工業(yè)電氣設(shè)計(jì)中原理圖的畫法

李玉華

摘 要：隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)工業(yè)機(jī)械設(shè)備向自動(dòng)化方向的快速發(fā)展形成了一個(gè)重要的自動(dòng)化系統(tǒng)。其中，電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)在自動(dòng)化系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品形成必不可少的技術(shù)。在電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，原理圖的繪制是整個(gè)電氣設(shè)計(jì)的核心，它是機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行流程的電路轉(zhuǎn)化，便于電氣系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、使用和維修。如何繪制電氣原理圖成為重要的課題。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)計(jì)；原理圖；畫法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.105

1 電氣原理圖的基本回路構(gòu)成

電氣原理圖一般由電源回路、主回路、控制回路、輔助回路等幾部分組成。電源回路，就是電控柜電源進(jìn)線并給各個(gè)用電設(shè)備進(jìn)行配電的回路?；芈分饕呻娫幢Ｗo(hù)器件、電源指示器件和空氣開關(guān)等組成，在原理圖中，電源線一般畫成橫線，并以黃、綠、紅三顏色區(qū)分三相線，中性線為淺藍(lán)色，接地線為黃綠色。各個(gè)用電設(shè)備通過空氣開關(guān)垂直地接在橫向電源線的下方。用電設(shè)備的類別、用途和實(shí)際安裝位置各有不同，空氣開關(guān)要根據(jù)控制的用電設(shè)備的特性進(jìn)行先后排序。在電源配電設(shè)計(jì)時(shí)要考慮三相負(fù)載平衡的問題，因?yàn)槿嗖黄胶庳?fù)載各相電流差別很大，電流過高的相線容易發(fā)熱起火，從而引發(fā)電氣火災(zāi)。因此單相用電設(shè)備要根據(jù)空氣開關(guān)的額定電流大小的總和均衡地接在三相電源下面，保持三相負(fù)載平衡。主回路，通俗而言就是電機(jī)回路。電機(jī)回路的控制器一般情況為馬達(dá)控制器、變頻器、伺服控制器等，這主要是按照設(shè)備的工藝要求來設(shè)計(jì)的。根據(jù)控制器電壓等級(jí)的不同，主回路又有交流380V和交流220V的配電電源區(qū)分，目前工業(yè)領(lǐng)域，很多品牌的變頻器和伺服控制器都有三相電源和單相電源的電壓等級(jí)選擇，給我們的電氣設(shè)計(jì)工作帶來了很大的方便。不同功率的電機(jī)配置的控制器的額定電流大小不同，它們的額定電流大小又決定了上級(jí)空氣開關(guān)的電流大小，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)要選擇合適的電氣件來達(dá)到安全控制的目的?？刂苹芈罚饕涣?20V控制回路和直流24V控制回路。交流220V控制回路，也就是通過空氣開關(guān)從電源回路的一條相線和零線上接下來作為被控制器件電源的回路，主要是指繼電器、接觸器的線圈回路，還有一些電缸、電滾筒、步進(jìn)電機(jī)等的控制回路。在電氣設(shè)計(jì)中，我們習(xí)慣選擇接觸器的線圈電壓為220V，通過繼電器建立接觸器和系統(tǒng)控制模塊之間的聯(lián)系，這樣提高了回路的安全性，減少了昂貴的控制模塊的輸出端口因負(fù)載電流大而出現(xiàn)的燒壞現(xiàn)象。目前工業(yè)控制系統(tǒng)中采用的控制模塊主要是PLC，PLC的輸入回路和輸出回路的電源電壓通常為直流24V，所以直流24V控制回路主要指控制模塊的輸入回路和輸出回路。輸入回路，主要是一些按鈕、開關(guān)、傳感器、報(bào)警裝置、保護(hù)器件等的輸入信號(hào)；輸出回路，主要是電磁閥、繼電器等作為負(fù)載元件形成的回路。直流24V控制回路我們選用的電源線顏色為棕色和藍(lán)色，一般和信號(hào)元件的信號(hào)線放在一起組成多芯電纜。輔助回路，主要是一些信號(hào)和報(bào)警功能器件的電路，例如三色報(bào)警燈、蜂鳴器、光柵和帶燈按鈕等安全器件的接線回路，還有一些是電控柜之間的遠(yuǎn)程控制信號(hào)回路。

2 電路符號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

電氣原理圖是我們把復(fù)雜的電氣系統(tǒng)抽象成的一個(gè)電路模型，用理想元件去代替實(shí)際電氣系統(tǒng)中的真實(shí)元件，設(shè)計(jì)時(shí)我們是用規(guī)定的電路符號(hào)來表示各種理想元件的。電路符號(hào)包括文字符號(hào)和圖形符號(hào)，必須采用國(guó)家規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。例如接觸器的文字符號(hào)為KM。若有多個(gè)相同種類的電氣件，可以在文字符號(hào)后加上數(shù)字序號(hào)進(jìn)行標(biāo)示，例如用KM1和KM2表示兩個(gè)不同的接觸器。同一個(gè)電氣元件的不同部件可以不畫在一起，但需要用同一個(gè)文字符號(hào)標(biāo)示。每個(gè)電氣元件也有自己的圖形符號(hào)，我們查找設(shè)計(jì)規(guī)范就可以找到標(biāo)準(zhǔn)的畫法。在繪制電氣原理圖時(shí)，元件的圖形符號(hào)可以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度放置，但文字符號(hào)絕對(duì)不可以。在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，所有的觸點(diǎn)和按鈕均應(yīng)按不通電時(shí)的狀態(tài)或者不受外力時(shí)的原始狀態(tài)畫出。PLC控制模塊的輸入回路分PNP和NPN接線方式，在選擇輸入端的電氣元件時(shí)，我們一定要查看開關(guān)器件的特性。

3 連接線標(biāo)注和端子標(biāo)注

實(shí)際的電氣線路中各個(gè)電氣元件都不是孤立存在的，它們彼此之間都互相聯(lián)系、互相制約。所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)圖紙的時(shí)候不是簡(jiǎn)單的擺放元件那么簡(jiǎn)單，它們之間都有能量和信號(hào)傳遞，傳遞的載體便是導(dǎo)線。導(dǎo)線有電源線和信號(hào)線的區(qū)分，主回路中的電源線我們一般都是單根導(dǎo)線連接用電設(shè)備；控制回路中，走向相同、區(qū)域相近的元件的信號(hào)線我們一般采用多芯線纜。畫連接線時(shí)，應(yīng)在導(dǎo)線上標(biāo)明該導(dǎo)線的規(guī)格、型號(hào)、顏色、根數(shù)和電壓等級(jí)等信息。連接線應(yīng)避免交叉，有連接關(guān)系的導(dǎo)線應(yīng)在連接處用實(shí)心圓點(diǎn)標(biāo)注。一個(gè)項(xiàng)目的電氣原理圖不可能只有一張紙，那么不同紙張之間的電氣導(dǎo)線連接是如何實(shí)現(xiàn)的呢？一般我們用中斷線來實(shí)現(xiàn)跨紙張之間的導(dǎo)線連接，并在中斷線的中斷位置增加標(biāo)記，例如變頻器的報(bào)警信號(hào)接到控制模塊的輸入端子，兩者屬于不同的控制回路，我們就在變頻器報(bào)警端子導(dǎo)線的中斷位置標(biāo)注信號(hào)的去處，在控制模塊的輸入端子連接導(dǎo)線的中斷位置標(biāo)注信號(hào)的來源。通常的，中斷標(biāo)注信息我們采用對(duì)象元件在圖紙中的頁碼和行列位置。電控柜內(nèi)的電氣元件和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上的電氣元件是通過柜內(nèi)端子連接在一起的，這樣保證了電控柜的獨(dú)立性。在繪制原理圖時(shí)我們要在導(dǎo)線上體現(xiàn)端子這一媒介，所以在圖紙中，柜內(nèi)器件和柜外器件相連的每根導(dǎo)線上都應(yīng)標(biāo)注端子代號(hào)。根據(jù)電流大小的不同，端子大小也不一樣，我們最好分類區(qū)分，同一類的端子我們用數(shù)字進(jìn)行排序。

4 圖紙幅面

目前我們常用的電氣設(shè)計(jì)繪圖軟件主要是CAD、EPLAN等，無論哪種繪圖軟件，圖紙布局都很重要。在圖紙的每個(gè)頁面中，水平方向和垂直方向上，都要有基準(zhǔn)，保證所有的電氣元件在水平方向和垂直方向上排列整齊，美化圖紙的同時(shí)方便系統(tǒng)分析。圖紙幅面，可以利用模板也可以自己制作喜歡的幅面，幅面尺寸我們一般用A3或者A4的，繪圖時(shí)保證布局緊湊、清晰和使用方便。

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