典型电气控制系统分析

第三章典型电气控制系统分析 基本方法：

1、设备功能和操作要求、运动要求

2、主回路（了解有哪些拖动电机，以及电机的起、制动要求） 3、控制回路（分析各功能实现方法，各种电路环节） 4、各种保护环节 5、电气元件清单

§1卧式车床的控制线路（C650型）P63~67

主电机的正、反转控制及制动控制。根据书中大图分析 §2铣床的电气控制线路（X62W型）P67~74 §3组合机床的电气控制线路P75~80

组合机床是一种专用加工机床，多工位加工，可同时进行多种切削方式，效率高，自动化程度高。

结构：积木式，由通用部件（动力滑台、动力头、工作台）和加工专用部件组合而成。

采用电液组合控制系统，电气控制，液压驱动（力矩大，运动平稳，调速方便）一、液压滑台控制电路

控制电路

二、组合机床控制系统线路分析（双面钻孔组合机床） 1、控制要求：

2、主回路分析

系统有4只电机，由于选用的电机为较小功率,采用直接起动方式。电机没有正、反转要求。采用自动空气开关作短路、过载保护。

3、交流控制回路分析

①首先起动液压电机（KM1得电），保证液压系统提供一定的压

力后，才允许其它电

路工作。SB2为起动按钮，SB1为总停按钮，后续电路由KM1辅助接点引出。

②设备分为半自动和调整两种工作状态。以KA1触点接通、断开来表示。

③半自动工作状态：工件定位夹紧后，夹紧压力继电器发讯，左右动力头可向前进

行加工。

④左右动力头控制线路完全相同：

左头：KA4得电，滑台快进，同时主轴电机（KM2）起动；进给过程中压上工进开关SQ3，KA5得电，滑台工进；压上终点开关SQ4，KA6得电，滑台快退，退回原位停，同时主轴电机停。

右头：KA7得电，滑台快进，同时主轴电机（KM3）起动；进给过程中压上工进开关SQ6，KA8得电，滑台工进；压上终点开关SQ7，KA9得电，滑台快退，退回原位停，同时主轴电机停。

动力头选择开关SA3、SA4可实现单头半自动循环。

⑤左右动力头加工完成（KA6、KA9），退回原位，加工完成信号KA10得电，夹具

自动松开，定位拔销，工件加工完成。

⑥冷却电机控制回路：压上任一工进开关起动，左右头都加工完成，开始快退时停

止。

⑦调整状态：按SB3 KM2（KM3）得电，左主轴（右主轴）起动；SB4 KA4

（KA7）得电，左（右）滑台向前；SB5 KA6（KA9）得电，左（右）滑台向后；SB6 定位夹紧；SB7 KA10得电，夹具松开拔销。

4、直流控制回路分析（电磁阀线圈电压为直流24V，电源由整流变压器提供）：

定位夹紧：按SB6，YV9得电，工件定位；压上定位开关SQ2，YV1得电，夹具夹紧；（SP发讯）。

左滑台：KA4接通，YV3、YV5得电，左滑台快进压上工进开关，KA5接通，YV5失电，左滑台工进压上终点开关，KA6接通，YV4得电，

滑台快退退回原位停。

右滑台：KA7接通，YV6、YV8得电，右滑台快进压上工进开关，KA8接通，YV8失电，右滑台工进压上终点开关，KA9接通，YV7得电，

滑台快退退回原位停。

松开拔销：左、右头加工完成，KA10接通，YV2得电，夹具自动松开；压上SQ9，YV10得电，定位拔销，可以卸下工件。

按相应按钮，可以控制所有电磁阀的得电和失电。 5、电气元件清单

在清单中，应表明所用电气元件的名称、文字符号、规格型号、数量等等。

第四章继电器—接触器控制系统设计 补充内容：电气控制系统图纸绘制原则

一、电气原理图——说明控制线路的工作原理，用图形符号、文字符号、项目代

号表示电路功能和电气元件连接关系的图。

1、电气控制线路原理图按国家标准规定的图形符号、文字符号和回路标号绘

制。

2、原理图中各元件有关动作部件为“原始状态”，触点符号一般画成：左开右

闭，下开上闭。

3、主回路、控制回路和信号回路应分开绘制。

主回路：电源线绘制成水平线，电机控制线路垂直于电源线。（用粗实线）

控制回路：垂直地画在两条电源线之间，耗能元件（线圈、信号灯……）应

直接连接在地线上，控制触点连接在电源火线与耗能元件之间。 （用细实线）

4、原理图上应尽可能减少线号，避免线路交叉。电路应按动作顺序和信号流向，

自上而下、自左往右的原则排列线路、元件，同一元件的各触点、线圈的文

字符号应相同。

5、为便于检索线路，将原理图分成若干个图区，图区的编号在图的下部，为标

明每个区电路的功能，在图的顶部设一用途栏，文字表示其功能。 6、原理图中应标出以下参数：

①各个电源电路的电压、极性、频率、相数 ②某些元件的特性

③不常用电器的操作方式和功能 ④标明主要回路中导线规格

7、线路中的交接点，需要测试和拆接外部引出线的端子，应该用“空心圆o”

表示；电路的连接点用“实心圆·”表示。 8、机械操作电器的表示方法：

①对非电气控制和人工操作的电路，必须在电气图上用相应的图形符号表

示其操作方法和工作状态。

②同一操作件动作的所有触点应用机械连杆符号表示其动作关系。 ③各个触点的运动方向和状态，必须与操作件的动作方向和状态一致。

9、电气控制线路中的全部电机、电气元件的型号、文字符号、数量、额定技术

数据均应填写在元件明细表内。

二、电气接线图——表示电机及各电气设备的相对安装位置，相互间实际接线情况

与接线要求的图。

1、按控制系统的复杂程度，可将接线图分为总体接线图、部件接线图、组件或

插件接线图等。

2、各元件图形符号、文字符号、线号均应与电气原理图一致。 3、应清楚表示出各电器的相对位置和它们之间的电气连接。（同一电器的各部

分应画在一起，用虚线框起来）

4、不在同一部位的各电器之间的连接导线，必须通过接线端子进行。

5、成束的电线可用一根实线表示，标明导线的线号和去向。 6、电气接线图应标明导线的种类和标称截面、数量、颜色、线号，以及所套管

子的型号规格。

三、电气柜内元件布置图——反映电柜内电气元件的型号及技术参数、安装要求、

接线要求的图 举例说明

国家标准：电气制图GB6988.1—86~GB6988.7—86 电气图用图形符号GB4728.1—85~GB4728.13—85 电气图用文字符号GB7159 —87 电气技术项目代号GB5094 —85 电气系统说明用简图GB7356 —87 §1 电气设计基本内容（P81~83） 1、确定电气设计的技术条件和任务书

2、选择电力拖动和控制方案（电机工作方式；控制方式） 3、选择电动机

4、设计电气原理图（主回路；控制回路……） 5、设计机电设备的电气装配图和电气接线图 6、设计电气柜、操纵台等非标部件和专用安装零件

7、选用电气元件，编制电气元件清单 8、编写设计计算说明书和使用说明书 一、电气设计的技术条件

设备功能；运动部件数量；工艺流程；工作方式；使用环境和特殊要求。

二、电力拖动形式的选择

电动机传动方式；调速性能；起制动要求；负载特性。 三、系统控制方案的确定

1、控制方式：继电器——接触器；顺序控制器；数控系统；微机控制。

2、控制系统的工作方式：手动；自动；单头半自动等

3、自动工作循环简图，转换条件，工作节拍，（电磁铁接通表） 4、联锁条件；保护要求 §2 电动机的选择

一、电动机容量（分析计算法；统计计算法） 1、负载功率 2、容许温升 3、过载能力 二、电动机转速

对于相同功率电机，转速越高，电机的尺寸越小，质量越高，成本越低。

1、不需调速的高、中速机械，选用相应转速电机。

2、不需调速的低速机械，选用稍高转速电机，通过减速机构传动。 3、需要调速的机械，电机最高转速与机械最高转速相适应。 三、电动机类型

1、电压级别、电流类型（与电源相匹配） 2、转速特性 3、工作原理 四、电动机结构形式 1、安装形式：立式、卧式

2、环境条件：防护式、封闭式、防爆型、防腐型 §3 电气控制线路的设计 一、设计原则

1、最大限度满足机电设备的控制要求，按照工艺流程可靠工作。 2、控制线路力求简单、经济。 3、保证机械设备和控制线路安全可靠。 4、便于操作和维护。 二、设计方法 1、经验设计法

利用各种基本控制环节，借鉴典型控制线路，组合成一个整体来满足生产工艺要求。

主回路控制电路、信号线路设置联锁和保护环节线路简化和修改元件布置图、接线图设计。

每一状态步设计时，明确接通条件、断开条件。所设计线路可行，但不一定最简、最佳。

举例：电机控制工作台前进后退原位停，并能急退。 2、 逻辑设计法

继——接系统中，电气元件都可用“通”、“断”两态来表示，控制线路的规律符合逻辑运算规律（“与”、“或”），因而可用逻辑代数加以分析、化简，然后按照简化的逻辑表达式画出相应线路图。

例；某电机在继电器KA1、KA2、KA3中任一个或任两个继电器动作时才能运转。

三、设计规律：

1、 常开触点串联——几个条件同时具备，才能使电器线圈得电。“与”

2、 常开触点并联——几个条件中，任一条件具备，就可使电器线圈得电。“或”

3、 常闭触点串联——几个条件中，任一条件具备，就可使电器线圈失电。

4、 常闭触点并联——几个条件同时具备，电器线圈才失电。 5、 正确选择电气线路和环节，尽量选用经过实际考验的完善的线路和环节（避免因

某个电气元件损坏而引起故障）。

221312313212313123222131231312313123222132331233232133123311212()()()()((1KM K K K K K K K K K KM K K K K K K K K K KM KM KM K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K

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四、线路设计的一般问题

1、尽量避免许多电器依次动作后才能接通另一电器的现象。 2、线路中，触点、线圈的位置合理安排， 控制回路中不允许出现线圈的串联。

3、线路中应尽量减少元件数、元件触点数、导线数

4、尽量减少线路工作时的通电电器数量

（下图中，KM1，KT1在起动完毕即完成任务，可断电）

5、线路中避免出现竟争现象

右上图中，若KM2常开触点闭合时间t>KM2常闭触点断开时间t1+KT1常开触点断开时间t2，则发生竟争现象。

6、避免产生寄生回路

①FR一旦脱开，出现寄生回路，使得KM3（或KM4）线圈上电压下降，不能

可靠释放。

②按SB4，实现点动向前，出现寄生回路，使得主轴电机旋转。 7、电气联锁和机械联锁共用 8、应具有完善的保护环节：

过载；短路；过电流；欠压等。还应设置相应的故障指示灯。 举例：

一、设计液压回转工作台控制线路

二、设计一个电动机拖动工作台进给的控制线路，行程开关SQ1、SQ2分别装在工作

台的原位和终点。

1．压下SB2，使电机M1正转，工作台前进，到达终点停一下后再返回,电机M1反

转，到原点停下；

2．压下SB3，使工作台在前进中能 立即返回原点停下；

3．用SQ3、SQ4作两端限位保护。

三、设计深孔钻三次进给的控制电路。控制要求如下：

按SB1 滑台第一次进给SQ2 滑台快退SQ1 滑台第二次进给SQ3 滑台快退SQ1 滑台第三次进给SQ4 滑台快退SQ1 原位停。（YA得电进给，失电后退）

作业