第3章电气控制系统设计精品PPT课件

第三章 电气控制系统设计
第一节 电气控制系统设计的一般原则、基本内 容和设计程序
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。
（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。
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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 。由技术领导部门、设备使用部门和任务设计部门等共同完成。 电气控制系统的设计任务书中，主要包括以下内容： （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。
3、拖动电动机的选择基本原则
（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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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。
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内容之一，也是以后各部 分设计内容的基础和先决条件。
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主要从几个方面考虑电力拖动方案： （1）拖动方式的选择： 电力拖动方式，独立拖动？集中拖动？ （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；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 恒功率负载？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，使电动机得到充分合理应用。
优点是能获得理想、经济的方案。 缺点是这种方法设计难度较大，整个设计过程较复杂，还要涉及一 些新概念，因此，在一般常规设计中，很少单独采用。
二、电气原理图设计的基本步骤
（l）根据确定的拖动方案和控制方式设计系统的原理框图。 （2）设计出原理框图中各个部分的具体电路。设计时按主电路、控制 电路 、辅助电路、联锁与保护、总体检查反复修改与完善的先后顺序进 行。 （3）绘制总原理图。 （4）恰当选用电器元件，并制订元器件明细表。
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。
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第二节 电气控制原理电路设计的方法与步骤
一、电气控制原理电路的基本设计方法
电气控制原理电路设计的方法有分析设计法和逻辑设计法。 1、分析设计法 分析设计法是根据生产工艺的要求选择适当的基本控制环节（单元电 路）或将比较成熟的电路按其联锁条件组合起来，并经补充和修改，将其 综合成满足控制要求的完整线路。当没有现成的典型环节时，可根据控制 要求边分析边设计。 优点是设计方法简单，无固定的设计程序，它容易为初学者所掌握， 在电气设计中被普遍采用； 缺点是设计出的方案不一定是最佳方案，当经验不足或考虑不周全时 会影响线路工作的可靠性。
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。
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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。
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2、逻辑设计法 逻辑设计法是利用逻辑代数来进行电路设计，从生产机械的拖动要
求和工艺要求出发，将控制电路中的接触器、继电器线圈的通电与断电 ，触点的闭合与断开，主令电器的接通与断开看成逻辑变量，根据控制 要求将它们之间的关系用逻辑关系式来表达，然后再化简，做出相应的 电路图。
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三、原理图设计的一般要求
1、电气控制原理应满足工艺的要求 在设计之前必须对生产机械的工作性能、结构特点和实际加工情况有 充分的了解，并在此基础上来考虑控制方式，起动、反向、制动及调速的 要求，设置各种联锁及保护装置。
2、控制电路电源种类与电压数值的要求 对于比较简单的控制电路，往往直接采用交流380V或220V电源，不 用控制电源变压器。对于比较复杂的控制电路，应采用控制电源变压器， 将控制电压降到110V或48V、24V。对于操作比较频繁的直流电力传动 的控制电路，常用220V或110V直流电源供电。直流电磁铁及电磁离合器 的控制电路，常采用24V直流电源供电。
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：
1、原理设计内容
（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。
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（4）选择电器元件，制订元器件明细表。 （5）编写设计说明书。
2、工艺设计内容