基于ELECWORKS的皮帶輸送機(jī)電氣原理圖的設(shè)計(jì)

摘 要：在工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)中，電氣原理圖的設(shè)計(jì)是自動(dòng)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)的最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，電氣原理圖的設(shè)計(jì)的效率，會(huì)大大的影響產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)的效率。隨著科技的不斷進(jìn)步， 電氣設(shè)計(jì)工具軟件不斷涌現(xiàn)。利用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)工具，可以提高電氣圖紙的設(shè)計(jì)效率。 本文以工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的皮帶輸送機(jī)的電氣控制部分為例，利用ELECWORKS電氣圖設(shè)計(jì)軟件，從基礎(chǔ)圖元的選擇開(kāi)始一步步完成皮帶輸送機(jī)的電氣原理圖的設(shè)計(jì)，極大的提高了圖紙的設(shè)計(jì)效率。

關(guān)鍵詞：電氣原理圖;電氣控制;ELECWORKS

1、引言

隨著科技的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化產(chǎn)品的升級(jí)換代愈發(fā)頻繁，而如何提高電氣設(shè)計(jì)效率是其中重要的一環(huán)。 在電氣設(shè)計(jì)的絕大多數(shù)領(lǐng)域，AutoCAD可以很好的完成設(shè)計(jì)任務(wù)，但在電氣設(shè)計(jì)中，在高效率、規(guī)范化、項(xiàng)目化和易操作方面，都存在著很多問(wèn)題。 為了更高效的完成電氣設(shè)計(jì)，很多大型企業(yè)在研發(fā)中引入了ELECWORKS軟件進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)方面的工作，取得了很好的效果。皮帶輸送機(jī)裝置是自動(dòng)化生產(chǎn)線上經(jīng)常使用的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)，廣泛存在于各類生產(chǎn)企業(yè)的流水線中。本文結(jié)合電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展，以ELECWORKS為軟件工具，完成皮帶運(yùn)輸機(jī)電控電路圖的繪制。

2、控制要求

皮帶輸送機(jī)模塊廣泛存在于如火電發(fā)電廠、食品生產(chǎn)、醫(yī)藥等多類自動(dòng)化生產(chǎn)線中，主要實(shí)現(xiàn)物料的輸送功能。由于很多產(chǎn)線較長(zhǎng)，采用一個(gè)皮帶傳送機(jī)構(gòu)難以滿足動(dòng)力、空間或方位等要求，皮帶輸送機(jī)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可以分為單皮帶輸送機(jī)和多皮帶輸送機(jī)。接下來(lái)將以普通的具有三條皮帶的輸送機(jī)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。

從功能上來(lái)看，主要需要實(shí)現(xiàn)下面3條控制要求：

（1）順序啟動(dòng)。順序啟動(dòng)要求各個(gè)皮帶依次啟動(dòng)，也就是說(shuō)1#皮帶啟動(dòng)了，2#皮帶才能啟動(dòng)，2#皮帶啟動(dòng)了3#皮帶才能啟動(dòng)，次序不能亂。

（2）逆序停機(jī)。逆序停機(jī)要求以啟動(dòng)相反的順序停機(jī)，也就是3#皮帶停掉以后2#才能停，2#停了以后1#才能停。

（3）故障一票否決功能。也就是三個(gè)電機(jī)任何一個(gè)過(guò)載了，所有電機(jī)都得隨即停車(chē)。

弄清楚皮帶輸送機(jī)的具體要求，就可以開(kāi)始進(jìn)行電氣原理圖設(shè)計(jì)。

3、電氣電路分析

在為了實(shí)現(xiàn)以上功能，我們需要3臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)3條皮帶完成輸送工作。通過(guò)控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止、轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)上述要求的前兩條功能;通過(guò)在每臺(tái)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路串聯(lián)上熱保護(hù)裝置，即可實(shí)現(xiàn)故障停機(jī)功能。

我們將整個(gè)電路可以簡(jiǎn)單的劃分成主電路和控制電路兩部分。

主電路由三相電源母線接入電路和三條電機(jī)驅(qū)動(dòng)支路組成。母線接入電路可以通過(guò)旋鈕開(kāi)關(guān)控制整個(gè)回路的上電和失電;電機(jī)驅(qū)動(dòng)支路由熔斷器、接觸器、熱繼電器和電機(jī)組成。

控制回路也由主控制電路和三個(gè)支路組成，在主控制電路上需串聯(lián)熱繼電器信號(hào)和停止按鈕，在三個(gè)控制支路上需要實(shí)現(xiàn)各個(gè)支路的啟動(dòng)、停止、自鎖和互鎖等功能。

4、主電路的設(shè)計(jì)

完成了電路的分析以后，接下來(lái)讓我們進(jìn)行該電路的繪制。只要繪制出一條支路，復(fù)制和修改下就可以完成另外兩條支路。在主電路中，需要修改制作的圖標(biāo)主要有旋鈕開(kāi)關(guān)和熱繼電器兩個(gè)。

具體的繪制步驟如下：

（1）點(diǎn)擊桌面上的SOLIDWORKS ELECTRICAL圖標(biāo)，打開(kāi)ELECWORKS軟件，然后，選擇新建工程，選擇GB_Chinese 工程模板，點(diǎn)擊確定，然后完善工程信息中的相關(guān)內(nèi)容，點(diǎn)擊確定，按照模板生成項(xiàng)目。選擇右側(cè)的導(dǎo)航欄，打開(kāi)文件集，雙擊電氣原理圖標(biāo)簽，打開(kāi)默認(rèn)生成的電氣原理圖。

（2）選中繪制多線，在左側(cè)欄目中選擇1相、2相、3相，其他不選，確認(rèn)連接線間距為5，然后在右側(cè)圖框頂部位置選擇開(kāi)始繪制母線的位置，在右側(cè)選擇終止母線繪制的位置，右擊鼠標(biāo)確認(rèn)。然后，同樣選擇繪制多線，選中1相、2相、3相，在左側(cè)適當(dāng)位置繪制第一支路，按下空格可以切換線序。

（3）接下來(lái)繪制電源的端子排，選擇插入多個(gè)端子，劃線垂直于母線右端，選好方向，點(diǎn)擊下去后彈出端子屬性，端子排源填寫(xiě)XT，端子源 填寫(xiě)L， 點(diǎn)擊確定，生成輸入端子排和端子符號(hào)。

（4）接下來(lái)繪制旋鈕開(kāi)關(guān)，由于庫(kù)中不存在三級(jí)旋鈕開(kāi)關(guān)，需要自己根據(jù)相似元件模板修改，為此，選擇數(shù)據(jù)庫(kù)-符號(hào)管理，在開(kāi)關(guān)分類中選中三級(jí)開(kāi)關(guān)，右擊鼠標(biāo)，選擇復(fù)制，然后空白處點(diǎn)擊，然后右擊鼠標(biāo)，選擇黏貼，出現(xiàn)第二個(gè)三級(jí)開(kāi)關(guān)，雙擊新生成的三級(jí)開(kāi)關(guān)，進(jìn)入編輯狀態(tài)，將右側(cè)符號(hào)屬性中說(shuō)明，改為三級(jí)旋鈕開(kāi)關(guān)。然后再繪圖區(qū)修改相應(yīng)的線條，然后，切換到繪圖選項(xiàng)卡，選擇繪制線，選中正交和對(duì)象捕捉，繪制半個(gè)旋鈕符號(hào)，然后選中鏡像，生成另外一半，這樣就完成了符號(hào)的創(chuàng)建了，最后點(diǎn)擊關(guān)閉符號(hào)，選擇保存更改即可。然后，回到原理圖的繪制，選擇插入符號(hào)，選擇其他符號(hào)，選中剛才添加的三級(jí)旋鈕開(kāi)關(guān)，調(diào)整符號(hào)文字方向，完成旋鈕開(kāi)關(guān)的繪制。

（5）接下來(lái)選擇插入符號(hào)，其他符號(hào)，在分類熔斷器、熔斷器式開(kāi)關(guān)中選中三級(jí)保險(xiǎn)，按下空格切換好方向，將熔斷器加入線路。然后選中符號(hào)欄里的開(kāi)關(guān)，接觸器，找到主觸點(diǎn)，插入當(dāng)前支路。

（6）接下來(lái)是熱繼電器，這個(gè)符號(hào)需要我們稍作修改。選擇數(shù)據(jù)庫(kù)，符號(hào)管理，選擇熱繼電器分類，復(fù)制三級(jí)熱繼電器符號(hào)，黏貼，雙擊，進(jìn)入編輯，修改說(shuō)明信息為三級(jí)熱繼電器，刪除虛線，增加方框，保存即可。然后，回到原理圖的繪制，選擇插入符號(hào)，選擇其他符號(hào)，選中剛才添加的熱繼電器，調(diào)整符號(hào)文字和方向，完成熱繼電器的繪制。

（7）最后在符號(hào)選項(xiàng)卡選擇其他，選中電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)到相應(yīng)位置，明明為M1，就完成了第一個(gè)支路的繪制。

（8）最后選中支路1，按下CTRL+C復(fù)制支路1，然后按下CTRL+V ， 在第二支路和第三支路的位置上黏貼，最后對(duì)照修改相應(yīng)的元件編號(hào)，刪除L3 右方部分，就完成了主電路的繪制。

5、控制電路的設(shè)計(jì)

完成了主電路設(shè)計(jì)以后，接下來(lái)進(jìn)行控制電路的設(shè)計(jì)?？刂浦芬舶ㄈ龡l支路，第一個(gè)支路中SB2負(fù)責(zé)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)1#皮帶的電動(dòng)機(jī)M1，SB1負(fù)責(zé)讓電動(dòng)機(jī)M1停下來(lái)，但是前提是并聯(lián)在它左邊的KM2 斷開(kāi)了才行;第二個(gè)支路中SB4 負(fù)責(zé)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)2#皮帶的電動(dòng)機(jī)M2，SB3負(fù)責(zé)讓電動(dòng)機(jī)M2停下來(lái)，但是前提是并聯(lián)在它左邊的KM3斷開(kāi)了才行;另外，KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)到第二條線路里，意思就是只有KM1上電了，KM2才有可能成功上電。第三個(gè)支路與前面的類似，差別主要在停止按鈕上沒(méi)有并聯(lián)的觸點(diǎn)，也就是第三個(gè)電機(jī)可以按下SB5隨時(shí)停下來(lái)。

控制電路具體的繪制步驟如下：

（1）選擇插入符號(hào)-其他符號(hào)，在分類熔斷器、熔斷器式開(kāi)關(guān)中選中二級(jí)保險(xiǎn)，按下空格切換好方向，將熔斷器加入線路，并修改好它的文字和方向。

（2）接著選擇繪制單線，繪制出控制回路主線路及第一支路的框架。

（3）然后參照主電路繪制步驟中的第4步或第6步中旋鈕或熱繼電器主觸點(diǎn)的繪制方式，以常閉按鈕為模板繪制熱繼電器常閉觸點(diǎn)，完成繪制后，同樣方法加入到線路上相應(yīng)的位置。

（4）依次插入按鈕、常開(kāi)觸點(diǎn)、和線圈，配置好相應(yīng)參數(shù)，完成控制電路主電路和第一條支路的繪制。

（5）同樣采用畫(huà)框的方式選中第一支路，按下CTRL+C復(fù)制第一支路，然后按下CTRL+V ， 在第二控制支路和第三控制支路的位置上黏貼，刪除不用的原件，并對(duì)照修改元件編號(hào)，修正線路。

（6）在第二控制支路和第三控制上分別串聯(lián)相應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)逆序停止功能，完成整個(gè)控制回路的繪制，也完成了整個(gè)電路的設(shè)計(jì)，如圖1所示。

6、總結(jié)

通過(guò)以上案例，我們可以清晰的認(rèn)識(shí)采用ELECWORKS軟件設(shè)計(jì)電氣原理圖的設(shè)計(jì)方法和步驟?？傊?，ELECWORKS軟件是一個(gè)非常適合用于機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的現(xiàn)代軟件，可以極大地提高繪圖效率，主界面中各個(gè)管理模塊清晰，同其他軟件的操作和管理功能類似，因此非常易學(xué);另外，ELECWORKS軟件可以讓設(shè)計(jì)師將精力集中于電氣圖的設(shè)計(jì)而非繪制過(guò)程;最后，該軟件可以根據(jù)電氣項(xiàng)目的特點(diǎn)選擇相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，有利于各類工程人員對(duì)電氣相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

史東強(qiáng)（1979-），男，講師，金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要研究方向?yàn)楣こ虉D學(xué)、自動(dòng)控制和模式識(shí)別等。