第三章继电器-接触器控制系统设计
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电气控制系统设计的基本步骤
1、拟订设计任务书 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、其他要求
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2、确定电力拖动方案：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。 ①、拖动方式的选择：独立拖动、集中拖动 ②、调速方案的选择：有极、无极、伺服 ③、电动机调速性质要与负载特性适应 Ⅰ、恒功率调速：保持电动机磁场为额定值，改变电 枢两端电压，实现基速以下的调速 Ⅱ、恒转矩调速：电动机端电压为额定值，减弱电动 机磁场，实现基速以上的调速
第三章 继电器—接触器控制系统设计
控制系统设计基础
电气控制系统类型：高低压配电系统 继电保护系统 电气传动系统 机床控制系统 自动生产控制系统等
控制（执行）对象：电动机 控制方式： 继电器—接触器控制系统 → PLC控制系统、计算机控制系统
1
电气控制系统设计的基本任务与内容
● 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设计图纸、设计资料等。 图纸包括电气原理图（主回路、辅助回路）、电气系统的组件 划分图、元器件布置图、安装接线图、电气箱（柜）图、控制 面板图和非标准件加工图等；资料包括提供元器件清单（名称、 型号、数量、厂家等）、设备技术说明书（电气图工作原理、 元器件参数选用计算依据、程序注释等）和使用说明书（设备 组成、使用方法、故障分析及排除等）等。 ● 电气控制系统设计的内容包括确定拖动方案、选择电机容量 和设计电气控制线路并绘制相关图纸。从原理性设计、施工工 艺设计、安装调试到使用维护等都属于设计范畴。
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● 保护环节，如短路、过载、过流、欠流、过压、 欠压、失压、缺相等保护。
● 电气联锁，如电气互锁（接触器、继电器触点互 锁）、机械互锁（行程开关互锁）措施。
● 监控信号，如工作电压、电流值的仪表显示，运 行、报警等工况指示
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4 、应尽量使操作和维修方便。 操作方式方法应符合生产规范，尽量作到与同类 型生产设备的操作一致性，提供多点起动、多点 停止或急停。 控制方式可根据需要设置手动方式和自动方式， 为便于设备调试及维修，自动方式还可进一步分 为单步、单周期、循环等方式。
（a）中：
K3AK1A K2A
K3A K1 A K2A K1• A K2A
4
3、保证控制线路工作的可靠和安全。 （1） 正确连接电器线圈和触点。
KA
KA
KM1 KM2
KM1 KM2
不正确
正确
KA1
KA1
KLeabharlann Baidu1 R
YA KA2 YA
KA2
不正确
正确
5
（2）控制线路中应避免出 现“寄生”电路。
“寄生”电路是指在线路 动作过程中，不是由于误 操作引起的意外接通电路。
SB1 KM1
KM2
SB2 SB3
KM2
KM1
HL1 KM1
HL2 KM2
FR
6
（3） 尽量避免多个 电器依次动作才能接 通另一个电器的控制 KA 结构，这样可以提高 线路工作的可靠性。
KA1
KA KA1 KA2
KA2
KA1 KA2 KA3 KA1 KA2 KA3
7
（4） 选择好控制电器元件的动作类型，注意“竞争” 现象
12
确定拖动电机型号：确定电动机的类型、结构型式、 容量、额定电压、额定转速。
基本原则： 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
13
3、确定控制方案： 由传统的继电接触器控制系统→计算机控制系统发展 4、设计控制原理图 5、选择包电括器设元备件供，电编、制I元/O器关件系明、细设表备工作方式、 6、设计执 包电行 括气器 主设件 回备动 路的作、各顺辅种序助施、回工电路图气（样保二护次等回环 路节 ）、
KA1
KA2
③尽量缩减电器的数量，采用标准件，并尽可能选用相同型号。
a）
b）
3
电路化简：逻辑分析法
1
1
KA1 KA1 KA2 KA3
KA1 KA1 KA1
KA2 4
KA4 KA2
KA4 KA2
目的：减少不必要的触点以简化电路，提高可靠 性；同时尽量减少通4 电电器的数量和通电时间， 可K以A 3节a能） 合并并 开延关长电器元件的使K用A 2 寿b）K命合A 3并。触 点K A 2 K A 3
控制器原理图等 7、编写设计说明书和使用说明书
控制柜（箱）、元器件布置图、接线图、 控制面板图
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继电器-接触器控制系统原理图的设计
电气原理图的基本设计方法
经验设计法：是将控制系统划分为若干个控制环节，根据生产 工艺，结合各种典型电路环节逐一设计，然后将各个环节组合 起来，加入必要的联锁、保护环节，构成完整的控制线路。 特点：方法简单，容易掌握，答案不唯一，对设计者的工作经 历（经验）要求较高。设计过程中常要经过多次试验、修改、 再试验、再修改，执行器件风险大，线路优化程度低。这种方 法较适合于小规模系统，任务较简单，控制点数少的设备。 核心：是起-保-停电路结构，即由起动电路、保持电路、停止 电路组成。
2
控制系统设计原则
1、最大限度的实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求。 重点：根据生产要求确定生产工艺
2、在满足生产要求的情况下，控制线路应力求简单、经济，提
高性价比。
KA2
① 尽量选用标准的、常用的或经过实SQ际考验过的线SQ路和环节。
典型电路如：起、制动电路，正、反向运行电路，保护电路等
② 合理安排电气元件及触点的位置K。A1
KM
KA
KA
KA
“竞争”现象：对于控制电路，由于采用不同动作类型的 触点，会得到不同的输出状态。
“先断后合”型：线圈通电时，常闭触点先断开，常开触 点后闭合；断电时常开触点先断开，常闭触点后闭合。
“先合后断”型：线圈通电时，常开触点先闭合，常闭触 点后断开；断电时常闭触点先闭合，常开触点后断开
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（5） 应具有完善的保护环节，包括必要的电气联锁。
电气控制系统设计的基本步骤
1、拟订设计任务书 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、其他要求
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2、确定电力拖动方案：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。 ①、拖动方式的选择：独立拖动、集中拖动 ②、调速方案的选择：有极、无极、伺服 ③、电动机调速性质要与负载特性适应 Ⅰ、恒功率调速：保持电动机磁场为额定值，改变电 枢两端电压，实现基速以下的调速 Ⅱ、恒转矩调速：电动机端电压为额定值，减弱电动 机磁场，实现基速以上的调速
第三章 继电器—接触器控制系统设计
控制系统设计基础
电气控制系统类型：高低压配电系统 继电保护系统 电气传动系统 机床控制系统 自动生产控制系统等
控制（执行）对象：电动机 控制方式： 继电器—接触器控制系统 → PLC控制系统、计算机控制系统
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电气控制系统设计的基本任务与内容
● 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设计图纸、设计资料等。 图纸包括电气原理图（主回路、辅助回路）、电气系统的组件 划分图、元器件布置图、安装接线图、电气箱（柜）图、控制 面板图和非标准件加工图等；资料包括提供元器件清单（名称、 型号、数量、厂家等）、设备技术说明书（电气图工作原理、 元器件参数选用计算依据、程序注释等）和使用说明书（设备 组成、使用方法、故障分析及排除等）等。 ● 电气控制系统设计的内容包括确定拖动方案、选择电机容量 和设计电气控制线路并绘制相关图纸。从原理性设计、施工工 艺设计、安装调试到使用维护等都属于设计范畴。
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● 保护环节，如短路、过载、过流、欠流、过压、 欠压、失压、缺相等保护。
● 电气联锁，如电气互锁（接触器、继电器触点互 锁）、机械互锁（行程开关互锁）措施。
● 监控信号，如工作电压、电流值的仪表显示，运 行、报警等工况指示
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4 、应尽量使操作和维修方便。 操作方式方法应符合生产规范，尽量作到与同类 型生产设备的操作一致性，提供多点起动、多点 停止或急停。 控制方式可根据需要设置手动方式和自动方式， 为便于设备调试及维修，自动方式还可进一步分 为单步、单周期、循环等方式。
（a）中：
K3AK1A K2A
K3A K1 A K2A K1• A K2A
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3、保证控制线路工作的可靠和安全。 （1） 正确连接电器线圈和触点。
KA
KA
KM1 KM2
KM1 KM2
不正确
正确
KA1
KA1
KLeabharlann Baidu1 R
YA KA2 YA
KA2
不正确
正确
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（2）控制线路中应避免出 现“寄生”电路。
“寄生”电路是指在线路 动作过程中，不是由于误 操作引起的意外接通电路。
SB1 KM1
KM2
SB2 SB3
KM2
KM1
HL1 KM1
HL2 KM2
FR
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（3） 尽量避免多个 电器依次动作才能接 通另一个电器的控制 KA 结构，这样可以提高 线路工作的可靠性。
KA1
KA KA1 KA2
KA2
KA1 KA2 KA3 KA1 KA2 KA3
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（4） 选择好控制电器元件的动作类型，注意“竞争” 现象
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确定拖动电机型号：确定电动机的类型、结构型式、 容量、额定电压、额定转速。
基本原则： 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
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3、确定控制方案： 由传统的继电接触器控制系统→计算机控制系统发展 4、设计控制原理图 5、选择包电括器设元备件供，电编、制I元/O器关件系明、细设表备工作方式、 6、设计执 包电行 括气器 主设件 回备动 路的作、各顺辅种序助施、回工电路图气（样保二护次等回环 路节 ）、
KA1
KA2
③尽量缩减电器的数量，采用标准件，并尽可能选用相同型号。
a）
b）
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电路化简：逻辑分析法
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KA1 KA1 KA2 KA3
KA1 KA1 KA1
KA2 4
KA4 KA2
KA4 KA2
目的：减少不必要的触点以简化电路，提高可靠 性；同时尽量减少通4 电电器的数量和通电时间， 可K以A 3节a能） 合并并 开延关长电器元件的使K用A 2 寿b）K命合A 3并。触 点K A 2 K A 3
控制器原理图等 7、编写设计说明书和使用说明书
控制柜（箱）、元器件布置图、接线图、 控制面板图
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继电器-接触器控制系统原理图的设计
电气原理图的基本设计方法
经验设计法：是将控制系统划分为若干个控制环节，根据生产 工艺，结合各种典型电路环节逐一设计，然后将各个环节组合 起来，加入必要的联锁、保护环节，构成完整的控制线路。 特点：方法简单，容易掌握，答案不唯一，对设计者的工作经 历（经验）要求较高。设计过程中常要经过多次试验、修改、 再试验、再修改，执行器件风险大，线路优化程度低。这种方 法较适合于小规模系统，任务较简单，控制点数少的设备。 核心：是起-保-停电路结构，即由起动电路、保持电路、停止 电路组成。
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控制系统设计原则
1、最大限度的实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求。 重点：根据生产要求确定生产工艺
2、在满足生产要求的情况下，控制线路应力求简单、经济，提
高性价比。
KA2
① 尽量选用标准的、常用的或经过实SQ际考验过的线SQ路和环节。
典型电路如：起、制动电路，正、反向运行电路，保护电路等
② 合理安排电气元件及触点的位置K。A1
KM
KA
KA
KA
“竞争”现象：对于控制电路，由于采用不同动作类型的 触点，会得到不同的输出状态。
“先断后合”型：线圈通电时，常闭触点先断开，常开触 点后闭合；断电时常开触点先断开，常闭触点后闭合。
“先合后断”型：线圈通电时，常开触点先闭合，常闭触 点后断开；断电时常闭触点先闭合，常开触点后断开
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（5） 应具有完善的保护环节，包括必要的电气联锁。