电气控制系统设计参考
答案
Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
一、名词解释（共5小题，每小题6分，共30分）
1、电气控制系统及电气图
答：电气控制系统是由许多电气设备及电气元件按照一定的要求连接而成的，能够对生产机械或生产过程实现控制。电气控制系统的组成结构、工作原理及安装、调试、维修等需要用统一的形式来表达，即电气图。电气图的表示方法有：电气原理图、安装接线图、元件布置图。电气图要根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号和绘制原则来绘制。
2、传感器
答：传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息（电量或非电量），按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
3、可编程逻辑控制器PLC
答：可编程逻辑控制器（），它采用一类可的，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。主要由电源、中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出电路、功能模块和通信模块等组成。
4、变频器
答：变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
5、触摸屏
答：触摸屏是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。
二、简答题（共5小题，共70分）
1、简述电气控制系统设计的一般原则。（本题 10分）
答：⑴最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求。电气控制系统设计的依据主要来源于生产机械和生产工艺的要求。
⑵设计方案要合理。在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济、便于操作和维修，不要盲目追求高指标和自动化。
⑶机械设计与电气设计应相互配合。许多生产机械采用机电结合控制的方式来实现控制要求，因此要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好机械和电气的关系。
⑷确保控制系统安全可靠地工作。
2、简述电气控制系统设计的一般步骤。（本题10分）
答：⑴拟订设计任务书。设计任务书是整个电气控制系统的设计依据，又是设备竣工验收的依据，由技术领导部门、设备使用部门和任务设计部门等共同完成。
⑵确定电力拖动方案。电力拖动方案选择是电气控制系统设计的主要内容之一，也是以后各部分设计内容的基础和先决条件。
⑶拖动电动机的选择基本原则。
⑷选择控制方式。控制方式的选择应在经济、安全的前提下，最大限度地满足工艺的要求。
⑸设计电气控制原理图，并合理选用元器件，编制元器件明细表。
⑹设计电气设备的各种施工图纸。
⑺编写设计说明书和使用说明书。
3、简述电气原理图设计的一般要求。（本题12分）
答：⑴电气控制原理应满足工艺的要求。主要考虑控制方式，起动、反向、制动及调速的要求，设置各种联锁及保护装置。
⑵控制电路电源种类与电压数值的要求。控制电源有交流电源和直流电源之分，交流电源主要有220V和110V，直流电源主要有110V和24V。
⑶确保电气控制电路工作的可靠性、安全性。防止控制电路出现“竞争”与“冒险”现象，以及寄生电路的存在。
⑷应具有必要的保护环节。控制电路在事故情况下，应能保证操作人员、电气设备、生产机械的安全，并能有效地制止事故的扩大。
⑸操作、维修方便。控制电路应从操作与维修人员的工作出发，力求操作简单、维修方便。
⑹控制电路力求简单、经济。在满足工艺要求的前提下，控制电路应力求简单、经济。尽量选用标准电气控制环节和电路，缩减电器的数量，采用标准件和尽可能选用相同型号的电器。
4、简述电气控制装置的工艺设计。（本题18分）
答：⑴电气设备的总体布置设计。电气设备总体布置设计的任务是根据电气控制原理图，将控制系统按照一定要求划分为若干个部件，再根据电气设备的复
杂程度，将每一部件划分成若干单元，并根据接线关系整理出各部分的进线和出线号，调整它们之间的连接方式。
⑵绘制电器元件布置图。操作和监视器件布置在仪表板或门板上，较重的电器元件安装在电控柜下方，发热元件安装在电控柜上方，强电弱电分开布线，布置电器元件时应预留布线、接线、和调整操作的空间。
⑶绘制电气控制装置的接线图。在接线图中，各电器元件的外形和相对位置要与实际安装的相对位置一致。
⑷电控柜和非标准零件图的设计。电控柜结构要紧凑、有通风孔、便于安装、调整及维修、外形美观，并与生产机械相匹配；非标准的电器安装零件，如开关支架、电气安装底板、控制柜的有机玻璃面板、扶手等，应根据机械零件设计要求，绘制其零件图。
⑸清单汇总。在电气控制系统原理设计及工艺设计结束后，应根据各种图纸，对本设备需要的各种零件及材料进行综合统计，列出元件清单、标准件清单、材料消耗定额表，以便生产管理部门做好生产准备工作。
⑹编写设计说明书和使用说明书。设计说明和使用说明是设计审定、调试、使用、维护过程中必不可少的技术资料，应包含拖动方案的选择依据，系统的主要原理与特点，主要参数的计算过程，设备调试的要求和方法，设备使用、维护要求，使用注意事项等。
5、在进行PLC的硬件系统设计时要注意哪些问题（本题20分）
答：⑴ PLC选型。西门子PLC控制的强项是过程控制与通信控制，三菱PLC控制的强项是离散控制和运动控制，如在中央空调、污水处理、温度控制等系统中选用西门子PLC，在机械手、伺服定位等系统中选用三菱PLC。
⑵输入端开关（如按钮）一般都用常开触点，但注意急停开关必须接常闭触点，尽管从逻辑上讲，急停开关接常开触点是可行的，但如果急停开关接常开触点，由于某些情况下，急停开关的连线断开，系统仍然能正常工作，但紧急情况，特别是重大事故发生时，急停开关将不能起到作用，很容易发生事故。如果急停开关接常闭触点，只要急停开关的连线断开，系统就不能正常工作，因此，“急停开关”总是能起到作用。
⑶输出端若用直流电源，则最好与接触器或继电器线圈并联一个续流二极管，续流二极管起续流作用。用户应注意二极管的接法，若接反，则会短路；若用交流电源，则最好与接触器或继电器线圈并联一个浪涌吸收器。
⑷若接触器的电源是220V交流电，电磁阀的电源是24V直流电，因此二者一定不能共用一组输出。
⑸在画I/O接线图前务必认真阅读选定型号PLC的使用说明书，否则极易出错。
⑹由于PLC的DO输出容量比较小，允许通过的电流只有，损坏后不易更换，因此建议将每个输出点转接一个中间继电器，再由中间继电器控制电磁阀和接触器的线圈，尽量保护PLC。
