电气控制与PLC——控制系统设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
锁）、限位等电路保护措施，以及信号指示、照明等电路。 • ④反复审核：根据设计原则审核电气设计原理图，有必要时可以进行模拟实验，修
改和完善电路设计，直至符合设计要求。 • 常用的经验设计方法 • ①根据生产机械的要求，，选用典型环节，将它们有机的组合起来，并加以补充修
改，综合成所需的控制电路。 • ②没有典型环节，可以根据工艺要求自行设计，采用边分析边画图的方法，不断增
2、电气互连图绘制规则
电气互连图的用途： 电气互连图表示电气配电盘与盘之间，盘与外部设备之间的连线关系。
电气互连图绘制规则： ①导线连接关系 控制盘（板）之间，控制盘与外设之间用导线束表示导线的连接关系， 原理图中应注明导线的颜色、数量、长度、载流面积等参数。 ②穿线管的使用 为保护设备外部的连接导线，经常使用穿线管走线方式。使用穿线 管时，应在原理图中注明穿线管种类、内经、长度、及所穿导线根数 （含备用）。
1*1.5mm2（黄绿）
电气互连图表示电气控制柜图配4电盘电之气间接、线以图及和外部器件之间的接线关系。
图中用导线束将照明灯、操作面板、电动机、电源引入线与控制主盘连接起来，并 注明了穿线管的规格、电缆线的参数等数据，详见表4.2。
设计时应注意接地装置的设计（安全） 。
ห้องสมุดไป่ตู้
5、安装调试
安装无误后，接通三相电源，作空载实验，通过操作按 钮，检验电气装置动作的准确性及指示的正确性，空载实验 无误后，接上负载作负载试验，反复调试直至设备正常工作 为止。
基础上，按照一定的设计方法和步骤，设计出符合要求的控制电路。 • 该方法设计出的电路较为合理、精练可靠，特别在复杂电路设计时，可以显示出逻
辑设计法的设计优点。
4.3基于导线二维标注法电气接线图设计
1、电气接线图的绘制规则
用途：电气接线图用来表示电气配电盘内部器件之间导线的连接关系。 ①标线号：
在电气原理图上用数字标注线号，每经过一个器件改变一次线号（接线端子除 外）。 ②布置器件：
电气安装位置图应考虑电器元件的实际安装方法和结构尺寸，最 终确定主配电盘和操作面板、以及控制柜结构和外形尺寸。
3、电气接线图
按照电气安装位置图的设计思想，电气接线图也分为主配电盘接线图和 操作面板接线图两部分。
图中线侧数字表示线号（1~7），线端数字表示器件编号（10~25）。
4、电气互连图
控制面板
3、控制电源与导线的选择
① 控制电源选择
交流控制电路电源有36、127、220、380V等规格，电路结构简单 的可使用220V或380V电源，电路复杂，故障多发，宜选用低压电源， 但须经变压器降压获得。其次，还可以根据安全照明和工作状态指示 的要求，以及电磁线圈（电磁铁）的负载性质等综合考虑。
变压器容量估算：ST≥KT∑SXC 式中：ST -变压器所需容量； SXC为电器元件的吸持功率； ∑SXC -控 制电路在最大负载时工作电器所需要的功率； KT-变压器容量的储备系 数，一般取1.1~1.25。
3 5
6
1*1.5mm（2 黄绿） 1*1.5mm（2 白） 3*1.5mm2（红）
电源进线
R S T N PE U V W
图4 电气接线图
包塑 金属 软 管d20mm*2m
3*1.5mm2（红） 1*1.5mm2（黄绿）
4.4 电气控制系统设计应用举例
• 设计选题 电动机的起停控制电路
1、电气原理图 原理设计时以起停控制电路
原理为主，兼顾电路的工作状 态指示和设备工作点的局部照 明电路。
图中标注了线号、导线截面 积等参数。
元器件清单见P92，表4.1，穿 线用管及导线参数见表4.2。
2、电气安装位置图
电气安装位置图用来表示元器件清单中所有电器元件的相对安装 位置。通常，电器元件布置在主配电盘和操作面板上。
4.2电气原理图
4.2.1电气设计的一般规律
1、选用典型环节 2、合理设计电路
必要时，可以使用逻辑代数化 简电路，优化电路结构。 ① 设计电气原理图时，还要考虑工 程施工的要求。
例如，图4.2.1b与图4.2.1a相比， 具有节省连接导线，可靠性高 （减小电流流经的触点数）等优 点。
2、合理设计电路
② 减少控制触点，提高可靠 性 例如，图4.2.2a电路中， 继电器线圈电流需要依次 流过多个触点。 图4.2.2b的控制电路每 一个继电器线圈电流仅流 过一个触点，可靠性得到 提高。
2、合理设计电路
③防止竞争现象 图4.2.4a为反身自停电
路，存在电气导通的竞争 现象。
图4.2.4b为无竞争的反 身自停电路。 结论：继电、接触器控制电 路不得用自身触点切断线 圈的导电电路。
根据电气原理图，将电气元件在配电盘或控制盘上按先上后下，先左后右的规 则排列，并以接线图的表示方法画出电器元件（方框+电气符号）。 ③标器件号：
给安放位置固定的器件标注编号（包括接线端子）。 ④二维标注：
在导线上标注导线线号和指示导线去向的器件号。 注意：配电盘的引出、引入导线均须采用接线端子连接。
电气控制 与PLC
第4章 控制系统设计
4.1电气原理图的设计 主要设计内容：原理设计和工艺设计 4.1.1设计原则
满足技术、经济指标要求，操作、维修方便的基本要求。通过优选 器件，提高可靠性，延长寿命，提高产品的竞争力。 4.1.2电气设计的基本内容 1、拟订设计的任务书。 2、选择拖动方案和控制方式。 3、设计电气原理图及合理选择元件（原理设计）。 4、绘制电气安装接线图（工艺设计）。 5、汇总资料，编写说明书。
加电器元件和控制触点，以满足给定的工作条件和要求。
4.2.2电气控制原理设计方法
• 经验设计的特点 • ①设计方法简单易于掌握，使用广泛。 • ②要求设计者有一定的设计经验，需要反复修改图纸，设计速度较慢。 • ③设计程序不固定，一般需要进行模拟实验。 • ④不宜获得最佳设计方案。 • 2、逻辑设计法 • 利用逻辑代数，从生产工艺出发，考虑控制电路中逻辑变量关系，在状态波形图的
包塑金属
软
管d10mm*2m
9
配
2*1mm（2 红） 10
电
照明灯
盘
底
接 地
板
螺
栓
包塑 金属 软 管d20mm*1m
1 2
3 5
6
1*1.5mm（ 2 黄绿） 1*1.5mm（2 白） 3*1.5mm2（红）
R S T N PE U V W
包塑 金属 软 管d20mm*2m
电源进线
3*1.5mm2（红）
小结
本章通过应用示例，系统的介绍了电气控制线路（原理）设 计，电气安装位置图、电气接线图、电气互连图等工艺设计方法。 工艺设计是在理论设计的基础上进行的重要设计内容，实践性 很强、工作量很大，电气设备的质量和制造成本在很大程度上取 决于工艺设计水平。所以，也是电气工程师的必修内容。
4.2.1 两地控制电路
②导线的选择
导线的选择包括导线的种类选择和导线的截面积的选择。导线有单 股或多股导线，应根据导线的走线方式和美观要求进行选择。铜芯导 线截面积一般可按5A/mm 2来估算。
4.2.2电气控制原理设计方法
• 电气控制原理设计方法有两种，经验设计法和逻辑代数设计法。
• 1、经验设计法 • 电气控制设计的内容包括主电路、控制电路和辅助电路的设计。 • 设计步骤 • ①主电路：主要考虑电动机起动、点动、正反转、制动及多速控制的要求。 • ②控制电路：满足设备和设计任务要求的各种自动、手动的电气控制电路。 • ③辅助电路：完善控制电路要求的设计，包括短路、过流、过载、零压、连锁（互
4.2.2 顺序控制电路
4.2.3 电压线圈并联
图4.2.4 反身自停电路
4.4.2 主盘电气安装位置图
4.4.3 操作面板电气安装位置图
4.4.4电气互连图
控制面板
包塑金属
软
管d10mm*2m 9
配
2*1mm（2 红） 10
电
照明灯
盘
底
接 地
板
螺
栓
包塑 金属 软 管d20mm*1m
1 2
改和完善电路设计，直至符合设计要求。 • 常用的经验设计方法 • ①根据生产机械的要求，，选用典型环节，将它们有机的组合起来，并加以补充修
改，综合成所需的控制电路。 • ②没有典型环节，可以根据工艺要求自行设计，采用边分析边画图的方法，不断增
2、电气互连图绘制规则
电气互连图的用途： 电气互连图表示电气配电盘与盘之间，盘与外部设备之间的连线关系。
电气互连图绘制规则： ①导线连接关系 控制盘（板）之间，控制盘与外设之间用导线束表示导线的连接关系， 原理图中应注明导线的颜色、数量、长度、载流面积等参数。 ②穿线管的使用 为保护设备外部的连接导线，经常使用穿线管走线方式。使用穿线 管时，应在原理图中注明穿线管种类、内经、长度、及所穿导线根数 （含备用）。
1*1.5mm2（黄绿）
电气互连图表示电气控制柜图配4电盘电之气间接、线以图及和外部器件之间的接线关系。
图中用导线束将照明灯、操作面板、电动机、电源引入线与控制主盘连接起来，并 注明了穿线管的规格、电缆线的参数等数据，详见表4.2。
设计时应注意接地装置的设计（安全） 。
ห้องสมุดไป่ตู้
5、安装调试
安装无误后，接通三相电源，作空载实验，通过操作按 钮，检验电气装置动作的准确性及指示的正确性，空载实验 无误后，接上负载作负载试验，反复调试直至设备正常工作 为止。
基础上，按照一定的设计方法和步骤，设计出符合要求的控制电路。 • 该方法设计出的电路较为合理、精练可靠，特别在复杂电路设计时，可以显示出逻
辑设计法的设计优点。
4.3基于导线二维标注法电气接线图设计
1、电气接线图的绘制规则
用途：电气接线图用来表示电气配电盘内部器件之间导线的连接关系。 ①标线号：
在电气原理图上用数字标注线号，每经过一个器件改变一次线号（接线端子除 外）。 ②布置器件：
电气安装位置图应考虑电器元件的实际安装方法和结构尺寸，最 终确定主配电盘和操作面板、以及控制柜结构和外形尺寸。
3、电气接线图
按照电气安装位置图的设计思想，电气接线图也分为主配电盘接线图和 操作面板接线图两部分。
图中线侧数字表示线号（1~7），线端数字表示器件编号（10~25）。
4、电气互连图
控制面板
3、控制电源与导线的选择
① 控制电源选择
交流控制电路电源有36、127、220、380V等规格，电路结构简单 的可使用220V或380V电源，电路复杂，故障多发，宜选用低压电源， 但须经变压器降压获得。其次，还可以根据安全照明和工作状态指示 的要求，以及电磁线圈（电磁铁）的负载性质等综合考虑。
变压器容量估算：ST≥KT∑SXC 式中：ST -变压器所需容量； SXC为电器元件的吸持功率； ∑SXC -控 制电路在最大负载时工作电器所需要的功率； KT-变压器容量的储备系 数，一般取1.1~1.25。
3 5
6
1*1.5mm（2 黄绿） 1*1.5mm（2 白） 3*1.5mm2（红）
电源进线
R S T N PE U V W
图4 电气接线图
包塑 金属 软 管d20mm*2m
3*1.5mm2（红） 1*1.5mm2（黄绿）
4.4 电气控制系统设计应用举例
• 设计选题 电动机的起停控制电路
1、电气原理图 原理设计时以起停控制电路
原理为主，兼顾电路的工作状 态指示和设备工作点的局部照 明电路。
图中标注了线号、导线截面 积等参数。
元器件清单见P92，表4.1，穿 线用管及导线参数见表4.2。
2、电气安装位置图
电气安装位置图用来表示元器件清单中所有电器元件的相对安装 位置。通常，电器元件布置在主配电盘和操作面板上。
4.2电气原理图
4.2.1电气设计的一般规律
1、选用典型环节 2、合理设计电路
必要时，可以使用逻辑代数化 简电路，优化电路结构。 ① 设计电气原理图时，还要考虑工 程施工的要求。
例如，图4.2.1b与图4.2.1a相比， 具有节省连接导线，可靠性高 （减小电流流经的触点数）等优 点。
2、合理设计电路
② 减少控制触点，提高可靠 性 例如，图4.2.2a电路中， 继电器线圈电流需要依次 流过多个触点。 图4.2.2b的控制电路每 一个继电器线圈电流仅流 过一个触点，可靠性得到 提高。
2、合理设计电路
③防止竞争现象 图4.2.4a为反身自停电
路，存在电气导通的竞争 现象。
图4.2.4b为无竞争的反 身自停电路。 结论：继电、接触器控制电 路不得用自身触点切断线 圈的导电电路。
根据电气原理图，将电气元件在配电盘或控制盘上按先上后下，先左后右的规 则排列，并以接线图的表示方法画出电器元件（方框+电气符号）。 ③标器件号：
给安放位置固定的器件标注编号（包括接线端子）。 ④二维标注：
在导线上标注导线线号和指示导线去向的器件号。 注意：配电盘的引出、引入导线均须采用接线端子连接。
电气控制 与PLC
第4章 控制系统设计
4.1电气原理图的设计 主要设计内容：原理设计和工艺设计 4.1.1设计原则
满足技术、经济指标要求，操作、维修方便的基本要求。通过优选 器件，提高可靠性，延长寿命，提高产品的竞争力。 4.1.2电气设计的基本内容 1、拟订设计的任务书。 2、选择拖动方案和控制方式。 3、设计电气原理图及合理选择元件（原理设计）。 4、绘制电气安装接线图（工艺设计）。 5、汇总资料，编写说明书。
加电器元件和控制触点，以满足给定的工作条件和要求。
4.2.2电气控制原理设计方法
• 经验设计的特点 • ①设计方法简单易于掌握，使用广泛。 • ②要求设计者有一定的设计经验，需要反复修改图纸，设计速度较慢。 • ③设计程序不固定，一般需要进行模拟实验。 • ④不宜获得最佳设计方案。 • 2、逻辑设计法 • 利用逻辑代数，从生产工艺出发，考虑控制电路中逻辑变量关系，在状态波形图的
包塑金属
软
管d10mm*2m
9
配
2*1mm（2 红） 10
电
照明灯
盘
底
接 地
板
螺
栓
包塑 金属 软 管d20mm*1m
1 2
3 5
6
1*1.5mm（ 2 黄绿） 1*1.5mm（2 白） 3*1.5mm2（红）
R S T N PE U V W
包塑 金属 软 管d20mm*2m
电源进线
3*1.5mm2（红）
小结
本章通过应用示例，系统的介绍了电气控制线路（原理）设 计，电气安装位置图、电气接线图、电气互连图等工艺设计方法。 工艺设计是在理论设计的基础上进行的重要设计内容，实践性 很强、工作量很大，电气设备的质量和制造成本在很大程度上取 决于工艺设计水平。所以，也是电气工程师的必修内容。
4.2.1 两地控制电路
②导线的选择
导线的选择包括导线的种类选择和导线的截面积的选择。导线有单 股或多股导线，应根据导线的走线方式和美观要求进行选择。铜芯导 线截面积一般可按5A/mm 2来估算。
4.2.2电气控制原理设计方法
• 电气控制原理设计方法有两种，经验设计法和逻辑代数设计法。
• 1、经验设计法 • 电气控制设计的内容包括主电路、控制电路和辅助电路的设计。 • 设计步骤 • ①主电路：主要考虑电动机起动、点动、正反转、制动及多速控制的要求。 • ②控制电路：满足设备和设计任务要求的各种自动、手动的电气控制电路。 • ③辅助电路：完善控制电路要求的设计，包括短路、过流、过载、零压、连锁（互
4.2.2 顺序控制电路
4.2.3 电压线圈并联
图4.2.4 反身自停电路
4.4.2 主盘电气安装位置图
4.4.3 操作面板电气安装位置图
4.4.4电气互连图
控制面板
包塑金属
软
管d10mm*2m 9
配
2*1mm（2 红） 10
电
照明灯
盘
底
接 地
板
螺
栓
包塑 金属 软 管d20mm*1m
1 2