電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則和設(shè)計(jì)程序

1、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則和設(shè)計(jì)程序第一講電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包含兩個(gè)基本內(nèi)容：一 個(gè)是原理設(shè)計(jì)，即要滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝的各種控制要求， 另一個(gè)是工藝設(shè)計(jì)，即要滿足電氣控制裝置本身的制造、使 用和維修的需要。原理設(shè)計(jì)決定著生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的合理性與 先進(jìn)性，工藝設(shè)計(jì)決定電氣控制系統(tǒng)是否具有生產(chǎn)可行性、 經(jīng)濟(jì)性、美觀、使用維修方便等特點(diǎn)，所以電氣控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì)要全面考慮兩方面的內(nèi)容。在熟練掌握典型環(huán)節(jié)控制電 路、具有對(duì)一般電氣控制電路分析能力之后，設(shè)計(jì)者應(yīng)能舉 一反三，對(duì)受控生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并提供一 套完整的技術(shù)資料。第一節(jié) 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則、基本內(nèi)

2、容和設(shè) 計(jì)程序生產(chǎn)機(jī)械種類繁多，其電氣控制方案各異，但電氣控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法基本相同。設(shè)計(jì)工作的首要問題 是樹立正確的設(shè)計(jì)思想和工程實(shí)踐的觀點(diǎn)，它是高質(zhì)量完成 設(shè)計(jì)任務(wù)的基本保證。、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則1最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制系 統(tǒng)的要求。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)主要來源于生產(chǎn)機(jī)械和 生產(chǎn)工藝的要求。2設(shè)計(jì)方案要合理。在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì) 方案應(yīng)力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、便于操作和維修，不要盲目追求高 指標(biāo)和自動(dòng)化。3機(jī)械設(shè)計(jì)與電氣設(shè)計(jì)應(yīng)相互配合。許多生產(chǎn)機(jī)械采 用機(jī)電結(jié)合控制的方式來實(shí)現(xiàn)控制要求，因此要從工藝要 求、制造成本、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、使用維護(hù)方便等方面協(xié)

3、調(diào)處理 好機(jī)械和電氣的關(guān)系。4確保控制系統(tǒng)安全可靠地工作。二、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)、內(nèi)容電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)、編 制出設(shè)備制造和使用維修過程中所必須的圖紙、資料等。圖 紙包括電氣原理圖、 電氣系統(tǒng)的組件劃分圖、 元器件布置圖、 安裝接線圖、電氣箱圖、控制面板圖、電器元件安裝底板圖 和非標(biāo)準(zhǔn)件加工圖等，另外還要編制外購件目錄、單臺(tái)材料 消耗清單、設(shè)備說明書等文字資料。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包含原理設(shè)計(jì)與工藝設(shè) 計(jì)兩個(gè)部分，以電力拖動(dòng)控制設(shè)備為例，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有：1、原理設(shè)計(jì)內(nèi)容電氣控制系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：（ l ）擬訂電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書。（2）確定電力拖動(dòng)方

4、案，選擇電動(dòng)機(jī)。（3）設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)。（ 4）選擇電器元件，制訂元器件明細(xì)表。（5）編寫設(shè)計(jì)說明書。電氣原理圖是整個(gè)設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)，它為工藝設(shè)計(jì)和制 訂其他技術(shù)資料提供依據(jù)。2、工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)主要是為了便于組織電氣控制系統(tǒng)的制 造，從而實(shí)現(xiàn)原理設(shè)計(jì)提出的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，并為設(shè)備的調(diào) 試、維護(hù)與使用提供相關(guān)的圖紙資料。工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 有：l ）設(shè)計(jì)電氣總布置圖、總安裝圖與總接線圖（2）設(shè)計(jì)組件布置圖、安裝圖和接線圖。（ 3）設(shè)計(jì)電氣箱、操作臺(tái)及非標(biāo)準(zhǔn)元件。（4）列出元件清單。（5）編寫使用維護(hù)說明書。三、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟1、擬訂設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)書是整

5、個(gè)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)，又是設(shè)備竣工驗(yàn)收的依據(jù)。設(shè)計(jì)任務(wù)的擬定一般由技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)部門、設(shè)備使用部門和任務(wù)設(shè)計(jì)部門等幾方面共同完成的。電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書中，主要包括以下內(nèi)容：（1）設(shè)備名稱、用途、基本結(jié)構(gòu)、動(dòng)作要求及工藝過程介紹。（2）電力拖動(dòng)的方式及控制要求等。（3）聯(lián)鎖、保護(hù)要求。（4）自動(dòng)化程度、穩(wěn)定性及抗干擾要求。5）操作臺(tái)、照明、信號(hào)指示、報(bào)警方式等要求。（6）設(shè)備驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。（7）其它要求。2、確定電力拖動(dòng)方案電力拖動(dòng)方案選擇是電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之 一，也是以后各部分設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)和先決條件。所謂電力拖動(dòng)方案是指根據(jù)零件加工精度、加工效率要 求、生產(chǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)部件的數(shù)

6、量、運(yùn)動(dòng)要求、負(fù)載性 質(zhì)、調(diào)速要求以及投資額等條件去確定電動(dòng)機(jī)的類型、 數(shù)量、 傳動(dòng)方式以及擬訂電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等 控制要求。電力拖動(dòng)方案的確定要從以下幾個(gè)方面考慮：（ 1）拖動(dòng)方式的選擇電力拖動(dòng)方式分獨(dú)立拖動(dòng)和集中拖動(dòng)。電氣傳動(dòng)的趨勢(shì) 是多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)， 這不僅能縮短機(jī)械傳動(dòng)鏈， 提高傳動(dòng)效率， 而且能簡(jiǎn)化總體結(jié)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。具體選擇時(shí)，可根 據(jù)工藝與結(jié)構(gòu)決定電動(dòng)機(jī)的數(shù)量。2）調(diào)速方案的選擇大型、重型設(shè)備的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，應(yīng)盡可能采用無 級(jí)調(diào)速，有利于簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)、降低成本；精密機(jī)械設(shè)備為 保證加工精度也應(yīng)采用無級(jí)調(diào)速；對(duì)于一般中小型設(shè)備，在 沒有特殊要求時(shí)，可選用經(jīng)

7、濟(jì)、簡(jiǎn)單、可靠的三相籠型異步 電動(dòng)機(jī)。（ 3）電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)要與負(fù)載特性適應(yīng)對(duì)于恒功率負(fù)載和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，在選擇電動(dòng)機(jī)調(diào)速方案 時(shí)，要使電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性相適應(yīng)， 這樣可以使電動(dòng)機(jī)得到充分合理的應(yīng)用。3、拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇主要有電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)型式、容量、 額定電壓與額定轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則是：（1）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械調(diào)速的要求選擇電動(dòng)機(jī)的種類。（2）工作過程中電動(dòng)機(jī)容量要得到充分利用。（3）根據(jù)工作環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，在滿足設(shè)計(jì)要求情況下優(yōu)先考慮采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，使用維護(hù)方便的三相交流異步電動(dòng)機(jī)。正確選擇電動(dòng)機(jī)容量是電動(dòng)機(jī)選擇中的關(guān)鍵問題。電

8、動(dòng) 機(jī)容量計(jì)算有兩種方法，一種是分析計(jì)算法，另一種是統(tǒng)計(jì) 類比法。分析計(jì)算法是按照機(jī)械功率估計(jì)電動(dòng)機(jī)的工作情 況，預(yù)選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，然后按照電動(dòng)機(jī)實(shí)際負(fù)載情況做出負(fù) 載圖，根據(jù)負(fù)載圖校驗(yàn)溫升情況， 確定預(yù)選電動(dòng)機(jī)是否合適， 不合適時(shí)再重新選擇，直到電動(dòng)機(jī)合適為止。電動(dòng)機(jī)容量的分析計(jì)算在有關(guān)論著中有詳細(xì)介紹，這里 不再重復(fù)。在比較簡(jiǎn)單、無特殊要求、生產(chǎn)數(shù)量又不多的電力拖動(dòng) 系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)容量的選擇往往采用統(tǒng)計(jì)類比法，或者根據(jù) 經(jīng)驗(yàn)采用工程估算的方法來選用，通常選擇較大的容量，預(yù) 留一定的裕量。4、選擇控制方式控制方式要實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)方案的控制要求。隨著現(xiàn)代電氣技 術(shù)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)機(jī)械電力拖動(dòng)的控制方式從傳統(tǒng)的繼電 接觸器控制向PLC