生产机械电气控制系统设计要点探讨

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在当今社会，机械设备是我国工业生产发展的主要推动力之一，生产机械的电气化控制系统也已经被广泛的使用。但是，随着工业行业的深入发展，行业对生产机械设备性能的要求越来越高，因此，电气控制系统的设计也越来越受到人们的重视。接下来笔者就对生产机械电气控制系统的设计要点进行分析，以便读者能够更好的理解和运用机械电气控制系统，同时也更好的促进同行间的交流。

1电气控制系统的设计

1.1电气控制系统设计的一般原则

世上万物都有自己的行事规律，机械设备也不例外。生产机械电气控制系统的设计也有自己的准则，不能胡乱设计。其设计的一般原则主要包括以下几点：第一，使电气控制最大程度的符合生产机械和工艺的需要。唯有如此，才能够实现电气控制系统的最大价值，发挥出生产机械设备的最大效用。因此，必须要牢牢掌握住电气控制线路的设计原理和设计电气控制线路的步骤，每一步都要按照设计准则实施。第二，在满足要求的前提下，控制线路应力求简单、经济、可靠，且便于操作、调整和维修。对生产机械电气控制系统的一切设计，都是为了让机械能够产生实效，具有实用性和操作性是其最根本的要求，否则，这个生产机械的设计成果将毫无意义。因此，在设计电气控制系统时，应该对线路和环节作出正确的选择。第三，应具有必要的保护环节，保证在使用中安全可靠。可以采用如过载、短路、过流、设置安全指示灯等保护措施，对相关工作人员和生产设备进行保护，有效的预防和减少事故的发生。

1.2电气控制系统设计的基本内容

生产机械的电气控制系统设计由两个方面组成：分别是电气控制的原理设计和工艺设计。这两种设计都是为了迎合生产机械、工艺的基本要求而进行的，这关乎着生产机械的美观程度、效用程度等。笔者将会在下文对这两方面作出更加细致的分析，在此不做赘述。

2电气控制系统的原理设计

2.1电气控制原理电路设计的方法

2.1.1分析设计法

分析设计法是指可以根据工艺生产的需要对基本控制环节即单元电路，做出正确的选择，或者是把当前比较完善的电路按照其要求组装起来，并且对其进行不断的补充和改进，把它组合成能够完成控制条件的完整线路。当如果没有现成的典型环节时，也可根据控制需要，在分析的同时也进行设计，因此，分析设计法也可以被称作是经验设计法。分析设计法的最大优点就是没有固定的流程，设计方法比较简单，可以被看作是初学者的福音，比较容易掌握，因此，在电气控制系统设计中也得到了较为广泛的使用。然而，分析设计法的缺点也是不容忽视的，此方法设计出的不一定会是最优的解决方案，因此分析设计法对设计者的经验要求较高，在缺乏经验的情况下或者是没有考虑周全时，经常会导致线路的不正常工作。

2.1.2逻辑设计法

这种方法就是把逻辑代数的相关知识运用到电路设计当中，依照生产机械的各方面需要，把电路中的每个部分都当做是逻辑变量，如触点、接触器、主令电器等。然后按照电路控制的需要使用逻辑代数，将变量间的逻辑关系表达出来，然后将其简化，绘制出对应的电路图。其优点就是能够得出最实用的方案，而缺点就是难度大，设计过程复杂，对设计者的技能要求高。

2.2电气原理图设计

2.2.1电气原理图设计的一般步骤电气原理图的设计主要有四个一般步骤：首先是设计出大致的原理框图；接着再对原理框图中的各个部分进行补充，使电路的各个环节都能够完善。在这个设计环节中，设计的过程必须要遵循一定的先后顺序，一般是从主电路开始设计，然后是控制电路，再接着是辅助电路，紧随其后的是联锁与保护，最后才是总体检查反复修改与完善；完成上一步骤之后就是做出总原理图；最后正确的使用电器元件的同时还要拟出元器件明细表。

2.2.2电气原理图设计的要点

在设计电气原理图时，除了要满足上述的电气控制系统设计的一般原则外，还需要注意以下几点：首先，要注意控制电路中电源的类型和电压的大小的选择。220V的电源或者380V的电源可以直接运用到简单的控制电路中，因为其所使用的元器件并不复杂；但当控制电路较为复杂的时候，就操作实际把控制电压减到24V、48V或者110V，同时必须使用控制电源的变压器，这样电气控制电路在运行时的安全才能得以保障，这就要求电气元件、器件的稳定和可靠性必须得到保证。其次，要注意安全，尤其是要当心电器元件的线圈和触点的连接是否符合国家标准。比如，从下图，我们可以发现，虽然图中电器元件或触点的位置对换了，它的工作原理也没有受到影响，但是，这并不代表着其在实际运行过程中是安全的。

3电气控制系统中的工艺设计

在电气控制系统中工艺设计可以分为以下六个部分：

3.1电气设备的总体布置设计

此步骤的目的是要做出电气总布置图、总安装图与总接线图。该步骤的完成离不开上一环节中的电气原理图，这就要求把电气控制系统按照一定的标准分为几个部分，接着再按照操作的难易程度，再缩小划分条件，把之前的每个部分做进一步的划分，整理各个部分用到的进线合出线号，同时调整其连接方式。

3.2绘制电器元件布置图

同一部件或单元中，电器元件布置图的绘制要遵循下列原则：一般监视器件的安装位置是仪表板；电器板的上下方安装的元器件是不一样的，下方安装的必须是质量较大的元器件，而上方则固定安装发热元件；电器元件的外观的优美程度是布置时一定要纳入考虑的因素；安排电器元件布局时，应该预留出一部分以便做出相关的调整，如布线、接线。

3.3绘制电气控制装置的接线图

从电气控制装置的接线图上，可以看到设备整体的连接关系，绘制接线图需要注意下面几点：必须要按照《电气制图接线图和接线表》的要求绘制接线图；接线图中，各种导线详细信息必须标注出来；在实际操作过程中，元器件的安装位置一定要与接线图中所画出的位置相对应；接线图应用细线条将同一电器元件的各带电部分用细实线框在一起。

3.4电控柜和非标准零件图的设计

电控柜的设计通常为两种结构，立式或工作台式。电控柜的种类非常多，拥有着各种各样的结构，因此，在设计时可以取长补短，综合各家所长，做出最有效用的电控柜。非标准的电器零件，如开关支架、扶手等，一般是以机械零件的需要为基础来绘制零件图的。

3.5清单汇总

电气控制系统设计完成后，必不可少的步骤就是对设计过程中使用的各种材料做统计，如标准件、元件清单，如此才能确保下一步的准备工作可以进行。

3.6编写说明书

说明书包括设计说明和使用说明，主要是为了阐述系统的原理与特点，参数的计算，设备试调、使用、维护等，以便操作者能够正确的使用设备，发挥出机械的最优效用。

4结束语

本文通过对生产机械电气控制系统设计进行分析，希望读者能够从中得到益处，提升生产机械电气控制系统的设计能力，能够创造出更完善的生产机械电气控制系统，从而为生产机械行业提供更加优质的服务，使我国的工业发展更上一层楼。

作者:邢伟 单位:济南市技师学院