【正文】 制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟設(shè)計(jì)程序一般是先進(jìn)行原理設(shè)計(jì)在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，通常電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)程序按以下步驟進(jìn)行。1)、擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書在電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書中，應(yīng)簡要說明所設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)備的型號(hào)、用途、工藝過程、技術(shù)性能、傳動(dòng)要求、工作條件、使用環(huán)境等。2)、選擇電力拖動(dòng)方案與控制方式。電力拖動(dòng)方案是根據(jù)生產(chǎn)工藝要求、生產(chǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)要求、負(fù)載性質(zhì)、調(diào)速要求以及投資額等條件去確定電動(dòng)機(jī)的類型、數(shù)量、拖動(dòng)方式，并擬定電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)等控制要求，作為電氣控制原理圖設(shè)計(jì)及電器元件的依據(jù)3)、選擇電動(dòng)機(jī)。4)、設(shè)計(jì)電氣原理圖并合理選用元器件，編制元器件目錄清單。5)、設(shè)計(jì)電氣設(shè)備制造、安裝和調(diào)試所必須的各種施工圖樣。6)、編寫說明書。 電氣控制線路的分析分析的具體內(nèi)容和要求如下:1)、設(shè)備說明書 設(shè)備說明書是由機(jī)械（包括液壓部分）與電氣兩部分組成。在分析時(shí)首先要閱讀這兩部分說明書，了解下面內(nèi)容：設(shè)備的構(gòu)造、電氣傳動(dòng)方式、設(shè)備的使用方法等2)、電氣控制原理圖 這是控制線路分析的核心內(nèi)容。3)、分析輔助電路 副主電路包括電源指示、各執(zhí)行元件的工作狀態(tài)顯示、參數(shù)測定、照明和故障報(bào)警等部分，它們大多由控制電路中的元器件來控制的，所以在分析輔助電路時(shí)，要對照控制電路進(jìn)行分析。4)、分析連鎖及保護(hù)環(huán)節(jié) 機(jī)床對于安全性及可靠性有很高的要求，為實(shí)現(xiàn)這些要求，除了合理地選擇拖動(dòng)和控制方案外，在控制線路中還設(shè)置了一系列電氣保護(hù)盒必要的電器連鎖。5)、總體檢查 經(jīng)過“化整為零”，逐步分析了每一局部電路的工作原理以及各部分之間的控制關(guān)系后，還必須“集零為整”的方法，檢查整個(gè)控制線路，以免遺漏。 電氣識(shí)圖的方法和常用的電氣元件 電氣識(shí)圖的方法1）、掌握理論知識(shí)要想看懂電氣圖，必須具備一定的電工、電子技術(shù)理論知識(shí)。例如，三相電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，是利用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場方向由三相交流電的庠序決定的原理，采用倒順開關(guān)或兩個(gè)接觸器實(shí)現(xiàn)切換，從而改變接入電動(dòng)機(jī)的三相交流電相序，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)的。2）、熟悉電氣元器件結(jié)構(gòu)電路是由各種電氣設(shè)備、元器件組成的，如電力供配電系統(tǒng)中的電阻器、電感器、各種開關(guān)、接觸器、繼電器、熔斷器、傳感器等，電子電路中的電阻器、電感器、電容器、二極管、三極管、晶閘管及各種集成電路等。因此，熟悉這些電氣設(shè)備、結(jié)構(gòu)、原理、用途以及各元器件之間的關(guān)系有利用電氣原理圖的識(shí)讀。3）、結(jié)合典型電路識(shí)讀圖所謂典型電路，就是常用的基本電路，如三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、過載保護(hù)、連鎖電路等。供配電系統(tǒng)中電氣主連接常用的單母線主線路電子電路中三極管放大電路、整流電路、振蕩電路等，都是典型電路。4）、根據(jù)電氣制圖要求識(shí)讀圖電氣圖的繪制有一定的基本規(guī)則和要求，按照這些規(guī)則和要求畫出的圖，具有規(guī)范性、通用性和示意性。例如，電氣圖的圖形符號(hào)和文字符號(hào)的含義、圖線的種類、主軸電路的位置、表達(dá)形式和方法等，都是電氣制圖的基本規(guī)則和要求。5)、分清控制線路的主、輔電路分析電路的關(guān)鍵是弄清楚主電路中用電器的工作狀態(tài)是哪些元件控制。將控制與被控制線路關(guān)系分清，可以說電氣原理圖基本就讀懂了。分析控制電路時(shí)最好按照每條支路中串聯(lián)的控制元件的相互制約關(guān)系去分析，然后再看該支路控制元件動(dòng)作對其他支路中的控制元件有什么影響?？刂齐娐繁容^復(fù)雜時(shí)，最好是將控制電路分為若干個(gè)單元電路，然后將各個(gè)單元電路分開分析，使復(fù)雜問題簡單化。 常用的電氣元件控制按鈕圖41按鈕控制按鈕主要用于啟動(dòng)、關(guān)機(jī)以及功能指令的實(shí)現(xiàn)，開關(guān)按鈕常有紅、綠、黑白、白色、黑色、藍(lán)色等各種顏色，一般啟動(dòng)功能選擇綠色按鈕、停止功能選擇紅色按鈕、復(fù)位功能選擇藍(lán)色按鈕、電動(dòng)功能一般選擇黑色按鈕。按鈕開關(guān)的一般選用原則是：1）、根據(jù)使用場合選用按鈕開關(guān)的種類；2）、根據(jù)用途選用合適的形式；3）、根據(jù)控制回路需要，確定不同按鈕數(shù)；4）、按工作狀態(tài)指示和工作情況要求，選用按鈕和指示燈的顏色。圖42行程開關(guān)行程開關(guān)主要用于檢測機(jī)械位置，機(jī)械運(yùn)動(dòng)到位等信號(hào)。圖43行程開關(guān)行程開關(guān)的一般選用原則是：1）根據(jù)使用場合及控制對象選用種類；2）根據(jù)安裝環(huán)境選用防護(hù)形式；3）根據(jù)控制回路的額定電壓和額定電流選用系列；4）根據(jù)機(jī)械與行程開關(guān)的傳動(dòng)與位移關(guān)系選用合適的操作頭形式。接近開關(guān)接近開關(guān)是用于近距離（幾毫米到幾十毫米）內(nèi)檢測物體有無傳感器，用于檢測機(jī)械位置。根據(jù)檢測原理不同，主要有電感式、電容式、光電式、磁感應(yīng)式和霍爾式等類型。圖44接近開關(guān)壓力開關(guān)壓力開關(guān)多用于檢測液壓、氣壓系統(tǒng)的壓力，是一種通過被控介質(zhì)壓力的變化，控制機(jī)械結(jié)構(gòu)帶觸電動(dòng)作的開關(guān)。在使用時(shí)，應(yīng)注意微動(dòng)開關(guān)與頂桿間的位置間隙。溫控開關(guān)這是利用溫度敏感元件的電阻值隨溫度變換的原理制成的一種開關(guān)，常用于伺服驅(qū)動(dòng)或電機(jī)中，當(dāng)超溫后切斷電源實(shí)現(xiàn)過熱保護(hù)。接觸器圖45可以頻繁的接通和分?jǐn)嘟涣?、直流電路。在使用前?yīng)注意控制交流接觸器，控制直流選直流接觸器。主觸頭的額定工作電壓應(yīng)不小于負(fù)載電路電壓，主觸頭的額定工作電流應(yīng)不小于負(fù)載電路電流。線圈的額定電壓應(yīng)與控制回路電壓相一致，當(dāng)接觸器線圈電壓達(dá)到額定電壓的85％或更高時(shí)，觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠。圖46接觸器選用原則：選用原則：1）、根據(jù)所控制的電動(dòng)機(jī)及負(fù)載電流類別選用接觸器的類型；2）、接觸器的主觸點(diǎn)額定電壓應(yīng)大于等于負(fù)載回路額定電壓；3）、接觸器的主觸點(diǎn)額定電流應(yīng)大于等于負(fù)載回路額定電流；4）、根據(jù)吸引線圈的額定電壓選用不同種類接觸器。接觸器吸引線圈分交流線圈（36V，110V，127V，220V，380V）和直流線圈（24V，48V，110V，220V，440V）兩種。繼電器(1)、中間繼電器 用來保持某些狀態(tài)和傳遞控制信號(hào)。如：當(dāng)一個(gè)電機(jī)工作時(shí)，中間吸合實(shí)現(xiàn)互鎖；電流繼電器動(dòng)作時(shí)，觸點(diǎn)容量或組數(shù)不夠，由中間繼電器傳遞放大圖47 中間繼電器（2）、電流繼電器根據(jù)電流信號(hào)而動(dòng)作。欠電流繼電器：電流值過小時(shí)——繼電器動(dòng)作；過電流繼電器：電流值過大時(shí) ——繼電器動(dòng)作用途： 保護(hù)電器，多用于直流控制系統(tǒng)中(零勵(lì)磁保護(hù)，電樞過載保護(hù)) 。圖48電流繼電器（3）、電壓繼電器根據(jù)電壓信號(hào)而動(dòng)作。欠電壓繼電器：電壓值過小時(shí)——繼電器動(dòng)作；過電壓繼電器：電壓值過大時(shí) ——繼電器動(dòng)作用途：保護(hù)電器，多用于直流控制系統(tǒng)中(零勵(lì)磁保護(hù)，電樞過載保護(hù)) 圖49電壓繼電器（4）、時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器的延時(shí)方式有兩種：通電延時(shí)：接受輸入信號(hào)后延遲一定的時(shí)間，輸出信號(hào)才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，輸出瞬時(shí)復(fù)原。斷電延時(shí)：接受輸入信號(hào)時(shí)，瞬時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，延遲一定的時(shí)間，輸出才復(fù)原。圖410時(shí)間繼電器(5)、熱繼電器作用： 用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)長時(shí)間過載發(fā)熱，當(dāng)大電流通過一定時(shí)間后，線圈發(fā)熱而由雙金屬片發(fā)訊動(dòng)作。圖形符號(hào)：圖411圖412熱繼電器這是一種根據(jù)輸入信號(hào)來控制電路中電流頭“通”與“斷”的自動(dòng)切換電器，通過繼電器可以實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電。與接觸器動(dòng)作原理相同，但其結(jié)構(gòu)簡單，體積小，沒有滅弧裝置，觸點(diǎn)的種類和數(shù)量也較多，線圈電壓常為24V和12V直流。熱繼電器選用原則：1）、用做斷相保護(hù)時(shí)，對Y接法應(yīng)使用一般不帶斷相保護(hù)裝置的兩相或三相熱繼電器。對△接法應(yīng)使用帶斷相保護(hù)裝置的繼電器。2）、用做長期工作保護(hù)或間斷長期保護(hù)時(shí)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，選取6倍的額定電流（6IN）以下具有可返回時(shí)間的熱繼電器。其額定電流或熱元件整定電流應(yīng)等于或大于電動(dòng)機(jī)或被保護(hù)電路的額定電流。繼電器熱元件的整定值一般為電動(dòng)機(jī)或被保護(hù)電路額定電流的1～?？諝鈹嗦菲鲌D413空氣斷路器過流時(shí)，過流脫扣器將脫鉤頂開，斷開電源；欠壓時(shí)，欠壓脫扣器將脫鉤頂開，斷開電源?？諝鈹嗦菲饕卜Q為空氣開關(guān)、低壓斷路器或自動(dòng)斷路器。一般應(yīng)用于啟動(dòng)不頻繁的電路中。在主軸或進(jìn)給軸伺服配電系統(tǒng)中用作配電線路中過載和短路保護(hù)。當(dāng)電源電壓欠壓、無壓、干擾、過流/過載/短路、異常溫升、漏電等，可使斷路器分離脫口。 常見的電氣控制線路設(shè)計(jì)圖414圖415圖416圖417混凝土泵是一種專門用于現(xiàn)場輸送和澆筑混凝土的設(shè)備，它能連續(xù)的完成水平輸送和垂直輸送，效率高、勞動(dòng)省、費(fèi)用低，尤其對一些工地狹窄和有障礙物的施工現(xiàn)場，用其它運(yùn)輸工具難以直接靠近施工過程，混凝土泵則能更有效地發(fā)揮作用，混凝土泵輸送距離長，單位時(shí)間內(nèi)輸送量大，二三百米高的高層建筑可以一泵到頂，上萬立方米的大型基礎(chǔ)亦可在短時(shí)間內(nèi)澆筑完成，非其它輸送工具所能比擬，優(yōu)越性非常顯著，因而在發(fā)達(dá)國家早已推廣使用，尤其是預(yù)拌混凝土生產(chǎn)與混凝土泵輸送施工相配合，可以徹底改變施工現(xiàn)場混凝土工程的面貌。在傳統(tǒng)的混凝土泵所采用的繼電器控制，在實(shí)際應(yīng)用中容易出現(xiàn)故障，而且不易檢查，而采用PLC可使控制性能有很大的提高。PLC是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。目前已經(jīng)成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，廣泛的應(yīng)用于工廠自動(dòng)控制（FA）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）以及各類加工和生產(chǎn)裝置，他是實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)化的配套最佳裝置。它體積小、工作可靠性高、功能指令豐富、能夠完成各種邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、布控以及和上位機(jī)構(gòu)構(gòu)成在線監(jiān)控系統(tǒng)等功能由以上對HBT60工作情況可知：對HBT60控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)上就是保證泵體本身的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)能有序正常的進(jìn)行工作。也就是達(dá)到主電機(jī)的軟啟動(dòng)控制功能、主油泵恒功率變量的監(jiān)控功能、泵送系統(tǒng)的電控?fù)Q向功能、壓力控制功能、自動(dòng)判斷故障診斷、水泵的電控功能、攪拌及自動(dòng)攪拌功能、風(fēng)扇的啟動(dòng)功能、過載保護(hù)功能、電磁鐵得電的控制以及電磁體得、失電的時(shí)間掌握、正泵、反泵、泵送排量調(diào)節(jié)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制和緊急停止、防堵管、系統(tǒng)內(nèi)部壓力的調(diào)節(jié)，在控制過程中注意保證電源的安全性。5 電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)電機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中最重要的拖動(dòng)設(shè)備之一，交流異步電機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、維修容易等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)及其他生產(chǎn)當(dāng)中。但電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)的電流過大，啟動(dòng)瞬間轉(zhuǎn)矩造成的機(jī)械沖擊也會(huì)影響其本身及拖動(dòng)設(shè)備的使用壽命，過大的啟動(dòng)電流還加速了電機(jī)絕緣老化。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)引起較大的電網(wǎng)壓降，影響電網(wǎng)供電和其他設(shè)備運(yùn)行。頻繁啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的場合，還會(huì)因電機(jī)的短路、缺相、過流、欠壓、堵轉(zhuǎn)等故障影響設(shè)備運(yùn)行。因此，宜采用軟啟動(dòng)控制技術(shù)，改善電機(jī)的不良啟動(dòng)性能，延長電機(jī)壽命，減少電網(wǎng)沖擊。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，電機(jī)的用電量已占到我國發(fā)電總量的50%，研究電機(jī)節(jié)能運(yùn)行技術(shù)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。由電機(jī)學(xué)理論可知，異步電機(jī)運(yùn)行在額定負(fù)載時(shí)效率最高，通?？蛇_(dá)80%左右；其負(fù)載越小，效率和功率因數(shù)就越低。多數(shù)電機(jī)，其大部分運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷率都在50%60%，實(shí)際運(yùn)行效率較低；而電機(jī)選型時(shí)又是按照需要的最大負(fù)載和最壞情況下所需要的功率而定的，因此在大部分時(shí)間內(nèi)，電機(jī)都運(yùn)行在效率較低的輕載情況下。在輕載情況下降低電機(jī)電壓，既提高了其運(yùn)行效率，也可以顯著節(jié)省電能。傳統(tǒng)啟動(dòng)與軟啟動(dòng)異步電機(jī)的傳統(tǒng)啟動(dòng)方式有全壓啟動(dòng)、星三角降壓啟動(dòng)和自耦降壓啟動(dòng)等。前者啟動(dòng)電流大，57倍的啟動(dòng)電流造成能量的巨大消耗，對電網(wǎng)和變壓器也有很大沖擊，影響電機(jī)本身及控制期間的壽命；后兩者啟動(dòng)電流較小，但同樣存在沖擊電流，設(shè)備故障率較高，同時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低，啟動(dòng)時(shí)間延長。圖51所謂“軟啟動(dòng)”，就是按預(yù)先設(shè)定的控制模式進(jìn)行的電機(jī)降壓啟動(dòng)過程。，軟啟動(dòng)的主要目的是降低異步電機(jī)的啟動(dòng)電流，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，延長電機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。軟啟動(dòng)的基本原理軟起動(dòng)器(軟啟動(dòng)器)是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國外稱為Soft Starter。軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動(dòng)機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)過程結(jié)束，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動(dòng)器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動(dòng)器同時(shí)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動(dòng)過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。保護(hù)功能(1)過載保護(hù)功能：軟起動(dòng)器引進(jìn)了電流控制環(huán)，因而隨時(shí)跟蹤檢測電機(jī)電流的變化狀況。通過增加過載電流的設(shè)定和反時(shí)限控制模式，實(shí)現(xiàn)了過載保護(hù)功能，使電機(jī)過載時(shí) ，關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 　　(2)缺相保護(hù)功能：工作時(shí)，軟起動(dòng)器隨時(shí)檢測三相線電流的變化，一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護(hù)反應(yīng)。 　　(3)過熱保護(hù)功能：通過軟起動(dòng)器內(nèi)部熱繼電器檢測晶閘管散熱器的溫度，一旦散熱器溫度超過允許值后自動(dòng)關(guān)斷晶閘管，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 　　(4)其它功能：通過電子電路的組合，還可在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)其它種種聯(lián)鎖保護(hù)。軟啟動(dòng)器的晶閘管調(diào)壓電路由6個(gè)晶閘管兩兩反向并聯(lián)組成，串接于交流異步電機(jī)的三相供電線路之上。晶閘管調(diào)壓電路 圖（51)加入啟動(dòng)信號(hào)后，系統(tǒng)軟件首先施加若干毫秒的固定延時(shí)用于系統(tǒng)自檢，然后進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，輸出晶閘管觸發(fā)信號(hào)，通過控制晶閘管導(dǎo)通角α，使啟動(dòng)器按所設(shè)計(jì)的模式調(diào)節(jié)輸出電壓、控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程。啟動(dòng)過程完成后，單片機(jī)再發(fā)出控制信號(hào)，啟動(dòng)器將用于短接可控硅的旁路接觸器吸合，短路掉所有的晶閘管，使單片機(jī)控制系統(tǒng)停止工作，電機(jī)直接投入電網(wǎng)運(yùn)行，避免不必要的電能損耗。圖52晶閘管調(diào)壓電路軟啟動(dòng)的工作方式(1)、限流軟啟動(dòng)　主要用于輕載啟動(dòng)。在啟動(dòng)過程中限制啟動(dòng)電流不超過某一設(shè)定值(Im)，其輸出電壓從零開始迅速增長，直到其輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im，然后在保持輸出電流IIm的條件下逐漸升高