對機床電氣控制線路的組合分析

周素芬

摘 要 對電氣控制柜的基本線路進行分析，對機床電氣控制線路的組合進行探討，要合理選出基本環節，并進行聯系，對線路進行簡化，對簡化后的線路進行檢查，最后檢查組合時是否存在問題。

關鍵詞 機床電氣；控制線路；機床加工

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）13-0171-03

1 引言

隨著社會經濟的快速發展，科學技術水平的提升，機床電氣水平也隨之進步，機床加工所需要的控制線路也變得越來越復雜，但是無論其多么復雜，總是可以把不同的單元線路按照一定的結構拆分開來，比如一些熟悉的控制線路，包括正反轉控制線路、保護線路、順序啟動和順序停止控制線路等。假如將這些控制線路當作機床加工程序中不同的階段，也可以理解為控制線路就是由不同的階段所組成的。本文對有關機床電氣控制線路的組合進行分析和探討，不足之處，敬請指正。

2 電氣控制的基本線路分析

電氣控制線路都是由最基本的線路組成的，互相之間組合成不同的控制單元，具體而言包括以下幾種。

1）互鎖控制，具體指的是生產線上各個運動部件之間產生的一種相互限制的作用，也有個說法叫做聯鎖控制，互鎖控制主要是充當順序控制的功能。舉例說明，磨床上的啟動順序是先潤滑油泵再主軸電動機，龍門刨床的啟動順序是先進行潤滑油泵，這些都是按照程序制定好的互鎖順序控制[1]。當然，互鎖控制也有一定的控制原則，一方面如果要甲先動作然后乙再開始，需要把甲的常開觸點和乙的線圈電路進行串聯；另一方面，如果甲動作后乙暫停工作，則需要甲的常閉觸點和乙的線圈電路進行串聯。

2）多地點控制，具體是指一些裝置，比如說起重運輸機，為了便于操作則需要設計成在不同的地點對同一臺機器進行控制和操作，比如三地點控制線路，包括一個啟動裝置和一個暫停裝置，分別設置成三組，然后布置在三個不同的地方，就可以完成三地點控制。實現的原則是啟動時進行并聯，停止時要串聯。

3）自動循環控制，指的是在一些電氣裝置中利用工作臺自動循環作業，比如龍門刨床的工作臺可以實現前進和后退，這是依靠電動機的正反轉實現的功能，而且還要利用限位開關。其中涉及的控制原則是行程控制原則，其復雜程度要按照具體裝置而定。

3 機床電氣控制線路的組合分析

合理選出基本環節，并進行聯系 機床的電氣控制線路在進行設計時，已經制定好一些功能和要求，按照功能要求，可以羅列出不同的控制單元，假如把工作看作連續的，那么就涉及自保持環節；假如線路中要設定好時間，則要進行延時設置控制；假如線路中要進行正反向動作，那么離不開正反轉控制功能。如果需要更復雜的功能，也可以把基本線路控制組合在一起，其具體數量按照實際情況而定。如果要對多臺電動機進行單線控制，則需要一定數目的自保持控制環節；延時控制環節的數量和其步驟數量是一致的；順序控制的級數永遠小于自保持環節的數量；保護環節的數量和種類也是一致的[2]。比如需要一個配備了定時器功能的電動機控制回路，要求電動機在工作一段時間后自動暫停，則可以對基本控制環節進行組合，選擇自保持環節和延時控制環節即可。圖1為基本環節的選擇和組合示意圖。

選擇好基本環節后，還需要把選擇的基本環節進行聯系。實際上，每一個基本環節都包括受令環節和發令環節，不同的部分，其輸入量和輸出量有所區別。目的是要把不同的單元組合成有機的整體，每一個基本環節聯系在一起不僅僅是結構上的關系，在動作上保持控制鏈，在結構上構成聯鎖。上文中提到的短時控制電動機線路，其中的延時控制是位于電動機啟動后，所以要把自保持控制的輸出和延時控制的輸入聯系在一起。而且延時控制要在延時結束后將電動機暫停工作，也就是切斷自保持控制的功能[3]。

進行線路的簡化 因為不同的基本線路、不同的控制環節都具有獨立性，每一個控制單元組合在一起有可能出現復雜又繁瑣的線路情況，所以線路需要進行簡化。實際上線路簡化是有章可循的，可以利用邏輯代數法，也就是按照現有的線路，將其羅列出邏輯表達式，之后將其代入計算公式中，再將表達式進行簡化，按照簡化之后的表達式再重新繪制線路。該方法適合比較復雜的線路。除此之外還有一個方法，就是直接化簡法，和代數中提出公因式有很多類似的地方。此方法的規律如下：

1）串聯支路中不同的元件是等價的，所以只要是在同一個串聯支路中，不同的元件是可以進行等價調換的，以此變化其位置和順序；

2）并聯支路的位置也存在等價性，就是說其功能和支路不存在必然的關系，所以支路沒有順序，可以進行調換；

3）并聯中路中相同的元件能夠把它們都調到總回路上；

4）如果該支路不導通則刪除；

5）如果支路斷開則可以當作是線路短路；

6）并聯回路中如果是不同的支路但是功能一樣，則刪除并保留一條支路；

7）串聯回路中如果是不同的支路但是功能一樣，則刪除并保留一條支路。

所以對線路進行簡化的規律可以按照以上所述，將不同元件的位置進行調換，可以把支路中元件的觸頭進行合并，刪除不導通的支路；如果功能相同的支路可以刪除僅保留一條，以此實現線路簡化。圖2是對圖1中基本線路進行簡化后的線路。

對簡化后的線路進行檢查 對于圖2經過簡化后的線路，還有個環節至關重要，就是對線路中有無故障問題進行檢查，是否存在線路故障，是否存在不合理之處，有沒有寄生線路，觸頭的位置是否安裝正確，還有就是要對線路動作過程是否和設計時的要求相符合[4]。對于本例而言，先打開啟動按鈕，接觸器KM1和繼電器KT相互吸合，然后電動機運轉一段時間，KT的觸頭執行動作，中間繼電器KM2發生動作，并且導致接觸器KM1和時間繼電器KT線圈回路斷開，接觸器KM1和時間繼電器KT釋放。因為KM2線路對于KT觸頭實際上是起到一個自保持作用，所以KT釋放之后沒有引發KM2失去電。endprint

如果出現一些較特殊的情況，比如誤操作等，也要進行詳細分析。對組合之后的線路進行檢查，比如按鈕SBQ持續按下不放開，那么電動機是否就會一直工作？經過詳細分析和論證，發現按鈕SBQ是否按下去，KM2動作之后線路斷開，因此電動機不會出現上文中提到的情況。假如設計要求中指定在意外情況時，按下按鈕SBQ不松開，則電動機運轉絲毫不受到時間的影響，那么接觸器KM線圈回路中KM2觸頭移動到SBQ的并聯支路上，KM2動作時不必斷開按鈕支路，具體如圖3所示。

組合時要重視的問題

1）控制單元的電源尤其要注意不能接入到同一個回路中，避免線路更加復雜，并且讓組合后的線路更為穩定可靠。

2）對線路中各個環節的輸入和輸出進行確定，每一個控制單元利用輸入和輸出從而組成一個動作支路，如果動作支路的數量較多，或者是存在許多分支，那么要適當補充控制單元的輸出觸頭的輸出量，也可以在控制單元的輸入位置進行觸頭接法的轉換。

3）基本線路中的控制單元要按照不同的功能對繼電器、接觸器的型號進行確定，比如上文提到的例子中，假如延時環節控制的并非電動機的停止，而是控制的另外一臺電動機的啟動，那么可以直接把中間繼電器KM2更換成接觸器即可，以此實現對另外一臺電動機的啟停進行控制的功能。

4）組合的線路中需要對每一個基本環節進行簡化，假如簡化后不科學不合理，那么很有可能出現寄生線路。什么叫做寄生線路？也就是在正常回路之外，還留存其他的通路，如果這個通路接通后，則有可能產生誤動作。對寄生線路進行分析和查找存在一定的難度，尤其在相對來說比較復雜的線路中，線路存在的狀態非常復雜，在不同的狀態下有不同的操作，不同的操作又會產生不同的情況，所以很有可能隱藏著不容易被發現的電流通路，在進行線路組合和設計的過程中尤其要注意這種情況。

5）對控制線路進行改進，或者是對基本線路進行組合，然后對線路的功能進行分析，其中有可能存在一些之前沒有考慮清楚的情況，或者是在功能的實現方面存在一些障礙。比如上文中提到的例子中，按鈕不松開有可能出現的延時問題，假如線路中出現故障，那么要采用一定的對策進行預防[5]。假如是功能的實現方面存在一些細節方面的問題，比如觸頭的數量有誤，并聯線圈無法正常匹配等，那么要針對不同的問題和設計時的要求，對線路進行整改[6]。

4 總結

總而言之，機床電氣控制線路由各種各樣的基本線路組合在一起，因此在對控制線路進行設計和分析過程中，可以利用復雜線路簡化的方法，將復雜線路看作不同的基本控制單元聯系和組合。每個基本環節進行組合時，要根據實際情況靈活地運用，不能局限于現成的線路而不進行改變。

參考文獻

[1]郭成.機床電氣故障的四種快速檢查方法[J].山東機械，2005（6）.

[2]陳麗平.關于《機床電氣維修》課堂化實習教學中的幾點體會[J].新課程研究：職業教育，2007（9）.

[3]韓金玲，裴幫富.機床電氣故障分析與查找[J].機床與液壓，2009（6）.

[4]朱成良.《機床電氣線路》一體化教學探討[J].科技風，

2009（23）.

[5]蔣永強.分層教學法在機床電氣教學中的應用[J].經營管理者，2011（11）.

[6]張永順.適應國內外用戶需要的機床電氣兼容設計法[J].機床，2010（9）.endprint