電氣控制原理設計的方法與步驟

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一、電氣控制原理電路的基本設計方法

　　電氣控制原理電路設計的方法有分析設計法和邏輯設計法。

　　1、分析設計法

　　分析設計法是根據(jù)生產工藝的要求選擇適當?shù)幕究刂骗h(huán)節(jié)（單元電路）或將比較成熟的電路按其聯(lián)鎖條件組合起來，并經補充和修改，將其綜合成滿足控制要求的完整線路。當沒有現(xiàn)成的典型環(huán)節(jié)時，可根據(jù)控制要求邊分析邊設計。

　　優(yōu)點是設計方法簡單，無固定的設計程序，它容易為初學者所掌握，在電氣設計中被普遍采用；

　　缺點是設計出的方案不一定是最佳方案，當經驗不足或考慮不周全時會影響線路工作的可靠性。

　　2、邏輯設計法

　　邏輯設計法是利用邏輯代數(shù)來進行電路設計，從生產機械的拖動要求和工藝要求出發(fā)，將控制電路中的接觸器、繼電器線圈的通電與斷電，觸點的閉合與斷開，主令電器的接通與斷開看成邏輯變量，根據(jù)控制要求將它們之間的關系用邏輯關系式來表達，然后再化簡，做出相應的電路圖。

　　優(yōu)點是能獲得理想、經濟的方案。

　　缺點是這種方法設計難度較大，整個設計過程較復雜，還要涉及一些新概念，因此，在一般常規(guī)設計中，很少單獨采用。

　　二、電氣原理圖設計的基本步驟

　?。╨）根據(jù)確定的拖動方案和控制方式設計系統(tǒng)的原理框圖。

　　（2）設計出原理框圖中各個部分的具體電路。設計時按主電路、控制電路、輔助電路、聯(lián)鎖與保護、總體檢查反復修改與完善的先后順序進行。

　　（3）繪制總原理圖。

　?。?）恰當選用電器元件，并制訂元器件明細表。

　　三、原理圖設計的一般要求

　　1、電氣控制原理應滿足工藝的要求
 

　　在設計之前必須對生產機械的工作性能、結構特點和實際加工情況有充分的了解，并在此基礎上來考慮控制方式，起動、反向、制動及調速的要求，設置各種聯(lián)鎖及保護裝置。

　　2、控制電路電源種類與電壓數(shù)值的要求

　　對于比較簡單的控制電路，往往直接采用交流380V或220V電源，不用控制電源變壓器。對于比較復雜的控制電路，應采用控制電源變壓器，將控制電壓降到110V或48V、24V。對于操作比較頻繁的直流電力傳動的控制電路，常用220V或110V直流電源供電。直流電磁鐵及電磁離合器的控制電路，常采用24V直流電源供電。

　　交流控制電路的電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種：

　　6V，24V，48V，110V（優(yōu)選值），220V，380V，50Hz。

　　直流控制電路的電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種：

　　6V，12V，24V，48V，110V，220V。

　　3、確保電氣控制電路工作的可靠性、安全性

　?。?）電器元件的工作要穩(wěn)定可靠，符合使用環(huán)境條件，并且動作時間的配合不致引起競爭。

　　復雜控制電路中，在某一控制信號作用下，電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉換到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，常常有幾個電器元件的狀態(tài)同時變化，考慮到電器元件總有一定的動作時間，對時序電路來說，就會得到幾個不同的輸出狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為電路的“競爭”。而對于開關電路，由于電器元件的釋放延時作用，也會出現(xiàn)開關元件不按要求的邏輯功能輸出的可能性，這種現(xiàn)象稱為“冒險”。

　　“競爭”與“冒險”現(xiàn)象都將造成控制電路不能按照要求動作，當電器元件的動作時間可能影響到控制電路的動作時，需要用能精確反映元件動作時間及其互相配合的方法（如時間圖法）來準確分析動作時間，從而保證電路正常工作。

　?。?）電器元件的線圈和觸點的連接應符合國家有關標準規(guī)定

　　電器元件圖形符號應符合GB4728中的規(guī)定，繪制時要合理安排版面。例如，主電路一般安排在左面或上面，控制電路或輔助電路排在右面或下面，元器件目錄表安排在標題上方。

　　在實際連接時，應注意以下幾點：

　?、僬_連接電器線圈。交流電壓線圈通常不能串聯(lián)使用，即使是兩個同型號電壓線圈也不能采用串聯(lián)后，接在兩倍線圈額定電壓的交流電源上，以免電壓分配不均引起工作不可靠。

　　在直流控制電路中，對于電感較大的電器線圈，如電磁閥、電磁鐵或直流電機勵磁線圈等，不宜與同電壓等級的接觸器或中間繼電器直接并聯(lián)使用。如圖，當觸點KM斷開時，電磁鐵YA線圈兩端產生較大的感應電動勢，加在中間繼電器KA的線圈上，造成KA的誤動作。為此在YA線圈兩端并聯(lián)放電電阻R，并在KA支路串入KM常開觸點，如圖b）就能可靠工作。

　　②合理安排電器元件和觸點的位置。對于某些回路，電器元件或觸點位置互換時，并不影響其工作原理，但在實際運行中，影響電路安全并關系到導線長短，如圖a）接法既不安全又浪費導線。圖b）所示的接法較為合理。

　?、鄯乐钩霈F(xiàn)寄生電路。寄生電路是指在控制電路的動作過程中，意外出現(xiàn)不是由于誤操作而產生的接通電路。圖是一個具有指示燈和過載保護的電動機正反轉控制電路。正常工作時，能完成正反向起動、停止與信號指示。但當FR動作斷開后，電路出現(xiàn)了如圖中虛線所示的寄生電路，使接觸器KM1不能可靠釋放而得不到過載保護。如果將FR觸點位置移到SB1上端就可避免產生寄生電路。

　?、鼙M量減少連接導線的數(shù)量，縮短連接導線的長度。

　　⑤控制電路工作時，應盡量減少通電電器的數(shù)量，以降低故障的可能性并節(jié)約電能。

　?、拊陔娐分胁捎眯∪萘康睦^電器觸點來斷開或接通大容量接觸器線圈時，要分析觸點容量的大小，若不夠時，必須加大繼電器容量或增加中間繼電器，否則工作不可靠。

　　4、應具有必要的保護環(huán)節(jié)

　　控制電路在事故情況下，應能保證操作人員、電氣設備、生產機械的安全，并能有效地制止事故的擴大。為此，在控制電路中應采取一定的保護措施，必要時還可設置相應的指示信號。

　　5、操作、維修方便

　　控制電路應從操作與維修人員的工作出發(fā)，力求操作簡單、維修方便。

　　6、控制電路力求簡單、經濟

　　在滿足工藝要求的前提下，控制電路應力求簡單、經濟。盡量選用標準電氣控制環(huán)節(jié)和電路，縮減電器的數(shù)量，采用標準件和盡可能選用相同型號的電器。