第4章 电气控制线路设计及实例分析

（建筑电气工程）第四章电气控制线路的设计第章电气控制第四章电气控制线路的设计本章要点●介绍电气控制线路设计的原则和内容●学习电气控制线路设计的方法●掌握拖动方案和控制方案的确定原则●熟练掌握元器件的选择方法本章难点●控制线路的设计和优化在生产中，机械设备的使用效能和其电气自动化的程度有着密切的关系，尤其是机电壹体化已成为现代机械工业发展的总趋势，所以要搞好机电工作，就应当掌握生产设备电气控制线路的设计。

通过前几章的学习，在已经初步掌握了低压电器、电气控制线路的基本环节以及壹些典型生产机械电气控制线路的基础上，本章将介绍相关的电气控制线路的设计方法和所使用的低压电器的选择方法。

第壹节设计的基本原则和内容设计工作的首要问题是树立正确的设计思想，树立工程实践的观点，使设计的产品经济、使用、可靠、先进、使用及维修方便。

任何壹台机械设备的结构形式和使用效能和其电气自动化程度有着十分密切的关系，因此电气控制设计必须和设备的机械设计相对应，这就要求电气设计人员必须对机械设备的的机械结构、加工工艺有壹定的了解，这样才能设计出符合要求的电气控制设备。

壹、电气控制系统设计的基本内容机械设备的控制系统绝大多数属于电力拖动控制系统，因此生产机械电气控制系统设计的基本内容有以下几个方面：１．确定电力拖动方案。

２．设计生产机械电力拖动自动控制线路。

３．选择拖动电机及电气元件，制定电器明细表。

４．进行生产机械电力装备施工设计５．编写生产机械电气控制系统的电气说明书和设计文件二、电力拖动方案确定的原则对各类生产机械电气控制系统的设计，首要的是选择和确定合适的拖动方案。

主要根据设备的工艺要求及结构来选用电动机的数量，然后根据各生产机械的调速要求来确定调速方案，同时，应当考虑电动机的调速特性和负载特性相适应，以求得电动机充分合理的应用。

1．无电气调速要求的生产机械在不需要电气调速和起动不频繁的场合，应首先考虑采用鼠笼式异步电动机。

电气控制线路设计实例下面通过一个实例介绍电气掌握线路的一般设计方法。

拟设计某机床主电动机掌握线路。

要求：1)可正反转；2)双向点动掌握13)双向反接制4)有短路和过载爱护。

1．电路设计(1)主电路设计点动时要频繁起动，定子回路应串入限流电阻，反接制动时为削减制动电流，定子回路也应串入限流电阻。

而在正常正反转运转时，应旁路限流电阻。

故主电路应具有正反转选择和是否串入限流电阻选择功能、如图1所示，正常正反转运转时，KM主触点应闭合；点动或制动时，KM主触点应断开。

图1 车床电气原理图(2)掌握电路设计图2 点动掌握线路图3 正反向及制动掌握线路1)点动掌握点动时定子回路应串入限流电阻，按下按钮SB4，接触器KM1得电吸台。

它的主触点闭合，KM 4不得电，电动机的定子绕组经限流电阻R和电源接通．电动机在较低速度下正向起动。

松开按钮SB4，KMl断电，电动机停止转动。

在点动过程中．继电器KM线圈不通电，KMl线圈不会自锁。

反方向时类同。

见图2。

2)主轴电动机的反接制动掌握反接制动时定子回路也应串人限流电阻。

速度继电器与被控电动机是同轴联结的，当电动机正转时．速度继电器正转动合触点KSl闭合；电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2闭合。

当电动机正向旋转时，接触器KMl和KM都处于得电动作状态，速度继电器正转动合触点KS1闭合，这样就为电动机正转时的反接制动做好了预备。

当要停车制动时，按下制动按钮SBI，各接触器都失电；松开按钮SB1，经正转动合触点KSl接通反转接触器KM2。

当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时，速度继电器KSl动合触点断开，切断了接触器KM2线圈的通电回路，电动机停止。

电动机反转时的制动与正转时的制动相像，见图3。

3)主电动机的正反转掌握电路主电动机正转由正向起动按钮SB2掌握，按下按钮SB2时，接触器KM首先得电动作，它的主触点闭合将限流电阻短接。

接触器KM的帮助触点闭合使接触器KM1得电吸合，电动机在满电压下正向起动。

《电气控制与PLC》教案第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、原理和分类。

解释电气控制系统的组成和作用。

1.2 低压电器介绍低压电器的分类和功能。

讲解常用低压电器的结构和工作原理。

1.3 电气控制线路分析简单的电气控制线路实例。

介绍电气控制线路的设计方法和步骤。

第二章：可编程逻辑控制器（PLC）基础2.1 PLC概述介绍PLC的定义、功能和应用领域。

解释PLC的工作原理和基本结构。

2.2 PLC编程语言介绍PLC编程语言的种类和特点。

讲解PLC编程的基本规则和方法。

2.3 PLC的硬件组成介绍PLC的硬件组成部分及其功能。

讲解PLC的输入输出接口和通信接口。

第三章：PLC编程与应用3.1 基本指令讲解PLC基本指令的功能和用法。

通过实例讲解基本指令的应用。

3.2 功能指令介绍PLC功能指令的分类和功能。

讲解常用功能指令的用法和应用。

3.3 PLC控制系统设计介绍PLC控制系统设计的基本原则和方法。

通过实例讲解PLC控制系统的设计过程。

第四章：电气控制与PLC在工业应用案例分析4.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制电路的工作原理。

讲解如何使用PLC实现电动机的控制。

4.2 案例二：conveyor传送带的控制分析conveyor传送带控制电路的工作原理。

讲解如何使用PLC实现conveyor传送带的控制。

第五章：PLC的故障诊断与维护5.1 PLC故障诊断方法介绍PLC故障诊断的基本方法和技巧。

讲解如何进行PLC故障诊断和排除。

5.2 PLC的维护与保养介绍PLC的维护保养内容和注意事项。

讲解PLC的日常维护和故障预防措施。

第六章：PLC在工业自动化中的应用案例6.1 案例三：温度控制系统的应用分析温度控制系统的工作原理和需求。

讲解如何使用PLC实现温度控制系统的自动化控制。

6.2 案例四：液体自动控制系统中的应用分析液体自动控制系统的工作原理和需求。

讲解如何使用PLC实现液体自动控制系统的控制。

电气控制线路设计及实例分析一、简介二、电气控制线路设计步骤1、了解设备工作原理和要求：首先需要了解所控制的设备的工作原理和控制要求，包括输入输出信号的特点和范围，以及设备的工作模式等。

这是设计电气控制线路的基础。

2、选择控制元件：根据设备的工作原理和要求，选择合适的控制元件，如开关、继电器、传感器等。

需要考虑元件的电气特性和可靠性。

3、确定控制回路结构：根据设备的控制要求和元件的特性，确定控制回路的结构。

通常包括控制信号的产生、传输、处理和继电器等元件的选择和安装。

4、绘制电气控制图：根据控制回路的结构，使用电气图符和符号，绘制电气控制图。

电气控制图应清晰、准确地表达控制回路的结构和各个元件之间的连接关系。

5、进行电气控制线路的布线和接线：根据电气控制图，进行电气控制线路的布线和接线。

布线和接线应符合电气安全规范，减少干扰和误操作的可能。

6、进行电气控制线路的调试和测试：完成电气控制线路的布线和接线后，需要进行电气控制线路的调试和测试，以确保线路的正常工作和稳定性。

可以通过模拟信号和实际设备进行测试。

7、对电气控制线路进行优化和改进：在实际使用中，对电气控制线路进行优化和改进，提高设备的控制效率和安全性。

可以通过改变控制元件和参数，优化控制策略等方式实现。

三、电气控制线路设计实例分析以一个自动化生产线的电气控制线路设计为例，进行实例分析。

该自动化生产线由多个工作站组成，每个工作站需要进行自动控制。

整个生产线的主要任务是将原材料进行分配和加工，最终得到成品。

1、了解设备工作原理和要求：每个工作站的具体工作原理和控制要求不同，需要了解每个工作站的输入输出信号特点和范围，以及工作模式等。

2、选择控制元件：对于每个工作站，根据其控制要求选择适合的控制元件，如开关、继电器等。

比如，在装配工作站中可以使用继电器实现电机的正反转控制。

3、确定控制回路结构：根据每个工作站的控制要求和元件的特性，确定每个工作站的控制回路结构。

第四篇电气控制线路分析(二)典型设备的控制线路分析§1 卧式车床电气控制线路分析§2 组合机床的电气控制线路§4 摇臂钻床电气控制系统※§3 智能大厦生活水泵的电气控制系统§5 铣床电气控制线路※§6 卧式镗床※§7 磨床电气控制线路分析※§8 桥式起重机电气控制系统※继保应用简介机加工基本形式:车、铣、磨、镗、钻动画演示控制电器实现断续控制的应用很广泛，如楼宇自动化、继电保护，运输机构、各种加工设备等。

下面以机加工为例分析在机床电器控制的应用，至于数控加工在后续部分介绍。

轻型车床CQ61125立式车床摇臂钻床Z304010 动梁龙门镗铣床数控磨床T2225 T2235深孔镗床鼎泰数控钻铣加工中心通过对车床、摇臂钻床、万能铣床、卧式镗床、平面磨床、组合机床、桥式起重机等设备电气控制系统的分析，为设计、安装、调试、维修打下一定基础，也是基本控制线路的综合应用。

学会分析电气设备中各种电动机起动、制动过程和各种辅助电路的工作原理，掌握常用电气设备中电气原理图的原理和结构。

电气控制系统分析的一般方法步骤：1、了解机械设备的机械动作及工步图。

分析传动系统的驱动方式，含电动、液压、气动驱动原理。

2、了解电器元件的安装位置及作用。

3、分析机械部件与电器元件的关联，含操纵手柄，行程控制的档铁、撞块、离合器、电磁铁等的状态及安装位置。

4、分析电气控制原理。

§1 卧式车床电气控制线路分析C650车床：最大回转直径1020mm ，最大的工件长度3000mm 。

主轴电动机：用于主轴正反向运动和刀具的工步进给运动，通过手柄操纵机械变速箱改变主轴和进给的转速。

一、车床结构介绍和控制要求电控要求：①因转动惯量过大，主轴采用电气停车制动。

②快移电动机实现刀架拖板快速移动，以减少辅助工时。

驱动电机电气控制要求：主轴电动机（30KW ）：①正、反转②电气反接制动③正向点动。

第4章电气控制线路设计生产机械种类繁多，电气控制设备各不相同，本章将以生产机械电力装置设计的基本原则及内容为主线，叙述电力拖动方案的确定，电气控制线路设计的一般要求。

电气控制线路的设计以及生产机械电气设备的施工设计等。

以求通过本章的学习能让学生举一反三，掌握电气控制线路的设计方法和常用控制电器的选择，掌握生产机械电气设备的施工设计、安装和调试。

第一节生产机械电力装备设计的基本原则和内容生产机械的机械结构、加工工艺、操作方式与其电气化程度密切相关，故生产机械电力装置的设计应与机械设计同时进行密切配合，并应树立工程实践的观点，最大限度地满足生产机械及工艺流程对电气控制的要求，使设计的产品经济实用、安全可靠、性能先进、使用及维修方便等。

机床电力装备设计的基本内容：（1）确定电力拖动方案；（2）选择电动机种类、结构形式和容量；（3）设计机床电气控制电路图；（4）选择机床电器，制订电器元件一览表；（5）进行机床电力装备施工设计；（6）编写设计计算说明书和使用说明书。

第二节电力拖动方案确定原则和电动机选择一、电力拖动方案的确定原则确定电力拖动方案时，首先应根据机床工艺要求及结构来选择电力拖动方式，确定电动机的数量，然后根据机床各运动机构要求的调速范围来选择调速方案，使电动机能得到充分合理的利用。

(一)拖动方式的选择电力拖动方式有单独拖动与分立拖动两种。

电气传动发展的趋向是电动机逐步接近工作机构，形成多电动机的拖动方式。

在具体选择时，应根据工艺及结构具体情况决定电动机的数量。

（二）调速方案的选择一般金属切削机床的主运动和进给运动，以及要求具有快速平稳的动态性能和准确定位的设备如龙门刨床、镗床、数控机床等，都要求具有一定的调速范围。

为此，可采用齿轮变速箱、液压调速装置、双速或多速电动机及电气的无级调速方案。

在选择调速方案时，可参考以下几点：（1）重型或大型设备的主运动及进给运动，应尽可能采用无级调速。

（2）精密机械设备如坐标镗床、精密磨床、数控机床等，为了保证加工精度，便于自动控制，也应采用电气无级调速方案。