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1、电气控制线路经验设计法,电气控制线路设计方法,经验设计法逻辑设计法,经验设计法,概念：就是指根据生产工艺要求直接设计出控制线路。通常做法：根据生产机械的工艺要求，适当选用现有的典型环节，进行有机结合，综合实现所需控制线路；根据工艺要求自行设计，适当增删电气元件，以满足给定的工作条件。,经验设计法的基本步骤,主电路设计主要考虑电动机的启动、点动、正反转、制动及调速等控制要求；还应考虑短路、过载、欠压等保护环节及联锁、照明和信号等环节。辅助电路设计主要考虑如何满足电动机的各种运转功能及生产工艺要求。反复审核电路是否满足设计原则如条件允许，应进行必要的模拟实验，并逐步完善电气控制线路设计。,经验设计
2、法的基本步骤,辅助电路设计步骤基本原则：根据生产工艺要求进行电气控制线路设计。具体步骤：首先，设计出各个独立环节的控制线路然后，根据各个控制环节之间的相互制约关系，完善并丰富联锁控制电路等辅助电路设计。最后，应根据线路简单、经济和安全、可靠原则修改线路。,经验设计法特点,易于掌握，使用广泛；要求设计者具有一定的实际经验；易造成考虑不周，影响电路的可靠性的问题，需要进行必要的模拟试验；不易得到最佳的设计方案；设计需要反复修改设计草图，设计速度较慢。,龙门刨工作原理,龙门刨是具有门式框架和卧式长床身的刨床。用途：龙门刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作台上装夹多个零件同时加工。工作过程：龙门刨床的
3、工作台带着工件通过门式框架作直线往复运动。横梁上一般装有两个垂直刀架，刀架滑座可在垂直面内回转一个角度，并可沿横梁作横向进给运动；刨刀可在刀架上作垂直或斜向进给运动；横梁可在两立柱上作上下调整。一般在两个立柱上还安装可沿立柱上下移动的侧刀架,以扩大加工范围。工作台回程时能机动抬刀，以免划伤工件表面。机床工作台的驱动可用发电机电动机组或用可控硅直流调速方式,调速范围较大,在低速时也能获得较大的驱动力。有的龙门刨床还附有铣头和磨头，变型为龙门刨铣床和龙门刨铣磨床，工作台既可作快速的主运动，也可作慢速的进给运动，主要用于重型工件在一次安装中进行刨削、铣削和磨削平面等加工。,龙门刨床横梁夹紧放松示意图
4、,经验设计法举例,设计龙门刨床横梁升降控制线路工艺要求：刀架装在横梁上，要求横梁能沿立柱做上升、下降的调整移动；在加工过程中，横梁必须紧紧夹在立柱上，不能松动。夹紧过程通过夹紧机构实现夹紧和放松。动作配合上，横梁夹紧与横梁移动之间必须有一定的操作顺序按向上或向下移动按钮后，首先使夹紧机构自动放松横梁放松后，自动转换成向上或向下移动移动到所需要的位置后，松开按钮，横梁自动夹紧夹紧后夹紧电动机自动停止运动横梁在上升与下降时，应有上下行程限位保护正反向运动之间，以及横梁夹紧与移动之间要有必要的联锁。,在了解清楚生产工艺要求之后进行设计：1设计主电路分析：根据横梁能升降移动和能夹紧放松的工艺要求，需要
5、用两台电动机来驱动，且电动机能实现正反向运转。结论：主电路是控制两台电机正反转。需要4个接触器KMl、KM2和KM3、KM4，分别控制升降电机M1和夹紧放松电动机M2的正反转。2设计基本控制电路分析：由于横梁的升降和夹紧放松均为调整运动。结论：升降和夹紧放松控制采用点动控制。采用两个点动按钮分别控制升降和夹紧放松运动。但是仅靠两个点动按钮控制4个接触器线圈是不够的，需要增加两个中间继电器KAl和KA2。,根据工艺要求可以设计出如图4-11(b)所示的草图。,图4-11(a)横梁控制的主电路图(b)横梁控制的辅助电路草图,上述线路存在问题：按上升点动按钮SBl后，接触器KMl和KM4同时得电吸合
6、，横梁的上升与放松同时进行，按下降点动按钮SB2，也出现类似情况。不满足“夹紧机构先放松，横梁后移动”的工艺要求。放松接触器线圈KM4一直通电，使夹紧机构持续放松，没有设置检测元件检查横梁放松的程度。松开按钮SBl，横梁不再上升，横梁夹紧线圈得电吸合，横梁持续夹紧，不能自动停止。线路存在问题不满足：夹紧机构先放松，横梁后移动无放松程度检测元件无夹紧程度检测元件解决办法选择合适的控制参量，并确定合理的控制原则,选择控制参量，确定控制原则（1）反映横梁放松程度的参量。可以采用行程开关SQl检测放松程度。设计方案：当横梁放松到一定程度时，其压块压动SQ1，使常闭触点SQl断开，表示已经放松，接触器K
7、M4线圈失电；同时常开触点SQl闭合，使上升或下降接触器KMl和KM2通电，横梁向上或向下移动。（2）反映横梁夹紧程度的参量可以有时间参量、行程参量和反映夹紧力的电流量。分析：若用时间参量，不易调整准确；若用行程参量，当夹紧机构磨损后，测量也不准确。设计方案：反映夹紧力的电流参量是适宜的，夹紧力大，电流也大，故可以借助过电流继电器来检测夹紧程度。夹紧电机M2的主电路中串联过电流继电器KI，将其动作电流整定在2IN。KI的常闭触点串接在KM3控制支路中。当夹紧横梁时，M2的电流逐渐增大，当电流超过KI整定值时，KI的常闭触点断开，KM3线圈失电，M2自动停止夹紧的工作。,龙门刨床横梁夹紧放松机构
8、草图,上升,下降,放松,夹紧,上升,下降,放松,夹紧,图4-12 完整的控制线路图*,联锁保护环节说明限位保护：行程开关SQ2和SQ3分别实现横梁上升、下降行程的限位保护。短路保护：熔断器FUl和FU2作短路保护。行程开关SQ1：不仅反映了放松信号，而且还起到了横梁升降和横梁夹紧之间的联锁作用。中间继电器KAl、KA2的常闭触点：用于实现横梁升降电动机和夹紧电动机正反向运动的联锁保护。,线路的完善和校核 控制线路设计完毕后，往往还有不合理的地方，或者还有需要进一步简化之处，应认真仔细地校核。对图4-12所示线路审核是对照生产机械工艺要求，反复分析所设计线路是否能逐条实现，是否会出现误动作，是否
9、保证了设备和人身安全，是否还要进一步简化以减少触点或节省连线等。下面分四个阶段对横梁升降移动和夹紧放松进行分析：（1）按下横梁上升点动按钮SBl中间继电器KA1线圈得电KM4线圈得电夹紧电动机M2工作将横梁放松。,图4-12 完整的控制线路图*,线路的完善和校核,横梁升降移动和夹紧放松进行分四个分析阶段：（2）当横梁放松到一定程度时，夹紧装置将SQl压下 SQl常闭触点断开KM4线圈失电 M2停止工作；而SQ1常开触点闭合KM线圈得电升降电动机M1起动横梁在放松状态下向上移动。（3）当横梁移动到所需位置时，松开SBlKA1线圈失电 KA1常开触点复原KMl线圈失电使M1停止工作；由于横梁处于放
10、松状态，SQl的常开触点一直是闭合的KA1常闭触点复原KM3线圈得电使M2反转从而进入夹紧阶段。,图4-12 完整的控制线路图*,线路的完善和校核,横梁升降移动和夹紧放松进行分四个分析阶段：（4）当M2刚起动时IQ较大，KI动作,常闭触点虽断开了但SQl的常开触点闭合KM3线圈仍然得电横梁继续夹紧当IQ较小时KI常闭触点复位在夹紧过程中SQl复位，为下次放松作准备。当夹紧到一定程度时KI的常闭触点断开KM3线圈失电M2停止夹紧结束。,当夹紧到一定程度时KI的常闭触点断开KM3线圈失电M2停止夹紧结束。横梁下降的操作过程与横梁上升操作过程类同。,图4-12 完整的控制线路图*,以上分析初看无问题，但仔细分析第二阶段即横梁上升或下降阶段，其条件是横梁放松到位。如果按下SB1后SB2的时间很短，横梁放松还未到位就已松开按下的按钮，致使横梁既不能放松又不能进行夹紧，容易出现事故。改进的方法是将KM4的辅助触点并联在KM1、KM2两端，使横梁一旦放松，就必然继续工作至放松到位，然后可靠地进入夹紧阶段。,图4-12 修正后的完善的控制线路图,
