淺談電氣控制線路的設計原則

陳正

（長江大學電子信息學院 434000）

淺談電氣控制線路的設計原則

陳正

（長江大學電子信息學院 434000）

電氣控制線路的科學設計直接決定了自動化設備的生產效率，本文以一名本科生的角度，從電氣控制線路的設計規范著手，分別討論了電氣控制線路的設計流程、設計方法和設計原則，旨在進行專業理論學習至于，對所學的內容作出一定程度的總結。

電氣控制；線路；設計；原則

前言

電氣控制線路設計與電氣設備的生產、操作和維修關系密切。隨著工業市場化的發展，評判電氣控制線路設計好壞的標準也是與實際市場生產直接相關的，換言之，好的電氣控制線路設計不僅僅體現在設計思維的與眾不同，更體現在實際生產中深入淺出的可操作性、低廉的維修成本和值得批量推廣，而實現這些的基礎是必須掌握最全面最大眾化的設計原則。

1 電氣控制線路圖的設計規范

電氣控制線路圖是串聯電氣設計、生產和維修人員通用的工程性語言，其主要作用是表達電氣控制系統的工作原理、工作流程和設備結構。整體的電氣控制線路圖包括電氣系統圖、框圖、原理圖、布置圖、安裝接線圖、功能圖和電氣元件明細表。顯然，沒有統一設計規范而生成電氣控制線路圖，將毫無實際意義，對此，國家標準局參照國際電工委員會（IEC）頒布的標準，制定了我國電氣設備有關國家標準。有關的國家標準有《電氣圖用圖形符號》（GB4728-1984）、《電氣制圖》（GB6988-1986）、《電氣技術中的項目代號》（GB5094-1985）和《電氣技術中的文字符號制定通則》（GB7159-1987）。

下面以《電氣圖用圖形符號》（GB4728-1984）為例，簡要解釋一下其中的設計規范。按照《電氣圖用圖形符號》（GB4728-1984）規定，電氣圖用圖形符號是按照功能組合圖的原則，由一般符號、符號要素或一般符號加限定符號組合成為特定的圖形符號及方框符號等。一般符號是用以表示一類產品和此類產品的特征的簡單圖形符號。文字符號分為基本文字符號和輔助文字符號。基本文字符號又分單字母文字符號和雙字母文字符號兩種。單字母符號是按拉丁字母順序將各種電氣設備、裝置和元器件劃分為23類，每一大類電器用一個專用單字母符號表示，如“K”表示繼電器、接觸器類，“R”表示電阻器類。當單字母符號不能滿足要求而需要將大類進一步劃分，以便更為詳盡地表述某一種電氣設備、裝置和元器件時采用雙字母符號。雙字母符號由一個表示種類的單字母符號與另一個字母組成，組合形式為單字母符號在前、另一個字母在后，如“F”表示保護器件類，“FU”表示熔斷器，“FR”表示熱繼電器。輔助文字符號用來表示電氣設備、裝置、元器件及線路的功能、狀態和特征，如“DC”表示直流，“AC”表示交流，“SYN”表示同步，“ASY”表示異步等。輔助文字符號也可放在表示類別的單字母符號后面組成雙字母符號，如“KT”表示時間繼電器，“YB”表示電磁制動器等。為簡化文字符號起見，當輔助文字符號由兩個或兩個以上字母組成時，可以只采用第一位字母進行組合，如“MS”表示同步電動機。輔助文字符號也可單獨使用，如“ON”表示接通，“N”表示中性線等。

2 電氣控制線路設計的一般方法

電氣控制線路設計的常用辦法有兩種：①經驗設計法；②邏輯設計法。經驗設計法，通俗來講，就是電氣控制線路設計的常用套路，比如各類典型的線路連接方式、局部常用配置等。經驗設計法在單獨工作的單元設計上非常有效，往往通過對不同單元控制電路非常熟悉的不同專業人員的結合，就能實現初步成型的設備系統運作，同時經驗設計法對設計者的專業工作時間和實踐經歷要求很高，對于即將踏入工作崗位的大學生來說，不值得提倡。

其二是邏輯設計法。邏輯設計法利用了邏輯代數這一數學工具。從生產工藝出發，在狀態波形圖的基礎上，將控制線路中的接觸器、繼電器線圈的通電與斷電，觸頭的閉合與斷開，以及主令元件的接通與斷開等均看成邏輯變量，全面考慮控制電路中邏輯變量之間的邏輯關系，按照一定的方法和步驟設計出符合要求的控制電路。這種在波形圖基礎上進行邏輯設計的方法，與傳統的邏輯設計方法不同。傳統的邏輯設計法繁瑣、不直觀，尤其是對待相區分組的處理上更為復雜困難。而在波形圖基礎上進行邏輯設計比較直觀、簡便，用該方法設計出的線路較為合理，精煉、可靠，能充分發揮元件的作用；當給頂條件變化時，能夠指出對電路作相應變化的內在規律，因此在設計較復雜的控制線路時，這種邏輯設計便顯示出它的優點。

3 電氣控制線路的總體設計原則

在嚴格遵循電氣控制線路圖的設計規范和掌握一般設計方法的基礎上，才有討論電氣控制線路設計原則的必要，正如寫文章一樣，電氣控制線路的設計原則就相當于文章的中心思想，對整體布局起到很好的提綱挈領的作用。結合實際生產經驗，電氣控制線路的總體設計原則總結起來有四條：①最大限度滿足生產機械和生產工藝對電氣控制的要求，這是結果導向性的設計原則，也就是系統設計必須服務于生產實踐，而且要盡量地全部滿足實際工作中的各種需求；②在滿足要求的前提下，使控制系統簡單，經濟，合理，便于操作，維修方便，安全可靠，這是對設計者科學高效設計思維的要求，因為在設計某款電氣設備系統工作時，要考慮到使用人群并不是設計者本身，而且設計者的設計成果并不是服務于某一款機器或者某一個廠家，而是達到批量生產的效果；③電器元件選用合理，正確，使系統能正常工作，這是在硬件設計上對設計者的要求，反映到實際生產，就是要求所設計的產品要質量好，并且穩定性高；④為適應工藝的改進，設備能力應留有裕量，可能很多人并不能理解這種設計原則的用處，認為設計者不應該盡自己最大的努力，給系統最好的配置，讓機器的功能和效率最大化嗎？實則不然，因為工廠和市場也是規模化發展的，越高配置和越強生產能力，必然意味著越高的機器成本和功耗，這種生產成本過高的產品不一定是工廠急切需要的，與市場發展吻合的生產能力，才是設計者需要真正努力思考的方向。

4 結語

隨著工業的發展，電氣自動化領域的科技創新是潛力巨大的研究課題，包括電氣控制線路設計的科技創新，同時科技創新都是圍繞著可持續發展和節能高效的方向進行的，這一定程度上與電氣控制線路的設計原則相吻合，所以深入理解這些基礎的原則，才是廣大設計者實現自我價值的前提。

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1004-7344（2016）08-0036-01

2016-3-1