Design of NAN D FLASH Control I nterface B ased on AMBA G eneral Bus
T ANG Yu2Guang,WANG Zhen,LING Ming
(National Engineering Research Center for ASIC System,Nanjing210096,China)
Abstract: NAND F LASH uses8I/O signallines to com plicated transmit control,address and data in formation.s o the interface is special.This design based on the ARM7T DMI core,AM BA AH B general bus,supports1bit ECC verification and1bit width conversion.The state machine consists of four state groups.C ommand state group fulfills the function of sending command to NAND F LASH.Address state group fulfills the function of sending address to NAND F LASH.Read state group fulfills reading function.Write state group fulfills writing function.A fter simulation and real chip function test,all functions accord with the NAND F LASH specification.
K ey w ords: NAND F LASH;AH B;interface m odule;ECC
EEACC: 1130B;1265B
一种基于AMBA总线的NAND FLASH控制接口电路设计
唐宇光,王 镇,凌 明
(东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心,南京210096)
摘要:NAND F LASH采用8根I/O信号线复杂的传送控制、地址和数据信息,其控制逻辑需要专门设计。该接口设计基于ARM7T DMI核,AM BA AH B总线结构,支持1bit ECC校验和位宽转换。接口设计中的状态机由命令字发送状态组完成对NAND F LASH命令字发送,地址发送状态组完成写地址发送,读状态组完成读操作,写状态组完成写操作。该设计已通过仿真和芯片验证测试,功能符合NAND F LASH操作规范。
关键词:NAND F LASH;AH B;接口模块;ECC校验
中图分类号:T N79 文献标识码:A 文章编号:1005-9490(2004)02-0306-06
NAND F LASH作为主流内存,具有存储密度高,擦除和读出数据快的特点,每单位存储价格低,在嵌入式系统中适合大容量数据存储。但是应用NAND F LASH必须提供专用的接口控制时序,因此目前设计主流的嵌入式S OC芯片如果要提供对NAND F LASH的支持,就需要设计一个NAND F LASH控制模块电路。
我们设计的32bit嵌入式S OC芯片,支持ROM,SRAM,S DRAM,NOR F LASH,NAND F LASH 的读写。其中对NAND F LASH提供了一个片选。本文中将首先介绍NAND F LASH的操作方法,基于此操作方法,详细介绍该接口电路的结构,读写数据流。重点介绍了NAND F LASH的详细操作,ECC 校验原理,和状态机控制。在文章最后,将是该模块在S UN服务器上的仿真时序图。
1 NAND F LASH操作详细介绍
当前的Flash主要有三种,包括NOR F LASH, NAND F LASH,AND F LASH。其中NAND F LASH性能较之NOR F LASH,AND F LASH优越。NAND的写入速度更快,擦除速度只有4ms,读出速度稍慢。
第27卷第2期2004年6月
电 子 器 件
Chinese Journal of Electron Devices
Vol.27,No.2
June.2004
收稿日期:2004-04-06
作者简介:唐宇光(1977-),男,天津人,硕士研究生,现在东南大学国家专用集成电路系统工程中心从事数字专用集成电 路设计研究,drag on182cn@https://www.doczj.com/doc/0013515707.html,.
NAND 器件使用I/O 口来串行地存取数据,共有8
根I/O 信号线用来传送控制、地址和数据信息。读和写操作采用512byte 的块操作,称之为整页操作。在NAND 闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次,寿命很长。同时在器件尺寸上NAND 尺寸要比NOR 器件小8倍,非常适合嵌入式系统的小型化。为了解决NAND F LASH 操作的位反转问题,通常在使用NAND 闪存的时候,同时使用E DC/ECC 算法对反转位鉴别。在NAND F LASH 的代码执行操作上,必须有内存软件支持,即所谓的MT D 技术。
下面我们用Sandisk S DT NF 2256为例子,对该256M B 的NAND F LASH 的读写波形,以及部分操作命令加以介绍。在该芯片每次操作前,必须首先发出命令字,NAND F LASH 的命令字寄存器接收到命令后,控制逻辑做出相应的操作。最常见的三种命令字:x00H 读命令字,x80H 写命令字,x10H 编程命令字。在NAND F LASH 中除了命令字寄存器,在NAND F LASH 中还包括两个主要寄存器,地址寄存
器和配置寄存器。分别用来保存操作地址和配置读写时序。
图1是NAND F LASH 的标准读时序。从图中可以看到七根信号线,还有一根WRITE PROTECT 信号线,作为写保护信号线,这就是NAND F LASH 的全部信号线。具体的读操作如下:发命令阶段,在片选信号CE 有效的情况下,首先命令允许信号C LE 有效,此时写入信号WE 有效,芯片准备好信号R/B 置高,表示准备好。同时向I/O 口发送x00H 命令,
表示是读操作。发地址阶段,此时片选有效,地址允许信号线有效,写入信号WE 保持有效,连续发送三个地址,地址N 选中存储区中的page 页,地址M 再从这个page 页中选中起始地址。三个地址全部输入NAND F LASH 后,此时R/B 信号将维持busy 状态一段时间,此后R ΠB 变为准备好状态。最
图1 NAND F LASH 读操作
后是数据输出阶段,读有效信号置低有效,每次低
有效时,将会输出一组数据。如此往复直到所有的数据输出完毕。
图2是向NAND F LASH 进行的标准写入操作
序列,该操作命令称为连续数据写入。因为波形图
和读操作的波形图相似,只给出了写操作流程图。注意到操作的最后阶段,x70H 命令是指状态读操作。每次完成写入操作后,都要进行一次状态读操作,以监测NAND F LASH 内部状态。至于写入操作的时序除了WE 在数据输入阶段低有效,RE 此时为高,其他控制信号线与读操作时的控制信号线状态相同。
图2 NAND F LASH 写操作
除了以上基本的读操作,写操作,状态读操作,我们
设计的控制模块还包括自动块擦除操作功能,但是不支持该芯片的I D 读操作。
2 设计背景和子模块划分
该NAND F LASH 控制接口电路是32bit 微处理器的外部存储器接口E MI (external mem ory interface )中的一个模块。该款32bit 微处理器的结构如图3所示,其中内核采用ARM 公司的ARM7T DMI ,总线采用32bit 高性能数据总线AH B 。支持NAND F LASH 的整页读写操作,ECC 校验,以及自刷新功能。
总线接口模块负责锁存总线来的地址,数据,控制字信号,可支持写缓存功能。S DRAM 接口模块负责S DRAM 控制读写功能,SRAM 接口模块负责SRAM ,NOR F LASH ,ROM 控制读写功能。NAND F LASH 控制模块负责NAND F LASH 控制,读写功
能。DEC 模块负责总线来的地址的译码工作,与NAND F LASH 控制模块之间的关系不大。
NAND F LASH 控制模块包括一个数据FIFO ,在总线和NAND F LASH 之间缓存数据。ECC 模块负责写数据和读数据的数据校验。状态机模块负责整个模块的状态控制,完成对NAND F LASH 的读,写,发命令字,发地址等状态控制操作。寄存器堆包括三个寄存器:配置寄存器,命令寄存器,地址寄存器。配置寄存器负责配置对NAND F LASH 控制
指令的时序配置。命令寄存器和地址寄存器分别寄存发给NAND F LASH 的命令字和地址。详细的设计图在4中分读和写作详细介绍。
E MI 总体框架如图3所示:
7
03第2期 唐宇光,王 镇等:一种基于AM BA 总线的NAND F LASH 控制接口电路设计
图3 外部存储器控制接口框架图
3 对AM BA AH B总线的支持
该设计是基于AM BA AH B总线的S LAVE模块。AM BA210总线为嵌入式微控制器定义了一套片上总线标准,设计用户可独立设计基于该规范的外围IP。
NAND F LASH控制模块通过AH B总线接口模块和AH B总线接口通讯。总线输入信号包括时钟信号HC LK,片选信号SE L,复位信号HRESET,地址信号H ADDR[31:0],数据信号HW DAT A[31:0]。还包括控制信号组:HWRITE为读写控制信号, HTRANS[1:0]表示当前的传输类型,HSIZE[2:0]表示当前的总线传输位宽。HPROT[3:0]表示是指令预取还是数据访问。AH B总线接口模块返回给总线的信号有:读数据信号HRDAT A[31:0],HRE ADY 表示一次传输完成与否,HRESP[1:0]信号表示一次传输的状态。
AH B总线接口模块负责在实际的NAND F LASH控制逻辑和AH B总线间传输控制,地址信号。工作时,先对地址进行译码,判断是对寄存器的访问还是对外部存储器的访问。注意到对NAND F LASH的访问是通过寄存器访问的方式进行的。因为SRAM和S DRAM存储器在总线上都是有统一的地址的,而NAND F LASH在总线上没有统一的编址,只有NAND F LASH控制模块中的寄存器有统一的编址。在接口模块中有一个AFIFO(地址FIFO),负责缓存来自总线的控制,地址信号,并发送给后面的实际控制逻辑。当实际的NAND F LASH控制逻辑完成一次控制信号传输后,将发出请求将该模块中的AFIFO出栈一次,以删除刚刚使用过的总线地址和控制信号,这样就完成了一次总线控制,地址信号传输的全过程。
在作写操作时,总线接口模块将通过DFIFO (数据FIFO)来缓存数据,用以提高总线使用效率。读操作时,读出数据通过该模块的组合逻辑直接送到总线,这样读出速度更快。
4 NAND F LASH控制模块详细设计
如图4与图5所示,是本设计内部的详细子模块,我们将通过写数据流和读数据流说明各自模块的功能和整个控制模块的设计思路。
写数据流:总线向总线接口模块发送对NAND F LASH的操作命令,地址,经过缓存,送入NAND F LASH控制模块,写入寄存器堆,状态机将命令和地址按序送入NAND F LASH通知其准备接受数据。然后,来自总线的写入数据经过总线缓存模块缓存后,也送入NAND F LASH控制模块。
写入数据将通过FIFO缓存,这时是32bit宽度,通过位宽转换逻辑,转换成8bit宽,由状态机逻辑控制写入NAND F LASH。同时,8bit宽的写入数据也传入ECC校验模块,产生校验码,校验码将随同写入数据一起写入NAND F LASH。不同之处在于,写入数据存入NAND F LASH的主存储区,校验码写入NAND F LASH的备用存储区。
803 电子器件 第27卷
图4 NAND F LASH 写数据流图
读数据流:总线向总线缓存模块发送对NAND F LASH 的操作命令,地址,经过缓存,送入
NAND F LASH 模块。状态机将命令和地址按序送入NAND F LASH 以后。NAND F LASH 将向NAND F LASH 控制模块读出数据。这时是8bit 数据,该
数据将通过bit 宽转换逻辑转换成32bit ,送入数据FIFO ,最后送入总线缓存模块,由总线缓存模块负
责输出给总线。与此同时,从NAND F LASH 中输出的8bit 宽数据也输出给ECC 校验模块,该模块将数据再校验产生一次较验码,该校验码和随同输出的先前写入备用存储区的校验码作比较。通过比较,可以判断是否发生位翻转,如果发生了,将发送中断信号给中断控制器。由软件执行异常中断服务程序。
图5 NAND F LASH 控制模块读数据流图
5 ECC 校验模块部分
ECC 校验的原理:NAND F LASH 的每一个整页
包括528个bytes ,其中512bytes 是作为主存储区,16个bytes 做为备用存储区。当对512bytes 做写操作时,我们将输入的数据通过ECC 校验模块,产生ECC 校验码,输入数据存入主存区,校验码存入备用存储区。读出数据时,读出的主存储区的数据再通过ECC 校验模块,产生新的校验码。将这两种校验码通过比较,可以对比出是否有一位翻转出错。
表1 ECC 校验byte 序列
Byte N o.1bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0Byte N o.2
bit7
bit6
bit5
bit4
bit3
bit2
bit1
bit0
………………………Byte N o.2bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0Byte N o.2
bit7
bit6
bit5
bit4
bit3
bit2
bit1
bit0
我们将512个bytes 按序排列,计算校验码p 1,p 2,p 4,计算公式如下:
p 1=bit6(+)bit4(+)bit2(+)bit0(+)p 1p 2=bit5(+)bit4(+)bit1(+)bit0(+)p 2p 4=bit7(+)bit6(+)bit5(+)bit4(+)p 4
9
03第2期 唐宇光,王 镇等:一种基于AM BA 总线的NAND F LASH 控制接口电路设计
方程式右边的px 由上一个byte 产生,从第一个byte 做起,一直做到512个。通过比较数据输出前后的p 1,p 2,p 4,可查出具体翻转的这一位的列位置。Bit6,bit4,bit2,bit0中只要有一位翻转,p 1就会翻转,同理,p 2,p 4也是相同。如果p 1和p 2都翻转,则可能是第4列或者是第0列翻转出错。如果此时p 4翻转,则一定可鉴别出第4列翻转。如果p 4不翻转,则可推出是第0列翻转出错。
同理在行上面,计算p 8,p 16,p 32,p 64…p 2048。可判断出是哪一行产生了翻转出错。本模块支持一位数据的翻转检验,从而对数据进行校正提供了定位。
6 状态机模块部分
状态机部分包括21个状态,用以发出对NAND F LASH 读写控制操作信号。根据NAND F LASH 读写操作规范,这21个状态分成四个主要
状态组。这四个状态组包括命令字发送状态组,地址发送状态组,读状态组,写状态组。分别完成对NAND F LASH 命令字发送的操作,读写地址发送操作,读NAND F LASH 操作,写NAND F LASH 操作。这四个状态组分别包括三个状态,以发控制字状态组为例:mand -cle -s 表示发命令建立状态,nand -cle 表示发命令状态,nand -cle -h 表示发命令保持
状态。
整个状态机状态翻转图如图6所示
:
图6 状态机
除了以上四个状态组,还包括:
nand -idle :该模式状态不做操作,等待控制指令到来。
nand -reset -wait :指的是复位操作,这时要等待NAND F LASH 的响应信号。
nand -status -wait :自动擦除操作和编程操作
时,要等待NAND F LASH 的响应信号。
nand -wr -rd -wait :此时是一个过渡状态,在写入操作和读出状态之间要有一个时序要求。
nand -status -read :在这个状态完成对NAND F LASH 的状态字读操作。
nand -rd -wait :在地址发送后到具体读操作时,
要等待NAND F LASH 的响应时间。
nand -rd -sdsm -wait :这个状态时,SRAM 控制
模块或S DRAM 控制模块正占用外部数据线,要等待外部数据线的释放。
nand -write -suspend :此时FIFO 中无数据,要有等待写数据进FIFO 的过程。
nand -read -suspend :此时FIFO 中数据已满,要等待总线将数据取走。
当系统发起对NAND F LASH 的读访问时,首先配置地址寄存器,将要访问的外部NAND F LASH 内数据的地址写入。然后配置命令寄存器,将读操作的命令0x00H 写入,同时将配置寄存器有效位置有效,使NAND F LASH 控制器开始进行译码工作。这时,NAND F LASH 控制器判断命令字,看看当前要进行的那种类型的操作,我们写入的0x00H ,也就是读命令字。NAND F LASH 控制器就会启动状态机,将其从初始的nand -idle 顺序跳到nand -cle -s ,nand -cle ,nand -cle -h ,从而将读操作的命令字送
入NAND F LASH ,然后顺序跳到nand -ale -s ,nand -ale ,nand -ale -h ,将地址寄存器中的地址送出,也就
是将要读取的NAND F LASH 的page 地址送到NAND F LASH 。这时NAND F LASH 会把R ΠB 线拉低,表示当前忙,状态机跳到nand -rd -wait ,经过一个Tr 的等待时间,NAND F LASH 准备好数据,同时将R ΠB 线拉高,NAND F LASH 控制器就可以开始真正的读取数据了。对应的状态机就是在nand -read -s ,nand -read ,nand -read -h 顺序跳转。读出
的数据是8bit 的,将每4个数据组成32bit 的宽
度,然后送入FIFO ,当FIFO 满的时候,状态机发起一次总线DM A 请求,请求DM A 通过总线将FIFO 中的数据搬出。这样经过32次DM A 的传输,就完成了一个整页的读。
当系统发起对NAND F LASH 的写访问时,首先配置地址寄存器,将要写入的外部NAND F LASH 内的地址写入。然后配置操作字寄存器,将读操作的状态字0x80H 写入,同时将配置寄存器中有效位置有效,使NAND F LASH 控制器开始进行译码工作。
13 电子器件 第27卷
这时,NAND F LASH 控制器判断命令字,看看当前要进行的那种类型的操作,我们写入的0x80H ,也就是写命令,NAND F LASH 控制器就会启动状态机,将其从初始的nand -idle 顺序跳到nand -cle -s ,nand -cle ,nand -cle -h ,从而将写操作的命令字送
入NAND F LASH 。然后顺序跳到nand -ale -s ,nand -ale ,nand -ale -h ,将地址寄存器中的地址送
出,也就是将要读取的NAND F LASH 的page 地址送到NAND F LASH 。然后在nand -write -s ,nand -write ,nand -write -h 这几个状态之间跳转,将FIFO
中的一个32bit 数据分成4个8bit ,4次写入NAND F LASH 中,FIFO 为空时状态机发起一个DM A 请
求,请求DM A 将所要写入的数据搬入FIFO 中。经过32次DM A 总线传输,一个page 的内容就写入了。再将ECC 的检验码写入page 后面的备用存储空间。状态机跳回nand -cle -s ,nand -clel ,nand -cle -h ,发出编程指令0X10H 。NAND F LASH 会把
R B
线拉低,表示当前忙,开始将写入的数据搬到指定的page 中。状态机跳到nand -write -wait ,经过一个
TPROG 的等待时间,NAND F LASH 完成操作,同时将R
B
线拉高。NAND F LASH 控制器需要检验这次写入操作是否正确。主要是通过将NAND F LASH 的状态字读出,判断其中的信息,假如有错,发出中断,通知CPU C ORE 。
以上所述,就是
NAND F LASH 控制模块的基本读写操作中
,寄存器堆控制状态机操作的详细内部流程。
7 时序图
该设计verilog 代码编写完成后,进行了仿真,其功能是完全可以实现的。图7是截取的写操作实际波形。
波形图图7是是截取写入数据操作仿真的前半段波形。NAND F LASH 控制模块的写命令和写地址的输出信号图,完全符合控制逻辑。波形图图8是截取写入数据操作仿真的后半段波形。这两张图连接起来完全符合图2的写入操作流程,证明了NAND F LASH 控制模块设计的正确性。
图7 发写命令和地址的波形
图8 写入数据的波形
8 结 论
NAND F LASH 控制器的前后端设计完成后,经
过仿真验证,可以完成设计功能。AM BA AH B 总线的控制操作能转化成符合NAND F LASH 操作规范的控制指令。数据通路很好地完成了数据的传输。该模块经芯片实际流水生产测试后,也验证了所设计功能的正确性。当然因为NAND F LASH 的复杂操作,该设计还未能完全实现对NAND F LASH 所有操作的支持,在今后的设计中需进一步完善。
参考文献:
[1] S ANDISK C ORPORATI ON 256Mbit NAND Flash Prouct
Manual[S].2001.
[2] ARM C o.Ltd.AM BA G eneral Bus S pecificaiton[S].1999.[3] Samsung E lectronics C o.Ltd ,S3C2410X 32Bit RISC Mi 2
croprocess or User Meneu[S].2000.
[4] Samsung E lectronics C o.Ltd ,ECC Alg orithm[S].Product
Planning &Application Eng.Mem ory Division 2000.
1
13第2期 唐宇光,王 镇等:一种基于AM BA 总线的NAND F LASH 控制接口电路设计
电气控制电路设计规范（1） 【引入】电器图以各种图形、符号和突显等形式来表示电气系统中各电器设备、装置、元器件的相互连接关系。电器图是联系电气设计、生产、维修人员的工程语言，能正确、熟练的识读电气图是从业人员必备的基本技能。 一、电气图的作用与分类 为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析系统工作原理、安装、调试和检修控制系统，必须采用统一图形符号和文字符号。 1.电气系统图和框图 2.电气原理图 3.电器布置图 4.电器安装接线图 5.功能图 6.电气元件配置明细表 二、电气图阅读的基本方法 1.电气图阅读的基本方法 1）主电路分析 2）控制电路分析 3）辅助电路分析 4）联锁和保护环节分析 5）总体检查 2.电气图阅读 1）主电路阅读 2）阅读控制电路
三、电气控制电路设计规范 1.电气工程制图内容 电气控制系统是由若干电器元件按照一定要求连接而成，从而实现设备或装置的某种控制目的。为了便于对控制系统进行设计、分析研究、安装调试、使用维护以及技术交流，就需要将控制系统中的各电器元件及其相互连接关系用一个统一的标准来表达，这个统一的标准就是国家标准和国际标准，我国相关的国家标准已经与国际标准统一。用标准符号按照标准规定的方法表示的电气控制系统的控制关系的就称为电气控制系统图。 电气控制系统图包括电气系统图和框图、电气原理图、电气接线图和接线表三种形式。各种图都有其不同的用途和规定的表达方式，电气系统图主要用于表达系统的层次关系，系统内各子系统或功 能部件的相互关系，以及系统与外界的联系；电气原理图主要用于表达系统控制原理、参数、功能及逻辑关系，是最详细表达控制规律和参数的工程图；电气接线图主要用于表达各电器元件在设备中的具体位置分布情况，以及连接导线的走向。对于一般的机电装备而言，电气原理图是必须的，而其余两种图则根据需要绘制。绘制电气接线图则需要首先绘制电器位置图，在实际应用中电气接线图一般 与电气原理图和电器位置图一起使用。 国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的标准，制定了我国电气设备有关国家标准。有关的国家标准有GB472—1984《电气图用图形符号》、GB698—1986《电气制图》、GB509—1985《电气技术中的项目代号》和GB715—1987《电气技术中的文字符号制定通则》。 2.电气工程制图图形符号和文字符号 按照GB472—1984《电气图用图形符号》规定，电气图用图形符号是按照功能组合图的原则，由一般符号、符号要素或一般符号加限定符号组合成为特定的图形符号及方框符号等。一般符号是用 以表示一类产品和此类产品的特征的简单图形符号。 文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。基本文字符号又分单字母文字符号和双字母文字符号两种。单字母符号是按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23类，每一大类电器 用一个专用单字母符号表示，如“ K”表示继电器、接触器类，“ R'表示电阻器类。当单字母符号不能满足要求而需要将大类进一步划分，以便更为详尽地表述某一种电气设备、装置和元器件时采用双字母
电气控制技术项目教程——项目17 河北承德技师学院 李凤梅
项目十七电气控制电路设计与测绘 学习目标 知识目标： 熟悉电气控制电路设计的基本原则、方法。 掌握电气控制电路的测绘方法。 技能目标： 能设计简单生产机械的电气控制电路。 能对生产设备的电气控制电路进行测绘。
任务一电气控制电路的设计原则 一、电气控制电路的设计原则 1．最大限度满足生产设备对电气控制电路的控制要求和保护要求。 2 ．在满足生产工艺要求的前提下，力求电路简单、经济、 合理。 3 ．保证控制的安全性和可靠性。 4 ．操作和维修方便。 你知道电路设计 是根据什么原则 进行的吗？
二、电气控制电路的设计内容1．确定电力拖动方案和控制方案。 2．选择拖动电动机的结构形式、 型号和容量。 3．设计电气控制系统原理图。 4．绘制电气安装位置图、电气系统互连图。 5．设计和选择电气设备元器件，并列出电器元件明细表。 6．编写电气控制系统工作原理和使用说明书。 你知道电 路设计的 内容有哪 些吗？任务一电气控制电路的设计原则
三、电气控制电路的设计方法 常用的电气控制电路的设计方法有： 经验设计法 逻辑分析设计法(逻辑设计法) 经验设计法是根据生产工艺的要求去选择适当的基本控制环节或经过考验成熟的电路，按各部分的联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电路。 经验设计法——一般设计简单电路经常使用 逻辑分析设计法，是根据生产工艺的要求，利用逻辑代数来分析、化简、设计电路的方法。 逻辑分析设计法———一般设计较复杂电路使用一般技术人员常用经验设计法 任务一电气控制电路的设计原则
电气控制电路设计规范 计划授课时间：2013.9.12 【引入】电器图以各种图形、符号 和突显等形式来表示电气系统中各电器设备、装置、元器件的相互连接关系。电器图是联系电气设计、生产、维修人员的工程语言，能正确、熟练的识读电器图是从业人员必备的基本技能。 一、电气图的作用与分类 为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析系统工作原理、安装、调试和检修控制系统，必须采用统一图形符号和文字符号。 1.电气系统图和框图 2.电气原理图 3.电器布置图 4.电器安装接线图 5.功能图 6.电气元件明细表 二、电器图阅读的基本方法 1.电气图阅读的基本方法 1)主电路分析2)控制电路分析3)辅助电路分析4)联锁和保护环节分析5)总体检查 2.电气图阅读 1)主电路阅读2)阅读控制电路 三、电气控制电路设计规范 1.电气工程制图内容 电气控制系统是由若干电器元件按照一定要求连接而成，从而实现设备或装置的某种控制目的。为了便于对控制系统进行设计、分析研究、安装调试、使用维护以及技术交流，就需要将控制系统中的各电器元件及其相互连接关系用一个统一的标准来表达，这个统一的标准就是国家标准和国际标准，我国相关的国家标准已经与国际标准统一。用标准符号按照标准规定的方法表示的电气控制系统的控制关系的就称为电气控制系统图。 电气控制系统图包括电气系统图和框图、电气原理图、电气接线图和接线表三种形式。各种图都有其不同的用途和规定的表达方式，电气系统图主要用于表达系统的层次关系，系统内各子系统或功能部件的相互关系，以及系统与外界的联系；电气原理图主要用于表达系统控制原理、参数、功能及逻辑关系，是最详细表达控制规律和参数的工程图；电气接线图主要用于表达各电器元件在设备中的具体位置分布情况，以及连接导线的走向。对于一般的机电装备而言，电气原理图是必须的，而其余两种图则根据需要绘制。绘制电气接线图则需要首先绘制电器位置图，在实际应用中电气接线图一般与电气原理图和电器位置图一起使用。 国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的标准，制定了我国电气设备有关国家标准。有关的国家标准有GB4728—1984《电气图用图形符号》、GB6988—1986《电气制图》、GB5094—1985《电气技术中的项目代号》和GB7159—1987《电气技术中的文字符号制定通则》。 2.电气工程制图图形符号和文字符号 按照GB4728—1984《电气图用图形符号》规定，电气图用图形符号是按照功能组合图的原则，由一般符号、符号要素或一般符号加限定符号组合成为特定的图形符号及方框符号等。一般符号是用以表示一类产品和此类产品的特征的简单图形符号。 文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。基本文字符号又分单字母文字符号和双字母文字符号两种。单字母符号是按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23类，每一大类电器用一个专用单字母符号表示，如“K”表示继电器、接触器类，“R”表示电阻器类。当单字母符号不能满足要求而需要将大类进一步划分，以便更为详尽地表述某一种电气设备、装置和元器件时采用双字母符号。双字母符号由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，组合形式为单字母符号在前、另一个字母在后，如“F”表示保护器件类，“FU”表示熔断器，“FR”表示热继电器。 辅助文字符号用来表示电气设备、装置、元器件及线路的功能、状态和特征，如“DC”表示直流，“AC”表示交流，“SYN”表示同步，“ASY”表示异步等。辅助文字符号也可放在表示类别的单字母符号后面组成双字母符号，如“KT”表示时间继电器，“YB”表示电磁制动器等。为简化文字符号起见，当辅助文字符号由两个或两个以上字母组成时，可以只采用第一位字母进行
电气控制电路设计例题精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
电气控制设计例题1．一运料小车由一台笼型异步电动机拖动,要求：（1）小车运料到位自动停车；（2）延时一定时间后自动返回；（3）回到原位自动停车。试画出控制电路。并说明工作原理。 工作原理：QS+ — SB2 — KM1+ —M转动，到位压下SQ1 —M停转，KT+ —延时到—KM2+ — M反转—到位压下SQ2，M停。 2．设计一个电气控制线路，要求第一台电机起动后，第二台电机才能起动；第二台电机停止后，第一台电机才能停止。 3．设计一电气控制线路，要求第一台电动机起动10s后，第二台电动机自行起动，运行5s后，第一台电动机停止并同时使第三台电动机起动。再运行15s，第一台电机停止。4．画出一种实现电动机点动控制及连续运转控制的控制线路。 5．设计一电气控制线路。有一台三级皮带运输机，分别由M1、M2、M3三台电动机拖动。其动作要求如下： 1）起动时要求按M1M2M3顺序起动。 2）停车时要求按M3M2M1顺序停车。 3）上述动作要求有一定时间间隔。 6．为两台异步电动机设计一个控制线路，其要求如下： 1）两台电动机互不影响地独立操作。
2）能同时控制两台电动机的起动和停止。 3）当一台电动机发生过载时，两台电动机均停止。 7、某水泵由一台三相笼型异步电动机拖动，按下列要求设计电气控制电路：1）采用Y-Δ减压起动； 2）三处控制电动机的起动和停止； 3）要有必要的保护环节。 8、试画出异步电动机既能正转连续运行，又能正、反转点动的控制线路。
电气原理图设计 为满足生产机械及工艺要求进行的电气控制电路的设计 电气工艺设计 为电气控制装置的制造,使用,运行,维修的需要进行的生产施工设计 第一节电气控制设计的原则和内容 一,电气控制设计的原则 1)最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求 2)在满足要求的前提下,使控制系统简单,经济,合理,便于操作,维修方便,安全可靠 3)电器元件选用合理,正确,使系统能正常工作 4)为适应工艺的改进,设备能力应留有裕量 二,电气控制设计的基本内容 1.电气原理图设计内容 1) 拟定电气设计任务书 2)选择电力拖动方案和控制方式 3)确定电动机的类型,型号,容量,转速 4)设计电气控制原理图 5)选择电器元件及清单 6)编写设计计算说明书 2. 电气工艺设计内容 1)设计电气设备的总体配置,绘制总装配图和总接线图 2)绘制各组件电器元件布置图与安装接线图,标明安装方式,接线方式
3)编写使用维护说明书 第二节电力拖动方案的确定和电动机的选择 一,电力拖动方案的确定 1,拖动方式的选择 2,调速方案的选择 3,电动机调速性质应与负载特性相适应 二,拖动电动机的选择 (一)电动机选择的基本原则 1)电动机的机械特性应满足生产机械的要求,与负载的特性相适应 2)电动机的容量要得到充分的利用 3)电动机的结构形式要满足机械设计的安装要求,适合工作环境 4)在满足设计要求前提下,优先采用三相异步电动机 (二)根据生产机械调速要求选择电动机 一般---三相笼型异步电动机,双速电机 调速,起动转矩大---三相笼型异步电动机 调速高---直流电动机,变频调速交流电动机 (三)电动机结构形式的选择 根据工作性质,安装方式,工作环境选择 (四)电动机额定电压的选择 (五)电动机额定转速的选择 (六)电动机容量的选择
电气控制电路设计规范 (1) 【引入】电器图以各种图形、符号和突显等形式来表示电气系统中各电器设备、装置、元器件的相互连接关系。电器图是联系电气设计、生产、维修人员的工程语言，能正确、熟练的识读电气图是从业人员必备的基本技能。 一、电气图的作用与分类 为了表达电气控制系统的设计意图，便于分析系统工作原理、安装、调试和检修控制系统，必须采用统一图形符号和文字符号。 1.电气系统图和框图 2.电气原理图 3.电器布置图 4.电器安装接线图 5.功能图 6.电气元件配置明细表 二、电气图阅读的基本方法 1.电气图阅读的基本方法 1)主电路分析 2)控制电路分析 3)辅助电路分析 4)联锁和保护环节分析 5)总体检查 2.电气图阅读 1)主电路阅读 2)阅读控制电路
1.电气工程制图内容 电气控制系统是由若干电器元件按照一定要求连接而成，从而实现设备或装置的某种控制目的。为了便于对控制系统进行设计、分析研究、安装调试、使用维护以及技术交流，就需要将控制系统中的各电器元件及其相互连接关系用一个统一的标准来表达，这个统一的标准就是国家标准和国际标准，我国相关的国家标准已经与国际标准统一。用标准符号按照标准规定的方法表示的电气控制系统的控制关系的就称为电气控制系统图。 电气控制系统图包括电气系统图和框图、电气原理图、电气接线图和接线表三种形式。各种图都有其不同的用途和规定的表达方式，电气系统图主要用于表达系统的层次关系，系统内各子系统或功能部件的相互关系，以及系统与外界的联系；电气原理图主要用于表达系统控制原理、参数、功能及逻辑关系，是最详细表达控制规律和参数的工程图；电气接线图主要用于表达各电器元件在设备中的具体位置分布情况，以及连接导线的走向。对于一般的机电装备而言，电气原理图是必须的，而其余两种图则根据需要绘制。绘制电气接线图则需要首先绘制电器位置图，在实际应用中电气接线图一般与电气原理图和电器位置图一起使用。 国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的标准，制定了我国电气设备有关国家标准。有关的国家标准有GB4728—1984《电气图用图形符号》、GB6988—1986《电气制图》、GB5094—1985《电气技术中的项目代号》和GB7159—1987《电气技术中的文字符号制定通则》。 2.电气工程制图图形符号和文字符号 按照GB4728—1984《电气图用图形符号》规定，电气图用图形符号是按照功能组合图的原则，由一般符号、符号要素或一般符号加限定符号组合成为特定的图形符号及方框符号等。一般符号是用以表示一类产品和此类产品的特征的简单图形符号。 文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。基本文字符号又分单字母文字符号和双字母文字符号两种。单字母符号是按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23类，每一大类电器用一个专用单字母符号表示，如“K”表示继电器、接触器类，“R”表示电阻器类。当单字母符号不