PLC电气控制系统电气设计讲解

•无电气调速要求电力拖动方案确定: ➢ 笼型异步电动机：起动不频繁的场合 ➢ 绕线转子异步电动机：负载静转矩大的拖动装置
•要求电气调速电力拖动方案确定: ➢调速范围D＝2～3、调速级数≤2～4： 改变极对数的双速或多速笼型异步电动机 ➢调速范围D<3，且不要求平滑调速： 绕线转子异步电动机，短时或重复短时负载 ➢调运范围D＝3～10，且要求平滑调速： 容量不大时可采用带滑差离合器的异步电动机。长期运转在低速时， 也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。 ➢调速范围D＝10～100：直流拖动系统或交流调速系统 ➢三相异步电动机：变更定子绕组的极数和改变转子电路的电阻
d) 电动机结构型式的选择
电动机的结构型式按其安装位置的不同可分为卧式（轴是水平的）和立式 （轴是垂直的）两种，应以电动机与工作机构的连接方便、紧凑为原则 来选择。
电动机具有不同的防护型式，如防护式、封闭式、防爆式等，具体要根据 电动机的工作条件来选择。
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•C650卧式车床的电气控制电路
主电路：
➢主电动机M1 ➢冷却泵电动机M2 ➢快速移动电动机M3 ➢断路器QF ➢交流接触器KM3、KM4 ➢热继电器FR1 ➢熔断器FU1 ➢交流接触器KM ➢限流电阻R ➢交流接触器KM1 ➢热继电器FR2 ➢交流接触器KM2 ➢熔断器FU2 ➢互感器TA ➢电流表A
• 式中，P为主拖动电动机功率（kW）；B为工作台宽度（mm）。 •
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b) 电动机额定电压的选择
交流电动机额定电压应与供电电网电压一致。
中小型异步电动机额定电压为220V/380V（三角形/Y联结）及380V/660V
（三角形/Y联结）两种，后者可用Y/三角形起动；
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•（3）电动机调速性质的确定:与生产机械的负载特性相适应 ➢双速笼型异步电动机，当定子绕组由三角形联结改为双星形联结时， 转速由低速升为高速，功率却变化不大，适用于恒功率传动。由星形联 结改为双星形联结时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动。 ➢直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩调速；而改变励磁调速 为恒功率调速。
•
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• (2) 立式车床主电动机的功率 • • 式中，P为主拖动电动机功率（kW）；D为工件最大直径（m）。 • (3) 摇臂钻床主电动机的功率 • • 式中，P为主拖动电动机功率（kW）；D为最大钻孔直径（mm）。 • (4) 卧式镗床主电动机的功率 • • 式中，P为主拖动电动机功率（kW）；D为镗杆直径（mm）。 • (5) 龙门铣床主电动机的功率 •
场已经反向旋转，而转子的转向尚未来得及改变，转差率s接近2，因此反接制 动时的电流比起动电流大。为了限制制动电流，在电动机定子回路中也应串入 限流电阻。反接制动的限流电阻可按下式近似计算：
式中，Rrb为每相反接制动限流电阻阻值（Ω）；Krbr为接入限流电阻后，反接制 动电流与额定电流之比。如果只在电动机的两相中串入制动限流电阻，Rrb值可取
PLC电气控制系统电气设计讲解 Nhomakorabea一节 电气控制电路设计基础
电气控制系统设计的基本内容：
➢ 拟定电气设计任务书 ➢ 确定电气传动控制方案，选择电动机 ➢ 设计电气控制原理图 ➢ 选择电气元件，制定明细表 ➢ 设计操作台、电气柜及非标准电气元件 ➢ 设计电气设备布置总图、电气安装图以及电气接线图 ➢ 编写电气说明书和使用操作说明书
➢ 设先设计主电路，再设计控制电路、信号电路及局部照明电路等
•控制电路设计要求： ➢满足生产机械的工艺要求，能按照工艺的顺序准确而可靠地工作。 ➢电路结构力求简单，尽量选用常用的且经过实际考验过的电路。 ➢操作、调整和检修方便。 ➢具有各种必要的保护装置和联锁环节。 •控制电路设计方法： ➢经验设计法：根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法，采用 典型环节电路直接进行设计。 ➢逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计。
e) 笼型异步电动机有关电阻的计算 (1)笼型异步电动机起动电阻的计算：在电动机减压起动方式中，定子回
路串联的限流电阻可按下式近似计算：
式中，Rst为每相启动限流电阻值（Ω）；IN为电动机额定电流（A）；Kst为不加电 阻时，电动机的起动电流与额定电流之比，可由手册查出；Ksrt为加入起动限流电 阻后，电动机的起动电流与额定电流之比、可根据需要选取。 (2)笼型异步电动机反接制动电阻的计算：电动机在反接制动瞬间，定子的旋转磁
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电路的完善：
电路初步设计完后，可能还有不够合理的地方，因此需仔细校核。一共用了 三个KMl的常开辅助触点，而一般的接触器只有两个常开辅助触点。因此， 必须进行修改。从电路的工作情况可以看出，KM3的常开辅助触点完全可以 代替KM1的常开辅助触点去控制电磁铁YA，修改后的辅助电路如图所示。
•通过下面的例子来说明如何用经验设计法来设计控制电路：
•例题：某机床有左、右两个动力头，用以铣削加工，它们各由一台交流电动机
拖动；另外有一个安装工件的滑台，由另一台交流电动机拖动。加工工艺是在开
始工作时，要求滑台先快速移动到加工位置，然后自动变为慢速进给，进给到指
定位置自动停止，再由操作者发出指令使滑台快速返回，回到原位后自动停车。
当电动机功率较大时，可选用相应电压的高压电动机。
直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。
c) 电动机额定转速的选择
从电动机制造角度来讲，对于额定功率相同的电动机，额定转速愈高，电 动机尺寸、质量愈小，成本愈低，选用高速电动机较为经济。
由于生产机械所需转速一定，电动机转速愈高，传动机构转速比愈大，传 动机构愈复杂。因此应通过综合分析来确定电动机的额定转速。
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•主电路
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控制电路设计 滑台电动机的正转、反转分别用两个按钮SBl与SB2控制，停车则分别用
SB3与SB4控制。由于动力头电动机在滑台电动机正转后起动，停车时也停 车，故可用接触器KM1的常开辅助触点控制KM3的线圈，如图a所示。 滑台的快速移动可采用电磁铁YA通电时，改变凸轮的变速比来实现。滑台 的快速前进与返回分别用KM1与KM2的辅助触点控制KM4，再由KM4触 点去通断电磁铁YA。滑台快速前进到加工位置时，要求慢速进给，因而在 KM1触点控制KM4的支路上串联限位开关SQ3的常闭触点。此部分的辅助 电路如图b所示。
要求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后起动，而在滑台电动机正向停车时
也停车。
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主电路设计：
动力头拖动电动机只要求单方 向旋转，为使两台电动机同步 起动，可用一只接触器KM3控 制。滑台拖功电动机需要正转、 反转，可用两只接触器KM1、 KM2接制。滑台的快速移动由 电磁铁YA改变机械传动链来实 现，由接触器KM4来控制。
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2020/11/3
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第一节 卧式车床的电气控制电路
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➢多采用不变速的异步电动机拖动，变速靠齿轮箱的有级调速来实现，控 制电路比较简单。 ➢主轴正转或反转的旋转运动：通过改变主轴电动机的转向或采用离合器 实现。 ➢进给运动：多半是把主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱 来实现刀具的进给。 ➢为了提高效率，刀架的快速运动由一台快速电动机单独拖动。 ➢车床设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削时冷却。有的还专设 一台润滑泵对系统进行润滑。 ➢主电动机直接起动和降压起动的选取：考虑电动机的容量；考虑电网的 容量。不经常起动的电动机可直接起动的容量为变压器容量的30％，经常 起动的电动机可直接起动的容量一般要小于变压器容量的20％。 ➢主电动机的制动方式：电气方法实现的能耗制动和反接制动；机械的摩 擦离合器制动。
➢当电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2是闭合的，这时按一下停止 按钮SB4，在SB4松开后正转接触器线圈通过1-3-5-17-7-11电路得电，正转接触器 KM3吸合将电源反接使电动机制动后停止。
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刀架的快速移动 和冷却泵控制：
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计算值的1.5倍。
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•4.控制回路的方案确定: ➢控制方式与拖动需要相适应：以经济效益为标准。控制逻辑简单、 加工程序基本固定，采用继电器接点控制方式较为合理；经常改变加 工程序或控制逻辑复杂，采用可编程序控制器较为合理；数字程序控 制；计算机群控系统等。 ➢控制方式与通用化程度相适应：加工一种或几种零件的专用设备， 通用化程度低，可以有较高的自动化程度，宜采用固定的控制电路； 单件、小批量且可加工形状复杂零件的通用设备，采用数字程序控制 或可编程序控制器控制，可以根据不同加工对象设定不同的加工程序， 有较好的通用性和灵活性。 ➢控制方式应最大限度满足工艺要求：自动循环、半自动循环、手动 调整、紧急快退、保护性联锁、信号指示和故障诊断等功能。 ➢控制电路的电源应可靠：简单控制电路可直接用电网电源；电路较 复杂的控制装置，可将电网电压隔离降压，以降低故障率；自动化程 度较高的生产设备，可采用直流电源，有助于节省安装空间，便于同 无触点元件连接，元件动作平稳，操作维修也较安全。
•（4）起动，制动和反向要求
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• 3. 电动机的选择： • 选择电动机时，要考虑电动机的功率、转速、结构型式、额定电压等
• a) 电动机功率的选择:依据的是负载功率。 • 选择电动机功率的一种实用方法是调查统计类比法。 • 目前采用的拖动电动机功率的统计分析公式如下： • (1) 卧式车床主电动机的功率 • • • 式中，P为主拖动电动机功率（kW）；D为工件最大直径（m）。