電氣原理涉及主要方法:分析設(shè)計(jì)法、邏輯設(shè)計(jì)法
根據(jù)生產(chǎn)工藝要求去選擇適當(dāng)?shù)幕究刂骗h(huán)節(jié)(單元電路)或經(jīng)過考驗(yàn)的成熟電路按各部分的連鎖條件組合起來并加以補(bǔ)充和修改,綜合成滿足控制要求的完整線路。當(dāng)找不到現(xiàn)成的典型環(huán)節(jié)時(shí),可根據(jù)控制要求邊分析邊設(shè)計(jì),將主令信號經(jīng)過適當(dāng)?shù)慕M合與變換,在一定條件下得到執(zhí)行元件所需要的工作信號。設(shè)計(jì)過程中,要隨時(shí)增減元器件和改變出點(diǎn)的組合方式,以滿足拖動(dòng)系統(tǒng)的工作條件和控制要求,經(jīng)過反復(fù)修改得到的理想的控制線路。
特點(diǎn):無固定的設(shè)計(jì)程序,設(shè)計(jì)方法簡單,容易為初學(xué)者所掌握,對于具有一定工作經(jīng)驗(yàn)的電氣人員來說,也能較快完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
缺點(diǎn):設(shè)計(jì)方案不一定是最佳方案,當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不足或者考慮不周時(shí)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(shí)工作的電動(dòng)控制
2、 橫梁上升控制動(dòng)作過程:
按上升按鈕——橫梁放松(夾緊電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn))——壓下放松位置開關(guān)——停止放松——橫梁自動(dòng)上升(升/降電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn))——到位放開上升按鈕——橫梁停止上升——橫梁自動(dòng)夾緊(夾緊電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn))——已放松位置開關(guān)松開,達(dá)到一定夾緊緊度已夾緊位置開關(guān)壓下——上升過程結(jié)束。
3、 橫梁下降控制動(dòng)作過程:
安下降按鈕——橫梁放松——壓下已放松位置開關(guān)——停止放松,橫梁自動(dòng)下降——到位放開下降按鈕——橫梁停止下降并自動(dòng)短時(shí)回升(升/降電動(dòng)機(jī)短時(shí)正轉(zhuǎn))——橫梁自動(dòng)夾緊——已放松位置開關(guān)松開,并夾緊至一定緊度已夾緊位置開關(guān)壓下——下降過程結(jié)束。
下降與上升控制的區(qū)別在于到位后多了一個(gè)自動(dòng)的短時(shí)回升動(dòng)作,其目的在于消除移動(dòng)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(dòng)螺母上端面與絲杠間不存在間隙。
4、 橫梁升降動(dòng)作應(yīng)設(shè)置上、下極限位置保護(hù)。
設(shè)計(jì)過程
1、 根據(jù)拖動(dòng)要求設(shè)計(jì)主電路
由于升降電動(dòng)機(jī)M1與夾緊放松電動(dòng)機(jī)M2都要求正反轉(zhuǎn),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(zhuǎn)即KM3動(dòng)作時(shí),其中一相串過電流繼電器KI檢測電流信號,當(dāng)M2處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài),電流增長至動(dòng)作值是,過電流繼電器KI動(dòng)作,使夾緊動(dòng)作結(jié)束,以保證每次夾緊緊度相同。由于M1、M2均為短時(shí)工作,因而不設(shè)置過載保護(hù)。據(jù)此便可是基礎(chǔ)主電路。
2、 設(shè)計(jì)控制電路草圖
如果暫時(shí)不考慮橫梁下降控制的短時(shí)回升,則上升與下降的控制過程完全相同,當(dāng)發(fā)出上升或下降指令時(shí),首先是夾緊放松電動(dòng)機(jī)M2反轉(zhuǎn)(KM4吸合),由于平時(shí)橫梁總是處于緊張狀態(tài),行程開關(guān)SQ1(檢測已放松信號)不受壓,SQ2處于受壓狀態(tài)(檢測已夾緊信號),將SQ1常開觸點(diǎn)串在橫梁升降控制回路中,常閉觸點(diǎn)串與發(fā)出上升或下降指令時(shí)(SQ2常開觸點(diǎn)串在立車工作臺轉(zhuǎn)動(dòng)控制回路中,用于聯(lián)鎖控制),因此在發(fā)出上升或下降指令時(shí)(按SB1或SB2),必然是先放松(SQ2立即復(fù)位,夾緊解除),當(dāng)放松動(dòng)作完成 SQ1受壓,KM4釋放,KM1或KM2自動(dòng)吸合實(shí)現(xiàn)橫梁自動(dòng)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(shí)SQ1受壓,SQ2不受壓,所以KM3自動(dòng)吸合,夾緊動(dòng)作自動(dòng)發(fā)出知道SQ2壓下,再通過KI常閉觸點(diǎn)與KM3的常開觸點(diǎn)串聯(lián)的自?;芈防^續(xù)夾緊至過電流繼電器動(dòng)作,控制過程自動(dòng)結(jié)束。
3、 完善設(shè)計(jì)草圖
前面的設(shè)計(jì)草圖功能不完善,主要是為考慮下降的短時(shí)回升。下降到位的短時(shí)自動(dòng)回升,是滿足一定條件的結(jié)果,此條件與上升指令是“或”的邏輯關(guān)系,因此它應(yīng)與SB1并聯(lián),應(yīng)該是下降動(dòng)作結(jié)束即用KM2常閉觸點(diǎn)與一個(gè)短時(shí)延時(shí)斷開的時(shí)間繼電器KT觸點(diǎn)的串聯(lián)組成,回升時(shí)間有時(shí)間繼電器控制??梢酝晟圃O(shè)計(jì)草圖。
4、 檢查并改進(jìn)設(shè)計(jì)草圖
以上的設(shè)計(jì)草圖在孔子功能上已經(jīng)達(dá)到上述控制要求,但仔細(xì)檢查會發(fā)現(xiàn)KM2的副觸點(diǎn)使用已經(jīng)超出接觸器擁有的數(shù)量,同時(shí)考慮到一般情況下不采用二常開二常閉的復(fù)式按鈕,因此可采用中間繼電器KA來完善設(shè)計(jì)。為工作臺驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)連鎖觸點(diǎn),以保證機(jī)床進(jìn)入加工狀態(tài),不允許橫梁移動(dòng)。反之橫梁放松時(shí)就不允許工作臺移動(dòng),是通過行程開關(guān)SQ2的常開觸點(diǎn)串聯(lián)在控制回路中實(shí)現(xiàn)。另一方面在完善控制電路設(shè)計(jì)過程中,進(jìn)一步考慮橫梁上下極限位置保護(hù)面而采用SQ3、SQ4的常閉觸頭串聯(lián)在上升與下降控制線路中。
5、 總體校核
控制線路設(shè)計(jì)完畢,最后需要進(jìn)行中體校核,檢查是否存在不合理、遺漏或進(jìn)一步簡化的可能。檢查內(nèi)容包括:孔子線路是否滿足拖動(dòng)要求,觸頭使用是否超出允許范圍,必要的連鎖與保護(hù),電路工作的可靠性,照明顯示及其他輔助控制要求以及進(jìn)一步簡化的可能性。
優(yōu)點(diǎn):能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案,所用元件數(shù)量少,各元件能充分發(fā)揮作用,當(dāng)給定條件變化,能指出電路相應(yīng)變化的內(nèi)在規(guī)律,在設(shè)計(jì)復(fù)雜控制線路時(shí),更顯方便。邏輯法不僅能用語線路設(shè)計(jì),也可以用于線路簡化和讀圖分析。邏輯代數(shù)讀圖法的優(yōu)點(diǎn)是各個(gè)控制元件關(guān)系能一目了然,不會讀錯(cuò)和遺漏。
邏輯電路有兩種基本類型,組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。對應(yīng)設(shè)計(jì)方法也各不相同。
組合邏輯電路:使執(zhí)行元件的輸出狀態(tài),只與同一時(shí)刻控制元件的狀態(tài)相關(guān)。輸入、輸出呈單方向關(guān)系,即輸出量對輸入量無影響。其設(shè)計(jì)方法比較簡單,可以作為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的輔助和補(bǔ)充,用于簡單控制電路設(shè)計(jì),或?qū)δ承┚植侩娐愤M(jìn)行簡化,進(jìn)一步節(jié)省并合理使用電器元件與觸點(diǎn)。
設(shè)計(jì)要求:某電動(dòng)機(jī)只有在繼電器KA1、KA2、KA3中任何一個(gè)或兩個(gè)動(dòng)作時(shí)才能運(yùn)轉(zhuǎn)而在其他條件下都不運(yùn)轉(zhuǎn),試設(shè)計(jì)其控制線路。
設(shè)計(jì)步驟:
時(shí)序邏輯電路
特點(diǎn):輸出狀態(tài)不僅與同一時(shí)刻的輸出狀態(tài)有關(guān),而且還與輸出量的原有狀態(tài)及其組合順序有關(guān),即輸出量通過反饋?zhàn)饔?,對輸出狀態(tài)產(chǎn)生影響。這種邏輯電路設(shè)計(jì)要設(shè)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(dá)到各程度兩兩區(qū)分的目的。其設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜。
基本步驟如下:
1、 根據(jù)拖動(dòng)要求,先設(shè)計(jì)主電路,明確各電動(dòng)機(jī)及執(zhí)行元件的控制要求,并選擇產(chǎn)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(guān)、主令控制器等)和檢測元件(如行程開關(guān)、壓力繼電器、速度繼電器、過電流繼電器等)
2、 根據(jù)工藝要求作出工作循環(huán)圖,并列出主令元件、檢測元件以及執(zhí)行元件的狀態(tài)表,寫出各狀態(tài)的特征碼。
3、 為區(qū)分所有狀態(tài)(重復(fù)特征碼)而增設(shè)必要的中間記憶元件(中間繼電器)
4、 根據(jù)已區(qū)分的各種狀態(tài)碼的特征碼,寫出各執(zhí)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(guān)系。
5、 化簡邏輯式,據(jù)此會出相應(yīng)的控制線路。
6、 檢查并完善設(shè)計(jì)線路。
由于這種方法設(shè)計(jì)難度較大,整個(gè)設(shè)計(jì)過程較為復(fù)雜,還要涉及一些新概念,因此。在一般常規(guī)設(shè)計(jì)中,很少單獨(dú)采用。
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