电气原理图的设计方法及设计实例

发布日期：2018-02-05 来源：电气网 浏览次数：605

电气原理涉及主要方法：分析设计法、逻辑设计法

（一）分析设计法
根据生产工艺要求去选择适当的基本控制环节（单元电路）或经过考验的成熟电路按各部分的连锁条件组合起来并加以补充和修改，综合成满足控制要求的完整线路。当找不到现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计，将主令信号经过适当的组合与变换，在一定条件下得到执行元件所需要的工作信号。设计过程中，要随时增减元器件和改变出点的组合方式，以满足拖动系统的工作条件和控制要求，经过反复修改得到的理想的控制线路。
特点：无固定的设计程序，设计方法简单，容易为初学者所掌握，对于具有一定工作经验的电气人员来说，也能较快完成设计任务。
缺点：设计方案不一定是最佳方案，当经验不足或者考虑不周时会影响线路工作的可靠性。
横梁升降控制要求是：
1、采用短时工作的电动控制
2、横梁上升控制动作过程：
按上升按钮——横梁放松（夹紧电动机反转）——压下放松位置开关——停止放松——横梁自动上升（升/降电动机正转）——到位放开上升按钮——横梁停止上升——横梁自动夹紧（夹紧电动机正转）——已放松位置开关松开，达到一定夹紧紧度已夹紧位置开关压下——上升过程结束。
3、横梁下降控制动作过程：
安下降按钮——横梁放松——压下已放松位置开关——停止放松，横梁自动下降——到位放开下降按钮——横梁停止下降并自动短时回升（升/降电动机短时正转）——横梁自动夹紧——已放松位置开关松开，并夹紧至一定紧度已夹紧位置开关压下——下降过程结束。
下降与上升控制的区别在于到位后多了一个自动的短时回升动作，其目的在于消除移动螺母上端面与丝杠的间隙，以防止加工过程中因横梁倾斜造成的误差，而上升过程中移动螺母上端面与丝杠间不存在间隙。

4、横梁升降动作应设置上、下极限位置保护。

设计过程

1、根据拖动要求设计主电路

由于升降电动机M1与夹紧放松电动机M2都要求正反转，所以采用KM2、KM2及KM3、KM4接触器主触头变换相序控制。
考虑到横梁夹紧是有一定的紧度要求，故在M2正转即KM3动作时，其中一相串过电流继电器KI检测电流信号，当M2处于堵转状态，电流增长至动作值是，过电流继电器KI动作，使夹紧动作结束，以保证每次夹紧紧度相同。由于M1、M2均为短时工作，因而不设置过载保护。据此便可是基础主电路。
2、设计控制电路草图
如果暂时不考虑横梁下降控制的短时回升，则上升与下降的控制过程完全相同，当发出上升或下降指令时，首先是夹紧放松电动机M2反转（KM4吸合），由于平时横梁总是处于紧张状态，行程开关SQ1（检测已放松信号）不受压，SQ2处于受压状态（检测已夹紧信号），将SQ1常开触点串在横梁升降控制回路中，常闭触点串与发出上升或下降指令时（SQ2常开触点串在立车工作台转动控制回路中，用于联锁控制），因此在发出上升或下降指令时（按SB1或SB2），必然是先放松（SQ2立即复位，夹紧解除），当放松动作完成 SQ1受压，KM4释放，KM1或KM2自动吸合实现横梁自动上升或下降。上升或下降到位，放开SB1或SB2停止上升，由于此时SQ1受压,SQ2不受压，所以KM3自动吸合，夹紧动作自动发出知道SQ2压下，再通过KI常闭触点与KM3的常开触点串联的自保回路继续夹紧至过电流继电器动作，控制过程自动结束。
3、完善设计草图
前面的设计草图功能不完善，主要是为考虑下降的短时回升。下降到位的短时自动回升，是满足一定条件的结果，此条件与上升指令是“或”的逻辑关系，因此它应与SB1并联，应该是下降动作结束即用KM2常闭触点与一个短时延时断开的时间继电器KT触点的串联组成，回升时间有时间继电器控制。可以完善设计草图。
4、检查并改进设计草图
以上的设计草图在孔子功能上已经达到上述控制要求，但仔细检查会发现KM2的副触点使用已经超出接触器拥有的数量，同时考虑到一般情况下不采用二常开二常闭的复式按钮，因此可采用中间继电器KA来完善设计。为工作台驱动电动机正反转连锁触点，以保证机床进入加工状态，不允许横梁移动。反之横梁放松时就不允许工作台移动，是通过行程开关SQ2的常开触点串联在控制回路中实现。另一方面在完善控制电路设计过程中，进一步考虑横梁上下极限位置保护面而采用SQ3、SQ4的常闭触头串联在上升与下降控制线路中。
5、总体校核
控制线路设计完毕，最后需要进行中体校核，检查是否存在不合理、遗漏或进一步简化的可能。检查内容包括：孔子线路是否满足拖动要求，触头使用是否超出允许范围，必要的连锁与保护，电路工作的可靠性，照明显示及其他辅助控制要求以及进一步简化的可能性。
优点：能获得理想、经济的方案，所用元件数量少，各元件能充分发挥作用，当给定条件变化，能指出电路相应变化的内在规律，在设计复杂控制线路时，更显方便。逻辑法不仅能用语线路设计，也可以用于线路简化和读图分析。逻辑代数读图法的优点是各个控制元件关系能一目了然，不会读错和遗漏。
逻辑电路有两种基本类型，组合逻辑电路和时序逻辑电路。对应设计方法也各不相同。
组合逻辑电路：使执行元件的输出状态，只与同一时刻控制元件的状态相关。输入、输出呈单方向关系，即输出量对输入量无影响。其设计方法比较简单，可以作为经验设计法的辅助和补充，用于简单控制电路设计，或对某些局部电路进行简化，进一步节省并合理使用电器元件与触点。

设计要求：某电动机只有在继电器KA1、KA2、KA3中任何一个或两个动作时才能运转而在其他条件下都不运转，试设计其控制线路。
设计步骤：
时序逻辑电路
特点：输出状态不仅与同一时刻的输出状态有关，而且还与输出量的原有状态及其组合顺序有关，即输出量通过反馈作用，对输出状态产生影响。这种逻辑电路设计要设置中间记忆元件（如中间继电器等），记忆输入信号的变化，以达到各程度两两区分的目的。其设计过程比较复杂。
基本步骤如下：
1、根据拖动要求，先设计主电路，明确各电动机及执行元件的控制要求，并选择产生控制信号（包括主令信号与检测信号）的主令元件（如按钮、控制开关、主令控制器等）和检测元件（如行程开关、压力继电器、速度继电器、过电流继电器等）
2、根据工艺要求作出工作循环图，并列出主令元件、检测元件以及执行元件的状态表，写出各状态的特征码。
3、为区分所有状态（重复特征码）而增设必要的中间记忆元件（中间继电器）
4、根据已区分的各种状态码的特征码，写出各执行元件（输出）与中间继电器、主令元件及检测元件（逻辑变量）间的逻辑关系。
5、化简逻辑式，据此会出相应的控制线路。
6、检查并完善设计线路。

由于这种方法设计难度较大，整个设计过程较为复杂，还要涉及一些新概念，因此。在一般常规设计中，很少单独采用。

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