【正文】 PLC電氣控制技術(shù) 第四章 電氣設(shè)計(jì)與 CAD 第一節(jié) 電氣控制電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ) ? 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 ： ? 擬定電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) ? 確定電氣傳動(dòng)控制方案 ， 選擇電動(dòng)機(jī) ? 設(shè)計(jì)電氣控制原理圖 ? 選擇電氣元件 ， 制定明細(xì)表 ? 設(shè)計(jì)操作臺(tái) 、 電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電氣元件 ? 設(shè)計(jì)電氣設(shè)備布置總圖 、 電氣安裝圖以及電氣接線圖 ? 編寫(xiě)電氣說(shuō)明書(shū)和使用操作說(shuō)明書(shū) ? 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則： ： 無(wú)電氣調(diào)速要求電力拖動(dòng)方案確定 : ? 籠型異步電動(dòng)機(jī)： 起動(dòng)不頻繁的場(chǎng)合 ? 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)： 負(fù)載靜轉(zhuǎn)矩大的拖動(dòng)裝置 ? 籠型異步電動(dòng)機(jī)： 起動(dòng)不頻繁的場(chǎng)合 PLC電氣控制技術(shù) 第四章 電氣設(shè)計(jì)與 CAD 要求電氣調(diào)速電力拖動(dòng)方案確定 : ?調(diào)速范圍 D＝ 2～ 調(diào)速級(jí)數(shù) ≤2～ 4： 改變極對(duì)數(shù)的雙速或多速籠型異步電動(dòng)機(jī) ?調(diào)速范圍 D3， 且不要求平滑調(diào)速 ： 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī) ， 短時(shí)或重復(fù)短時(shí)負(fù)載 ?調(diào)運(yùn)范圍 D＝ 3～ 10， 且要求平滑調(diào)速 ： 容量不大時(shí)可采用帶滑差離合器的異步電動(dòng)機(jī) 。 長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)在低速時(shí) ，也可考慮采用晶閘管直流拖動(dòng)系統(tǒng) 。 ?調(diào)速范圍 D＝ 10～ 100： 直流拖動(dòng)系統(tǒng)或交流調(diào)速系統(tǒng) ?三相異步電動(dòng)機(jī)： 變更定子繞組的極數(shù)和改變轉(zhuǎn)子電路的電阻 電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)的確定 :與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性相適應(yīng) ?雙速籠型異步電動(dòng)機(jī) ， 當(dāng)定子繞組由三角形聯(lián)結(jié)改為雙星形聯(lián)結(jié)時(shí) ，轉(zhuǎn)速由低速升為高速 ， 功率卻變化不大 ， 適用于恒功率傳動(dòng) 。 由星形聯(lián)結(jié)改為雙星形聯(lián)結(jié)時(shí) ， 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變 ， 適用于恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng) 。 ?直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī) ， 改變電樞電壓調(diào)速為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而改變勵(lì)磁調(diào)速為恒功率調(diào)速 。 ?恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載采用恒功率調(diào)速或恒功率負(fù)載采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 ， 將使電動(dòng)機(jī)額定功率增大 D倍 （ D為調(diào)速范圍 ） ， 部分轉(zhuǎn)矩未得到充分利用 。 PLC電氣控制技術(shù) 第四章 電氣設(shè)計(jì)與 CAD : ?控制方式與拖動(dòng)需要相適應(yīng) ： 以經(jīng)濟(jì)效益為標(biāo)準(zhǔn) 。 控制邏輯簡(jiǎn)單 、加工程序基本固定 ， 采用繼電器接點(diǎn)控制方式較為合理；經(jīng)常改變加工程序或控制邏輯復(fù)雜 ， 采用可編程序控制器較為合理 。 ?控制方式與通用化程度相適應(yīng) ： 加工一種或幾種零件的專(zhuān)用設(shè)備 ，通用化程度低 ， 可以有較高的自動(dòng)化程度 ， 宜采用固定的控制電路；單件 、 小批量且可加工形狀復(fù)雜零件的通用設(shè)備 ， 采用數(shù)字程序控制或可編程序控制器控制 ， 可以根據(jù)不同加工對(duì)象設(shè)定不同的加工程序 ，有較好的通用性和靈活性 。 ?控制方式應(yīng)最大限度滿足工藝要求 ： 自動(dòng)循環(huán) 、 半自動(dòng)循環(huán) 、 手動(dòng)調(diào)整 、 緊急快退 、 保護(hù)性聯(lián)鎖 、 信號(hào)指示和故障診斷等功能 。 ?控制電路的電源應(yīng)可靠 ： 簡(jiǎn)單控制電路可直接用電網(wǎng)電源；電路較復(fù)雜的控制裝置 ， 可將電網(wǎng)電壓隔離降壓 ， 以降低故障率；自動(dòng)化程度較高的生產(chǎn)設(shè)備 ， 可采用直流電源 ， 有助于節(jié)省安裝空間 ， 便于同無(wú)觸點(diǎn)元件連接 ， 元件動(dòng)作平穩(wěn) ， 操作維修也較安全 。 PLC電氣控制技術(shù) 第四章 電氣設(shè)計(jì)與 CAD ? 電氣控制電路設(shè)計(jì)方法： ? 設(shè) 先設(shè)計(jì)主電路，再設(shè)計(jì)控制電路、信號(hào)電路及局部照明電路等 控制電路設(shè)計(jì)要求： ?滿足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求 ， 能按照工藝的順序準(zhǔn)確而可靠地工作 。 ?電路結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單 ， 盡量選用常用的且經(jīng)過(guò)實(shí)際考驗(yàn)過(guò)的電路 。 ?操作 、 調(diào)整和檢修方便 。 ?具有各種必要的保護(hù)裝置和聯(lián)鎖環(huán)節(jié) 。 控制電路設(shè)計(jì)方法： ?經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法： 根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求 ， 按照電動(dòng)機(jī)的控制方法 ， 采用典型環(huán)節(jié)電路直接進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 ?邏輯設(shè)計(jì)法： 采用邏輯代數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 通過(guò)下面的例子來(lái)說(shuō)明如何用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)控制電路： 例題： 某機(jī)床有左、右兩個(gè)動(dòng)力頭，用以銑削加工，它們各由一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)；另外有一個(gè)安裝工件的滑臺(tái)，由另一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。加工工藝是在開(kāi)始工作時(shí)，要求滑臺(tái)先快速移動(dòng)到加工位置，然后自動(dòng)變?yōu)橛浰龠M(jìn)給，進(jìn)給到指定位置自動(dòng)停止，再由操作者發(fā)出指令使滑臺(tái)快速返回，回到原位后自動(dòng)停車(chē)。要求兩動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)在滑臺(tái)電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)后起動(dòng)，而在滑臺(tái)電動(dòng)機(jī)正向停車(chē)時(shí)也停車(chē)。 PLC電氣控制技術(shù) 第四章 電氣設(shè)計(jì)與 CAD 主電路 主電路設(shè)計(jì)： ? 動(dòng)力頭拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)只要求單方向旋轉(zhuǎn)，為使兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同步起動(dòng)，可用一只接觸器 KM3控制?；_(tái)拖功電動(dòng)機(jī)需要正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，可用兩只接觸器 KMKM2接制?；_(tái)的快速移動(dòng)由電 磁鐵 YA改變機(jī)械傳動(dòng)鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)，由接觸器 KM4來(lái)控制。 PLC電氣控制技術(shù) 第四章 電氣設(shè)計(jì)與 CAD 控制電路設(shè)計(jì) ? 滑臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn) 、 反轉(zhuǎn)分別用兩個(gè)按鈕 SBl與 SB2控制 ， 停車(chē)則分別用SB3與 SB4控制 。 由于動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)在滑臺(tái)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)后起動(dòng) ， 停車(chē)時(shí)也停車(chē) ， 故可用接觸器 KM1的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)控制 KM3的線圈 ， 如圖 a所示 。 ? 滑臺(tái)的快速移動(dòng)可采用電磁鐵 YA通電時(shí) ， 改變凸輪的變速比來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 滑臺(tái)的快速前進(jìn)與返回分別用 KM1與 KM2的輔助觸點(diǎn)控制 KM4， 再由 KM4觸點(diǎn)去通斷電磁鐵 YA。 滑臺(tái)快速前進(jìn)到加工位置時(shí) ， 要求慢速進(jìn)給 ， 因而在 KM1觸點(diǎn)控制 KM4的支路上串聯(lián)限位開(kāi)關(guān) SQ3的常閉觸點(diǎn) 。 此部分的輔助電路如圖 b所示 。 控制電路草圖 PLC電氣控制技術(shù) 第四章 電氣設(shè)計(jì)與 CAD 聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)： ? 用限位開(kāi)關(guān) SQ1的常閉觸點(diǎn)控制滑臺(tái)慢速進(jìn)給到位時(shí)的停車(chē)；用限位開(kāi)關(guān) SQ2的常閉觸點(diǎn)控制滑臺(tái)快速返回至原位時(shí)的自動(dòng)停車(chē)。接觸器 KMl與 KM2之間應(yīng)互相聯(lián)鎖，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)均應(yīng)用熱繼電器作過(guò)載保護(hù)。 控制電路 PLC電氣控制技術(shù) 第四章 電氣設(shè)計(jì)與 CAD 電路的完善： ? 電路初步設(shè)計(jì)完后 ， 可能還有不夠合理的地方 ， 因此需仔細(xì)校核 。 一共用了三個(gè) KMl的常開(kāi)輔助觸點(diǎn) ， 而一般的接觸器只有兩個(gè)常開(kāi)輔助觸點(diǎn) 。 因此 ，必須進(jìn)行修改 。 從電路的工作情況可以看出 ， KM3的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)完全可以代替 KM1的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)去控制電磁鐵 YA， 修改后的輔助電路如圖所示 。 修改后的控制電路 PLC電氣控制技術(shù) 第四章 電氣設(shè)計(jì)與 CAD ? 控制電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 ： ? 盡量減少連接導(dǎo)線 。 設(shè)計(jì)控制電路時(shí)，應(yīng)考慮電器元件的實(shí)際位 置，盡可能地減少配線時(shí)的連接導(dǎo)線，如圖 a是不合理的。 按鈕一般是裝在操作臺(tái)上，而接觸器則是裝在電器柜內(nèi)，這樣接線就需要由電器柜二次引出連接線到操作臺(tái)上，所以一般都將起動(dòng)按鈕和停止按鈕直接連接，就可以減少一次引出線，如圖 b所示。 電器連接圖 PLC電氣控制技術(shù) 第四章 電氣設(shè)計(jì)與 CAD ? 正確連接電器的線圈 。 a)電壓線圈通常不能串聯(lián)使用， 如圖 a所示。由于它們的阻抗不盡相同，會(huì)造成兩個(gè)線圈上的電壓分配不等。即使外加電壓是同型號(hào)線圈電壓的額定電壓之和，也不允許。因?yàn)殡娖鲃?dòng)作總有先后，當(dāng)有一個(gè)接觸器先動(dòng)作時(shí)，則其線圈阻抗增大 ,該線圈上的電壓降增大，使另一個(gè)接觸器不能吸合，嚴(yán)重時(shí)將使電路燒毀。 b)電感量相差懸殊的兩個(gè)電器線圈，也不要并聯(lián)連接。 圖 b中直流電磁鐵YA與繼電器 KA并聯(lián)，在接通電源時(shí)可正常工作，但在斷開(kāi)電源時(shí)，由于電磁鐵線圈的電感比繼電器線圈的電感大得多，所以斷電時(shí)，繼電器很快釋放，但電磁鐵線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)可能使繼電器又吸合一段時(shí)間，從而造成繼電器的誤動(dòng)作。解決方法可備用一個(gè)接觸器的觸點(diǎn)來(lái)控制。如圖 c所示。 電磁線圈的串并聯(lián) PLC電氣控制技術(shù) 第四章 電氣設(shè)計(jì)與 CAD ? 控制電路中應(yīng)避免出現(xiàn)寄生電路 : 寄生電路是電路動(dòng)作過(guò)程中意外接通的電路。如圖所示具有指示燈 HL和熱保護(hù)的正反向電路 . 正常工作時(shí)， 能完成正反向起動(dòng)、停止和信號(hào)指示。 當(dāng)熱繼電器 FR動(dòng)作時(shí)，電路就出現(xiàn)了寄生電路 ，如圖中虛線所示，使正向接觸器 KM1不能有效釋放，起不了保護(hù)作用。 寄生電路 PLC電氣控制技術(shù) 第四章 電氣設(shè)計(jì)與 CAD ? 盡可能減少電器數(shù)量，采用標(biāo)準(zhǔn)件和相同型號(hào)的電器 :如圖所示。 當(dāng)控制的支路數(shù)較多，而觸點(diǎn)數(shù)目不夠時(shí)，可采用中間繼電器增加控制支路的數(shù)量。 簡(jiǎn)化電路