淺析電氣控制設計

薛成群

摘 要：現代社會，電氣控制已經成為工農業生產方式的主流。電氣控制系統線路設計水平是影響生產效率、產品質量、人員操作、作業安全等方面的重要因素，優化電氣控制設計，提高電氣控制設計質量，是當前工業生產發展的重要動力。文章圍繞電氣控制系統線路設計有關問題進行討論，系統闡述了電氣控制系統設計的基本內容、優勢、特點、設計方法和前置要件，介紹了電氣控制系統設計程序，最后對繪制原理圖的注意事項作出強調說明。

關鍵詞：電氣控制；線路設計；電力拖動

引言

科學技術是推動工業生產不斷發展進步的動力源泉。現代社會，工農業生產的自動化、信息化水平越來越高，以信息技術和機電技術為基礎的電氣控制系統技術在各行各業中獲得了廣泛的應用。電氣控制系統設計是電氣控制系統的基礎，對于電氣控制系統的性能水平和運行質量都有著至關重要的影響。

1 電氣控制系統設計概述

電氣控制系統設計工作主要內容為電氣控制系統制造、使用、維護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、設備操作使用說明書、維修說明書等重要資料。電氣控制系統設計環節眾多，其中對整體設計影響較為突出的環節有拖動方案的確定、電動機容量的選擇以及電氣控制線路的設計等。

2 電氣控制線路設計的突出優勢

經過多年的發展和實踐，電氣控制系統的特點日漸為人所致，在工農業生產中的優勢也已經充分體現出來。具體有以下幾個方面：

（1）電氣控制系統使用功能豐富，性能水平先進，集成程度高，應用靈活，具有廣泛的適用性，便于日常維護保養工作的開展。（2）電氣控制系統反應迅速，程序執行速度快，能夠在極短時間內完成相關操作，在一定程度上使用無觸點開關，降低了設備損耗水平，極大地延長了系統設備的使用期限，相對于傳統控制系統，這些優點尤其突出。（3）電氣控制系統在操作方面非常簡單，控制人員只需在控制終端進行相關設置，控制系統內部承擔具體工作的控制軟件就能夠對系統運行情況進行相應調節，而無須大量使用連接線路和控制電器，減少了系統對設備的需求。

3 電氣控制線路設計基本方法和前置要件

3.1 電氣控制線路設計基本方法

常用的電氣控制線路設計方法包括邏輯設計法、經驗設計法兩種。所謂邏輯設計法是根據工業生產實際需要和設計目標，利用邏輯代數的理論進行電氣控制線路設計。所謂經驗設計法是憑借已經積累的經驗指導電氣控制線路設計，以達到適應生產調節，滿足生產要求的目的。二者相比，邏輯設計法要求設計人員有著系統的、深厚的理論知識基礎，而經驗設計法則對設計人員的工作經驗有著極高的要求。

3.2 電氣控制線路設計的前置要件

電氣控制系統設計是一項非常復雜的工作，涉及因素眾多，需要全方面考量。正式開展設計之前，設計人員要詳細了解項目的規模大小、軟硬件環境和生產工藝等重要信息，準確把我工程控制的目的、形勢和主要技術指標，以此為基礎進行設計思路的選擇和方法的明確。準備充分后再開始設計，以此盡可能保障設計目標的順利達成。

4 電氣控制系統設計的作業程序

電氣控制系統設計工作組成復雜，包括多個作業環節，具體有以下幾個步驟：

4.1 編制設計任務書

設計任務書是開展電氣控制系統設計工作的起點和基礎。通過編制設計任務書，對設計工作的相關因素進行明確，作為設計工作有序開展的指導性文件。具體包括如下內容：設備名稱、用途、結構、動作要求、工藝過程：電力拖動的控制要求及方式：保護、聯鎖要求；穩定性、自動化程度及抗干擾要求；操作臺、信號指示、報警方式等要求；設備驗收標準等。

4.2 選擇適當的電力拖動方案

電氣控制系統設計的一個重要內容就是選擇合適的電力拖動方案。在工業生產領域，為保障電氣控制系統運轉達到設計目標，要針對生產加工的具體要求，生產機械的結構、零件加工精度、負載性質、調速要求、運動部件的數量、運動要求以及投資規模等重要內容科學規劃、選擇系統設備，特別是作為關鍵部件的電動機的數量、種類、規格、運行方式和控制要求。在選擇、設置電力拖動方案時要做到以下幾點：

4.2.1 選擇正確的拖動方式

電氣控制系統常用電力拖動方式分為兩種，一是單獨拖動，二是分離拖動。隨著電力拖動方式的不斷發展，電動機和工作機構的越來越接近，電動機的拖動方式正向著多電動機的拖動方式發展。這種拖動方式可以大幅減少傳動環節，促進傳動高效率的提升，是電氣控制系統實現自動化控制的重要基礎調節之一。實際設計工作中要按照具體生產工藝和系統結構配置相應數量的電動機。

4.2.2 選擇適當的調速方案

工業化大生產是在機械廣泛應用的基礎上實現的。在實際生產過程中，電動機的轉速必須具有一定范圍的可調性，以保障在生產工藝參數發生變化時滿足生產正常運行。電動機轉速調整方案通常包括多速電動機變速、機械變速和變頻調速三種。從目前發展趨勢上看，交流調速電動機的經濟效益最好，是今后機械設備調速的主要發展方向。而精密機械設備對加工精度要求很高，通常采用無極調速方式。此外，無極調速也是重型、大型設備的主運動和進給運動調速方案的常用選擇，從而有助于設備造價的降低。

4.2.3 選擇合適的拖動電動機

在選擇拖動電動機時，要重點考量電動機結構、類型、容量、額定電壓和額定轉速等技術參數指標。要確保選擇的電動機結構符合機械設計要求，對實際工作環境具有較強的適應性。電動機在設計使用條件下要具有長期穩定的工作能力，起動、制動性能良好。

4.3 控制線路的設計

控制路線承擔著控制電動機的重要職責，是控制系統的主干，控制線路和信號線路、檢測線路相配合，是實現電氣控制系統的相關功能的基礎和載體。線路設計是控制系統設計工作中的主體，工作量最大，困難程度最高。在具體設計時，設計人員要從安全性、穩定性、先進性等方面考慮，同時結合生產造價和檢修、維護的需求。

5 繪制原理圖的注意事項

在繪制原理圖時，要按照先局部后整體的原則，首先完成各個控制單元的電路設計，然后再進行整體的電路設計。進行整體的電路設計時要和電動機控制方法相結合。設計過程中要注意以下幾個方面：一是控制線路要保持必要的獨立性和穩定性，防止發生電路意外接通或出現寄生電路，導線越少越好。二是在進行元器件布局時，要盡可能使用統一型號的電器或標準件，以達到簡化線路和減少接觸點的目的。三是電路設計要能夠滿足正反轉電路起動、停止和信號指示的要求。四是要在保障設計目標圓滿實現的基礎上最大限度簡化線路，減少使用的電氣數量，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 結束語

電氣控制線路設計對于工業生產影響重大。設計人員要秉持為產品負責的理念，嚴守作業規范，把好設計質量關，一絲不茍做好每項工作。設計過程中要注意總結經驗，夯實技術儲備，對于遇到的問題要用以創新，大膽嘗試，為提高我國電氣控制設計水平貢獻自己的力量。

參考文獻

[1]孫海珉.電氣控制線路設計的應用[J].中國新技術新產品，2011（24）.