淺析電氣控制設(shè)計(jì)

薛成群

摘 要：現(xiàn)代社會(huì)，電氣控制已經(jīng)成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的主流。電氣控制系統(tǒng)線路設(shè)計(jì)水平是影響生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、人員操作、作業(yè)安全等方面的重要因素，優(yōu)化電氣控制設(shè)計(jì)，提高電氣控制設(shè)計(jì)質(zhì)量，是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＮ恼聡@電氣控制系統(tǒng)線路設(shè)計(jì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行討論，系統(tǒng)闡述了電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法和前置要件，介紹了電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序，最后對(duì)繪制原理圖的注意事項(xiàng)作出強(qiáng)調(diào)說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：電氣控制；線路設(shè)計(jì)；電力拖動(dòng)

引言

科學(xué)技術(shù)是推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展進(jìn)步的動(dòng)力源泉。現(xiàn)代社會(huì)，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化、信息化水平越來(lái)越高，以信息技術(shù)和機(jī)電技術(shù)為基礎(chǔ)的電氣控制系統(tǒng)技術(shù)在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對(duì)于電氣控制系統(tǒng)的性能水平和運(yùn)行質(zhì)量都有著至關(guān)重要的影響。

1 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作主要內(nèi)容為電氣控制系統(tǒng)制造、使用、維護(hù)中所需要的各類資料和圖紙。具體包括電氣原理圖、電氣安裝圖、電氣接線圖等重要圖紙和元器件清單、設(shè)備操作使用說(shuō)明書、維修說(shuō)明書等重要資料。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)眾多，其中對(duì)整體設(shè)計(jì)影響較為突出的環(huán)節(jié)有拖動(dòng)方案的確定、電動(dòng)機(jī)容量的選擇以及電氣控制線路的設(shè)計(jì)等。

2 電氣控制線路設(shè)計(jì)的突出優(yōu)勢(shì)

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和實(shí)踐，電氣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)日漸為人所致，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)也已經(jīng)充分體現(xiàn)出來(lái)。具體有以下幾個(gè)方面：

（1）電氣控制系統(tǒng)使用功能豐富，性能水平先進(jìn)，集成程度高，應(yīng)用靈活，具有廣泛的適用性，便于日常維護(hù)保養(yǎng)工作的開展。（2）電氣控制系統(tǒng)反應(yīng)迅速，程序執(zhí)行速度快，能夠在極短時(shí)間內(nèi)完成相關(guān)操作，在一定程度上使用無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，降低了設(shè)備損耗水平，極大地延長(zhǎng)了系統(tǒng)設(shè)備的使用期限，相對(duì)于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，這些優(yōu)點(diǎn)尤其突出。（3）電氣控制系統(tǒng)在操作方面非常簡(jiǎn)單，控制人員只需在控制終端進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，控制系統(tǒng)內(nèi)部承擔(dān)具體工作的控制軟件就能夠?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，而無(wú)須大量使用連接線路和控制電器，減少了系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的需求。

3 電氣控制線路設(shè)計(jì)基本方法和前置要件

3.1 電氣控制線路設(shè)計(jì)基本方法

常用的電氣控制線路設(shè)計(jì)方法包括邏輯設(shè)計(jì)法、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法兩種。所謂邏輯設(shè)計(jì)法是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需要和設(shè)計(jì)目標(biāo)，利用邏輯代數(shù)的理論進(jìn)行電氣控制線路設(shè)計(jì)。所謂經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是憑借已經(jīng)積累的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)電氣控制線路設(shè)計(jì)，以達(dá)到適應(yīng)生產(chǎn)調(diào)節(jié)，滿足生產(chǎn)要求的目的。二者相比，邏輯設(shè)計(jì)法要求設(shè)計(jì)人員有著系統(tǒng)的、深厚的理論知識(shí)基礎(chǔ)，而經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法則對(duì)設(shè)計(jì)人員的工作經(jīng)驗(yàn)有著極高的要求。

3.2 電氣控制線路設(shè)計(jì)的前置要件

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，涉及因素眾多，需要全方面考量。正式開展設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)人員要詳細(xì)了解項(xiàng)目的規(guī)模大小、軟硬件環(huán)境和生產(chǎn)工藝等重要信息，準(zhǔn)確把我工程控制的目的、形勢(shì)和主要技術(shù)指標(biāo)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)思路的選擇和方法的明確。準(zhǔn)備充分后再開始設(shè)計(jì)，以此盡可能保障設(shè)計(jì)目標(biāo)的順利達(dá)成。

4 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的作業(yè)程序

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作組成復(fù)雜，包括多個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)，具體有以下幾個(gè)步驟：

4.1 編制設(shè)計(jì)任務(wù)書

設(shè)計(jì)任務(wù)書是開展電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的起點(diǎn)和基礎(chǔ)。通過(guò)編制設(shè)計(jì)任務(wù)書，對(duì)設(shè)計(jì)工作的相關(guān)因素進(jìn)行明確，作為設(shè)計(jì)工作有序開展的指導(dǎo)性文件。具體包括如下內(nèi)容：設(shè)備名稱、用途、結(jié)構(gòu)、動(dòng)作要求、工藝過(guò)程：電力拖動(dòng)的控制要求及方式：保護(hù)、聯(lián)鎖要求；穩(wěn)定性、自動(dòng)化程度及抗干擾要求；操作臺(tái)、信號(hào)指示、報(bào)警方式等要求；設(shè)備驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等。

4.2 選擇適當(dāng)?shù)碾娏ν蟿?dòng)方案

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容就是選擇合適的電力拖動(dòng)方案。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，為保障電氣控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，要針對(duì)生產(chǎn)加工的具體要求，生產(chǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)、零件加工精度、負(fù)載性質(zhì)、調(diào)速要求、運(yùn)動(dòng)部件的數(shù)量、運(yùn)動(dòng)要求以及投資規(guī)模等重要內(nèi)容科學(xué)規(guī)劃、選擇系統(tǒng)設(shè)備，特別是作為關(guān)鍵部件的電動(dòng)機(jī)的數(shù)量、種類、規(guī)格、運(yùn)行方式和控制要求。在選擇、設(shè)置電力拖動(dòng)方案時(shí)要做到以下幾點(diǎn)：

4.2.1 選擇正確的拖動(dòng)方式

電氣控制系統(tǒng)常用電力拖動(dòng)方式分為兩種，一是單獨(dú)拖動(dòng)，二是分離拖動(dòng)。隨著電力拖動(dòng)方式的不斷發(fā)展，電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)的越來(lái)越接近，電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)方式正向著多電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)方式發(fā)展。這種拖動(dòng)方式可以大幅減少傳動(dòng)環(huán)節(jié)，促進(jìn)傳動(dòng)高效率的提升，是電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的重要基礎(chǔ)調(diào)節(jié)之一。實(shí)際設(shè)計(jì)工作中要按照具體生產(chǎn)工藝和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置相應(yīng)數(shù)量的電動(dòng)機(jī)。

4.2.2 選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)速方案

工業(yè)化大生產(chǎn)是在機(jī)械廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速必須具有一定范圍的可調(diào)性，以保障在生產(chǎn)工藝參數(shù)發(fā)生變化時(shí)滿足生產(chǎn)正常運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整方案通常包括多速電動(dòng)機(jī)變速、機(jī)械變速和變頻調(diào)速三種。從目前發(fā)展趨勢(shì)上看，交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益最好，是今后機(jī)械設(shè)備調(diào)速的主要發(fā)展方向。而精密機(jī)械設(shè)備對(duì)加工精度要求很高，通常采用無(wú)極調(diào)速方式。此外，無(wú)極調(diào)速也是重型、大型設(shè)備的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)調(diào)速方案的常用選擇，從而有助于設(shè)備造價(jià)的降低。

4.2.3 選擇合適的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)

在選擇拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，要重點(diǎn)考量電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、類型、容量、額定電壓和額定轉(zhuǎn)速等技術(shù)參數(shù)指標(biāo)。要確保選擇的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)符合機(jī)械設(shè)計(jì)要求，對(duì)實(shí)際工作環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)使用條件下要具有長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作能力，起動(dòng)、制動(dòng)性能良好。

4.3 控制線路的設(shè)計(jì)

控制路線承擔(dān)著控制電動(dòng)機(jī)的重要職責(zé)，是控制系統(tǒng)的主干，控制線路和信號(hào)線路、檢測(cè)線路相配合，是實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的相關(guān)功能的基礎(chǔ)和載體。線路設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中的主體，工作量最大，困難程度最高。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要從安全性、穩(wěn)定性、先進(jìn)性等方面考慮，同時(shí)結(jié)合生產(chǎn)造價(jià)和檢修、維護(hù)的需求。

5 繪制原理圖的注意事項(xiàng)

在繪制原理圖時(shí)，要按照先局部后整體的原則，首先完成各個(gè)控制單元的電路設(shè)計(jì)，然后再進(jìn)行整體的電路設(shè)計(jì)。進(jìn)行整體的電路設(shè)計(jì)時(shí)要和電動(dòng)機(jī)控制方法相結(jié)合。設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意以下幾個(gè)方面：一是控制線路要保持必要的獨(dú)立性和穩(wěn)定性，防止發(fā)生電路意外接通或出現(xiàn)寄生電路，導(dǎo)線越少越好。二是在進(jìn)行元器件布局時(shí)，要盡可能使用統(tǒng)一型號(hào)的電器或標(biāo)準(zhǔn)件，以達(dá)到簡(jiǎn)化線路和減少接觸點(diǎn)的目的。三是電路設(shè)計(jì)要能夠滿足正反轉(zhuǎn)電路起動(dòng)、停止和信號(hào)指示的要求。四是要在保障設(shè)計(jì)目標(biāo)圓滿實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上最大限度簡(jiǎn)化線路，減少使用的電氣數(shù)量，能夠使用正向接觸器的地方要使用正向接觸器，以提高線路可靠性。

6 結(jié)束語(yǔ)

電氣控制線路設(shè)計(jì)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)影響重大。設(shè)計(jì)人員要秉持為產(chǎn)品負(fù)責(zé)的理念，嚴(yán)守作業(yè)規(guī)范，把好設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)，一絲不茍做好每項(xiàng)工作。設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，夯實(shí)技術(shù)儲(chǔ)備，對(duì)于遇到的問(wèn)題要用以創(chuàng)新，大膽嘗試，為提高我國(guó)電氣控制設(shè)計(jì)水平貢獻(xiàn)自己的力量。

參考文獻(xiàn)

[1]孫海珉.電氣控制線路設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（24）.