电气原理图的设计方法及设计实例共15页

电气原理图的绘制方法为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，便于电气系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系统中各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来，这就是电气控制系统图。

用导线将电机、电器、仪表等元器件按一定的要求连接起来，并实现某种特定控制要求的电路。

画电气原理图的一般规律如下：画主电路绘制主电路时，应依规定的电气图形符号用粗实线画出主要控制、保护等用电设备，如断路器、熔断器、变频器、热继电器、电动机等，并依次标明相关的文字符号。

画控制电路控制电路一般是由开关、按钮、信号指示、接触器、继电器的线圈和各种辅助触点构成，无论简单或复杂的控制电路，一般均是由各种典型电路（如延时电路、联锁电路、顺控电路等）组合而成，用以控制主电路中受控设备的“起动”、“运行”、“停止”使主电路中的设备按设计工艺的要求正常工作。

对于简单的控制电路：只要依据主电路要实现的功能，结合生产工艺要求及设备动作的先、后顺序依次分析，仔细绘制。

对于复杂的控制电路，要按各部分所完成的功能，分割成若干个局部控制电路，然后与典型电路相对照，找出相同之处，本着先简后繁、先易后难的原则逐个画出每个局部环节，再找到各环节的相互关系。

电气安装接线图规范一般情况下，电气安装图和原理图需配合起来使用。

绘制电气安装图应遵循的主要原则如下：1、必须遵循相关国家标准绘制电气安装接线图。

2、各电器元器件的位置、文字符号必须和电气原理图中的标注一致，同一个电器元件的各部件（如同一个接触器的触点、线圈等）必须画在一起，各电器元件的位置应与实际安装位置一致。

3、不在同一安装板或电气柜上的电器元件或信号的电气连接一般应通过端子排连接，并按照电气原理图中的接线编号连接。

4、走向相同、功能相同的多根导线可用单线或线束表示。

画连接线时，应标明导线的规格、型号、颜色、根数和穿线管的尺寸。

电器元件布置图规范电器元器件布置图的设计应遵循以下原则：1.必须遵循相关国家标准设计和绘制电器元件布置图。

电气控制原理图线路设计方法一、电气原理图设计的基本步骤1.根据选定的拖动方案及控制方式设计系统的原理框图，拟订出各部分的主要技术要求和主要技术参数。

2. 根据各部分的要求，设计出原理框图中各个部分的具体电路。

对于每一部分的设计总是按主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、总体检查，反复修改与完善的步骤进行。

3.绘制总原理图。

按系统框图结构将各部分联成一个整体。

4.正确选用原理线路中每一个电器元件，并制订元器件目录清单。

对于比较简单的控制线路，例如普通机床的电气配套设计，可以省略前两步，直接进行原理图设计和选用电器元件。

但对于比较复杂的自动控制线路，例如专用的数控生产机械或者采用微机或电子控制的专用检测与控制系统，要求有程序预选、刀具调整与补偿和一定的加工精度、生产效率、自动显示、各种保护、故障诊断、报警、打印记录等，就必须按上述过程一步一步进行设计。

只有各个独立部分都达到技术要求，才能保证总体技术要求的实现，保证总装调试的顺利进行。

二、电气原理图的设计方法电气原理图的设计方法主要有分析设计法和逻辑设计法两种，分别介绍如下。

1. 分析设计法所谓分析设计法是根据生产工艺的要求去选择适当的基本控制环节（单元电路）或经过考验的成熟电路，按各部分的联锁条件组合起来并加以补充和修改，综合成满足控制要求的完整线路。

当找不到现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计，将主令信号经过适当的组合与变换，在一定条件下得到执行元件所需要的工作信号。

设计过程中，要随时增减元器件和改变触点的组合方式，以满足拖动系统的工作条件和控制要求，经过反复修改得到理想的控制线路。

由于这种设计方法是以熟练掌握各种电气控制线路的基本环节和具备一定的阅读分析电气控制线路的经验为基础，所以又称为经验设计法。

分析设计法的特点是无固定的设计程序，设计方法简单，容易为初学者所掌握，对于具有一定工作经验的电气人员来说，也能较快地完成设计任务，因此在电气设计中被普遍采用。

电气原理图经验设计法实例1）皮带运输机的控制电路下面通过皮带运输机的实例介绍经验设计方法。

皮带运输机根据不同的使用场合有不同的控制线路，本例重点是从清楚层次、易于理解的角度讲述了经验设计法的运用，设备元件的选型、计算等问题在此省略。

在建筑施工企业的沙石料场，普遍使用皮带运输机对沙和石料进行传送转运，图1是两级皮带运输机示意图，M1是第一级电动机，M2是第二级电动机。

（1）皮带运输机的基本工作特点和控制要求①两台电动机都存在重载启动的可能；②任何一级传送带停止工作时，其他传送带都必须停止工作；③控制线路有必要的保护环节；④有故障报警装置。

（2）主电路设计电动机采用三相笼形异步电动机，接触器控制启动、停止，线路应有短路、过载、缺相、欠压保护，两台电动机控制方式一样。

基本线路如图2所示。

线路中采用了自动空气开关、熔断器、热继电器，可满足上述保护需要。

（3）控制电路设计直接启动的基本线路如图3所示，为操作方便，线路中设计了总停按钮SB5。

考虑到皮带运输机随时都有重载启动的可能，为了防止在启动时热继电器动作，有两个解决办法：第一是把热继电器的整定电流调大，使之在启动时不动作，但这样必然降低过载保护的可靠性；第二是启动时将热继电器的发热元件短接，启动结束后再将其接入，这就需要用时间继电器控制。

如图4（a）所示，启动时按下SB1，接触器KM1、KM3和时间继电器KT1同时得电，KM3主触点闭合短接热继电器发热元件，经过一段时间电动机完成启动，时间继电器KT1常闭触点延时断开，KM3失电，主触点断开，热继电器发热元件接入，线路正常工作。

此时主电路如图4（b）所示。

若遇故障，某级传送带停转，要求各级传送带都应停止工作，控制线路应能做到自动停车，同时发出相应警示。

在发生故障停车时，皮带会因沙石自重而下沉，可以在皮带下方恰当位置安装限位开关SQ1、SQ2，由它来完成停车控制和报警。

皮带运输机主线路如图5所示，线路中增加了接触器KM和总启动按钮SB6，只有当SQ1、SQ2没有动作，常闭触点闭合时，按下SB6，得电，主电路和控制线路才有电。

电气原理图的设计方法逻辑设计法1．概述逻辑设计法又称逻辑分析设计法，逻辑设计法利用逻辑代数这一数学工具来进行电气控制电路设计。

对于只有开关量的自动控制系统，其控制对象与控制条件之间只能用逻辑函数式来表示，所以才适用逻辑设计法。

而对于连续变化的模拟量（如温度、速度、位移、压力等），逻辑分析设计法是不适用的。

由接触器、继电器组成的控制电路属于开关电路。

在电路中，电气元件只有两种状态：线圈通电或断电，触点闭合或断开。

这种“对立”的两种不同状态，可以用逻辑代数来描述这些电气元件在电路中所处的状态和连接方法。

对于继电器、接触器、电磁铁等元件，将通电规定为“1”状态，断电则规定为“0”状态；对于按钮、行程开关等元件，规定压下时为“1”状态，复位时为“0”状态；对于元件的触点，规定触点闭合状态为“1”状态，触点断开状态为“0”状态。

分析继电器、接触器控制电路时，元件状态常以线圈通电或断电来判定。

该元件线圈通电时，常开触点闭合，常闭触点断开。

因此，为了清楚地反映元件状态，元件的线圈和其常开触点的状态用同一字符来表示，如K，而其常闭触点的状态用该字符的“非”来表示，如（K 上面的一杠表示“非”，读非）。

若元件为“1”状态，则表示其线圈通电，继电器吸合，其常开触点闭合，其常闭触点断开。

通电、闭合都是“1”状态，断开则为“0”状态。

若元件为“0”状态，则相反。

根据这些规定，再利用逻辑代数的运算规律、公式和定律，就可以进行电气控制系统的设计了。

逻辑设计方法可以使继电接触系统设计得更为合理，设计出的线路能充分发挥元件作用，使所用的元件数量最少。

逻辑设计法不仅可以进行线路设计，也可以进行线路简化和分析。

逻辑分析法的优点是各控制元件的关系一目了然，不会遗漏。

这种设计方法能够确定实现一个开关量自动控制线路的逻辑功能所必需的、最少的中间记忆元件（中间继电器）的数目，然后有选择地设置中间记忆元件，以达到使逻辑电路最简单的目的。

采用逻辑设计法能获得理想、经济的方案，所用元件数量少，各元件能充分发挥作用，当给定条件变化时，能指出电路相应变化的内在规律。

电路原理图设计原理图设计是电路设计的基础，只有在设计好原理图的基础上才可以进行印刷电路板的设计和电路仿真等。

本章详细介绍了如何设计电路原理图、编辑修改原理图。

通过本章的学习，掌握原理图设计的过程和技巧。

3.1 电路原理图设计流程原理图的设计流程如图 3-1 所示 . 。

图 3-1 原理图设计流程原理图具体设计步骤：（ 1 ）新建原理图文件。

在进人 SCH 设计系统之前，首先要构思好原理图，即必须知道所设计的项目需要哪些电路来完成，然后用 Protel DXP 来画出电路原理图。

（ 2 ）设置工作环境。

根据实际电路的复杂程度来设置图纸的大小。

在电路设计的整个过程中，图纸的大小都可以不断地调整，设置合适的图纸大小是完成原理图设计的第一步。

（ 3 ）放置元件。

从元件库中选取元件，布置到图纸的合适位置，并对元件的名称、封装进行定义和设定，根据元件之间的走线等联系对元件在工作平面上的位置进行调整和修改使得原理图美观而且易懂。

（ 4 ）原理图的布线。

根据实际电路的需要，利用 SCH 提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一幅完整的电路原理图。

（ 5 ）建立网络表。

完成上面的步骤以后，可以看到一张完整的电路原理图了，但是要完成电路板的设计，就需要生成一个网络表文件。

网络表是电路板和电路原理图之间的重要纽带。

（ 6 ）原理图的电气检查。

当完成原理图布线后，需要设置项目选项来编译当前项目，利用 Protel DXP 提供的错误检查报告修改原理图。

（ 7 ）编译和调整。

如果原理图已通过电气检查，那么原理图的设计就完成了。

这是对于一般电路设计而言，尤其是较大的项目，通常需要对电路的多次修改才能够通过电气检查。

（ 8 ）存盘和报表输出： Protel DXP 提供了利用各种报表工具生成的报表（如网络表、元件清单等），同时可以对设计好的原理图和各种报表进行存盘和输出打印，为印刷板电路的设计做好准备。

电气原理图的绘制方法为了表达生产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，便于电气系统的安装、调试、使用和维修，将电气控制系统中各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来，这就是电气控制系统图。

用导线将电机、电器、仪表等元器件按一定的要求连接起来，并实现某种特定控制要求的电路。

画电气原理图的一般规律如下：画主电路绘制主电路时，应依规定的电气图形符号用粗实线画出主要控制、保护等用电设备，如断路器、熔断器、变频器、热继电器、电动机等，并依次标明相关的文字符号。

画控制电路控制电路一般是由开关、按钮、信号指示、接触器、继电器的线圈和各种辅助触点构成，无论简单或复杂的控制电路，一般均是由各种典型电路（如延时电路、联锁电路、顺控电路等）组合而成，用以控制主电路中受控设备的“起动”、“运行”、“停止”使主电路中的设备按设计工艺的要求正常工作。

对于简单的控制电路：只要依据主电路要实现的功能，结合生产工艺要求及设备动作的先、后顺序依次分析，仔细绘制。

对于复杂的控制电路，要按各部分所完成的功能，分割成若干个局部控制电路，然后与典型电路相对照，找出相同之处，本着先简后繁、先易后难的原则逐个画出每个局部环节，再找到各环节的相互关系。

电气安装接线图规范一般情况下，电气安装图和原理图需配合起来使用。

绘制电气安装图应遵循的主要原则如下：1、必须遵循相关国家标准绘制电气安装接线图。

2、各电器元器件的位置、文字符号必须和电气原理图中的标注一致，同一个电器元件的各部件（如同一个接触器的触点、线圈等）必须画在一起，各电器元件的位置应与实际安装位置一致。

3、不在同一安装板或电气柜上的电器元件或信号的电气连接一般应通过端子排连接，并按照电气原理图中的接线编号连接。

4、走向相同、功能相同的多根导线可用单线或线束表示。

画连接线时，应标明导线的规格、型号、颜色、根数和穿线管的尺寸。

电器元件布置图规范电器元器件布置图的设计应遵循以下原则：1.必须遵循相关国家标准设计和绘制电器元件布置图。

电气原理图的设计方法-经验设计法1．概述经验设计法又称为分析综合设计法，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电路。

当没有现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计。

经验设计法只适合不太复杂的控制线路设计。

经验设计法通常要求设计人员必须具备一定的阅读、分析电气控制线路的经验和能力，积累多种典型电气控制线路的设计资料，熟练掌握各种典型电气控制线路的基本环节、基本电路和控制方法，同时具有丰富的设计经验。

同时还必须深入了解生产第一线，熟悉现场，掌握控制过程，了解控制对象的性能特点。

经验设计法的特点是无固定的设计程序和设计模式，灵活性很大，但相对来说设计方法简单。

用经验设计方法初步设计出来的控制线路并不是唯一的，可能有很多种，需要加以比较分析并反复地修改简化，甚至要通过实验加以验证，才能使控制线路符合设计要求。

经验设计法的优点是设计方法简单，无固定的设计程序，它是在熟练掌握各种电气控制电路的基本环节和具备一定的阅读分析电气控制电路能力的基础上进行的，容易被初学者所掌握，对于具备一定工作经验的电气技术人员来说，能较快地完成设计任务，因此在电气设计中被普遍采用。

其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电路工作的可靠性。

为此，应反复审核电路工作情况，有条件时还应进行模拟试验，发现问题并及时修改，直到电路动作准确无误，满足生产工艺要求为止。

2．基本控制环节和基本控制电路1）基本控制环节基本控制环节包括点动、长动、停止、自锁、互锁、逻辑与、逻辑或等控制环节。

逻辑与控制环节的实质就是控制开关触点的串联。

在采用经验设计法进行控制电路设计的综合环节发挥着十分重要的作用。

逻辑与所构成的电路实际上属于条件判断电路，只有当所有条件都满足时电路才能实现接通状态。

例如：（1）将各个检测元件（时间继电器、速度继电器、温度压力继电器、电压继电器、电流继电器、电接点温度表等）的常闭触点串联在控制电路的电源输入电路中，就可以对上述物理量进行控制；（2）将检测各个基本控制电路上工作正常的检测元件的常闭触点串联在总控制电路的电源输入中，就可以对有多个组成部分的控制电路进行控制，如自动生产线中的每一台设备及机械手，只要其中一台出现故障，则自动线全部停止工作；（3）将多个主令电器（按钮、组合开关等）的常闭触点串联在控制电路的电源输入中，就可以进行多地的停止控制。