電氣原理圖的設計方法及設計實例

發布日期：2018-02-05 來源：電氣網 瀏覽次數：700

電氣原理涉及主要方法：分析設計法、邏輯設計法

（一）分析設計法
根據生產工藝要求去選擇適當的基本控制環節（單元電路）或經過考驗的成熟電路按各部分的連鎖條件組合起來并加以補充和修改，綜合成滿足控制要求的完整線路。當找不到現成的典型環節時，可根據控制要求邊分析邊設計，將主令信號經過適當的組合與變換，在一定條件下得到執行元件所需要的工作信號。設計過程中，要隨時增減元器件和改變出點的組合方式，以滿足拖動系統的工作條件和控制要求，經過反復修改得到的理想的控制線路。
特點：無固定的設計程序，設計方法簡單，容易為初學者所掌握，對于具有一定工作經驗的電氣人員來說，也能較快完成設計任務。
缺點：設計方案不一定是最佳方案，當經驗不足或者考慮不周時會影響線路工作的可靠性。
橫梁升降控制要求是：
1、采用短時工作的電動控制
2、橫梁上升控制動作過程：
按上升按鈕——橫梁放松（夾緊電動機反轉）——壓下放松位置開關——停止放松——橫梁自動上升（升/降電動機正轉）——到位放開上升按鈕——橫梁停止上升——橫梁自動夾緊（夾緊電動機正轉）——已放松位置開關松開，達到一定夾緊緊度已夾緊位置開關壓下——上升過程結束。
3、橫梁下降控制動作過程：
安下降按鈕——橫梁放松——壓下已放松位置開關——停止放松，橫梁自動下降——到位放開下降按鈕——橫梁停止下降并自動短時回升（升/降電動機短時正轉）——橫梁自動夾緊——已放松位置開關松開，并夾緊至一定緊度已夾緊位置開關壓下——下降過程結束。
下降與上升控制的區別在于到位后多了一個自動的短時回升動作，其目的在于消除移動螺母上端面與絲杠的間隙，以防止加工過程中因橫梁傾斜造成的誤差，而上升過程中移動螺母上端面與絲杠間不存在間隙。

4、橫梁升降動作應設置上、下極限位置保護。

設計過程

1、根據拖動要求設計主電路

由于升降電動機M1與夾緊放松電動機M2都要求正反轉，所以采用KM2、KM2及KM3、KM4接觸器主觸頭變換相序控制。
考慮到橫梁夾緊是有一定的緊度要求，故在M2正轉即KM3動作時，其中一相串過電流繼電器KI檢測電流信號，當M2處于堵轉狀態，電流增長至動作值是，過電流繼電器KI動作，使夾緊動作結束，以保證每次夾緊緊度相同。由于M1、M2均為短時工作，因而不設置過載保護。據此便可是基礎主電路。
2、設計控制電路草圖
如果暫時不考慮橫梁下降控制的短時回升，則上升與下降的控制過程完全相同，當發出上升或下降指令時，首先是夾緊放松電動機M2反轉（KM4吸合），由于平時橫梁總是處于緊張狀態，行程開關SQ1（檢測已放松信號）不受壓，SQ2處于受壓狀態（檢測已夾緊信號），將SQ1常開觸點串在橫梁升降控制回路中，常閉觸點串與發出上升或下降指令時（SQ2常開觸點串在立車工作臺轉動控制回路中，用于聯鎖控制），因此在發出上升或下降指令時（按SB1或SB2），必然是先放松（SQ2立即復位，夾緊解除），當放松動作完成 SQ1受壓，KM4釋放，KM1或KM2自動吸合實現橫梁自動上升或下降。上升或下降到位，放開SB1或SB2停止上升，由于此時SQ1受壓,SQ2不受壓，所以KM3自動吸合，夾緊動作自動發出知道SQ2壓下，再通過KI常閉觸點與KM3的常開觸點串聯的自保回路繼續夾緊至過電流繼電器動作，控制過程自動結束。
3、完善設計草圖
前面的設計草圖功能不完善，主要是為考慮下降的短時回升。下降到位的短時自動回升，是滿足一定條件的結果，此條件與上升指令是“或”的邏輯關系，因此它應與SB1并聯，應該是下降動作結束即用KM2常閉觸點與一個短時延時斷開的時間繼電器KT觸點的串聯組成，回升時間有時間繼電器控制。可以完善設計草圖。
4、檢查并改進設計草圖
以上的設計草圖在孔子功能上已經達到上述控制要求，但仔細檢查會發現KM2的副觸點使用已經超出接觸器擁有的數量，同時考慮到一般情況下不采用二常開二常閉的復式按鈕，因此可采用中間繼電器KA來完善設計。為工作臺驅動電動機正反轉連鎖觸點，以保證機床進入加工狀態，不允許橫梁移動。反之橫梁放松時就不允許工作臺移動，是通過行程開關SQ2的常開觸點串聯在控制回路中實現。另一方面在完善控制電路設計過程中，進一步考慮橫梁上下極限位置保護面而采用SQ3、SQ4的常閉觸頭串聯在上升與下降控制線路中。
5、總體校核
控制線路設計完畢，最后需要進行中體校核，檢查是否存在不合理、遺漏或進一步簡化的可能。檢查內容包括：孔子線路是否滿足拖動要求，觸頭使用是否超出允許范圍，必要的連鎖與保護，電路工作的可靠性，照明顯示及其他輔助控制要求以及進一步簡化的可能性。
優點：能獲得理想、經濟的方案，所用元件數量少，各元件能充分發揮作用，當給定條件變化，能指出電路相應變化的內在規律，在設計復雜控制線路時，更顯方便。邏輯法不僅能用語線路設計，也可以用于線路簡化和讀圖分析。邏輯代數讀圖法的優點是各個控制元件關系能一目了然，不會讀錯和遺漏。
邏輯電路有兩種基本類型，組合邏輯電路和時序邏輯電路。對應設計方法也各不相同。
組合邏輯電路：使執行元件的輸出狀態，只與同一時刻控制元件的狀態相關。輸入、輸出呈單方向關系，即輸出量對輸入量無影響。其設計方法比較簡單，可以作為經驗設計法的輔助和補充，用于簡單控制電路設計，或對某些局部電路進行簡化，進一步節省并合理使用電器元件與觸點。

設計要求：某電動機只有在繼電器KA1、KA2、KA3中任何一個或兩個動作時才能運轉而在其他條件下都不運轉，試設計其控制線路。
設計步驟：
時序邏輯電路
特點：輸出狀態不僅與同一時刻的輸出狀態有關，而且還與輸出量的原有狀態及其組合順序有關，即輸出量通過反饋作用，對輸出狀態產生影響。這種邏輯電路設計要設置中間記憶元件（如中間繼電器等），記憶輸入信號的變化，以達到各程度兩兩區分的目的。其設計過程比較復雜。
基本步驟如下：
1、根據拖動要求，先設計主電路，明確各電動機及執行元件的控制要求，并選擇產生控制信號（包括主令信號與檢測信號）的主令元件（如按鈕、控制開關、主令控制器等）和檢測元件（如行程開關、壓力繼電器、速度繼電器、過電流繼電器等）
2、根據工藝要求作出工作循環圖，并列出主令元件、檢測元件以及執行元件的狀態表，寫出各狀態的特征碼。
3、為區分所有狀態（重復特征碼）而增設必要的中間記憶元件（中間繼電器）
4、根據已區分的各種狀態碼的特征碼，寫出各執行元件（輸出）與中間繼電器、主令元件及檢測元件（邏輯變量）間的邏輯關系。
5、化簡邏輯式，據此會出相應的控制線路。
6、檢查并完善設計線路。

由于這種方法設計難度較大，整個設計過程較為復雜，還要涉及一些新概念，因此。在一般常規設計中，很少單獨采用。

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