对机床电气控制线路的组合分析

周素芬

摘 要 对电气控制柜的基本线路进行分析，对机床电气控制线路的组合进行探讨，要合理选出基本环节，并进行联系，对线路进行简化，对简化后的线路进行检查，最后检查组合时是否存在问题。

关键词 机床电气；控制线路；机床加工

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）13-0171-03

1 引言

随着社会经济的快速发展，科学技术水平的提升，机床电气水平也随之进步，机床加工所需要的控制线路也变得越来越复杂，但是无论其多么复杂，总是可以把不同的单元线路按照一定的结构拆分开来，比如一些熟悉的控制线路，包括正反转控制线路、保护线路、顺序启动和顺序停止控制线路等。假如将这些控制线路当作机床加工程序中不同的阶段，也可以理解为控制线路就是由不同的阶段所组成的。本文对有关机床电气控制线路的组合进行分析和探讨，不足之处，敬请指正。

2 电气控制的基本线路分析

电气控制线路都是由最基本的线路组成的，互相之间组合成不同的控制单元，具体而言包括以下几种。

1）互锁控制，具体指的是生产线上各个运动部件之间产生的一种相互限制的作用，也有个说法叫做联锁控制，互锁控制主要是充当顺序控制的功能。举例说明，磨床上的启动顺序是先润滑油泵再主轴电动机，龙门刨床的启动顺序是先进行润滑油泵，这些都是按照程序制定好的互锁顺序控制[1]。当然，互锁控制也有一定的控制原则，一方面如果要甲先动作然后乙再开始，需要把甲的常开触点和乙的线圈电路进行串联；另一方面，如果甲动作后乙暂停工作，则需要甲的常闭触点和乙的线圈电路进行串联。

2）多地点控制，具体是指一些装置，比如说起重运输机，为了便于操作则需要设计成在不同的地点对同一台机器进行控制和操作，比如三地点控制线路，包括一个启动装置和一个暂停装置，分别设置成三组，然后布置在三个不同的地方，就可以完成三地点控制。实现的原则是启动时进行并联，停止时要串联。

3）自动循环控制，指的是在一些电气装置中利用工作台自动循环作业，比如龙门刨床的工作台可以实现前进和后退，这是依靠电动机的正反转实现的功能，而且还要利用限位开关。其中涉及的控制原则是行程控制原则，其复杂程度要按照具体装置而定。

3 机床电气控制线路的组合分析

合理选出基本环节，并进行联系 机床的电气控制线路在进行设计时，已经制定好一些功能和要求，按照功能要求，可以罗列出不同的控制单元，假如把工作看作连续的，那么就涉及自保持环节；假如线路中要设定好时间，则要进行延时设置控制；假如线路中要进行正反向动作，那么离不开正反转控制功能。如果需要更复杂的功能，也可以把基本线路控制组合在一起，其具体数量按照实际情况而定。如果要对多台电动机进行单线控制，则需要一定数目的自保持控制环节；延时控制环节的数量和其步骤数量是一致的；顺序控制的级数永远小于自保持环节的数量；保护环节的数量和种类也是一致的[2]。比如需要一个配备了定时器功能的电动机控制回路，要求电动机在工作一段时间后自动暂停，则可以对基本控制环节进行组合，选择自保持环节和延时控制环节即可。图1为基本环节的选择和组合示意图。

选择好基本环节后，还需要把选择的基本环节进行联系。实际上，每一个基本环节都包括受令环节和发令环节，不同的部分，其输入量和输出量有所区别。目的是要把不同的单元组合成有机的整体，每一个基本环节联系在一起不仅仅是结构上的关系，在动作上保持控制链，在结构上构成联锁。上文中提到的短时控制电动机线路，其中的延时控制是位于电动机启动后，所以要把自保持控制的输出和延时控制的输入联系在一起。而且延时控制要在延时结束后将电动机暂停工作，也就是切断自保持控制的功能[3]。

进行线路的简化 因为不同的基本线路、不同的控制环节都具有独立性，每一个控制单元组合在一起有可能出现复杂又繁琐的线路情况，所以线路需要进行简化。实际上线路简化是有章可循的，可以利用逻辑代数法，也就是按照现有的线路，将其罗列出逻辑表达式，之后将其代入计算公式中，再将表达式进行简化，按照简化之后的表达式再重新绘制线路。该方法适合比较复杂的线路。除此之外还有一个方法，就是直接化简法，和代数中提出公因式有很多类似的地方。此方法的规律如下：

1）串联支路中不同的元件是等价的，所以只要是在同一个串联支路中，不同的元件是可以进行等价调换的，以此变化其位置和顺序；

2）并联支路的位置也存在等价性，就是说其功能和支路不存在必然的关系，所以支路没有顺序，可以进行调换；

3）并联中路中相同的元件能够把它们都调到总回路上；

4）如果该支路不导通则删除；

5）如果支路断开则可以当作是线路短路；

6）并联回路中如果是不同的支路但是功能一样，则删除并保留一条支路；

7）串联回路中如果是不同的支路但是功能一样，则删除并保留一条支路。

所以对线路进行简化的规律可以按照以上所述，将不同元件的位置进行调换，可以把支路中元件的触头进行合并，删除不导通的支路；如果功能相同的支路可以删除仅保留一条，以此实现线路简化。图2是对图1中基本线路进行简化后的线路。

对简化后的线路进行检查 对于图2经过简化后的线路，还有个环节至关重要，就是对线路中有无故障问题进行检查，是否存在线路故障，是否存在不合理之处，有没有寄生线路，触头的位置是否安装正确，还有就是要对线路动作过程是否和设计时的要求相符合[4]。对于本例而言，先打开启动按钮，接触器KM1和继电器KT相互吸合，然后电动机运转一段时间，KT的触头执行动作，中间继电器KM2发生动作，并且导致接触器KM1和时间继电器KT线圈回路断开，接触器KM1和时间继电器KT释放。因为KM2线路对于KT触头实际上是起到一个自保持作用，所以KT释放之后没有引发KM2失去电。endprint

如果出现一些较特殊的情况，比如误操作等，也要进行详细分析。对组合之后的线路进行检查，比如按钮SBQ持续按下不放开，那么电动机是否就会一直工作？经过详细分析和论证，发现按钮SBQ是否按下去，KM2动作之后线路断开，因此电动机不会出现上文中提到的情况。假如设计要求中指定在意外情况时，按下按钮SBQ不松开，则电动机运转丝毫不受到时间的影响，那么接触器KM线圈回路中KM2触头移动到SBQ的并联支路上，KM2动作时不必断开按钮支路，具体如图3所示。

组合时要重视的问题

1）控制单元的电源尤其要注意不能接入到同一个回路中，避免线路更加复杂，并且让组合后的线路更为稳定可靠。

2）对线路中各个环节的输入和输出进行确定，每一个控制单元利用输入和输出从而组成一个动作支路，如果动作支路的数量较多，或者是存在许多分支，那么要适当补充控制单元的输出触头的输出量，也可以在控制单元的输入位置进行触头接法的转换。

3）基本线路中的控制单元要按照不同的功能对继电器、接触器的型号进行确定，比如上文提到的例子中，假如延时环节控制的并非电动机的停止，而是控制的另外一台电动机的启动，那么可以直接把中间继电器KM2更换成接触器即可，以此实现对另外一台电动机的启停进行控制的功能。

4）组合的线路中需要对每一个基本环节进行简化，假如简化后不科学不合理，那么很有可能出现寄生线路。什么叫做寄生线路？也就是在正常回路之外，还留存其他的通路，如果这个通路接通后，则有可能产生误动作。对寄生线路进行分析和查找存在一定的难度，尤其在相对来说比较复杂的线路中，线路存在的状态非常复杂，在不同的状态下有不同的操作，不同的操作又会产生不同的情况，所以很有可能隐藏着不容易被发现的电流通路，在进行线路组合和设计的过程中尤其要注意这种情况。

5）对控制线路进行改进，或者是对基本线路进行组合，然后对线路的功能进行分析，其中有可能存在一些之前没有考虑清楚的情况，或者是在功能的实现方面存在一些障碍。比如上文中提到的例子中，按钮不松开有可能出现的延时问题，假如线路中出现故障，那么要采用一定的对策进行预防[5]。假如是功能的实现方面存在一些细节方面的问题，比如触头的数量有误，并联线圈无法正常匹配等，那么要针对不同的问题和设计时的要求，对线路进行整改[6]。

4 总结

总而言之，机床电气控制线路由各种各样的基本线路组合在一起，因此在对控制线路进行设计和分析过程中，可以利用复杂线路简化的方法，将复杂线路看作不同的基本控制单元联系和组合。每个基本环节进行组合时，要根据实际情况灵活地运用，不能局限于现成的线路而不进行改变。

参考文献

[1]郭成.机床电气故障的四种快速检查方法[J].山东机械，2005（6）.

[2]陈丽平.关于《机床电气维修》课堂化实习教学中的几点体会[J].新课程研究：职业教育，2007（9）.

[3]韩金玲，裴帮富.机床电气故障分析与查找[J].机床与液压，2009（6）.

[4]朱成良.《机床电气线路》一体化教学探讨[J].科技风，

2009（23）.

[5]蒋永强.分层教学法在机床电气教学中的应用[J].经营管理者，2011（11）.

[6]张永顺.适应国内外用户需要的机床电气兼容设计法[J].机床，2010（9）.endprint