【電(dian)氣(qi)控(kong)制系(xi)統】電(dian)氣(qi)控(kong)制系(xi)統設(she)(she)計的一般(ban)原則和(he)設(she)(she)計程序

電氣控制系統主要功能

為了保證(zheng)一(yi)次設(she)備(bei)運行的(de)可靠(kao)與安全，需要有(you)許多輔助電氣設(she)備(bei)為之(zhi)服務，能夠實現某(mou)項控制(zhi)功(gong)能的(de)若干個電器(qi)組件的(de)組合，稱為控制(zhi)回路或二次回路。這些設(she)備(bei)要有(you)以下功(gong)能：

(1)自(zi)(zi)動控(kong)制功能。高壓和大電流開(kai)關設備(bei)的體(ti)積是很大的，一般(ban)都采用操作(zuo)系統(tong)來控(kong)制分、合(he)閘，特別是當設備(bei)出了故障時，需(xu)要(yao)開(kai)關自(zi)(zi)動切斷電路，要(yao)有一套自(zi)(zi)動控(kong)制的電氣操作(zuo)設備(bei)，對(dui)供電設備(bei)進行自(zi)(zi)動控(kong)制。

(2)保(bao)護功(gong)能。電氣設備與線路在(zai)運行過程中會發生故障，電流(或電壓)會(hui)超過設備與(yu)線(xian)路(lu)允許工作的范圍與(yu)限度，這(zhe)就需要一套(tao)檢測這(zhe)些故障信號并對設備和線(xian)路(lu)進行自動調整(zheng)(斷開(kai)、切(qie)換等(deng))的(de)保護設(she)備(bei)。

(3)監(jian)視功能(neng)。電(dian)(dian)是眼睛看不(bu)見的，一臺設備是否(fou)帶電(dian)(dian)或斷(duan)電(dian)(dian)，從(cong)外(wai)表看無(wu)法分辨，這就需要設置各(ge)種視聽信號(hao)，如燈光和(he)音(yin)響(xiang)等，對一次設備進(jin)行電(dian)(dian)氣(qi)監(jian)視。

(4)測量功能(neng)。燈光和(he)音(yin)響信號(hao)只能(neng)定性地(di)表明設備的工(gong)作狀態(tai)(有電或(huo)斷電)，如果想定量地(di)知道電氣(qi)設(she)備(bei)的工作情況，還(huan)需要(yao)有各(ge)種(zhong)儀表測量設(she)備(bei)，測量線(xian)路的各(ge)種(zhong)參數(shu)，如電壓、電流、頻率和功率的大小等。

在(zai)設(she)備(bei)操作(zuo)與監(jian)視當中(zhong)，傳統的操作(zuo)組件、控制電器、儀(yi)表(biao)和(he)信號等設(she)備(bei)大多可被電腦控制系統及電子組件所(suo)取代，但在(zai)小(xiao)型(xing)設(she)備(bei)和(he)就(jiu)地局部控制的電路(lu)中(zhong)仍(reng)有一定的應用(yong)范圍。這也都(dou)是電路(lu)實現微(wei)機自動化控制的基礎(chu)。

電氣控制系統系統組成

常(chang)用的控制線路的基本回路由以(yi)下幾(ji)部分組成(cheng)。

(1)電源供(gong)電回路。供(gong)電回路的供(gong)電電源有交(jiao)流AC380V、220V和直流24V等(deng)多種(zhong)。

(2)保護回路。保護(輔助(zhu))回路的工作電源有單相220（交流）、36V（直流）或直流220（交流）、24V（直(zhi)流）等(deng)多種，對電氣設備(bei)和(he)線路進行短路、過載(zai)和(he)失壓等(deng)各種保護(hu)，由熔(rong)斷器(qi)(qi)、熱繼(ji)電器(qi)(qi)、失壓線圈、整流組件和(he)穩壓組件等(deng)保護(hu)組件組成。

(3)信號回路(lu)。能及時(shi)反映或(huo)顯示設備(bei)和線(xian)路(lu)正(zheng)常與非正(zheng)常工作狀態信息的回路(lu)，如不(bu)同顏色的信號燈，不(bu)同聲響的音響設備(bei)等。

(4)自(zi)動與(yu)手動回路(lu)。電氣設(she)備(bei)為了提高工作效率，一般都設(she)有自(zi)動環節(jie)，但在安裝(zhuang)、調試及緊急事故(gu)的處理中(zhong)，控制線路(lu)中(zhong)還需要(yao)設(she)置手動環節(jie)，用于調試。通過組合開(kai)關(guan)或轉換開(kai)關(guan)等實現自(zi)動與(yu)手動方式的轉換。

(5)制(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)停車回(hui)路。切(qie)斷電(dian)(dian)路的供電(dian)(dian)電(dian)(dian)源，并采(cai)取某(mou)些制(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)措施，使電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機迅速停車的控(kong)制(zhi)(zhi)環節，如能耗(hao)制(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)、電(dian)(dian)源反接制(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)，倒拉反接制(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)和再(zai)生發電(dian)(dian)制(zhi)(zhi)動(dong)(dong)(dong)等。

(6)自鎖及(ji)閉(bi)鎖回路。啟動(dong)按鈕松開后，線路保(bao)(bao)持通(tong)電(dian)，電(dian)氣(qi)設備能(neng)繼(ji)續(xu)工作的(de)電(dian)氣(qi)環(huan)節叫自鎖環(huan)節，如(ru)接觸器(qi)的(de)動(dong)合(he)觸點(dian)串(chuan)聯在線圈電(dian)路中(zhong)(zhong)。兩臺或兩臺以上的(de)電(dian)氣(qi)裝置(zhi)和組件(jian)，為(wei)了(le)保(bao)(bao)證設備運行的(de)安全與(yu)可靠，只能(neng)一臺通(tong)電(dian)啟動(dong)，另一臺不(bu)能(neng)通(tong)電(dian)啟動(dong)的(de)保(bao)(bao)護環(huan)節，叫閉(bi)鎖環(huan)節。如(ru)：兩個接觸器(qi)的(de)動(dong)斷觸點(dian)分別(bie)串(chuan)聯在對方線圈電(dian)路中(zhong)(zhong)。

電氣控制系統設計的一般原則和設計程序

第一講電氣控制系統的設計

生(sheng)(sheng)產機(ji)(ji)械電氣(qi)(qi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)的設(she)(she)計(ji)(ji)，包含(han)兩(liang)個基本(ben)(ben)內(nei)容：一(yi)個是(shi)原理(li)設(she)(she)計(ji)(ji)，即(ji)要(yao)(yao)滿(man)足(zu)生(sheng)(sheng)產機(ji)(ji)械和工藝(yi)的各種控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)要(yao)(yao)求，另一(yi)個是(shi)工藝(yi)設(she)(she)計(ji)(ji)，即(ji)要(yao)(yao)滿(man)足(zu)電氣(qi)(qi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)裝置本(ben)(ben)身(shen)的制(zhi)(zhi)造、使(shi)用(yong)和維修(xiu)的需(xu)要(yao)(yao)。原理(li)設(she)(she)計(ji)(ji)決定著(zhu)生(sheng)(sheng)產機(ji)(ji)械設(she)(she)備的合理(li)性與先進(jin)性，工藝(yi)設(she)(she)計(ji)(ji)決定電氣(qi)(qi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)是(shi)否具有生(sheng)(sheng)產可行性、經濟性、美觀、使(shi)用(yong)維修(xiu)方(fang)便(bian)等特點，所以電氣(qi)(qi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)設(she)(she)計(ji)(ji)要(yao)(yao)全面(mian)考慮兩(liang)方(fang)面(mian)的內(nei)容。在(zai)熟練(lian)掌(zhang)握典型環節控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)電路、具有對(dui)一(yi)般電氣(qi)(qi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)電路分析能力之后，設(she)(she)計(ji)(ji)者應能舉一(yi)反三，對(dui)受控(kong)(kong)生(sheng)(sheng)產機(ji)(ji)械進(jin)行電氣(qi)(qi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)的設(she)(she)計(ji)(ji)并提供一(yi)套完整(zheng)的技(ji)術資料(liao)。

第一節電氣控制系統設計的一般原則、基本內容和設計程序

生產機械種類繁多，其電(dian)氣控(kong)制方案各異(yi)，但電(dian)氣控(kong)制系統的(de)(de)設計原則和(he)設計方法基本相同(tong)。設計工(gong)作的(de)(de)首要問題(ti)是樹立(li)正確的(de)(de)設計思想和(he)工(gong)程(cheng)實(shi)踐的(de)(de)觀點，它(ta)是高質量完成(cheng)設計任(ren)務的(de)(de)基本保證。

一、電氣控制系統設計的一般原則

1．最大限(xian)度地滿(man)足(zu)生(sheng)產(chan)機(ji)械(xie)和生(sheng)產(chan)工藝對(dui)電(dian)氣控(kong)制系(xi)統的(de)(de)要求。電(dian)氣控(kong)制系(xi)統設(she)計的(de)(de)依據主(zhu)要來源于生(sheng)產(chan)機(ji)械(xie)和生(sheng)產(chan)工藝的(de)(de)要求。

2．設計(ji)方案(an)要(yao)合理(li)。在(zai)滿足(zu)控制要(yao)求(qiu)(qiu)的前提下(xia)，設計(ji)方案(an)應力(li)求(qiu)(qiu)簡單、經濟(ji)、便于操作和維修，不(bu)要(yao)盲目追求(qiu)(qiu)高指標和自動化。

3．機械(xie)設計與電氣(qi)設計應相互(hu)配合。許多生產(chan)機械(xie)采用機電結(jie)(jie)合控制(zhi)的方式來(lai)實現(xian)控制(zhi)要(yao)(yao)求(qiu)，因此(ci)要(yao)(yao)從工藝要(yao)(yao)求(qiu)、制(zhi)造成本(ben)、結(jie)(jie)構復雜性、使(shi)用維(wei)護方便等方面協(xie)調處理好機械(xie)和電氣(qi)的關系。

4．確(que)保控(kong)制系統安全(quan)可靠地工作(zuo)。

二、電氣控制系統設計的基本任務、內容

電氣(qi)控制(zhi)系統設計的(de)基本(ben)任(ren)務是根據控制(zhi)要(yao)求設計、編制(zhi)出設備制(zhi)造和使用維(wei)修過程中所必須的(de)圖(tu)(tu)紙(zhi)、資(zi)料(liao)等。圖(tu)(tu)紙(zhi)包括電氣(qi)原(yuan)理圖(tu)(tu)、電氣(qi)系統的(de)組件劃分(fen)圖(tu)(tu)、元(yuan)器(qi)件布置(zhi)圖(tu)(tu)、安裝(zhuang)接線圖(tu)(tu)、電氣(qi)箱圖(tu)(tu)、控制(zhi)面板圖(tu)(tu)、電器(qi)元(yuan)件安裝(zhuang)底板圖(tu)(tu)和非標準件加工圖(tu)(tu)等，另外還要(yao)編制(zhi)外購件目(mu)錄、單(dan)臺材料(liao)消耗清單(dan)、設備說明書等文字資(zi)料(liao)。

電氣控(kong)制(zhi)系統設計(ji)的內容主要(yao)包(bao)含原理設計(ji)與工(gong)藝設計(ji)兩個部(bu)分(fen)，以電力拖動(dong)控(kong)制(zhi)設備(bei)為例，設計(ji)內容主要(yao)有：

1、原理設計內容

電氣控(kong)制系統(tong)原理設計的(de)主要內容包括：

（l）擬(ni)訂(ding)電氣設計任務書(shu)。

（2）確定電力拖(tuo)動方案，選(xuan)擇電動機。

（3）設計電氣控(kong)制(zhi)原理圖(tu)，計算主要技(ji)術參數。

（4）選擇電器元件，制訂元器件明(ming)細表(biao)。

（5）編寫設計(ji)說明(ming)書。

電(dian)氣原(yuan)理圖是(shi)整個設(she)計的中心環節，它為工藝設(she)計和(he)制訂其他技術資料提供依據。

2、工藝設計內容

進(jin)行工(gong)藝(yi)設計(ji)主(zhu)要是為(wei)了便于(yu)組織電氣控制系統的(de)(de)制造，從而實現原理設計(ji)提(ti)(ti)出的(de)(de)各項技術指標，并(bing)為(wei)設備的(de)(de)調試、維護與使用(yong)提(ti)(ti)供相(xiang)關的(de)(de)圖紙資料。工(gong)藝(yi)設計(ji)的(de)(de)主(zhu)要內容(rong)有(you)：

（l）設計電氣總布置圖、總安裝圖與總接(jie)線圖。

（2）設計組件布置圖、安裝圖和接線圖。

（3）設計電(dian)氣箱、操作臺及非標準元件(jian)。

（4）列出元件(jian)清單。

（5）編(bian)寫使(shi)用(yong)維護說明(ming)書。

三、電氣控制系統設計的一般步驟

1、擬訂設計任務書

設(she)(she)(she)計(ji)(ji)任務書是(shi)整個電氣控制系統(tong)的設(she)(she)(she)計(ji)(ji)依據，又是(shi)設(she)(she)(she)備竣工驗收的依據。設(she)(she)(she)計(ji)(ji)任務的擬(ni)定一般由技術(shu)領導部門(men)、設(she)(she)(she)備使(shi)用部門(men)和任務設(she)(she)(she)計(ji)(ji)部門(men)等幾方面共同完成(cheng)的。

電氣(qi)控制系統的設(she)計任(ren)務書中(zhong)，主要包括(kuo)以下內容：

（1）設備名稱(cheng)、用途(tu)、基本(ben)結(jie)構、動作要求(qiu)及工藝過程介紹。

（2）電(dian)力拖動的方式及(ji)控(kong)制要求(qiu)等。

（3）聯鎖、保護要求(qiu)。

（4）自動(dong)化程度、穩定性及抗干(gan)擾(rao)要求。

（5）操作臺、照(zhao)明、信號指(zhi)示、報警方(fang)式等要(yao)求(qiu)。

（6）設備驗(yan)收(shou)標準。

（7）其它要求(qiu)。

2、確定電力拖動方案

電(dian)力(li)拖動(dong)方案選擇(ze)是(shi)電(dian)氣(qi)控制系統設計的(de)主要(yao)內(nei)容之一(yi)，也是(shi)以后各(ge)部分設計內(nei)容的(de)基礎和先(xian)決條件。

所謂電(dian)(dian)力拖動方(fang)案是指根據零(ling)件加工(gong)精度、加工(gong)效率(lv)要求、生產機械的結構、運(yun)動部件的數量(liang)、運(yun)動要求、負載性質、調速要求以及(ji)投資額等條件去確(que)定電(dian)(dian)動機的類型、數量(liang)、傳動方(fang)式(shi)以及(ji)擬訂電(dian)(dian)動機起動、運(yun)行、調速、轉向、制(zhi)動等控(kong)制(zhi)要求。

電力拖動方案的確定要從以下幾個方面考慮：

（1）拖動方式的選擇

電(dian)力拖(tuo)動(dong)(dong)方式分(fen)獨立拖(tuo)動(dong)(dong)和集中拖(tuo)動(dong)(dong)。電(dian)氣(qi)傳(chuan)動(dong)(dong)的趨勢是多電(dian)動(dong)(dong)機(ji)拖(tuo)動(dong)(dong)，這不(bu)僅能縮短機(ji)械(xie)傳(chuan)動(dong)(dong)鏈，提高傳(chuan)動(dong)(dong)效(xiao)率，而且能簡(jian)化總體結構，便于實現自動(dong)(dong)化。具體選擇時(shi)，可(ke)根據工藝(yi)與結構決(jue)定電(dian)動(dong)(dong)機(ji)的數量。

（2）調速方案的選擇

大型(xing)(xing)、重型(xing)(xing)設(she)備(bei)的(de)主運(yun)動(dong)和進給(gei)運(yun)動(dong)，應盡可能采用(yong)無(wu)級調速，有利于簡(jian)化機械(xie)結構(gou)、降(jiang)低成本；精(jing)密(mi)機械(xie)設(she)備(bei)為(wei)保證加(jia)工精(jing)度也(ye)應采用(yong)無(wu)級調速；對于一般中(zhong)小型(xing)(xing)設(she)備(bei)，在沒有特(te)殊(shu)要(yao)求時，可選用(yong)經濟(ji)、簡(jian)單(dan)、可靠的(de)三(san)相(xiang)籠(long)型(xing)(xing)異步電(dian)動(dong)機。

（3）電動機調速性質要與負載特性適應

對于恒功率(lv)負載(zai)和恒轉(zhuan)矩負載(zai)，在選擇(ze)電(dian)動機(ji)調速(su)方案時，要使(shi)電(dian)動機(ji)的調速(su)特(te)性與(yu)生產機(ji)械的負載(zai)特(te)性相(xiang)適應，這樣可以使(shi)電(dian)動機(ji)得(de)到充分合(he)理(li)的應用。

3、拖動電動機的選擇

電(dian)(dian)動機的(de)選(xuan)擇主要(yao)有電(dian)(dian)動機的(de)類(lei)型、結構型式、容量、額定(ding)電(dian)(dian)壓與額定(ding)轉(zhuan)速。

電動機(ji)選擇的基本原則(ze)是(shi)：

（1）根(gen)據生產機(ji)械調速(su)的要(yao)求選擇電動機(ji)的種類(lei)。

（2）工作過程中電(dian)動機容量要(yao)得(de)到充分(fen)利用。

（3）根據工作環境(jing)選擇電動機的(de)結構型式(shi)。

應該(gai)強調，在滿足設計要求情(qing)況(kuang)下(xia)優先(xian)考慮采(cai)用結構(gou)簡單，價格便宜，使用維(wei)護方便的三相交流(liu)異(yi)步電動機。

正確選(xuan)(xuan)擇電(dian)(dian)動機(ji)(ji)容量是(shi)電(dian)(dian)動機(ji)(ji)選(xuan)(xuan)擇中的關鍵問題。電(dian)(dian)動機(ji)(ji)容量計算有兩(liang)種(zhong)方法(fa)，一種(zhong)是(shi)分析(xi)計算法(fa)，另一種(zhong)是(shi)統(tong)計類比法(fa)。分析(xi)計算法(fa)是(shi)按(an)照(zhao)(zhao)機(ji)(ji)械功率估計電(dian)(dian)動機(ji)(ji)的工(gong)作情(qing)況，預選(xuan)(xuan)一臺電(dian)(dian)動機(ji)(ji)，然后按(an)照(zhao)(zhao)電(dian)(dian)動機(ji)(ji)實(shi)際(ji)負載(zai)情(qing)況做出(chu)負載(zai)圖，根據負載(zai)圖校驗溫升情(qing)況，確定預選(xuan)(xuan)電(dian)(dian)動機(ji)(ji)是(shi)否合(he)適，不(bu)合(he)適時再(zai)重新選(xuan)(xuan)擇，直(zhi)到電(dian)(dian)動機(ji)(ji)合(he)適為止。

電動機容量的分(fen)析計算在有(you)關論(lun)著中有(you)詳(xiang)細介紹，這(zhe)里不再重復。

在(zai)比較簡(jian)單(dan)、無特殊(shu)要求、生產(chan)數量(liang)又不(bu)多的(de)電力拖動系統中(zhong)，電動機容(rong)量(liang)的(de)選(xuan)擇往往采(cai)用統計類比法(fa)，或(huo)者根據(ju)經驗采(cai)用工程估算(suan)的(de)方法(fa)來選(xuan)用，通(tong)常選(xuan)擇較大的(de)容(rong)量(liang)，預留一(yi)定的(de)裕量(liang)。

4、選擇控制方式

控制方式要實現拖動方案的控制要求。隨著現代電氣技術的迅速發展，生產機械電力拖動的控制方式從傳統的繼電接觸器控制向PLC控制、CNC控(kong)(kong)制、計算(suan)機網絡控(kong)(kong)制等(deng)方(fang)面發展，控(kong)(kong)制方(fang)式越來(lai)越多。控(kong)(kong)制方(fang)式的(de)選擇應在經(jing)濟(ji)、安全的(de)前提下(xia)，最大(da)限度地滿足(zu)工(gong)藝(yi)的(de)要(yao)求。

5、設(she)計(ji)電氣控制(zhi)原理(li)圖，并合理(li)選用元(yuan)器件，編制(zhi)元(yuan)器件明細(xi)表。

6、設(she)計電(dian)氣設(she)備的各種施(shi)工圖紙。

7、編寫設計說(shuo)明書(shu)和使用說(shuo)明書(shu);

電氣十大品牌>>

電氣名牌網店>>