淺析電氣控制線路設(shè)計(jì)的應(yīng)用

　汪懷蓉

（貴州建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州貴陽510002）

淺析電氣控制線路設(shè)計(jì)的應(yīng)用

汪懷蓉

（貴州建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州貴陽510002）

主要研究電氣化控制的各個要素，包括設(shè)計(jì)、操作、生產(chǎn)等諸多要素，在結(jié)合各個要素發(fā)展的同時通過改進(jìn)線路圖的邏輯設(shè)計(jì)方法，讓電氣控制線路在未來有著更好的發(fā)展前景。

淺析電氣控制；線路設(shè)計(jì)；應(yīng)用

電路設(shè)計(jì)圖需要涉及主要的線路方案和電力控制方案，并在了解元器件的基礎(chǔ)上，做好明確的線路圖控制，本文主要涉及線路圖設(shè)計(jì)中的各類要點(diǎn)，并在邏輯設(shè)計(jì)法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)線路圖，使電路設(shè)計(jì)滿足當(dāng)前電氣化的發(fā)展要求。

1　電路設(shè)計(jì)概述

1.1電路設(shè)計(jì)中的主要涉及內(nèi)容

實(shí)際的生產(chǎn)中，電氣的自動化與機(jī)械的使用效能密不可分。這也給對應(yīng)電路設(shè)計(jì)提出了對應(yīng)要求：第一，電氣自動化對控制機(jī)械設(shè)備有著十分重要的要求，需要設(shè)計(jì)人員深刻的認(rèn)識或者理解機(jī)械的原理以及結(jié)構(gòu)，并且充分了解機(jī)械設(shè)計(jì)的工藝和流程，以保證電路設(shè)計(jì)完成機(jī)械設(shè)計(jì)的要求。機(jī)械設(shè)備隸屬于電氣控制拖動系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時主要的內(nèi)容包括：（1）確定相關(guān)的電力拖動方案；（2）設(shè)計(jì)相關(guān)機(jī)械電力拖動自動控制線路；（3）選擇合適的電氣元部件，制定出明細(xì)表格；（4）通過施工設(shè)計(jì)方案了解機(jī)械生產(chǎn)的關(guān)鍵；（5）在施工完成后需要編寫使用說明書或者設(shè)計(jì)的文件。

1.2控制電氣線路的主要原則

1.2.1通用化設(shè)計(jì)原則

通用化主要是在線路的設(shè)計(jì)方案中，為了讓生產(chǎn)出來的機(jī)械設(shè)備適應(yīng)不同性質(zhì)的生產(chǎn)對象，要求在控制電氣線路時，滿足各類設(shè)計(jì)要求，并要求在實(shí)踐活動中運(yùn)用線路設(shè)計(jì)方案，生產(chǎn)出適應(yīng)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)工藝要求的線路，這是保障電氣控制線路科學(xué)有序完成的必要措施［1］。

1.2.2電路電源可靠性原則

電氣控制工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于電路電源，由于該設(shè)置是確保機(jī)械設(shè)備能夠正常元轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，所以在平時的機(jī)械運(yùn)作中處于重要地位。首先，設(shè)計(jì)電路上，要求綜合考慮的因素為配電方案、接地回路、線路布局等，并要求電路電源的整體負(fù)載處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。其次，控制系統(tǒng)的各個電路設(shè)置，要求各部分相互獨(dú)立，不要相互影響。最后，避免出現(xiàn)振蘊(yùn)，或電路過熱等情況。在簡單控制線路時，選擇電網(wǎng)電源非常重要，尤其是機(jī)械設(shè)備自動化程度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，要求運(yùn)用直流電［2］。

1.2.3掌握原理圖繪制

關(guān)于電氣控制線路，要求在導(dǎo)線的影響下，將各類電器元件比如儀表、電機(jī)、電器等元件都串聯(lián)在一起，這些元件在使用時能夠表達(dá)出各類生產(chǎn)機(jī)械電氣的主要控制系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)，并且在今后使用中可以根據(jù)元件的情況調(diào)整、使用。電氣控制線路的主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是簡單易懂，繪制時要求使用固定的方法和符號。在電氣控制線路中兩個主要部分是電力和控制電路，由于控制電路流經(jīng)的電流比較小，故原理圖或者安裝圖也是電氣控制的兩個決定性因素，繪制原理圖的依據(jù)是電路工作原理，繪制安裝的依據(jù)是根據(jù)電路的實(shí)際位置和實(shí)際接線，通過規(guī)定的圖形符號，表現(xiàn)出安裝的要點(diǎn)［3］。

1.2.4明確生產(chǎn)要點(diǎn)

在設(shè)計(jì)生產(chǎn)之前，需要最大限度地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械和工藝控制電氣要求，調(diào)查生產(chǎn)需要后，了解各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備的施工特點(diǎn)以及工作性能、實(shí)際加工情況。線路控制作用是服務(wù)于整個設(shè)備，并且作用于整個工藝過程，如果設(shè)計(jì)之初沒有弄明白設(shè)計(jì)要點(diǎn)和設(shè)計(jì)方向，那么所有的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)存在將沒有任何意義。作為機(jī)械生產(chǎn)人員，設(shè)計(jì)施工時提供的生產(chǎn)工藝需要有一些原則性的意見，因而電氣設(shè)計(jì)人員需要在深入調(diào)查同類產(chǎn)品技術(shù)情況，以及市場銷售狀況會，收集熱銷產(chǎn)品的各類數(shù)據(jù)，做出分析和參評，考慮不同控制方式，并且做好設(shè)備啟動、制動、反向等要求，設(shè)計(jì)電氣線路額連鎖和保護(hù)設(shè)置。

1.2.5生產(chǎn)前提下的經(jīng)濟(jì)適用

適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)前提下要求生產(chǎn)出的產(chǎn)品更具實(shí)用性能，因此電氣線路要做到簡單和經(jīng)濟(jì)。第一要選擇比較經(jīng)常用的，或者線路標(biāo)準(zhǔn)的，能經(jīng)受到實(shí)際考驗(yàn)的各類線路和環(huán)節(jié)；第二，盡量在使用時減少導(dǎo)線的具體長度以及數(shù)量；第三，在結(jié)合元件之間的實(shí)際接線后，將電路位置合理安排妥當(dāng)，其中重點(diǎn)集中在電器柜、限位開關(guān)、操作臺上面［4］。

2　電氣控制線路的設(shè)計(jì)和應(yīng)用要點(diǎn)

2.1研究和探討設(shè)計(jì)要點(diǎn)

研究和探討設(shè)計(jì)要點(diǎn)是需要分析設(shè)計(jì)方法的，主要就是在工藝設(shè)備開展之前根據(jù)工藝要求，將工藝中的各個環(huán)節(jié)作出源，也就是將典型環(huán)節(jié)聚集在一起，根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)將各個要點(diǎn)補(bǔ)充完整，修改設(shè)計(jì)中的不足之處，自行設(shè)計(jì)整個線路情況。但是這種方法也有不足存在，就是在試畫圖不能達(dá)到要求的前提下，就要在這個過程中不斷地增加電氣元件、觸電的數(shù)量，因而不能保證設(shè)計(jì)的電路簡單明了，經(jīng)濟(jì)效益好。如果前期設(shè)計(jì)中沒有充分考慮到實(shí)際工作狀況，會出現(xiàn)很多差錯，威脅線路的可靠性以及工作性。任何一項(xiàng)設(shè)計(jì)都會利弊各半，因而簡單的線路設(shè)計(jì)中通過運(yùn)用分析設(shè)計(jì)法，對復(fù)雜線路采用邏輯設(shè)計(jì)法能夠提升設(shè)計(jì)效率［5］。

2.2設(shè)備突發(fā)情況

若設(shè)備在操作時沒有嚴(yán)格地按照規(guī)定操作，發(fā)生意外，讓本來不應(yīng)該啟動的電機(jī)自動啟動，那么需要如何應(yīng)對這一問題，處理意外情況。可以借助例子做簡要說明，比如在圖1中，需要根據(jù)要求完成SQ1的閉合操作，因而在SQ1被壓后，才能進(jìn)一步的閉合S2、S3，再操控SB1啟動KM1控制的電機(jī)。但是操作過程中沒有對SQ1做閉合操作，就馬上閉合了S2，導(dǎo)致KM1控制的電機(jī)自己啟動，并且H1也開始發(fā)亮。

圖1　線路原圖

在進(jìn)一步分析中了解，出現(xiàn)以上情況的真正原因是，線路結(jié)構(gòu)中的負(fù)元件串聯(lián)在電源上面，因而在實(shí)際工作中為了有效地規(guī)避這一串聯(lián)問題，可以將圖一變出圖2的形式，當(dāng)然在使用時，如果能夠改成圖3的形式，就能有效地避免問題，讓線路結(jié)構(gòu)更為美觀和整齊，閱讀也跟清晰。

圖2　改進(jìn)線路1

圖3　改進(jìn)線路2

2.3邏輯設(shè)計(jì)法

邏輯設(shè)計(jì)法的理念主要是運(yùn)用代數(shù)邏輯的方式與真值表結(jié)合，綜合分析和控制線路，需要根據(jù)要求把設(shè)計(jì)人員的相關(guān)執(zhí)行元件和工作狀態(tài)表顯示出來，并且在表中找到主令電氣邏輯自變量，邏輯變量的表示是執(zhí)行邏輯線圈，給出固定的邏輯代數(shù)式，然后在邏輯代數(shù)式的基礎(chǔ)上做出代數(shù)。由于邏輯代數(shù)式是借助邏輯法則做出簡要計(jì)算，因而邏輯設(shè)計(jì)法中簡單便捷的優(yōu)勢可以讓結(jié)構(gòu)體更簡要，控制功能體相同的優(yōu)質(zhì)電氣。在結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)工藝要求的情況下，將電氣元件的動作狀態(tài)看成邏輯變量，在邏輯運(yùn)算中找到到簡單的邏輯，控制畫出的線路圖，讓其有著更少的元件表達(dá)式，該方法的應(yīng)用主要是控制復(fù)雜的線路，并且在控制中優(yōu)勢表現(xiàn)的非常明顯，但是也有一定的難度，就是在線路設(shè)計(jì)中，針對元件運(yùn)用至少，控制線路簡單的圖紙，要求電壓都控制在380 V到220 V左右，并且不需要附加電壓器等元件。這樣讓控制線路直接引進(jìn)動力電源電壓，一方面可以避免電氣元件可靠性的產(chǎn)生情況，避免各類隱患。另外，在電壓過高的情況下，不能便于線路之間的安全維護(hù)或者安全操作技能。因而在維護(hù)期間需要重視線路的保護(hù)以及完善措施，在設(shè)計(jì)結(jié)束后，要求反復(fù)的核對和查驗(yàn)，保障沒有回路狀況的存在，讓電路設(shè)計(jì)準(zhǔn)確無誤。

3　電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1設(shè)計(jì)是避免連接導(dǎo)線

設(shè)計(jì)電氣控制線路時，要求設(shè)計(jì)人員充分的考慮清楚元器件整體位置設(shè)定，減少配線的連接導(dǎo)線。如圖4所示，出現(xiàn)這一問題的主要原因在于按鈕都安裝在操作平臺上面，但是接觸器需要安裝在電氣柜中，也就是在設(shè)計(jì)控制線路時，需要從電器柜內(nèi)導(dǎo)出二次連接線，讓操作臺和連接線相互連接，簡單說，就是連接啟動按鈕和停止按鈕，這是減少引出連接導(dǎo)線的關(guān)鍵。

圖4　線路圖導(dǎo)向連接錯誤方式

3.2確保線圈連接正確

通常情況下，電壓線圈禁止串聯(lián)使用，比如圖5中（a）所示就不正確，主要的原因是阻抗不相同，因而兩個電壓之間分配不均的情況會出現(xiàn)，雖然兩個線圈型號上面一致，但是外加電壓作為額定電壓的和，不能按照常規(guī)方式連接線路，所以無論導(dǎo)線連接情況是什么樣，電氣動作都存在這先來和后來之分，也就是其中一個接觸器有接觸動作以后，線圈阻抗力就在這一情況下開展逐步增加，電壓在這種情況下也開始同步增加，另外一個接觸器就不能馬上吸合，線圈在高壓電作用下，容易被燒毀，如果這兩個電壓感加大，那么線圈更不能進(jìn)行并聯(lián)，比如在圖5（b）中，直流的電磁鐵YA、繼電器KA兩者并聯(lián)，那么在該情況下，將電源接通以后，要求電源正常運(yùn)行，但是如果要切斷電源，那么電磁鐵線圈電感高于繼電器中的線圈電感，其中蘊(yùn)含的自感電動勢能會直接作用于繼電器，繼電器出現(xiàn)吸和現(xiàn)象，但是在操作是沒有讓繼電器做出任何動作，因而這就造成繼電器的誤動。如圖5（c）這種線路連接方式就是正確的連接方式。

圖5　線路圖線圈連接

4　結(jié)束語

電氣控制線路密切聯(lián)系著機(jī)械機(jī)電設(shè)備，因而在設(shè)計(jì)時選擇合理的施工方案和電路控制線路圖，這將提升線路圖的具體應(yīng)用，并能保障設(shè)備安全、正常、可靠的運(yùn)行，本文通過線路圖的連接狀況了解了線路圖的不同連接要點(diǎn)，這不但能提升生產(chǎn)效率，還能避免安裝錯誤，帶動生產(chǎn)實(shí)效性。故此研究和分析電氣控制線路意義非凡，是科學(xué)推行線路控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)的關(guān)鍵所在。

［1］唐亦敏.電氣控制線路設(shè)計(jì)的相關(guān)問題及解決策略［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2014，（16）：28-29.

［2］呂應(yīng)剛.關(guān)于繼電-接觸器電氣控制線路的設(shè)計(jì)研究［J］.科技創(chuàng)業(yè)家，2014，（09）：31-32.

［3］戴月.電氣控制線路設(shè)計(jì)的重要性及優(yōu)化策略［J］.電子制作，2014，（19）：41-42.

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［5］陳景鑫，郭玲玲，張苗.時序概念在電氣控制線路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用研究［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010（，07）:23-56.

The App lication of ElectricalControlCircuitDesign

WANG Huai-rong
（Guizhou building Career Technical College，Guiyang Guizhou 510002，China）

Due to the influx of new technology，the application of electrical control equipment has become more and more widely，especially in the field of automation.Electrical control circuit is the main part of the electrical control，in which the control of the design，operation，production and other factors have to be acting on the electrical control circuit.Through the effort with various factors，the electrical control circuit has more development prospects in the future.

analysis of electrical control；circuit design；application

F416.6

B

1672-545X（2016）06-0192-04

2016-03-22

汪懷蓉（1971-），女，四川成都人，工學(xué)碩士，副教授，研究方向：電氣控制方向。