淺談礦用機械電氣控制系統設計

牛占亮

摘要：現在的時代已經是信息化時代，礦用機械是技術含量和集成化很高的裝備，其電氣控制系統是決定其性能的關鍵環節。本文首先介紹了礦用機械電氣控制系統設計的基本原則，然后介紹了電氣控制裝置的設計步驟與設計要點。

關鍵詞：礦用機械電氣控制系統設計

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0128-01

在現代化礦井建設中，凡要求較高的場合，都離不開自動控制。礦用機械的啟動、加速、調速、制動和停車都可通過自動控制系統來實現，對不同的礦用機械需要不同的自動控制方式，雖然控制方法不同，但都是根據生產機械工作時物理量的變化確定的。因此，針對不同的物理量就有不同的控制原則。

1電氣控制系統設計的基本原則

電控系統設計涉及到的范圍較廣，系統從初步設計、技術設計到產品設計過程中的每一環節都與產品的質量和成本密切相關。電氣控制系統設計過程應遵循的基本原則如以下幾點。

（1）最大限度地滿足機械設備對電氣控制提出的要求。生產機械的電控裝置是為生產機械按預定規律完成一定動作和保證部件協調運轉服務的，電氣設計必須滿足生產機械對電氣控制提出的技術要求。

（2）妥善處理機與電的關系，采用機電結合的方法，達到系統的控制要求。現代生產機械的機械運動是機電結合的結果，機與電兩者相互關聯、相互依賴，只有統籌考慮兩者關系才能達到整機的技術指標和經濟指標。

（3）在滿足控制要求的前提下，設計方案力求簡單，避免盲目地追求高性能、高指標。評價生產機械電氣設計水平，并不是電氣控制的功能越強，技術指標越高就越好，而是以設備的性能價格比和運行可靠性來衡量的。高功能、高指標往往使系統的生產成本和復雜程度劇增，系統越復雜，所用元器件越多，系統的可靠性就越低（不包括冗余設計而增加的元器件）。因此，在滿足生產機械提出的技術指標前提下，電氣控制設計應力求簡單，提高系統工作可靠性，提高裝置的性能價格比。

（4）積極慎重地采用新技術、新工藝。任何設計在實施過程中都存在著成功和失敗兩種可能，從減少設計風險角度考慮，應盡可能采用成熟的、經過優化和實際運行考驗的材料、元器件以及制造技術與工藝。新技術和新工藝的出現，往往會給社會帶來巨大的效益，成功地應用新材料、新技術、新工藝，會使產品在品質、功能、成本方面發生巨大的變化。所以，在積極采用新材料、新技術、新工藝的同時，要進行充分的調查和研究，進行必要的試驗，才能作出決策。

（5）正確合理地選用電器元件，盡可能減少元器件的品種和規格，降低生產成本。

（6）操作、維護要方便，外形協調、美觀。電氣控制系統設計的基本任務是根據生產機械的控制要求，設計和完成電控裝置在制造、使用和維護過程中所需的圖樣和資料。這些工作主要反映在電氣原理和工藝設計中。

2電氣控制裝置的設計步驟

電氣控制裝置設計一般分成三個階段：初步設計、技術設計和產品設計。

2.1 初步設計

初步設計是研究系統和電氣控制裝置的組成，并尋求最佳控制方案的初步階段，是技術設計的依據。初步設計可由機械設計人員和電氣設計人員共同提出，也可由機械設計人員提出有關機械結構資料和工藝要求，由電氣設計人員完成初步設計。

初步設計階段應根據機械設計人員提出的要求，盡可能收集國內外同類產品的有關資料，進行詳細的分析研究，積極而又慎重地采用新技術、新工藝，并對某些新技術、新工藝、新結構、新組件等進行必要的原理性試驗研究或提出試驗研究大綱，提出系統中必須采用的專用元器件的技術要求。初步設計主要是給上級部門或用戶的一份總體方案設計報告，這份報告是進行技術設計和產品設計的依據。只有在總體方案正確的前提下，才能保證生產設備各項技術指標的實現。如果在設計過程中只有某個細節或環節設計不當，可通過試驗和改進來達到設計要求，但總體方案出錯，將導致整個設計的失敗，造成的損失是非常大的。因此，初步設計必須認真做好調研，注意借鑒已獲成功應用并經過生產考驗的類似設備和生產工藝，在幾種可能實現的方案中，根據技術、經濟指標及現有的條件進行綜合分析，作出決策。

2.2 技術設計

技術設計是根據上級部門審查批準的或經用戶同意的初步設計中提供的內容和方案，最終完成電氣控制設計，完成電控設備布置設計。技術設計需完成下述內容：（1）對系統設計中某些環節做必要的試驗，寫出試驗研究報告。（2）繪出電氣控制系統的電氣原理圖。（3）編寫系統參數計算書。（4）選擇整個系統的元器件，提出專用元器件的技術指標，編制元器件明細表。（5）編寫技術設計說明書，介紹系統原理、主要技術性能指標及有關運行維護條件和對施工安裝要求。（6）繪制電控裝置組合布置圖、出線端子圖等。

2.3 產品設計

產品設計是根據上級審查批準的或經用戶同意認可的技術設計，最終完成電控設備產品生產用的工作圖樣。產品設計需完成下列內容：（1）繪制產品總裝配圖、部件裝配圖和零件圖。（2）繪制產品接線圖或接線表。（3）進行圖樣的標準化審查和工藝會簽。一般來說，電氣控制裝置的設計應按上述三個階段進行，每個階段中的某些內容可根據設計項目的具體情況有所調整。

3電氣控制的設計要點

電氣控制設計內容很多，這里僅對一些較為重要的設計作進一步探討。（1）控制系統的選擇?？刂葡到y是電控裝置的核心，它對整個裝置工作起著決定性的作用。裝置的控制系統選用應根據機械設備對電氣控制提出的技術指標，綜合考慮控制系統的功能、抗干擾能力、系統可靠性、環境適應性、軟硬件工作量、執行速度、帶載能力等。（2）電氣傳動調速方式選擇。機械設備的主要功能是完成機械運動。一臺機械設備必須完成相互協調的若干機械動作，這些動作的協調依靠機械和電氣傳動系統來實現。合理地選用電氣傳動調速方式是決定系統的技術、經濟指標的重要條件。選用時應綜合考慮傳動調速的調速性質、調速范圍、平滑性、動態性能、效率、費用等指標。（3）設計中應考慮的環境影響。任何電氣控制裝置都需要在一定的環境中儲存、運輸和工作，環境條件必然會對設備工作可靠性、使用壽命帶來很大的影響。在電控設備設計時就應充分考慮環境因素，適當調整設計參數，這對減少設備故障率，延長使用壽命是相當有效的。影響設備工作的環境因素主要指氣候、機械振動和電磁場。（4）工藝設計問題。工藝設計的目的是為了滿足電氣控制設備的制造和使用要求，在正確的原理設計前提下，系統的可靠性、抗干擾性、可維修性、結構合理性等都與電氣工藝設計密切相關。電氣工藝設計的主要內容是電氣控制設備的總體配置（總裝配圖）、總接線圖（表）、分柜裝配設計（元器件布置）、接線圖（表）、柜、面板、導線等設計和選用。

參考文獻

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