电气控制线路设计及实例分析
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电气控制线路的设计分析
电气控制线路的设计分析电气控制系统以一项复杂的系统，也被称为电气设备二次控制回路。
在设计的过程中，不同的电器设备的控制回路差别很大，而且各种回路的控制方式也存在很大的差别。
由于控制线路的复杂性，所以要想保证设备的正常安全运转，许多许多配套的设备，多种电力设备形成一个完整的组合，这样称为控制回路或二次回路。
本文立足自己的工作实际，对电气控制线路的组成以及设计进行分析，并且明确一些设计的要点。
标签：电气；控制线路；设计原理；工艺设计1 主要功能与组成一般来讲，高压设备以及大电流的设备具有体积大的特点，而且都采用专门的操作系统来进行控制。
特别是出现一些故障的时候，需要进行开关的自动控制，以此来切断开关，防止发生危险。
所以自动控制设备对高压以及大电流的电力设备十分重要。
电气设备与线路在运行过程中会发生故障，一般来讲主要是超过电力设备以及线路自身的负荷，这样就会导致危险出现，所以建立一套对此进行控制的自动化系统十分重要，以此来实现对此的调整和保护。
电是一种看不见的东西，要想明确一套设备或者线路是否带电，需要设置一种明确的视听信号，来反映是否带电，时刻监视设备的带电情况，这样才能实现有效的电气监视。
电气监视系统一般采用定性监视的方法，直观地反映电气设备的带电情况。
，但是对一些具体的参数诸如电压、电流、频率和功率的大小等并不能实现定量的测量，所以还需要完善一些定量测量的设备。
电力设备在运行的过程中，还需要一套完善的制动系统，以此来实现对电机的控制，这样可以实现操作的便捷以及安全，诸如设计一些切能耗制动、电源反接制动，倒拉反接制动和再生发电制动等。
最后是故障检测和预警系统。
大型电力设备在运行的过程中，由于承受着十分巨大的冲击，所以有可能出现故障。
所以电力设备本身要设计一些电力监控设备，以此来进行故障的预警和检测，这样才能保障设备的安全运转。
2 系统设计要点2.1 电气控制系统设计的一般原则（1）首先，要最大限度的符合电力设备正常运转的要求，同时符合现有的生产工艺和生产机械，不能违背现有的技术条件。
电气控制线路设计及实例分析
螺纹加工要求是靠两组摩擦片离合器完成 ➢ 主轴制动采用液压制动器 ➢ 冷却泵由电动机M2拖动 ➢ 刀架快速移动由单独的快速电动机M3拖动 ➢ 进给运动的纵向左右运动;横向前后运动;以及快速移动;都集中由一个
手柄操纵 电动机型号： • 主电动机M1：Y160M4;1l kW;380V;23 0A;1460 r/min； • 冷却泵电动机M2：JCB22;0 15kW;380V;0 43A;2790 r/min； • 快速移动电动机M3：Y90S4;1 1kW;380V;2 8 A;1400 r/min
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析 ➢ 尽可能减少电器数量;采用标准件和相同型号的电器:如图所示
简化电路
当控制的支路数较多; 而触点数目不够时;可 采用中间继电器增加 控制支路的数量
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去掉不必要的 KM1;简化电路; 提高电路可靠性
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
工进
工退 快退
当SQ1↓，SQ2↑，但KM4-，即工退 未开始时，不能快退；工退时，SQ2 未↑，不能快退，工退结束SQ2↑， 才能使KM2+，开始快退；当SQ2↑， KM2+，切断KM4-，停止工退。
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析 3 组合与优化：增加连锁与保护环节;急停按钮等
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
➢ 接触器KM1 KM2及KM3 接触器KM1;根据主电动机M1的额定电流IN=23 0A;控制回路电源
127V;需主触点三对;动合辅助触点两对;动断辅助触点一对;根据上述 情况;选用CT040型接触器;电磁线圈电压为127V
手柄操纵 电动机型号： • 主电动机M1：Y160M4;1l kW;380V;23 0A;1460 r/min； • 冷却泵电动机M2：JCB22;0 15kW;380V;0 43A;2790 r/min； • 快速移动电动机M3：Y90S4;1 1kW;380V;2 8 A;1400 r/min
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析 ➢ 尽可能减少电器数量;采用标准件和相同型号的电器:如图所示
简化电路
当控制的支路数较多; 而触点数目不够时;可 采用中间继电器增加 控制支路的数量
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去掉不必要的 KM1;简化电路; 提高电路可靠性
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
工进
工退 快退
当SQ1↓，SQ2↑，但KM4-，即工退 未开始时，不能快退；工退时，SQ2 未↑，不能快退，工退结束SQ2↑， 才能使KM2+，开始快退；当SQ2↑， KM2+，切断KM4-，停止工退。
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析 3 组合与优化：增加连锁与保护环节;急停按钮等
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➢ 接触器KM1 KM2及KM3 接触器KM1;根据主电动机M1的额定电流IN=23 0A;控制回路电源
127V;需主触点三对;动合辅助触点两对;动断辅助触点一对;根据上述 情况;选用CT040型接触器;电磁线圈电压为127V
电气控制线路设计实例
电气控制线路设计实例下面通过一个实例介绍电气掌握线路的一般设计方法。
拟设计某机床主电动机掌握线路。
要求：1)可正反转；2)双向点动掌握13)双向反接制4)有短路和过载爱护。
1．电路设计(1)主电路设计点动时要频繁起动，定子回路应串入限流电阻，反接制动时为削减制动电流，定子回路也应串入限流电阻。
而在正常正反转运转时，应旁路限流电阻。
故主电路应具有正反转选择和是否串入限流电阻选择功能、如图1所示，正常正反转运转时，KM主触点应闭合；点动或制动时，KM主触点应断开。
图1 车床电气原理图(2)掌握电路设计图2 点动掌握线路图3 正反向及制动掌握线路1)点动掌握点动时定子回路应串入限流电阻，按下按钮SB4，接触器KM1得电吸台。
它的主触点闭合，KM 4不得电，电动机的定子绕组经限流电阻R和电源接通．电动机在较低速度下正向起动。
松开按钮SB4，KMl断电，电动机停止转动。
在点动过程中．继电器KM线圈不通电，KMl线圈不会自锁。
反方向时类同。
见图2。
2)主轴电动机的反接制动掌握反接制动时定子回路也应串人限流电阻。
速度继电器与被控电动机是同轴联结的，当电动机正转时．速度继电器正转动合触点KSl闭合；电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2闭合。
当电动机正向旋转时，接触器KMl和KM都处于得电动作状态，速度继电器正转动合触点KS1闭合，这样就为电动机正转时的反接制动做好了预备。
当要停车制动时，按下制动按钮SBI，各接触器都失电；松开按钮SB1，经正转动合触点KSl接通反转接触器KM2。
当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时，速度继电器KSl动合触点断开，切断了接触器KM2线圈的通电回路，电动机停止。
电动机反转时的制动与正转时的制动相像，见图3。
3)主电动机的正反转掌握电路主电动机正转由正向起动按钮SB2掌握，按下按钮SB2时，接触器KM首先得电动作，它的主触点闭合将限流电阻短接。
接触器KM的帮助触点闭合使接触器KM1得电吸合，电动机在满电压下正向起动。
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和断电（终止）条件，从而得出每个线圈的控制电路后经过组合和优化得出 整个控制电路。
2、线圈的分析顺序应尽量与控制过程的动作顺序一致。 以此例学习条件分析法的应用： 1、分析动作过程：
原位→起动按钮↓→快进（KM1+）→SQ2↓→工进（KM3+）→ SQ3↓→工 退（KM4+）→SQ2↑→快退（KM2+）→原位SQ1↓→停止
➢ 多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一 个电器的控制电路。
➢ 可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要 有电气联锁，而且 还有机械联锁。
➢ 要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过 电压、失电压等保 护 环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必 须的指示信号。
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3
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
控制电路设计时应注意的问题 ：
➢ 尽量减少连接导线 。设计控制电路时，应考虑电 器元件的实际位
置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不 合理的。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电 器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线 到操作台上，所以一般都将起动按钮和停止按钮直 接连接，就可以减少一次引出线，如图b所示。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
➢ 正确连接电器的线圈 。 a)电压线圈通常不能串联使用，如图a所示。由于它 们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电压分配 不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压 之和，也不允许。因为电器动作总有先后，当有一 个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大,该线圈上的 电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将 使电路烧毁。
2、线圈的分析顺序应尽量与控制过程的动作顺序一致。 以此例学习条件分析法的应用： 1、分析动作过程：
原位→起动按钮↓→快进（KM1+）→SQ2↓→工进（KM3+）→ SQ3↓→工 退（KM4+）→SQ2↑→快退（KM2+）→原位SQ1↓→停止
➢ 多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一 个电器的控制电路。
➢ 可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要 有电气联锁，而且 还有机械联锁。
➢ 要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过 电压、失电压等保 护 环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必 须的指示信号。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
控制电路设计时应注意的问题 ：
➢ 尽量减少连接导线 。设计控制电路时，应考虑电 器元件的实际位
置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不 合理的。
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按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电 器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线 到操作台上，所以一般都将起动按钮和停止按钮直 接连接，就可以减少一次引出线，如图b所示。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
➢ 正确连接电器的线圈 。 a)电压线圈通常不能串联使用，如图a所示。由于它 们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电压分配 不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压 之和，也不允许。因为电器动作总有先后，当有一 个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大,该线圈上的 电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将 使电路烧毁。
第三章 电气控制线路的分析及设计
KA
图3-5 C650卧式车床正反向与反接制动控制线路
3．电路特点 1）采用三台电动机拖动，尤其是车床溜板箱 的快速移动单由一台电动机拖动。 2）主轴电动机不但有正、反向运转，还有单 向低速点动的调整控制，正、反向停车时 均具有反接制动控制。 3）设有检测主轴电动机工作电流的环节。 4）具有完善的保护与联锁。
第二节 电气控制系统设计一般内容
1 电气控制设计的原则、内容和程序 2 电力拖动方案的确定和电动机的选择 3 电气原理图设计的步骤与方法
4 常用控制电器的选择
5 电气控制工艺设计
电气控制设计包括：
1、电气原理图设计
为满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制设计。
2、电气工艺设计 为电气控制装置本身的制造、使用、运行及维修的 需要而进行的生产工艺设计。
M2
M3 SBl-SB4
冷却泵电动机
快速电动机 主电动机起停按钮
KM2
KM3 SB7
接触器 作冷却泵电动机起动、停止用
接触器 快速电动机起动、停止用 快速电动机点动按钮
SB5-SB6
HLl HL2
冷却泵电动机起停按钮
主电动机起停指示灯 电源接通指示灯
TC
ST SA
控制与照明变压器
行程开关作进给限位保护用 照明控制开关
二、电气控制设计的基本任务和内容
电气控制系统设计的基本内容是根据控制要求，设计 和编制出电气设备制造和使用维修中必备的图样和资料 等。 包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。
（一）电气原理图设计内容
1）拟定电气设计任务书 2）选择电气拖动方案和控制方式 3）确定电动机类型、型号、容量、转速 4）设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系， 拟订各部分技术指标与要求 5）设计并绘制电气控制原理图，计算主要技术参数 6）选择电气元件，制定元件目录清单 7）编写设计说明书
机床电气控制线路的分析及设计
– 2、電氣設備及電氣元件選用
– 各種電器的作用、功能、操作及安裝
– 3、機械設備電氣設備與電氣元件間的聯接關係
– 與機械液（氣）壓發生直接聯繫的電器安裝及作用
– 4、分部分分析電氣線路圖
二、分析機床（機械設備）電氣控制系統的步驟
– 1、設備運動分析——拖動與控制要求。
• 包括：機械傳動、液（氣）壓傳動、電機驅動
– 在某些控制線路中，設有一些與主電路、控制電路關係不密切， 相對獨立的某些特殊環節，如產品計數裝置、自動檢測裝置、自 動調溫裝置等。
（3）輔助電路分析
–輔助電路包括： –執行元件的工作狀態顯示，電源顯示，參數測定，照明
和故障報警等。
–
這部分電路具有相對獨立性，起輔助作用但不影響主要功能。
–輔助電路中很多部分受控制電路中的元件來控制。
– 2、電氣原理圖分析
• （1）主電路分析 主電路的作用是保證整機拖動要求的實現。 從主電路的構成分析電動機及執行電器的類型、 工作方式、起動、轉向、調速、制動等控制要 求與保護要求等內容。 –因此：線路設計、線路分析都先從主電路入 手。
（2）控制電路分析 – 主電路各控制要求由控制電路來實現：運用“化整為零”“順藤 摸瓜”的原則，將控制電路按功能劃分為若干局部控制線路，從 電源和主令信號開始，經邏輯判斷，寫出控制流程，以簡便明瞭 的方式表達出電路的自動工作過程。 – 對安全性、可靠性要求高的生產機械，在控制線路中還設置一系 列電氣保護和必要的電氣聯鎖。
– M2：冷卻泵電動機 KM1控制 – M3：快速移動電動機 KM2控制
2．控制電路 – （1）主電動機點動調整 (圖3-4)、
E：SB4 — SB6↓ — KM4 — KM3+ — M1+ 串R點動
电气控制电路实例分析
电气控制及PLC
第三章 电气控制电路实例分析
SA1机械联锁，KM1、KM2互锁。 操纵手柄开关SA1搬回零位：SA1-2， SA1-3断开，接触器KM1或KM2线圈 断电，M1电动机自由停车。 反接制动：有经验的操作工人在停车 时，将手柄瞬时扳向相反转向的位置， M1电动机反接制动，主轴接近停止时， 手柄迅速搬回零位。 零压、失压保护：M1运行时，若电 源电压降低或消失，KA释放断开， KM3释放断开，KM1或KM2断电释放。 电网电压恢复后，SA1不在零位， KM3不会得电，KM1或KM2也不会得 电。手柄回到零位，SA1-2，SA1-3断 开，KM1或KM2也不会得电自起动。 照明电源：TC二次侧36V。 SA2：照明灯开关。 电源指示灯HL：TC二次侧6.3V。
第三章 电气控制电路实例分析
电气控制及PLC 主轴箱夹紧
SA2 扳向右侧时，触 点 (57-59) 接 通 ， 触 点 (57-63)断开。主轴箱要 夹紧时，按下按钮 SB6 ， 仍首先为YA1通电，经 1~3s 后 ， KM5 线 圈 通 电， M3反转，压力油 经分配阀进入主轴箱液 压缸，推动活塞使主轴 箱夹紧。同时活塞杆使 SQ4 受 压 ， 动 合 触 点 (607-613)闭合，指示灯 HL3亮，触点(607-609) 断开，指示灯HL2灭， 指示主轴箱与立柱夹紧。
电气控制及PLC 刀架的快速移动和冷却泵控制：
第三章 电气控制电路实例分析
刀架的快速移动是由转动刀架手柄压 动限位开关 SQ 来实现的。当手柄压动 SQ后，接触器 KM2 得电吸合， M3 电动 机转动带动刀架快速移动。M2为冷却泵 电动机，它的起动与停止是通过按钮 SB3和SB5控制的。 此外，监视主回路负载的电流表是通 过电流互感器接入的。为防止电动机起 动电流对电流表的冲击，电路中采用一 个时间继电器KT。当起动时，KT线圈 通电，而KT的延时断开的动断触点尚未 动作，电流互感器二次电流只流经该触 点构成闭合回路，电流表没有电流流过。 起动后，KT延时断开的动断触点打开， 此时电流流经电流表，反映出负载电流 的大小。
电气控制线路设计和实例分析报告
同理，FR2可选用JRl0-10型热继电器，选用1号元件，电流整定范围 是0.40～0.64A，整定在0.43A。 熔断器FU1、FU2、FU3 FU1是对M2、M3两台电动机进行保护的熔断器。熔体电流为
2.677 0.43
IR
2.5
A 7.6A
可选用RLl-15型熔断器，配用10 A的熔体。
多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另 一个电器的控制电路。
可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅 要有电气联锁，而且 还有机械联锁。
要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、 过电压、失电压等保 护 环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等 必须的指示信号。
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
4.1 电气控制电路设计方法 4.2 电气控制电路设计实例分析
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
4.1 电气控制电路设计方法
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
（满足螺纹加工要求）是靠两组摩擦片离合器完成。
主轴制动采用液压制动器。 冷却泵由电动机M2拖动。 刀架快速移动由单独的快速电动机M3拖动。 进给运动的纵向（左右）运动，横向（前后）运动，以及快速移动，
都集中由一个手柄操纵。
电动机型号：
• 主电动机M1：Y160M-4，1l kW，380V，23.0A，1460 r/min； • 冷却泵电动机M2：JCB-22，0.15kW，380V，0.43A，2790 r/min； • 快速移动电动机M3：Y90S-4，1.1kW，380V，2.8 A，1400 r/min。
2.677 0.43
IR
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A 7.6A
可选用RLl-15型熔断器，配用10 A的熔体。
多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另 一个电器的控制电路。
可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅 要有电气联锁，而且 还有机械联锁。
要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、 过电压、失电压等保 护 环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等 必须的指示信号。
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4.1 电气控制电路设计方法 4.2 电气控制电路设计实例分析
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4.1 电气控制电路设计方法
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（满足螺纹加工要求）是靠两组摩擦片离合器完成。
主轴制动采用液压制动器。 冷却泵由电动机M2拖动。 刀架快速移动由单独的快速电动机M3拖动。 进给运动的纵向（左右）运动，横向（前后）运动，以及快速移动，
都集中由一个手柄操纵。
电动机型号：
• 主电动机M1：Y160M-4，1l kW，380V，23.0A，1460 r/min； • 冷却泵电动机M2：JCB-22，0.15kW，380V，0.43A，2790 r/min； • 快速移动电动机M3：Y90S-4，1.1kW，380V，2.8 A，1400 r/min。
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控制电路设计时应注意的问题 ：
尽量减少连接导线 。设计控制电路时，应考虑 电器元件的实际位 置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不 合理的。
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快进KM1 工进KM3
快退KM2
SQ1
工退KM4 SQ3Fra bibliotekSQ2
原 位
转 换
终 点
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
快进 2、分析接触器线圈的起始和终止条件： 1）KM1：起始条件—起动按钮SB2 ↓ 终止条件—SQ2↓ 2）KM3：起始条件—SQ2↓ 终止条件—SQ3↓ 3）KM4：起始条件—SQ3↓ 终止条件—SQ2↑ 4）KM2：起始条件—SQ2↑ 终止条件—SQ1↓ KM2会在电路开始通电时就通电，这种情况应 增加起始条件：当KM4+时松开SQ2，即 （（KM4+）+（SQ2↑））；因而KM4终止条 件调整为KM2+。 快退 工退 工进
当SQ1↓，SQ2↑，但KM4-，即工退 未开始时，不能快退；工退时，SQ2 未↑，不能快退，工退结束SQ2↑， 才能使KM2+，开始快退；当SQ2↑， KM2+，切断KM4-，停止工退。
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3、组合与优化：增加连锁与保护环节，急停按钮等
快进KM1
按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电 器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线 到操作台上，所以一般都将起动按钮和停止按钮直 接连接，就可以减少一次引出线，如图b所示。
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正确连接电器的线圈 。 a)电压线圈通常不能串联使用，如图a所示。由于它 们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电压分配 不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压 之和，也不允许。因为电器动作总有先后，当有一 个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大,该线圈上 的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时 将使电路烧毁。
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尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器:如图所示。
简化电路
当控制的支路数较多， 而触点数目不够时， 可采用中间继电器增 加控制支路的数量。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
控制电路电源 考虑安全可靠及 满足照明指示灯 的要求，采用变 压器供电，控制 电路127V，照明 36V，指示灯 6.3V。 绘制电气原理图 根据各局部电路 之间互相关系和 电气保护电路， 画成电气原理图， 如图所示。
原 位
转 换
终 点
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析 （二）主电路设计 此例中有M1、M2两台电机，分别有正反转控制，均为全 压起动、连续工作，无制动要求。因此设计主电路如下：
快进KM1
工进KM3
快退KM2
工退KM4
SQ1
SQ2
SQ3
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转 换
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
控制电路中应避免出现寄生电路:
寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路。如图所 示具有指示灯HL和热保护的正反向电路.
正常工作时，能 完成正反向起动、 停止和信号指示。
寄生电路
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当热继电器FR动作时，电 路就出现了寄生电路，如 图中虚线所示，使正向接 触器KM1不能有效释放， 起不了保护作用。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
电气控制电路设计 主回路设计 根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机M1、 M2及M3，如图所示。
• 三相电源由开关QS引入。 • 主电动机M1的过载保护由
热继电器FR1实现。 • 主电动机的短路保护可由 机床的前一级配电箱中的 熔断器充任。 • 冷却泵电动机M2的过载保 护由热继电器FR2实现。 • 快速移动电动机M3由于是 短时工作，不设过载保护。 • 电动机M2、 M3共同设短 路保护熔断器FU1。
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主电路和控制电路设计
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
控制电路设计 考虑到操作方便，主电动机M1可在床头操作板上 和刀架拖板上分别设起动和停止按钮 SB1、SB2、 SB3、SB4进行操纵。接触器KM1与控制按钮 组成带 自锁的起停控制电路。 冷却泵电动机M2由SB5、SB6进行起停操作，装在 机床头部。快速移动电动机M3工作时间短，为了操 作灵活由按钮SB7与接触器KM3组成点动控制电路。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
电磁线圈的串并联
b)电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。图b中 直流电磁铁YA与继电器KA并联，在接通电源时可正常工作， 但在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电 感大得多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产 生的自感电动势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成继 电器的误动作。解决方法可备用一个接触器的触点来控制。 如图c所示。
CW6163型卧式车床电气原理图
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
选择电气元件
电源引入开关QS QS主要作为电源隔离开关用，并不用它来直接起停电动机，可按电 动机额定电流来选。在这里应该根据三台电动机来选。在中小型机床常 用组合开关中，可选用HZl0-25/3型，额定电流为25A，三极组合开关。 热继电器FR1、FR2 主电动机M1额定电流23.0A，FR1可选用JR0-40型热继电器，热元件 电流为25A，电流整定范围为16~25A，工作时将额定电流调整为23.0A。 同理，FR2可选用JRl0-10型热继电器，选用1号元件，电流整定范围 是0.40～0.64A，整定在0.43A。 熔断器FU1、FU2、FU3 FU1是对M2、M3两台电动机进行保护的熔断器。熔体电流为
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
4.1 电气控制电路设计方法 4.2 电气控制电路设计实例分析
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
4.1 电气控制电路设计方法
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析 电气控制电路设计方法： 先设计主电路，再设计控制电路、信号电路及局部照 明电路等 控制电路设计要求： 满足生产机械的工艺要求，能按照工艺的顺序准确而可 靠地工作。 电路结构力求简单，尽量选用常用的且经过实际考验过 的电路。 操作、调整和检修方便。 具有各种必要的保护装置和联锁环节。 控制电路设计方法： 经验设计法：根据生产工艺的要求，按照电动机的控制 方法，采用典型环节电路直接进行设计。 逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计。
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信号指示与照明电路 可设电源指示灯HL2（绿色），在电源开关QS接 通后，立即发光显示，表示机床电气电路已处于供电状 态。设指示灯HL1（红色）显示主电动机是否运行。这 两个指示灯可由接触器KM1的动合和动断两对辅助触 点进行切换显示，如图右上方所示。 在操作板上设有交流电流表A，它串联在电动机主 回路中，用以指示机床的工作电流。这样可根据电动机 工作情况调整切削用量使电动机尽量满载运行，以提高 生产率，并能提高电动机功率因数。EL照明灯为36V安 全电压。
多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另 一个电器的控制电路。 可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅 要有电气联锁，而且 还有机械联锁。 要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、 过电压、失电压等保 护 环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等 必须的指示信号。
IR
2.67 7 0.43 A 7.6 A 2.5
可选用RLl-15型熔断器，配用10 A的熔体。 FU2、FU3选用RLl-15型熔断器，配用最小等级的熔断体2A。
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接触器KM1、KM2及KM3 接触器KM1，根据主电动机M1的额定电流IN=23.0A，控制回路电源 127V，需主触点三对，动合辅助触点两对，动断辅助触点一对，根据上述 情况，选用CT0-40型接触器，电磁线圈电压为127V。 由于M2、M3电动机额定电流很小，KM2、KM3可选用JZ7-44交流中 间继电器，线圈电压为127V，触点电流5A，可完全满足要求。对小容量 的电动机常用中间继电器充任接触器。 控制变压器TC 变压器最大负载时是KM1、KM2及KM3同时工作，可以计算出变压 器容量应大于68.4VA。考虑到照明灯等其他电路附加容量，可选用BK-100 型变压器或BK-150型变压器，电压等级：380V/127-36-6.3V，可满足辅助 回路的各种电压需要。 制定电气元件明细表 电气元件明细表要注明各元器件的型号、规格及数量等，见表。
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控制电路设计时应注意的问题 ：
尽量减少连接导线 。设计控制电路时，应考虑 电器元件的实际位 置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不 合理的。
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快进KM1 工进KM3
快退KM2
SQ1
工退KM4 SQ3Fra bibliotekSQ2
原 位
转 换
终 点
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快进 2、分析接触器线圈的起始和终止条件： 1）KM1：起始条件—起动按钮SB2 ↓ 终止条件—SQ2↓ 2）KM3：起始条件—SQ2↓ 终止条件—SQ3↓ 3）KM4：起始条件—SQ3↓ 终止条件—SQ2↑ 4）KM2：起始条件—SQ2↑ 终止条件—SQ1↓ KM2会在电路开始通电时就通电，这种情况应 增加起始条件：当KM4+时松开SQ2，即 （（KM4+）+（SQ2↑））；因而KM4终止条 件调整为KM2+。 快退 工退 工进
当SQ1↓，SQ2↑，但KM4-，即工退 未开始时，不能快退；工退时，SQ2 未↑，不能快退，工退结束SQ2↑， 才能使KM2+，开始快退；当SQ2↑， KM2+，切断KM4-，停止工退。
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3、组合与优化：增加连锁与保护环节，急停按钮等
快进KM1
按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电 器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线 到操作台上，所以一般都将起动按钮和停止按钮直 接连接，就可以减少一次引出线，如图b所示。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
正确连接电器的线圈 。 a)电压线圈通常不能串联使用，如图a所示。由于它 们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电压分配 不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压 之和，也不允许。因为电器动作总有先后，当有一 个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大,该线圈上 的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时 将使电路烧毁。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器:如图所示。
简化电路
当控制的支路数较多， 而触点数目不够时， 可采用中间继电器增 加控制支路的数量。
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去掉不必要的 KM1，简化电路， 提高电路可靠性
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控制电路电源 考虑安全可靠及 满足照明指示灯 的要求，采用变 压器供电，控制 电路127V，照明 36V，指示灯 6.3V。 绘制电气原理图 根据各局部电路 之间互相关系和 电气保护电路， 画成电气原理图， 如图所示。
原 位
转 换
终 点
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析 （二）主电路设计 此例中有M1、M2两台电机，分别有正反转控制，均为全 压起动、连续工作，无制动要求。因此设计主电路如下：
快进KM1
工进KM3
快退KM2
工退KM4
SQ1
SQ2
SQ3
原 位
转 换
终 点
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控制电路中应避免出现寄生电路:
寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路。如图所 示具有指示灯HL和热保护的正反向电路.
正常工作时，能 完成正反向起动、 停止和信号指示。
寄生电路
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当热继电器FR动作时，电 路就出现了寄生电路，如 图中虚线所示，使正向接 触器KM1不能有效释放， 起不了保护作用。
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电气控制电路设计 主回路设计 根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机M1、 M2及M3，如图所示。
• 三相电源由开关QS引入。 • 主电动机M1的过载保护由
热继电器FR1实现。 • 主电动机的短路保护可由 机床的前一级配电箱中的 熔断器充任。 • 冷却泵电动机M2的过载保 护由热继电器FR2实现。 • 快速移动电动机M3由于是 短时工作，不设过载保护。 • 电动机M2、 M3共同设短 路保护熔断器FU1。
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主电路和控制电路设计
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控制电路设计 考虑到操作方便，主电动机M1可在床头操作板上 和刀架拖板上分别设起动和停止按钮 SB1、SB2、 SB3、SB4进行操纵。接触器KM1与控制按钮 组成带 自锁的起停控制电路。 冷却泵电动机M2由SB5、SB6进行起停操作，装在 机床头部。快速移动电动机M3工作时间短，为了操 作灵活由按钮SB7与接触器KM3组成点动控制电路。
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电磁线圈的串并联
b)电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。图b中 直流电磁铁YA与继电器KA并联，在接通电源时可正常工作， 但在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电 感大得多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产 生的自感电动势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成继 电器的误动作。解决方法可备用一个接触器的触点来控制。 如图c所示。
CW6163型卧式车床电气原理图
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
选择电气元件
电源引入开关QS QS主要作为电源隔离开关用，并不用它来直接起停电动机，可按电 动机额定电流来选。在这里应该根据三台电动机来选。在中小型机床常 用组合开关中，可选用HZl0-25/3型，额定电流为25A，三极组合开关。 热继电器FR1、FR2 主电动机M1额定电流23.0A，FR1可选用JR0-40型热继电器，热元件 电流为25A，电流整定范围为16~25A，工作时将额定电流调整为23.0A。 同理，FR2可选用JRl0-10型热继电器，选用1号元件，电流整定范围 是0.40～0.64A，整定在0.43A。 熔断器FU1、FU2、FU3 FU1是对M2、M3两台电动机进行保护的熔断器。熔体电流为
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4.1 电气控制电路设计方法
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析 电气控制电路设计方法： 先设计主电路，再设计控制电路、信号电路及局部照 明电路等 控制电路设计要求： 满足生产机械的工艺要求，能按照工艺的顺序准确而可 靠地工作。 电路结构力求简单，尽量选用常用的且经过实际考验过 的电路。 操作、调整和检修方便。 具有各种必要的保护装置和联锁环节。 控制电路设计方法： 经验设计法：根据生产工艺的要求，按照电动机的控制 方法，采用典型环节电路直接进行设计。 逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计。
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信号指示与照明电路 可设电源指示灯HL2（绿色），在电源开关QS接 通后，立即发光显示，表示机床电气电路已处于供电状 态。设指示灯HL1（红色）显示主电动机是否运行。这 两个指示灯可由接触器KM1的动合和动断两对辅助触 点进行切换显示，如图右上方所示。 在操作板上设有交流电流表A，它串联在电动机主 回路中，用以指示机床的工作电流。这样可根据电动机 工作情况调整切削用量使电动机尽量满载运行，以提高 生产率，并能提高电动机功率因数。EL照明灯为36V安 全电压。
多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另 一个电器的控制电路。 可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅 要有电气联锁，而且 还有机械联锁。 要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、 过电压、失电压等保 护 环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等 必须的指示信号。
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2.67 7 0.43 A 7.6 A 2.5
可选用RLl-15型熔断器，配用10 A的熔体。 FU2、FU3选用RLl-15型熔断器，配用最小等级的熔断体2A。
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接触器KM1、KM2及KM3 接触器KM1，根据主电动机M1的额定电流IN=23.0A，控制回路电源 127V，需主触点三对，动合辅助触点两对，动断辅助触点一对，根据上述 情况，选用CT0-40型接触器，电磁线圈电压为127V。 由于M2、M3电动机额定电流很小，KM2、KM3可选用JZ7-44交流中 间继电器，线圈电压为127V，触点电流5A，可完全满足要求。对小容量 的电动机常用中间继电器充任接触器。 控制变压器TC 变压器最大负载时是KM1、KM2及KM3同时工作，可以计算出变压 器容量应大于68.4VA。考虑到照明灯等其他电路附加容量，可选用BK-100 型变压器或BK-150型变压器，电压等级：380V/127-36-6.3V，可满足辅助 回路的各种电压需要。 制定电气元件明细表 电气元件明细表要注明各元器件的型号、规格及数量等，见表。