浅析电气控制设计

薛成群

摘 要：现代社会，电气控制已经成为工农业生产方式的主流。电气控制系统线路设计水平是影响生产效率、产品质量、人员操作、作业安全等方面的重要因素，优化电气控制设计，提高电气控制设计质量，是当前工业生产发展的重要动力。文章围绕电气控制系统线路设计有关问题进行讨论，系统阐述了电气控制系统设计的基本内容、优势、特点、设计方法和前置要件，介绍了电气控制系统设计程序，最后对绘制原理图的注意事项作出强调说明。

关键词：电气控制；线路设计；电力拖动

引言

科学技术是推动工业生产不断发展进步的动力源泉。现代社会，工农业生产的自动化、信息化水平越来越高，以信息技术和机电技术为基础的电气控制系统技术在各行各业中获得了广泛的应用。电气控制系统设计是电气控制系统的基础，对于电气控制系统的性能水平和运行质量都有着至关重要的影响。

1 电气控制系统设计概述

电气控制系统设计工作主要内容为电气控制系统制造、使用、维护中所需要的各类资料和图纸。具体包括电气原理图、电气安装图、电气接线图等重要图纸和元器件清单、设备操作使用说明书、维修说明书等重要资料。电气控制系统设计环节众多，其中对整体设计影响较为突出的环节有拖动方案的确定、电动机容量的选择以及电气控制线路的设计等。

2 电气控制线路设计的突出优势

经过多年的发展和实践，电气控制系统的特点日渐为人所致，在工农业生产中的优势也已经充分体现出来。具体有以下几个方面：

（1）电气控制系统使用功能丰富，性能水平先进，集成程度高，应用灵活，具有广泛的适用性，便于日常维护保养工作的开展。（2）电气控制系统反应迅速，程序执行速度快，能够在极短时间内完成相关操作，在一定程度上使用无触点开关，降低了设备损耗水平，极大地延长了系统设备的使用期限，相对于传统控制系统，这些优点尤其突出。（3）电气控制系统在操作方面非常简单，控制人员只需在控制终端进行相关设置，控制系统内部承担具体工作的控制软件就能够对系统运行情况进行相应调节，而无须大量使用连接线路和控制电器，减少了系统对设备的需求。

3 电气控制线路设计基本方法和前置要件

3.1 电气控制线路设计基本方法

常用的电气控制线路设计方法包括逻辑设计法、经验设计法两种。所谓逻辑设计法是根据工业生产实际需要和设计目标，利用逻辑代数的理论进行电气控制线路设计。所谓经验设计法是凭借已经积累的经验指导电气控制线路设计，以达到适应生产调节，满足生产要求的目的。二者相比，逻辑设计法要求设计人员有着系统的、深厚的理论知识基础，而经验设计法则对设计人员的工作经验有着极高的要求。

3.2 电气控制线路设计的前置要件

电气控制系统设计是一项非常复杂的工作，涉及因素众多，需要全方面考量。正式开展设计之前，设计人员要详细了解项目的规模大小、软硬件环境和生产工艺等重要信息，准确把我工程控制的目的、形势和主要技术指标，以此为基础进行设计思路的选择和方法的明确。准备充分后再开始设计，以此尽可能保障设计目标的顺利达成。

4 电气控制系统设计的作业程序

电气控制系统设计工作组成复杂，包括多个作业环节，具体有以下几个步骤：

4.1 编制设计任务书

设计任务书是开展电气控制系统设计工作的起点和基础。通过编制设计任务书，对设计工作的相关因素进行明确，作为设计工作有序开展的指导性文件。具体包括如下内容：设备名称、用途、结构、动作要求、工艺过程：电力拖动的控制要求及方式：保护、联锁要求；稳定性、自动化程度及抗干扰要求；操作台、信号指示、报警方式等要求；设备验收标准等。

4.2 选择适当的电力拖动方案

电气控制系统设计的一个重要内容就是选择合适的电力拖动方案。在工业生产领域，为保障电气控制系统运转达到设计目标，要针对生产加工的具体要求，生产机械的结构、零件加工精度、负载性质、调速要求、运动部件的数量、运动要求以及投资规模等重要内容科学规划、选择系统设备，特别是作为关键部件的电动机的数量、种类、规格、运行方式和控制要求。在选择、设置电力拖动方案时要做到以下几点：

4.2.1 选择正确的拖动方式

电气控制系统常用电力拖动方式分为两种，一是单独拖动，二是分离拖动。随着电力拖动方式的不断发展，电动机和工作机构的越来越接近，电动机的拖动方式正向着多电动机的拖动方式发展。这种拖动方式可以大幅减少传动环节，促进传动高效率的提升，是电气控制系统实现自动化控制的重要基础调节之一。实际设计工作中要按照具体生产工艺和系统结构配置相应数量的电动机。

4.2.2 选择适当的调速方案

工业化大生产是在机械广泛应用的基础上实现的。在实际生产过程中，电动机的转速必须具有一定范围的可调性，以保障在生产工艺参数发生变化时满足生产正常运行。电动机转速调整方案通常包括多速电动机变速、机械变速和变频调速三种。从目前发展趋势上看，交流调速电动机的经济效益最好，是今后机械设备调速的主要发展方向。而精密机械设备对加工精度要求很高，通常采用无极调速方式。此外，无极调速也是重型、大型设备的主运动和进给运动调速方案的常用选择，从而有助于设备造价的降低。

4.2.3 选择合适的拖动电动机

在选择拖动电动机时，要重点考量电动机结构、类型、容量、额定电压和额定转速等技术参数指标。要确保选择的电动机结构符合机械设计要求，对实际工作环境具有较强的适应性。电动机在设计使用条件下要具有长期稳定的工作能力，起动、制动性能良好。

4.3 控制线路的设计

控制路线承担着控制电动机的重要职责，是控制系统的主干，控制线路和信号线路、检测线路相配合，是实现电气控制系统的相关功能的基础和载体。线路设计是控制系统设计工作中的主体，工作量最大，困难程度最高。在具体设计时，设计人员要从安全性、稳定性、先进性等方面考虑，同时结合生产造价和检修、维护的需求。

5 绘制原理图的注意事项

在绘制原理图时，要按照先局部后整体的原则，首先完成各个控制单元的电路设计，然后再进行整体的电路设计。进行整体的电路设计时要和电动机控制方法相结合。设计过程中要注意以下几个方面：一是控制线路要保持必要的独立性和稳定性，防止发生电路意外接通或出现寄生电路，导线越少越好。二是在进行元器件布局时，要尽可能使用统一型号的电器或标准件，以达到简化线路和减少接触点的目的。三是电路设计要能够满足正反转电路起动、停止和信号指示的要求。四是要在保障设计目标圆满实现的基础上最大限度简化线路，减少使用的电气数量，能够使用正向接触器的地方要使用正向接触器，以提高线路可靠性。

6 结束语

电气控制线路设计对于工业生产影响重大。设计人员要秉持为产品负责的理念，严守作业规范，把好设计质量关，一丝不苟做好每项工作。设计过程中要注意总结经验，夯实技术储备，对于遇到的问题要用以创新，大胆尝试，为提高我国电气控制设计水平贡献自己的力量。

参考文献

[1]孙海珉.电气控制线路设计的应用[J].中国新技术新产品，2011（24）.