生产效率和产品质量其设计应遵循以下原则1 最大限度地满足被控对象的控制要求。
设计前应深入现场进行调查研究搜集资料并拟定电气控制方案。
2 在满足控制要求的前提下力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便。
3 保证控制系统安全、可靠。
4 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC的容量时应适当留有欲量。
N 满足要求Y N 满足要求2 .PLC控制系统设计的步骤PLC控制系统的设计过程如图所示1. 根据生产工艺过程分析控制要求分析控制要求确定人机接口设备PLC硬件系统设置分配I/O点设计梯形图程序写入、检查程序模拟调试设计制作控制柜现场安装接线分析控制要求现场总调试交付使用这一步是系统设计的基础设计前应熟悉图样资料深入调查研究与工艺、机械方面的技术人员和现场操作人员密切配合共同讨论以解决设计中出现的问题。
应详细了解被控对象的全部功能例如机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护与联锁系统要求哪些工作方式例如手动、自动、半自动等设备内部机械、液压、气动、仪表、电气五大系统之间的关系PLC与其他智能设备例如别的PLC、计算机、变频器、工业电视、机器人之间的关系PLC是否需要通信联网需要显示哪些数据及显示的方式等等。
还应了解电源突然停电及紧急情况的处理以及安全电路的设计。
有时需要设置PLC之外的手动的或机电的联锁装置来防止危险的操作。
对于大型的复杂控制系统需要考虑将系统分解为几个独立的部分各部分分别单独的PLC或其他控制装置来控制并考虑它们之间的通信方式。
1. 选择和确定人机接口设备I/O设备用于操作人员与PLC之间的信息交换使用单台PLC的小型开关量控制系统一般用指示灯、报警器、按钮和操作开关来作人机接口。
PLC本身的数字输入和数字显示功能较差可以用PLC的开关量I/O点来实现数字的输入和显示但是占用的I/O点多甚至还需要用户自制硬件。
PLC电气控制系统的设计原则与内容
灵活性原则
模块化设计
采用模块化结构，便于扩展和修改。
标准化接口
采用标准化的接口和通信协议，方便与其他系 统集成。
可定制性
根据客户需求进行定制，满足不同应用场景的需求。
经济性原则
成本控制
在满足性能和功能需求的前提下，尽量降低 成本。
系统需求分析与规划
确定控制要求
根据工艺流程和设备要求， 明确控制系统的功能和性能 要求。
确定输入输出点数
根据控制要求，统计所需的 输入输出点数，包括开关量 、模拟量等。
确定通信协议
选择合适的通信协议，如 Modbus、Profinet等，以 满足系统间的数据交换需求 。
I/O模块的选择与配置
选择合适的I/O模块
通信接口
提供适当的通信接口，如串口、以太网口等，以 满足不同设备的连接需求。
抗干扰技术
接地系统
合理设计接地系统，降 低电磁干扰对PLC的影 响。
屏蔽措施
采用金属屏蔽线或光纤 等传输介质，减少电磁 干扰的传播。
滤波技术
在输入输出端口加装滤 波器，抑制高频噪声干 扰。
故障诊断技术
故障检测
01
通过传感器和执行器实时监测设备的运行状态，及时发现异常
情况。
故障诊断
02
利用PLC的逻辑判断功能，对设备故障进行定位和原因分析。
故障处理
03
根据故障类型采取相应的处理措施，如报警、停机或自动修复
等。
05
CATALOGUE
PLC电气控制系统的实际应用案例
自动化生产线控制系统
自动化生产线控制系统是PLC电气控制系统的重要应用之一 。通过PLC控制技术，可以实现生产线上各设备的自动化控 制，提高生产效率，降低人工成本。
电气控制系统设计的一般原则、基本内容和设计程序
电气控制系统设计的一般原则、基本内容和设计程序生产机械种类繁多，其电气控制方案各异，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本相同。
设计工作的首要问题是树立正确的设计思想和工程实践的观点，它是高质量完成设计任务的基本保证。
一、电气控制系统设计的一般原则1．最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求。
电气控制系统设计的依据主要来源于生产机械和生产工艺的要求。
2．设计方案要合理。
在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济、便于操作和维修，不要盲目追求高指标和自动化。
3．机械设计与电气设计应相互配合。
许多生产机械采用机电结合控制的方式来实现控制要求，因此要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好机械和电气的关系。
4．确保控制系统安全可靠地工作。
二、电气控制系统设计的基本任务、内容电气控制系统设计的基本任务是根据控制要求设计、编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料等。
图纸包括电气原理图、电气系统的组件划分图、元器件布置图、安装接线图、电气箱图、控制面板图、电器元件安装底板图和非标准件加工图等，另外还要编制外购件目录、单台材料消耗清单、设备说明书等文字资料。
电气控制系统设计的内容主要包含原理设计与工艺设计两个部分，以电力拖动控制设备为例，设计内容主要有：1、原理设计内容电气控制系统原理设计的主要内容包括：（l）拟订电气设计任务书。
（2）确定电力拖动方案，选择电动机。
（3）设计电气控制原理图，计算主要技术参数。
（4）选择电器元件，制订元器件明细表。
（5）编写设计说明书。
电气原理图是整个设计的中心环节，它为工艺设计和制订其他技术资料提供依据。
2、工艺设计内容进行工艺设计主要是为了便于组织电气控制系统的制造，从而实现原理设计提出的各项技术指标，并为设备的调试、维护与使用提供相关的图纸资料。
工艺设计的主要内容有：（l）设计电气总布置图、总安装图与总接线图。
（2）设计组件布置图、安装图和接线图。
第4章 电气控制系统的设计与安装
电子科技大学中山学院机电工程系
电气控制系统的设计任务是根据生产工艺，设计出 合乎要求的、经济的电气控制线路；并编制出设备 制造、安装和维修使用过程中必须的图纸和资料， 包括电气原理图、安装图和互连图以及设备清单和 说明书等。
4.1 电气控制系统设计的一般原则和程序
STEP2:辅助电路设计
主要考虑如何满足电动机的各种运转功能及生 产工艺要求。首先设计出各个独立环节的控制电路， 然后再根据各个控制环节之间的相互制约关系，进 一步拟定联锁控制电路等辅助电路的设计，最后再 考虑根据线路的简单、经济和安全、可靠，修改线 路。
同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，不能 分别接在电源的不同相上
SQ KM1
SQ KM1
KM2
SQ
SQ
KM2
电子科技大学中山学院机电工程系
(3)线路中应尽量减少多个电器元件依次动作后才 能接通另一个电器元件
KA1
KA KA1
KA2
KA2 KA3
KA KA1 KA2
KA1 KA2 KA3
电子科技大学中山学院机电工程系
SB2
KM1
FR SB2
SB1
KM1
KM2
KT
KT
KM2 KM2
KM1 KT KM2
KM1 KT
KM2
电子科技大学中山学院机电工程系
3. 保证控制线路工作的可靠性和安全性
（1）线圈的连接 在交流控制线路中，不能串连接入两个电器线圈
KM1 KM2 KA
电子科技大学中山学院机电工程系
(2)电器触头的连接
电子科技大学中山学院机电工程系
电气控制系统设计的基本内容
第四章电气控制系统设计介绍PPT课件
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图 3 -9 减 少 触 头 数 量
.
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三、在满足工艺要求前提下，线路力求经济、简单
3.尽量缩减连接导线的数量和长度。 设计控制线路时，各个电器元件之间的接线应合理布局，
特别是安装在不同地点的电器元件之间的连线更应予以充分 的考虑，否则不但会造成导线的浪费，甚至还会影响线路工 作的安全。
周期又已经开始。这样每经过一个周期（tp+ t0）温 升便有所上升，经过若干个周期后，电动机温升将
在一稳定的小范围内波动。
.
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图3-20 重复短时工作制电动机的负载图及温升曲线
重复短时工作制具有重复性与短时性的特点，通常用负
载持续率（或暂载率）ε来表征重复短时工作制的工
作情况，即
ε=
工作时间 =
工作时间停车时间
.
t p ×100% tp t0
(3-10)
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1.选用重复短时工作制电动机 标准负载持续率εs规定为15%、25%、40%和60%四 种，并以25%为额定负载持续率，同时规定一个周期 的总时间（tp+ t0）不超过10min。
a.根据生产机械的负载图算出电动机的实际负载持续率ε， 如果算出的ε值与电动机的额定负载持续率εsRT （25%） 相等，即可从产品目录中查得额定功率PRT，使PRT等 于或略大于生产机械所需功率P。
.
13
四、应设置必要的保护环节 2.过电流保护
过电流会使电动机流过过大的冲击电流而损 坏电动机的换向器，同时过大的电动机转矩也会 使机械传动部件受到损坏，因此要及时切断电源。 在电动机运行过程中，过电流出现的可能性比短 路要大，特别是在频繁启动和正反转运行、重复 短时工作制的电动机中更是如此。
《电气控制与PLC》课程教学大纲
电气控制与P1C课程教学大纲（E1ectricContro1andP1C）总学时数：40其中实验学时：0课外学时：0学分：2.5适用专业：电气工程与自动化、机电一体化等专业一、课程的性质、目的和任务：《电器控制和P1C》是电气工程与自动化、机电一体化、数控技术及应用、机械设计制造及其自动化等专业的一门专业必修课，是集计算机技术、自动控制技术和网络通信技术于一体的综合性学科。
它的内容与工厂控制设备密切相联，是一门实践性、应用性很强的实用课程。
通过本课程的学习，使学生获得常用低压电器元件、电气控制系统以及可编程序控制器（P1C）系统的基础知识、基本理论和基本设计方法，从而使学生在今后面临电器控制实际问题时具备分析和解决问题的技能，并具备独立设计一般电气控制系统的能力。
二、课程教学的基本要求：在本课程的学习中，要求学生深刻理解，牢固掌握电器控制设备的基本理论和基本设计方法，熟练掌握常用低电器元件的结构、常用控制系统的基本工作原理、P1C的编程和控制技术，对典型的机床控制电路和典型的P1C控制系统做出较深的理解和分析。
本课程总学时40学时，其中课堂教学为37学时，习题课与其它环节为3学时，实验教学为8学时包含在专业课实验模块中。
三、课程的基本要求、教学内容、重点和难点：第一章常用低压电器（4学时）（一）一般常用低压电器1、常用低压电器的工作原理，图形和文字符号；2、常用低压电器的组成、结构特点和用途。
3、常用低压电器的一般技术指标和选择方法。
（二）动力线路常用电器和智能电器1、动力线路常用电器的种类、工作原理，图形和文字符号；2、动力线路常用电器的结构、用途和选择方法3、智能电器的组成和基本原理及特点4、智能电器采用的新技术和新器件和实际应用重点：常用电器的机理、技术参数及选择条件。
难点：电磁式电器吸力与反力特性，断相保护热继电器、时间继电器和低压断路器。
第二章电气控制电路的基本控制环节（5学时）（一）电气控制线路基本知识、绘图方法和控制原则1、绘制电气控制线路应遵循的规则2、阅读和分析电气控制线路图的方法3、电气控制电路的时间原则控制、电流原则控制、转速原则控制和位置原则控制（二）常见的三相异步电动机基本控制电路1、鼠笼式异步电动机的全压和各种降压启动2、绕线式异步电动机的启动3、三相异步电动机的制动4、三相异步电动机的可逆运行5、三相异步电动机的调速（H）电气控制电路的保护1、电流型保护2、电压型保护3、位置、压力、温度、流量等方面的保护第三章电气控制系统分析（3学时）（一）CA6140车床的电气控制线路分析1、CA6140车床的基本结构和主要工作情况2、CA6140车床的电力拖动特点和控制要求3、CA6140车床的电气控制电路分析4、常见故隙分析及解决方法（二）X62型万能铳床的电气控制线路分析1、铳床的主要结构和运动形式2、铳床的电力拖动特点和控制要求3、铳床的电气控制电路分析4、铳床常见故隙分析及解决方法第四章电气控制系统的设计（2学时）（一）电气控制系统设计的内容和原则1、电气控制系统设计的基本内容2、电气控制线路设计的一般原则（二）电力拖动方案的确定原则和电机的选择1、拖动方式选择，调试方案选择2、电动机选择，启动、制动和反向要求（三）电气控制线路设计方法1、经验设计法2、逻辑设计法（四）电气控制系统的工艺设计1、电气设备总体配置设计2、元件布置图设计，电器部件接线图绘制第五章可编程控制器概述（3学时）（一）可编程控制器的基本概念、特点、发展历史和应用（二）可编程控制器的组成及各部分功能（三）可编程控制器的结构及软件（四）可编程控制器的工作原理第六章可编程控制器及其基本指令的应用（8学时）（一）可编程控制器的型号、模块及技术指标1、可编程控制器基本单元、扩展单元特殊模块的种类、型号2、可编程控制器的各种技术指标（二）可编程控制器软组件及功能1、软组件的分类编号和基本特征2、各种继电器的地址编号、特点及作用3、定时器、计数器的种类、特点、时间值的设定方法及控制机理4、数据寄存器的种类、特点及基本用途5、字元件基本形式、双字元件结构形式和位组合元件的构成（三）基本指令的编程方法及应用1、各种基本逻辑指令的功能、名称、符号、操作元件范围2、基本逻辑指令的编程应用3、梯形图和语句表的编程规则和注意事项（四）常用基本环节的编程1、电动机基本控制环节的编程2、定时器延时扩展的编程3、震荡和分频电路的编程（五）基本指令的编程实例重点：各类软元件的特点、构成形式、功能，基本指令的编程方法。
电气控制电子教案
电气控制电子教案第一章：电气控制基础1.1 电气控制概述介绍电气控制的基本概念、分类和应用领域讲解电气控制系统的组成和功能1.2 常用低压电器介绍低压电器的分类和功能讲解开关、接触器、继电器、保护器等低压电器的原理和应用1.3 电气控制系统的设计原则讲解电气控制系统设计的基本原则和方法介绍电气控制系统的性能指标和优化方法第二章：常用电气控制电路2.1 简单电气控制电路讲解开关、接触器、继电器等基本控制电路的设计和应用2.2 电动机控制电路讲解电动机的启动、停止、反转、调速等控制电路的设计和应用2.3 典型机械设备电气控制电路分析典型机械设备的电气控制系统，如机床、电梯等第三章：可编程控制器（PLC）3.1 PLC概述介绍PLC的基本概念、原理和应用领域讲解PLC的组成和功能3.2 PLC编程软件的使用讲解PLC编程软件的选择和安装介绍PLC编程软件的基本操作和功能3.3 PLC程序设计方法讲解PLC程序设计的基本方法和步骤介绍PLC程序的设计技巧和注意事项第四章：电气控制系统的安装与调试4.1 电气控制系统的安装讲解电气控制系统安装的基本要求和步骤介绍电气设备安装的注意事项和常见问题4.2 电气控制系统的调试讲解电气控制系统调试的基本方法和步骤介绍调试过程中常见问题的解决方法和技巧4.3 电气控制系统的维护与保养讲解电气控制系统维护保养的基本要求和内容介绍电气设备维护保养的注意事项和常见问题第五章：电气控制系统的应用案例5.1 电气控制系统在机床中的应用分析机床电气控制系统的组成和功能讲解机床电气控制系统的设计和应用案例5.2 电气控制系统在电梯中的应用分析电梯电气控制系统的组成和功能讲解电梯电气控制系统的设计和应用案例5.3 电气控制系统在其他领域的应用介绍电气控制系统在其他领域的应用案例，如自动化生产线、等第六章：电气控制系统的故障诊断与维修6.1 电气控制系统的故障诊断讲解电气控制系统故障诊断的基本方法和步骤介绍故障诊断中的常用检测工具和设备6.2 电气控制系统的常见故障分析分析电气控制系统常见故障的原因和特点讲解故障排除的方法和技巧6.3 电气控制系统的维修与保养讲解电气控制系统维修保养的基本方法和步骤介绍维修保养中的注意事项和常见问题第七章：电气控制系统的设计与仿真7.1 电气控制系统设计的一般流程讲解电气控制系统设计的基本流程和方法介绍设计过程中需要考虑的因素和注意事项7.2 电气控制系统的仿真技术讲解电气控制系统仿真的基本原理和方法介绍仿真工具的选择和使用方法7.3 电气控制系统设计仿真实例给出电气控制系统设计的仿真实例，让学生通过仿真软件进行实践操作第八章：电气控制系统与PLC的应用案例8.1 PLC在电气控制系统中的应用案例分析PLC在电气控制系统中的应用案例，如自动化生产线、等8.2 PLC与电气控制系统的集成应用讲解PLC与电气控制系统集成应用的基本原理和方法介绍集成应用中的注意事项和常见问题8.3 PLC与电气控制系统的创新应用介绍PLC与电气控制系统的创新应用案例，如智能家居、物联网等第九章：电气控制系统的安全与保护9.1 电气控制系统安全概述讲解电气控制系统安全的基本概念和重要性介绍电气控制系统安全的相关标准和规定9.2 电气控制系统的保护措施讲解电气控制系统保护的基本方法和措施介绍保护装置的选择和使用方法9.3 电气控制系统的安全操作与维护讲解电气控制系统安全操作和维护的基本要求和注意事项介绍操作过程中常见问题的解决方法和技巧第十章：电气控制系统的发展趋势与新技术10.1 电气控制系统的发展趋势分析电气控制系统的发展趋势和未来应用领域介绍电气控制系统发展中的新技术和新概念10.2 电气控制系统的新技术应用讲解电气控制系统新技术的应用案例和实际效果介绍新技术应用中的注意事项和前景展望第十章：电气控制系统的故障分析与维修10.1 电气控制系统的故障类型及诊断方法介绍电气控制系统常见故障的类型及特点讲解故障诊断的基本方法和步骤10.2 故障分析与维修实例分析实际案例中电气控制系统的故障原因及处理方法介绍故障分析与维修的技巧和注意事项第十一周：电气控制系统的优化与节能11.1 电气控制系统的优化方法讲解电气控制系统优化的目的和意义介绍优化设计的基本方法和步骤11.2 电气控制系统的节能技术讲解电气控制系统节能的原理和方法介绍节能设备的选择和应用第十二周：电气控制系统的保护与监控12.1 电气控制系统的保护措施介绍电气控制系统保护的基本原理和方法讲解保护装置的选择和应用12.2 电气控制系统的监控技术讲解电气控制系统监控的意义和作用介绍监控设备的选择和应用第十三周：电气控制系统的应用案例分析13.1 电气控制系统在工业生产中的应用案例分析电气控制系统在工业生产中的具体应用实例讲解应用案例的实施方法和步骤13.2 电气控制系统在其他领域中的应用案例分析电气控制系统在其他领域的应用实例讲解应用案例的实施方法和步骤第十四周：电气控制系统的创新发展趋势14.1 电气控制系统新技术的发展趋势介绍电气控制系统新技术的研究内容和方向讲解新技术的发展前景和应用领域14.2 电气控制系统与智能制造的关系讲解电气控制系统在智能制造领域的重要性和作用介绍智能制造的发展趋势和应用领域第十五周：电气控制系统的安全与保护15.1 电气控制系统安全的重要性讲解电气控制系统安全的基本概念和意义介绍安全保护的基本措施和方法15.2 电气控制系统的保护装置及应用讲解保护装置的类型和功能介绍保护装置的选择和应用方法重点和难点解析本教案涵盖了电气控制基础知识、常用低压电器、电气控制系统的设计原则、常用电气控制电路、可编程控制器（PLC）、电气控制系统的安装与调试、电气控制系统的应用案例、电气控制系统的故障诊断与维修、电气控制系统的设计与仿真、电气控制系统与PLC的应用案例、电气控制系统的安全与保护、电气控制系统的发展趋势与新技术、电气控制系统的故障分析与维修、电气控制系统的优化与节能、电气控制系统的保护与监控、电气控制系统的应用案例分析、电气控制系统的创新发展趋势、电气控制系统的安全与保护等主题。
电气控制系统设计的一般原则
电气控制系统设计的一般原则电气控制系统设计是指通过电气元件和设备来实现自动化控制的系统。
它在工业生产、交通运输、能源管理、楼宇自控等领域扮演着重要的角色。
在进行电气控制系统设计时，需要遵循一些一般原则，以确保系统的稳定性、可靠性和安全性。
1.系统可行性分析：在设计控制系统之前，需要进行可行性分析。
包括评估系统的功能要求、设备及元件的选型和性能、系统的结构和布局等。
通过可行性分析，可以确定系统设计的基本框架。
2.系统模块化设计：将整个电气控制系统划分为多个模块，各个模块之间具有独立且互相协调的功能。
模块化设计可以减少错误引入的可能性，提高系统的可维护性和可扩展性。
3.降低电磁干扰：电气系统中存在各种各样的干扰源，如电源、电机、放电等。
在设计过程中，需要采取一系列措施来降低电磁噪声对控制系统的影响，包括使用屏蔽线缆、减少线缆长度、增加线缆距离、选择抗干扰性能好的元器件等。
4.安全性设计：电气控制系统设计中，安全性是非常重要的考虑因素。
需要合理设置保护和检测装置，确保系统在故障、异常情况下能够及时停止或报警。
此外，还需要对系统进行可靠性分析，确保系统在长期运行中不会出现故障。
5.可靠性设计：可靠性是电气控制系统设计的关键因素之一、为了提高系统的可靠性，需要选择性能良好、质量可靠的电器元件和设备，保证系统在各种工作条件下能够稳定运行。
同时，还需要合理设计电路结构，采取冗余措施，提高系统的容错能力。
6.人机工程学设计：在电气控制系统设计中，需要考虑人机工程学原理，以便操作员能够方便地控制和监测系统。
这包括设计易于理解和操作的控制面板、提供适当的标识和指示灯等。
7.通信网络设计：在现代的电气控制系统中，通信网络起着重要的作用。
在系统设计中，需要合理布局网络结构，选择合适的通信协议和设备，确保系统之间的通信能够稳定可靠。
8.节约能源：电气控制系统的能耗也是需要考虑的问题。
为了提高能源利用率，可以采取一系列节能措施，如使用高效电机、采用变频调速技术、设置智能能源管理系统等。
电气控制系统设计的原则
电气控制系统设计的原则电气控制系统设计一般应遵循以下原则。
1.满足生产机械和工艺过程的要求应最大限度地满足生产机械和工艺过程对电气控制线路的要求。
在设计前，首先要做好需求分析，全面细致地了解生产要求。
如一般控制线路只要求满足启动、反向和制动就可以了；有些则要求在一定范围内平滑调速和按规定的规律改变转速，出现事故时需要有必要的保护、信号预报，各部分运动要求有一定的配合和联锁关系等。
2.控制线路应简单、经济在满足生产要求的前提下，控制线路应力求简单、经济。
（1）选用标准的器件①选择电源时，一般尽量减少控制电路中电源的种类，控制电压等级应符合标准等级。
控制电路比较简单的情况下，通常采用交流220V和380V供电，可以省去控制变压器。
在控制系统电路比较复杂的情况下，应采用控制变压器降低控制电压，或用直流低电压控制。
对于微机控制系统，还要注意弱电与强电电源之间的隔离，一般情况下，不要共用零线，避免电磁干扰。
对照明、显示及报警电路，要采用安全电压。
交流标准控制电压等级为：380V、220V、127V、110V、48V，36V，24V、6.3V。
直流标准控制电压等级为：220V、110V、48V、24V、12V。
②尽量选用标准电器元件，尽可能减少电器元件的品种、数量，同一用途的器件尽量选用相同型号的电器元件以减少备件的种类和数量。
（2）控制线路应标准尽量选用标准的、常用的或经过实践考验的典型环节或基本电气控制线路。
（3）控制线路应简短尽量缩减连接导线的数量和长度。
设计控制线路时，应考虑到各个元件之间的实际接线，走线尽可能简化。
（4）尽量减少不必要的触点所用的电器、触头越少则越经济，出故障的机会也就越少。
（5）尽量减少通电电器的数量在正常工作的过程中，除必要的电器元件外，其余电器应尽量减少通电时间。
以Y-△减压启动控制电路为例，如图所示，两个电路均可实现Y-△减压启动功能，但经过比较，图（b）在正常工作时，只有接触KM1和KM2的线圈通电，比图（a）更合理。
电气控制系统与PLC设计基础知识讲解
二、电磁式控制继电器的选用
（一）类型的选用 （二）使用环境的选用
（三）使用类别的选用
第四章
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第四章
三、控制变压器的选用 选择控制变压器的原则：
1）一、二次侧应与电源、控制电路等电压相符 2）控制变压器二次侧的电磁器件起动时能可靠吸合 3）温升不应超过允许温升
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第四章
4、列写中间记忆元件开关逻辑函数式及执行元件动 作逻辑函数式，进而画出相应的电路结构图。
5、对画出的电路进行检查、化简和完善。
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第四章
三、电气控制原理图设计中的一般要求
电气控制原理图设计应满足以下要求： 1．电气控制电路满足生产工艺要求
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三、电气接线图的绘制
第四章 昆明学院
★ 接线安装常用配线方式：板前、板后、行线槽 。
★ 接线图绘图步骤：
①在原理图中标明线号
②画出安装位置示意图
③画出各电器元件（用虚线框住）及外接的端子等
④进行布线连接
⑤新增线号或端子，应补充画出并标明代号。
4）控制变压器容量近似计算公式：
S≥0.6∑S1+0.25 ∑S2+0.125 ∑KS3
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第四章
第五节 电气控制工艺设计
一、电气设备总体配置设计 二、元件布置图的设计 三、电气部件接线图的绘制 四、电气箱及非标准零件图的设计 五、各类元器件及材料清单的汇总 六、编写设计说明书及使用说明书
电气控制设计的一般程序
电气控制设计的一般程序
电气控制设计是一个复杂的过程，需要经过多个步骤才能完成。
以下是电气控制设计的一般程序：
1. 确定需求
首先需要明确控制系统的需求和目标，包括控制对象、控制方式、控制精度等。
2. 选择元件
根据需求选择合适的电气元件，如开关、传感器、电机、变压器等。
3. 绘制电路图
使用绘图软件或手动绘制电路图，包括元件的连接方式、控制逻辑等。
4. 确定控制方案
对电路图进行分析，确定控制方案和控制策略，如PID控制、模糊控制等。
5. 编写程序
根据控制方案编写控制程序，包括输入输出控制、算法实现等。
6. 进行仿真
使用仿真软件进行仿真测试，检查控制系统的稳定性、精度等。
7. 制作原型
根据电路图和程序制作控制系统原型，进行调试和优化。
8. 安装运行
将原型安装到实际控制系统中，进行测试和运行。
以上是电气控制设计的一般程序，但具体设计过程还要根据实际情况进行调整和优化。
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电气控制系统设计的一般原则和设计程序
第一讲电气控制系统的设计
生产机械电气控制系统的设计，包含两个基本容：一个是原理设计，即要满足生产机械和工艺的各种控制要求，另一个是工艺设计，即要满足电气控制装置本身的制造、使用和维修的需要。
原理设计决定着生产机械设备的合理性与先进性，工艺设计决定电气控制系统是否具有生产可行性、经济性、美观、使用维修方便等特点，所以电气控制系统设计要全面考虑两方面的容。
在熟练掌握典型环节控制电路、具有对一般电气控制电路分析能力之后，设计者应能举一反三，对受控生产机械进行电气控制系统的设计并提供一套完整的技术资料。
第一节电气控制系统设计的一般原则、基本容和设计程序
生产机械种类繁多，其电气控制方案各异，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本相同。
设计工作的首要问题是树立正确的设计思想和工程实践的观点，它是高质量完成设计任务的基本保证。
一、电气控制系统设计的一般原则
1．最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求。
电气控制系统设计的依据主要来源于生产机械和生产工艺的要求。
2．设计方案要合理。
在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济、便于操作和维修，不要盲目追求高指标和自动化。
3．机械设计与电气设计应相互配合。
许多生产机械采用机电结合控制的方式来实现控制要求，因此要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好机械和电气的关系。
4．确保控制系统安全可靠地工作。
二、电气控制系统设计的基本任务、容
电气控制系统设计的基本任务是根据控制要求设计、编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料等。
图纸包括电气原理图、电气系统的组件划分图、元器件布置图、安装接线图、电气箱图、控制面板图、电器元件安装底板图和非标准件加工图等，另外还要编制外购件目录、单台材料消耗清单、设备说明书等文字资料。
电气控制系统设计的容主要包含原理设计与工艺设计
两个部分，以电力拖动控制设备为例，设计容主要有：
1、原理设计容
电气控制系统原理设计的主要容包括：
（l）拟订电气设计任务书。
（2）确定电力拖动方案，选择电动机。
（3）设计电气控制原理图，计算主要技术参数。
（4）选择电器元件，制订元器件明细表。
（5）编写设计说明书。
电气原理图是整个设计的中心环节，它为工艺设计和制订其他技术资料提供依据。
2、工艺设计容
进行工艺设计主要是为了便于组织电气控制系统的制造，从而实现原理设计提出的各项技术指标，并为设备的调试、维护与使用提供相关的图纸资料。
工艺设计的主要容有：
（l）设计电气总布置图、总安装图与总接线图。
（2）设计组件布置图、安装图和接线图。
（3）设计电气箱、操作台及非标准元件。
（4）列出元件清单。
（5）编写使用维护说明书。
三、电气控制系统设计的一般步骤
1、拟订设计任务书
设计任务书是整个电气控制系统的设计依据，又是设备竣工验收的依据。
设计任务的拟定一般由技术领导部门、设备使用部门和任务设计部门等几方面共同完成的。
电气控制系统的设计任务书中，主要包括以下容：
（1）设备名称、用途、基本结构、动作要求及工艺过程介绍。
（2）电力拖动的方式及控制要求等。
（3）联锁、保护要求。
（4）自动化程度、稳定性及抗干扰要求。
（5）操作台、照明、信号指示、报警方式等要求。
（6）设备验收标准。
（7）其它要求。
2、确定电力拖动方案
电力拖动方案选择是电气控制系统设计的主要容之一，也是以后各部分设计容的基础和先决条件。
所谓电力拖动方案是指根据零件加工精度、加工效率要求、生产机械的结构、运动部件的数量、运动要求、负载性质、调速要求以及投资额等条件去确定电动机的类型、数量、传动方式以及拟订电动机起动、运行、调速、转向、制动等控制要求。
电力拖动方案的确定要从以下几个方面考虑：
（1）拖动方式的选择
电力拖动方式分独立拖动和集中拖动。
电气传动的趋势是多电动机拖动，这不仅能缩短机械传动链，提高传动效率，而且能简化总体结构，便于实现自动化。
具体选择时，可根据工艺与结构决定电动机的数量。
（2）调速方案的选择
大型、重型设备的主运动和进给运动，应尽可能采用无级调速，有利于简化机械结构、降低成本；精密机械设备为
保证加工精度也应采用无级调速；对于一般中小型设备，在没有特殊要求时，可选用经济、简单、可靠的三相笼型异步电动机。
（3）电动机调速性质要与负载特性适应
对于恒功率负载和恒转矩负载，在选择电动机调速方案时，要使电动机的调速特性与生产机械的负载特性相适应，这样可以使电动机得到充分合理的应用。
3、拖动电动机的选择
电动机的选择主要有电动机的类型、结构型式、容量、额定电压与额定转速。
电动机选择的基本原则是：
（1）根据生产机械调速的要求选择电动机的种类。
（2）工作过程中电动机容量要得到充分利用。
（3）根据工作环境选择电动机的结构型式。
应该强调，在满足设计要求情况下优先考虑采用结构简单，价格便宜，使用维护方便的三相交流异步电动机。
正确选择电动机容量是电动机选择中的关键问题。
电动机容量计算有两种方法，一种是分析计算法，另一种是统计
类比法。
分析计算法是按照机械功率估计电动机的工作情况，预选一台电动机，然后按照电动机实际负载情况做出负载图，根据负载图校验温升情况，确定预选电动机是否合适，不合适时再重新选择，直到电动机合适为止。
电动机容量的分析计算在有关论著中有详细介绍，这里不再重复。
在比较简单、无特殊要求、生产数量又不多的电力拖动系统中，电动机容量的选择往往采用统计类比法，或者根据经验采用工程估算的方法来选用，通常选择较大的容量，预留一定的裕量。
4、选择控制方式
控制方式要实现拖动方案的控制要求。
随着现代电气技术的迅速发展，生产机械电力拖动的控制方式从传统的继电接触器控制向PLC控制、CNC控制、计算机网络控制等方面发展，控制方式越来越多。
控制方式的选择应在经济、安全的前提下，最大限度地满足工艺的要求。
5、设计电气控制原理图，并合理选用元器件，编制元器件明细表。
6、设计电气设备的各种施工图纸。
7、编写设计说明书和使用说明书;。