电气控制系统设计
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。
电气控制系统设计与实现
电气控制系统设计与实现一、控制系统概述电气控制系统是通过控制元器件与控制逻辑将电气信号转换为机械动作或其他物理量的控制系统，在现代自动化生产中广泛应用。
控制系统包括输入系统、处理系统、输出系统和反馈系统。
二、控制系统设计1.输入系统输入系统包括传感器和信号调理电路。
传感器将被控对象的物理量转换成电信号，信号调理电路对传感器信号进行线性放大、滤波、补偿等处理。
2.处理系统处理系统包括控制器、算法和软件。
控制器根据输入信号和预设的控制算法计算控制指令，软件实现对控制器的配置、编程以及实时监控。
3.输出系统输出系统包括执行机构和功率放大器。
执行机构将控制指令转换成机械动作或其他物理量的控制输出，功率放大器提供执行机构的驱动电源。
4.反馈系统反馈系统通过传感器监测执行机构的输出信号，并将实际输出信号反馈给控制器进行比较，以判断控制效果并进行修正。
三、控制系统实现1.控制器选择根据被控对象的性质、控制要求以及通信方式等因素，选择合适的控制器。
PLC适用于工业自动化控制应用，DSP适用于数字信号处理和控制，单片机适用于小型控制系统。
2.软件开发根据控制需求编写控制算法和软件，并通过仿真工具进行验证和调试，最终将软件烧录进控制器中。
3.IO模块配置进行IO模块配置，将输入信号和输出信号接入控制器，实现控制指令的输入和执行机构的输出。
4.编程调试进行编程调试，通过对输入信号和输出信号的监控与比较来检验控制效果。
对软硬件故障进行排查和修复，并进行实时监控和优化调整。
四、控制系统应用电气控制系统广泛应用于各种自动化生产和加工过程，如数控机床、印刷机械、冶金设备、包装机械等领域。
同时也应用于安防监控、水处理、环境监测、医疗设备等不同领域的自动化控制。
五、结论电气控制系统是现代控制技术的重要组成部分，通过输入、处理、输出和反馈系统的相互作用实现对被控对象的精确控制，并以高效、精确、安全、稳定和易操作的优点，广泛应用于自动化生产和其他领域的控制与监控。
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。
第三章 电气控制系统设计
3．集中式空调机组电气控制电路工作过程分析 空调机组主要有新风阀、回风阀、排风阀、过
滤器、冷/热盘管、送风机、回风机、加湿器组成。 控制原理： 电动风阀与送风机、回风机联锁控制，当送风
机、回风机关闭时，电动风阀（新风、回风、排风 风阀）都关闭。新风阀与排风阀动作同步，与回风 阀动作相反。根据新风、回风以及送风焓值的比较， 调节新风阀和回风阀的开度。
2．电梯电气控制要求 （1）电梯曳引电机 （2）电梯门机 （3）电气控制要求
(二)电梯电气控制系统 1．交流双速电动机拖动系统的主电路
图3-27是常见的双速电梯拖动电动机主电路。
2．电梯的控制电路 电梯的控制电路由多个基本环节组成，为了便于
分析可将其分成主拖动控制，电梯运行过程控制，自 动开关门控制，呼梯、记忆及消号控制，自动定向及 截梯控制，选层、记忆信号消除控制，信号及指示控 制，轿内照明控制，线路保护九个环节。
如图3-14b控制电路1。
如图3-14c控制电路2。
（二）消防水泵的控制
消防泵和喷淋泵分别为消火栓系统和水喷淋系
统的主要供水设备。 1．室内消火栓给水泵电气控制 图3-15为消防水泵电气控制的一种方案，两台
泵互为备用，备用泵自动投入。 正常运行时，电源开关和SA1均合上。SA2为水
泵检修双投开关，不检修时放在运行位置，
（2）排烟类
1）排烟口：电动、手动或远距离开启，与排烟 风机联动，可设280℃关闭装置，安装于排烟区域的 顶棚或墙壁上。
2）排烟阀：安装在排烟系统管路上，平时一般 呈关闭状态，火灾时手动或电动开启，起排烟作用。 当排烟管道内烟气温度达到280℃时关闭，在一定时 间内能满足耐火稳定性和耐火完整性要求，起排烟 作用的阀门。
第二节 常用建筑设备的 电气控制电路设计
电气控制系统设计与实现
电气控制系统设计与实现I. 电气控制系统概述电气控制系统是指将电气技术应用于机械系统来实现自动化控制的系统。
它由控制器、电机、传感器等部件组成，可以控制和调节机械设备的运行，实现设备的自动化控制。
电气控制系统广泛应用于制造业、交通运输、医疗设备等领域，为现代化社会的发展提供了重要的支持。
II. 电气控制系统设计流程电气控制系统的设计流程通常包括以下几个步骤：1.需求分析：确定控制系统的功能要求和性能指标，如控制方式、控制精度等。
2.系统设计：根据需求分析的结果，进行控制系统的整体设计，包括硬件设计和软件设计两个方面。
3.部件采购：根据系统设计的需求，选购合适的电路板、传感器、执行器等部件。
4.系统集成：将各个部件组装在一起，形成完整的电气控制系统。
5.系统测试：对系统进行功能测试和性能测试，调整系统参数，确保系统能够正常运行。
III. 电气控制系统设计的要点1.控制系统的选择：根据被控制设备的特性和控制要求，选择恰当的控制器，比如PLC、单片机等。
2.电路设计：电路设计是电气控制系统的核心。
要对每个电路进行详细的设计，并保证电路的可靠性和稳定性。
3.传感器的选择：传感器的选择直接影响控制系统的性能。
如果传感器的灵敏度不够，会造成控制误差。
因此，在选择传感器时要特别注意它的精度和灵敏度。
4.程序的设计：当选择了控制器后，需要编写相应的程序来控制设备的运行。
程序设计应该考虑到控制精度、效率和可维护性等方面。
IV. 电气控制系统实现的关键技术1.实时性：电气控制系统需要能够实时响应传感器的信号，并进行相应的控制。
因此，实时性是电气控制系统实现的关键技术之一。
2.精度：电气控制系统需要具备高精度控制的能力。
这就要求控制系统的传感器具有较高的精度，并且程序的编写也要考虑到精度问题。
3.可靠性：电气控制系统需要具备高可靠性，以确保设备的安全运行。
这就要求电路设计要合理，传感器和执行器的质量也很重要。
4.可扩展性：电气控制系统应当具有可扩展性，以便更好地适应未来的需求。
电气控制系统的设计与调试
传感器：检测系统状态，将信息反馈 给控制单元
控制单元：接收输入信号，处理后发 出控制信号
保护装置：确保系统安全运行，防止 过载、短路等故障
执行器：接收控制信号，执行相应的操 作
辅助设备：如散热器、过滤器等，保 证系统正常运行
电气控制系统的设计要求
可靠性：系统在运行过程中 能够稳定可靠地工作
经济性：系统在设计和调试 过程中要尽量降低成本
简介：电气控制系统在工业自动 化中发挥着重要作用，能够实现 生产过程的自动化控制和优化。
实现功能：可实现设备启停控制、 工艺参数调节、故障诊断与报警 等功能，提高生产过程的稳定性 和安全性。
添加标题
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应用领域：广泛应用于电力、化 工、制造、交通运输等各个行业， 提高生产效率、降低能耗。
熟悉电气控制 系统的设计原
理和结构
准备必要的调 试工具和设备
检查电气控制 系统的硬件连 接和软件设置
制定详细的调 试计划和方案
Hale Waihona Puke 调试步骤与方法制定调试计划：根据调试 目标制定详细的调试步骤
和时间表
执行调试操作：按照调试 计划进行调试操作，观察
并记录调试结果
重复调试：根据分析结果 对系统进行重复调试，直
发展趋势：随着工业自动化技术 的不断发展，电气控制系统将更 加智能化、网络化、高精度化。
电气控制系统的发展趋势与未来展望
网络化：电气控制系统将更 加网络化，能够实现远程监 控和远程控制。
集成化：电气控制系统将更 加集成化，能够实现多种功
能的集成和协同工作。
智能化：电气控制系统将更 加智能化，能够自主学习、 自适应和自校正。
控制电路的设计 原则：安全性、 可靠性、经济性、 可维护性等
电气控制系统设计的基本内容
任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• (2) 尽量减少电器元件品种、规格和数量, 尽可能选用价廉物美的新型 器件和标准件,同一用途尽量选用相同型号的电器元件。
• (3) 尽量减少不必要的触头, 以简化电路、降低故障发生概率、提高可 靠性。
• ①合并同类触头: 如图4. 1. 1 所示, 在获得相同功能情况下, 图4. 1. 1 (b) 比图4. 1. 1(a) 少用了一对触头, 但要注意触头容量要大于两个线 圈电流之和。
• ②在弱电直流电路中利用半导体二极管的单向导电性有效减少触头数 量, 如图4. 1. 2(b) 所示既经济又可靠。
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任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• ③设计完成后, 利用逻辑代数对电路进行简化, 得到最简化的电路。 • (4) 尽量缩短连接导线的数量和长度。设计控制电路时, 应合理安排各
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任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• (7) 设计电气控制柜、操作台、电气安装板及非标准电器和专用安装 零件。
• (8) 绘制装配图和接线图。 • (9) 编写设计计算说明书和使用说明书。 • 根据机电设备的总体技术要求和电气系统的复杂程度不同, 以上步骤
可有增有减, 某些图纸或技术文件的内容可适当合并或增删。 • 2. 工业电气控制系统设计的基本原则 • 在机械设备的电力拖动方案和控制方案确定后, 就可以进行电气控制
电器元件的位置, 尽可能合理安排电器柜、操作台、限位开关、按钮 等设备之间的连线。如图4. 1. 3 所示, 虽然原理上(a)、(b) 两图相同, 但由于按钮安装在操作台上, 而接触器安装在控制柜内, 图(a) 从控制 柜到操作台要引4 根导线, 而图(b) 由于启动按钮和停止按钮相连,从 而保证了两个按钮之间导线最短, 且从控制柜到操作台只要3 根导线 。 • (5) 尽量减少电器元件不必要的通电时间。
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。
.
28
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)
29
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。
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交流接触器
直流接触器
额定电压（V） 127、220、380、500、660
110、220、440、660
额定电流（A） 5、10、20、40、60、100、150、 5、10、20、40、60、100、
250、400、600
150、250、400、600
额定电压：要大于或等于主电路的额定电压
额定电流：
7
6.1.5 电动机的选择 电动机额定功率的选择
计算法
➢短时工作制电动机功率的计算
– 选用连续工作制的普通电动机 » 可以使其过载运行，过载倍数K＝Pp/PN与tp/Th有关 » 额定功率：PN≥PP/K
8
6.1.5 电动机的选择 电动机额定功率的选择
计算法
➢重复短时工作制电动机功率的计算
– 工作与停歇交替进行，且时间都比较短 – 暂载率ε：规定的标准暂载率εs为15%、25%、40%和60%四种。
传动方式要与其负载特性相适应
➢找出转矩、功率与转速的关系，即M＝f(n)和P＝(n) ➢确定负载需要恒功率调速还是恒转矩调速
2
6.1.4 电气控制方案的选择 工作程序固定且较为简单，控制元件（如时间继电器
和中间继电器）的数量较少，可采用继电器控制系统
控制功能及运算较为复杂，控制程序要求经常变动， 或控制系统要求体积小、动作频率高、响应时间快， 则可选用可编程序控制器控制、数控或工业计算机控 制
➢根据经验公式计算：
➢也可查某型号的参数表：可以通断多大功率的电动机
➢实际应用时，考虑电动机的负载类型：持续、断续、反 复短时工作（P132）
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6.2.2 电气元器件的选择—接触器
接触器线圈的额定电压
表6-4 接触器线圈的额定电压等级表
交流线圈
直流线圈
线圈电压（V） 36、110、127、220、380 24、48、100、220、440
6
6.1.5 电动机的选择
电动机额定功率的选择 计算法
➢短时工作制电动机功率的计算
工作时间内温升达不到稳定值，停止时间 内，温升能够完全降到零 – 选用短时工作制的电动机
» 实际工作时间与标准时间接近：标 准规定短时运行时间ts有 10min、 30min、60min及90min四种
» 实际工作时间tp与标准持续时间ts相 差太多：换算成ts下的功率
1
6.1.3 电气传动方案
根据设备传动的调速要求确定 要求电气调速的设备
根据调速要求选择拖动方案
➢调速范围为2～3，调速级数为2～4，一般采用双速或多 速笼型感应电动机。
➢调速范围、调速精度以及调速平滑性要求较高：优先选 用交流笼型感应电动机，只有在起动和调速性能等方面 不能满足要求时，才考虑选用直流电动机
并以25%为额定负载暂载率εsN，同时规定一个周期的总时间tp + t0不超过10min
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6.1.5 电动机的选择
电动机额定功率的选择 计算法
➢重复短时工作制电动机功率的计算
– 工作与停歇交替进行，且时间都比较短 – 选用重复短时工作制的电动机
» 按标准暂载率选择 εs为15%、25%、40%和60%四种。并以25%为额定负载暂载率 εsN，同时规定一个周期的总时间tp + t0不超过10min » 若实际ε值不等于εsN，换算：
接触器主触点允许的接通和分断能力
➢① AC1和DC1类：额定电流
➢② AC2、DC3和DC5类：4倍额定电流
➢③ AC3类：接通6倍额定电流、分断额定电流
➢④ AC4类：6倍额定电流
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6.2.2 电气元器件的选择—接触器
接触器主触头的额定电压和额定电流
表6-3 接触器主触头的额定电压和额定电流等级表
4
6.1.5 电动机的选择 电动机额定功率的选择
计算法
➢连续（即长期）工作制电动机功率的计算
– 带恒定负载时：额定功率PN≥PL
5
6.1.5 电动机的选择 电动机额定功率的选择
计算法
➢连续（即长期）工作制电动机功率的计算
– 带变动负载时 » 等效转矩法：额定转矩TN≥Td» 等Biblioteka 功率法：额定功率PN≥Pd3
6.1.5 电动机的选择
电动机额定功率的选择 目的
➢电动机的绝缘材料限制了电动机的允许温度 ➢允许温升：最高允许温度与标准环境温度40℃的差值 ➢功率选得过小：电动机在长期过载下运行，其温升会超
过允许值，绝缘材料老化，电动机寿命降低甚至烧毁 ➢功率选得过大：电动机因长期不能满载而得不到充分利
用，使之效率和功率因素降低
6.1 电气控制系统设计的基本内容 6.1.1 设计的基本原则（自学）
6.1.2 设计的内容和步骤（自学）
6.1.3 电气传动方案：根据设备传动的调速要求确定 不需电气调速的设备
➢优先采用笼型感应电动机（因该类电动机的优点） ➢在负载转矩很大时，才考虑采用绕线转子感应电动机（
转子回路中串入外加电阻可以改善起动性能）
其它参数 主触头的对数 辅助触头的数量和种类 接触器的额定操作频率
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6.2.2 电气元器件的选择—继电器 中间继电器的选用（自学） 电流及电压继电器的选用（自学） 时间继电器的选用（自学）
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6.2.2 电气元器件的选择—继电器 热继电器的选用（自学）
根据电动机的额定电流，确定热继电器 的额定电流和发热元件的电流等级
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6.1.5 电动机的选择 电动机额定功率的选择
计算法
➢重复短时工作制电动机功率的计算
– 选用连续工作制的普通电动机 » 将标准暂载率εsN视为100% » 计算等效负载：
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6.1.5 电动机的选择 电动机额定功率的选择
统计分析法
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6.2 常用电气元器件的选择 6.2.1 电气元器件选择的基本原则（自学） 6.2.2 电气元器件的选择
各种按钮和开关的选择（自学）
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6.2.2 电气元器件的选择—接触器 接触器的使用类别
电流种类 使用类别 AC1
AC（交流） AC2 AC3 AC4 DC1
DC（直流） DC3 DC5
典型用途 无感或微感负载、电阻炉 绕线式感应电动机的起动、分断 笼型感应电动机的起动、运转中断开 笼型感应电动机的起动、反接制动或反向运转、点动 无感或微感负载、电阻炉 并励电动机的起动、反接制动、反向和点动 串励电动机的起动、反接制动、反向和点动