浅谈电气控制线路的设计原则

2016-07-13陈正

大科技 2016年8期

关键词：电气控制设计者字母

陈正

（长江大学电子信息学院 434000）

浅谈电气控制线路的设计原则

陈正

（长江大学电子信息学院 434000）

电气控制线路的科学设计直接决定了自动化设备的生产效率，本文以一名本科生的角度，从电气控制线路的设计规范着手，分别讨论了电气控制线路的设计流程、设计方法和设计原则，旨在进行专业理论学习至于，对所学的内容作出一定程度的总结。

电气控制；线路；设计；原则

前言

电气控制线路设计与电气设备的生产、操作和维修关系密切。随着工业市场化的发展，评判电气控制线路设计好坏的标准也是与实际市场生产直接相关的，换言之，好的电气控制线路设计不仅仅体现在设计思维的与众不同，更体现在实际生产中深入浅出的可操作性、低廉的维修成本和值得批量推广，而实现这些的基础是必须掌握最全面最大众化的设计原则。

1 电气控制线路图的设计规范

电气控制线路图是串联电气设计、生产和维修人员通用的工程性语言，其主要作用是表达电气控制系统的工作原理、工作流程和设备结构。整体的电气控制线路图包括电气系统图、框图、原理图、布置图、安装接线图、功能图和电气元件明细表。显然，没有统一设计规范而生成电气控制线路图，将毫无实际意义，对此，国家标准局参照国际电工委员会（IEC）颁布的标准，制定了我国电气设备有关国家标准。有关的国家标准有《电气图用图形符号》（GB4728-1984）、《电气制图》（GB6988-1986）、《电气技术中的项目代号》（GB5094-1985）和《电气技术中的文字符号制定通则》（GB7159-1987）。

下面以《电气图用图形符号》（GB4728-1984）为例，简要解释一下其中的设计规范。按照《电气图用图形符号》（GB4728-1984）规定，电气图用图形符号是按照功能组合图的原则，由一般符号、符号要素或一般符号加限定符号组合成为特定的图形符号及方框符号等。一般符号是用以表示一类产品和此类产品的特征的简单图形符号。文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。基本文字符号又分单字母文字符号和双字母文字符号两种。单字母符号是按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23类，每一大类电器用一个专用单字母符号表示，如“K”表示继电器、接触器类，“R”表示电阻器类。当单字母符号不能满足要求而需要将大类进一步划分，以便更为详尽地表述某一种电气设备、装置和元器件时采用双字母符号。双字母符号由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，组合形式为单字母符号在前、另一个字母在后，如“F”表示保护器件类，“FU”表示熔断器，“FR”表示热继电器。辅助文字符号用来表示电气设备、装置、元器件及线路的功能、状态和特征，如“DC”表示直流，“AC”表示交流，“SYN”表示同步，“ASY”表示异步等。辅助文字符号也可放在表示类别的单字母符号后面组成双字母符号，如“KT”表示时间继电器，“YB”表示电磁制动器等。为简化文字符号起见，当辅助文字符号由两个或两个以上字母组成时，可以只采用第一位字母进行组合，如“MS”表示同步电动机。辅助文字符号也可单独使用，如“ON”表示接通，“N”表示中性线等。

2 电气控制线路设计的一般方法

电气控制线路设计的常用办法有两种：①经验设计法；②逻辑设计法。经验设计法，通俗来讲，就是电气控制线路设计的常用套路，比如各类典型的线路连接方式、局部常用配置等。经验设计法在单独工作的单元设计上非常有效，往往通过对不同单元控制电路非常熟悉的不同专业人员的结合，就能实现初步成型的设备系统运作，同时经验设计法对设计者的专业工作时间和实践经历要求很高，对于即将踏入工作岗位的大学生来说，不值得提倡。

其二是逻辑设计法。逻辑设计法利用了逻辑代数这一数学工具。从生产工艺出发，在状态波形图的基础上，将控制线路中的接触器、继电器线圈的通电与断电，触头的闭合与断开，以及主令元件的接通与断开等均看成逻辑变量，全面考虑控制电路中逻辑变量之间的逻辑关系，按照一定的方法和步骤设计出符合要求的控制电路。这种在波形图基础上进行逻辑设计的方法，与传统的逻辑设计方法不同。传统的逻辑设计法繁琐、不直观，尤其是对待相区分组的处理上更为复杂困难。而在波形图基础上进行逻辑设计比较直观、简便，用该方法设计出的线路较为合理，精炼、可靠，能充分发挥元件的作用；当给顶条件变化时，能够指出对电路作相应变化的内在规律，因此在设计较复杂的控制线路时，这种逻辑设计便显示出它的优点。

3 电气控制线路的总体设计原则

在严格遵循电气控制线路图的设计规范和掌握一般设计方法的基础上，才有讨论电气控制线路设计原则的必要，正如写文章一样，电气控制线路的设计原则就相当于文章的中心思想，对整体布局起到很好的提纲挈领的作用。结合实际生产经验，电气控制线路的总体设计原则总结起来有四条：①最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求，这是结果导向性的设计原则，也就是系统设计必须服务于生产实践，而且要尽量地全部满足实际工作中的各种需求；②在满足要求的前提下，使控制系统简单，经济，合理，便于操作，维修方便，安全可靠，这是对设计者科学高效设计思维的要求，因为在设计某款电气设备系统工作时，要考虑到使用人群并不是设计者本身，而且设计者的设计成果并不是服务于某一款机器或者某一个厂家，而是达到批量生产的效果；③电器元件选用合理，正确，使系统能正常工作，这是在硬件设计上对设计者的要求，反映到实际生产，就是要求所设计的产品要质量好，并且稳定性高；④为适应工艺的改进，设备能力应留有裕量，可能很多人并不能理解这种设计原则的用处，认为设计者不应该尽自己最大的努力，给系统最好的配置，让机器的功能和效率最大化吗？实则不然，因为工厂和市场也是规模化发展的，越高配置和越强生产能力，必然意味着越高的机器成本和功耗，这种生产成本过高的产品不一定是工厂急切需要的，与市场发展吻合的生产能力，才是设计者需要真正努力思考的方向。